AIR UNTUK INDUSTRI

PENGOLAHAN  DAN PARAMETER

                Kegunaan air dalam proses industri sangat banyak sekali, selain sebagai air baku pada industri air minum dan pemutar turbin pada pembangkit tenaga listrik, juga sebagai alat bantu utama dalam kerja pada proses – proses industri. Selain itu juga air digunakan sebagai sarana pembersihan (cleaning) baik itu cleaning area atau alat – alat produksi yang tidak memerlukan air dengan perlakuan khusus atau cleaning dengan menggunakan air dengan kualitas dan prasyarat tertentu yang membutuhkan sterilisasi dan ketelitian yang tinggi.

                Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan ketel diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor dan  sumber mata air lainnya. Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis ini dipengaruhi oleh kandungan asam mata air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran oleh  penduduk atau industri, oleh sebab itu perlakuan pemurnian air harus dilakukan. Perlu dilakukan “ water treatment” untuk menghasilkan air yang sesuai untuk pengolahan dan air umpan air boiler yang reliable dan ekonomis. Pengertian reliable ialah mudah melakukan operasi secara berkelanjutan  selama dibutuhkan. Dan ini merupakan usaha-usaha menghindarkan kerusakan-kerusakan terutama pada korosi  pipa  dan sebagainya.

Air Industri

Berbagai jenis operasi di industri membutuhkan air yang disebut air industri. Air industri ini meliputi: air proses, air umpan boiler dan air pendingin. Ketiga jenis air ini memerlukan tingkat pengolahan yang berbeda dan secara umum tingkat pengolahan air industri, akan tergantung pada sumber air darimana air baku diambil dan juga maksud penggunaan terhadap air hasil olahan tersebut. Pada prinsipnya, pengolahan air bertujuan untuk menghilangkan atau mengurangi zat yang terkandung dalam air yang berada dalam bentuk terlarut (ion), bentuk tersuspensi ataupun bentuk koloid hingga dicapai kualitas air yang memenuhi dengan persyaratan sesuai dengan maksud penggunaannya.

Air Proses

Pada umumnya air untuk proses dari kegiatan industri diperuntukan sebagai pelarut, pencampur, pengencer, media pembawa, pencuci dan lainnya. Dengan kualitas air proses yang berbeda tergantung fungsinya dan sangat ditentukan oleh jenis industri lainnya. Parameter - parameter yang dianggap penting sangat berbeda pada kegiatan industri yang berbeda, demikian pula jumlah air yang diperlukan untuk setiap produk yang dihasilkan sangat berbeda. Sebagai contoh: pada industri kertas memerlukan air proses sekitar 70-90% dari total kebutuhan air untuk kegiatan industrinya. Demikian juga untuk industri tekstil kebutuhan air untuk industri proses mencapai persentasi yang sama untuk industri kertas. Sedang pada industri sabun kebutuhan air prosesnya tidak sebesar industri kertas dan tekstil yaitu sekitar 30-50% dari total kebutuhan airnya dan untuk industri ban kebutuhan air proses sangat rendah sekitar 5-10% dari kebutuhan air. 

Besi dan mangan merupakan parameter penting pada industri tekstil karena kehadiran industri besi dan mangan akan mengganggu dalam proses pewarnaan dan memberikan flek atau noda pada lembar kertas/ tekstil. Demikian pula kesadahan merupakan parameter penting untuk industri tekstil disamping parameter- parameter lain seperti alkalinitas, silika, padatan terlarut dan lainnya.

Air Boiler

Secara umum air yang akan digunakan sebagai air umpan boiler adalah air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya endapan yang dapat membentuk kerak pada boiler, air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan korosi terhadap boiler dan sistem penunjangnya dan juga tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya pembusaan terhadap air boiler. Oleh karena itu untuk dapat digunakan sebagai air umpan boiler maka air baku dari sumber air harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu yang bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur atau padatan yang terkandung didalam air baik dalam bentuk tersuspensi, terlarut, ataupun koloid yang dapat menyebabkan terjadinya kerak, korosi dan pembusaan dalam boiler. Disamping itu senyawa organik dapat menyebabkan berbagai masalah dalam operasi boiler. Kualitas air umpan boiler juga dipengaruhi oleh kondisi operasi boiler, dimana semakin tinggi tekanan dan temperature operasi maka semakin murni kualitas air umpan yang diperlukan. Batasan terhadap nilai parameter-parameter penting untuk air umpan boiler, sering ditentukan oleh pihak pembuat alat, atau dapat mengacu pada criteria dari badan-badan International seperti ASME dan ABMA.

Boiler adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk menghasilkan uap dengan cara penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi, dll. Dalam istilah lain biasa disebut ketel uap yaitu alat untuk menghasilkan uap, yang terdiri dari dua bagian utama yaitu sisi api sebagai penyedia panas dan sisi air sebagai bagian untuk proses penguapan air menjadi uap.Uap kemudian keluar dari boiler untuk digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pemanas, turbin ,dll.Boiler feed water merupakan campuran dari Air Make-up (Air baku yg telah di olah) dengan Air kondensat yang merupakan hasil kondensasi upa yang telah dipakai. Air make-up adalah air baku yang telah diolah melalui suatu proses. Kondensat adalah hasil kondensasi uap (steam) yang telah dipakai dan kulaitas kondensat relative murni.

Boiler feed water yang merupakan sampuran dari air make-up dan kondensat komposisi ion-ion nya bervariasi tergantung pada ratio perbandingan air make-up / kondensat yang dipergunakan. Pada proses penguapan dalam ketel uap, air menjadi uap. Uap yang dihasilkan adalah air murni dalam fasa uap (H2O) dimana ion-ion yang terkandung dalam air boilernya tidak turut menguap. Sebagai akibatnya, konsentrasi ion-ion yang berada dalam fasa cairnya (air boiler) semakin lama akan semakin tinggi dimana apabila hal ini tidak dikendalikan kenaikan konsentrasi ion-ion tersebut akan menuju bilangan tak terhingga,sehingga konsekwensinya pengerakan pada pipa pipa boiler tidak akan bisa dihindarkan.

Pengendalian ion-ion dalam air boiler tsb pada sistim boiler dilakukan dengan membuang sebagian dari air boiler secara kontinyu dan disebut sebagai blow-down; Tujuan blow-down adalah untuk menjaga agar ion-ion yang ada dalam air boiler tidak melebihi batasan batasan yang telah di tentukan.

Feed water harus memenuhi prasyarat tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini :

Parameter	Satuan	Pengendalian Batas
pH	Unit	10.5 – 11.5
Conductivity	µmhos/cm	5000, max
TDS	Ppm	3500, max
P – Alkalinity	Ppm	-
M – Alkalinity	Ppm	800, max
O – Alkalinity	Ppm	2.5 x SiO2, min
T. Hardness	Ppm	-
Silica	Ppm	150, max
Besi	Ppm	2, max
Phosphat residual	Ppm	20 – 50
Sulfite residual	Ppm	20 – 50
pH condensate	Unit	8.0 – 9.0

 Ketidaksesuaian kriteria air umpan boiler menurut baku mutu diatas akan mempengaruhi berbagai hal, misalnya :

1.         Korosi

Peristiwa korosi adalah peristiwa elektrokimia, dimana logam berubah menjadi bentuk asalnya akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya oksigen dengan logam, atau kerugian logam disebabkan oleh akibat beberapa kimia

Penyebab korosi Boiller:

–       Oksigen Terlarut

–       Alkalinity ( Korosi pH tinggi pada Boiler tekanan tinggi )

–       Karbon dioksida ( korosi asam karbonat pada jalur kondensat )

–       Korosi khelate ( EDTA sebagai pengolahan pencegah kerak )

Akibat dari peristiwa korosi adalah penipisan dinding pada permukaan boiler sehingga dapat menyebabkan pipa pecah atau bocor.

2.         Kerak

Pengerakan pada sistem boiler :

–       Pengendapan hardness feedwater dan mineral lainnya

–       Kejenuhan berlebih dari partikel padat terlarut ( TDS ) mengakibatkan tegangan permukaan tinggi dan gelembung sulit pecah

–       Kerak boiler yang lazim : CaCO₃, Ca₃ (PO₄)₂, Mg(OH)₂, MgSiO₃, SiO₂, Fe₂(CO₃)₃, FePO₄

3.         Endapan

Pembekuan material non mineral pada boiler, umumnya berasal dari:

–       Oksida besi sebagai produk korosi

–       Materi organic ( kotoran – bio, minyak dan getah ), Boiler bersifat alkalinity jika terkena gliserida maka akan terjadi reaksi penyabunan.

–       Partikel padat tersuspensi dari feedwater ( tanah endapan dan pasir )

Dari peristiwa – peristiwa ini mengakibatkan terbentuknya deposit pada pipa superheater, menyebabkan peristiwa overheating dan pecahnya pipa, terbentuknya deposit pada sirip turbin, menyebabkan turunnya effisiensi

Air pendingin dan sirkulasi sebagai Cooling tower dan Chiller

                Colling tower atau menara pendingin adalah suatu sistem pendinginan dengan prinsip air yang disirkulasikan. Air dipakai sebagai medium pendingin, misalnya pendingin condenser, AC, diesel generator ataupun mesin – mesin lainnya.

                Jika air mendinginkan suatu unit mesin maka hal ini akan berakibat air pendingin tersebut akan naik temperaturnya, misalnya air dengan temperature awal ( T1 ) setelah digunakan untuk mendinginkan mesin maka temperaturnya berubah menjadi ( T2 ). Disini fungsi cooling tower adalah untuk mendinginkan kembali T2 menjadi T1 dengan blower / fan dengan bantuan angin. Demikian proses tersebut berulang secara terus menerus. Sedangkan pada chiller temperature yang dibutuhkan relative lebih rendah dibandingkan penggunaan Colling tower.

                Beda antara cooling dan chiller adalah pada sistem yang digunakan. Maksudnya, bila cooling adalah sistem terbuka sedangkan pada chiller adalah sistem tertutup sehingga proses penguapan lebih rendah dibandingkan dengan sistem terbuka.

  

Sistem air cooling dapat dikategorikan dua tipe dasar, sebagai berikut :

1.         Sistem air cooling satu aliran

Sistem air cooling satu arah adalah satu diantara aliran air yang hanya melewati satu kali penukar panas. Dan lalu dibuang kepembuangan atau tempat laindalam proses.

Sistem tipe ini mempergunakan banyak volume air. Tidak ada penguapan dan mineral yang terkandung didalam air masuk dan keluar penukar panas. Sistem air cooling satu arah biasa digunakan pada terminal tenaga besar dalam situasi tertutup dari air laut atau air sungai dimana persediaan air cukup tinggi.

2.         Sistem air cooling sirkulasi

Pada sistem sirkulasi terbuka ini, air secara berkesinambungan bersikulasi melewati peralatan yang akan didinginkan dan menyambung secara seri. Transfer panas dari peralatan ke air, dan menyebabkan terjadinya penguapan ke udara. Penguapan menambah konsentrasi dan padatan mineral dalam air dan ini adalah efek kombinasi dari penguapan dan endapan, yang merupakan konstribusi dari banyak masalah dalam pengolahan dengan sistem sirkulasi terbuka.

Pada peristiwa sirkulasi air ini, akan terjadi proses – proses sebagai berikut :

a.  Pendinginan air cooling tower adakah atas dasar penguapan ( Evaporasi )

Pada peristiwa fisika dikenal prinsip “ jumlah kalor yang diterima = jumlah kalor yang dilepaskan “. Kalor untuk melakukan pendinginan dari T2 menjadi T1 sama dengan kalor penguapan atau dengan kata lain air tersebut menjadi dingin dikarenakan sebagian dari air tersebut menguap.

Untuk cooling tower, besarnya penguapan dapat dihitung bila diketahui kapasitas pompa sirkulasi (m³/jam)

b.     Pada air Cooling tower terjadi pemekatan Garam.

Dengan adanya penguapan maka lama kelamaan seluruh mineral yang tidak dapat menguap akan berkumpul sehingga terjadi pemekatan. Dengan banyaknya mineral yang terkandung pada air Cooling tower perlu dilakukan proses Bleed Off dan penambahan air make up. Air yang menguap adalah air yang murni bebas dari garam – garam mineral dengan konsentrasi = 0. Pada cooling tower dapat diketahui siklus air pada unit cooling tower adalah dengan cara :

Dengan rumus :

Cycle = Tower water chloride

Make up water chloride

Tanpa menggunakan parameter khlorida, siklus dapat diketahui dengan membaca konduktivity, yaitu dengan membandingkan konduktivity air tower dengan konduktivity air make up.

Masalah yang sering timbul dalam pada seluruh sistem air cooling adalah:

1.1.    Korosif

Pada pH yang rendah menyebabkan terjadinya korosi pada logam. Begitu juga nitrifying. Penyebab lain adalah dengan adanya bakteri yang dapat menghasilkan asam sulfat. Bakteri yang memiliki kemampuan untuk mengubah hydrogen sulfide menjadi sulfur kemudian mengubah menjadi asam sulfat. Bakteri ini menyerang logam besi, logam lunak dan steiless steel, hidup sebagai anaerobic ( tanpa udara).

1.2.    Kerak

Pembentukan kerak diakibatkan oleh kandungan padatan terlarut dan material anorganik yang mencapai limit control.

Metode yang digunakan untuk mencegah terjadinya pembentukan kerak antara lain :

a.          Menghambat kerak dengan mengontrol pH

Dalam keadaan asam lemah ( kira – kira pH 6,5 ). Asam sulfat yang paling sering digunakan untuk ini, memiliki dua efek dengan memelihara pH dalam daerah yang benar dan mengubah kalsium karbonat, ini memperkecil resiko terbentuknya kerak kalsium sulfat. Ini memperkecil resiko terbentuknya kerak kalsium karbonat dan membiarkan cycle yang tinggi dari konsentrasi dalam sistem.

b.          Mengontrol kerak dengan bleed off

Bleed off pada sirkulasi air cooling terbuka sangat penting untuk memastikan bahwa air tidak pekat sebagai perbandingan untuk mengurangi kelarutan dari garam mineral yang kritis. Jika kelarutan ini berkurang kerak akan terbentuk pada penukar panas.

c.          Mengontrol kerak dengan bahan kimia penghambat kerak.

Bahan kimia umumnya berasal dari organic polimer, yaitu polyacrilik dan polyacrilik buatan.

Ø  Masalah mikrobiologi

Microorganisme juga mampu membentuk deposit pada sembarangan permukaan. Hampir semua jasad renik ini menjadi kolektor bagi debu dan kotoran lainnya. Hal ini dapat menyebabkan efektivitas kerja cooling tower menjadi terganggu.

Ø  Masalah kontaminasi

Keadaan cooling tower yang terbuka dengan udara bebas memungkinkan organisme renik untuk tumbuh dan berkembang pada sistem, belum lagi kualitas air make up yang digunakan.

Parameter Kualitas Air

1. Parameter Fisik Air

a.         Bahan Padatan Terlarut dan Tersuspensi (Total Dissolve Solid, TDS dan Total Suspended Solid, TSS)

Bahan padat keseluruhan ditetapkan dengan menguapkan suatu sampel air dan menimbang sisanya yang telah kering. Bahan padatan  terapung didapat dengan menyaring suatu sampel air. Perbedaan antara bahan padat keseluruhan dan bahan padat terapung merupakan bahan padat terlarut. Tergantung pada  ukuran saringan kertas yang dipergunakan, sebagian bahan koloidal akan juga dihitung sebagai bahan padat terapung. Informasi tentang bahan padat keseluruhan digunakan untuk perencanaan sarana-sarana pengolahan air. Konsentrasi bahan padat terlarut keseluruhan, bersama-sama dengan suatu analisis kimiawi terperinci, dipergunakan untuk menguji kecocokan berbagai sumber air untuk berbagai pemanfaatan, misalnya industri dan pertanian.

b.         Kekeruhan (Turbidity)

Kekeruhan mengurangi kejernihan air dan diakibatkan oleh pencemarpencemar yang terbagi halus, dari manapun asalnya, yang ada didalam air. Kekeruhan biasanya disebabkan oleh lempung,  partikel-partikel tanah dan pencemar-pencemar koloidal lainnya. Tingkat kekeruhan tergantung pada kehalusan partikel-partikel dan konsentrasinya. Diwaktu yang lalu, standart untuk perbandingan adalah turbidimeter Jackson. Dengan alat ini kekeruhan ditetapkan sebagai ukuran kedalaman air yang dibutuhkan untuk menghilangnya bayangan cahaya lilin. Sekarang, kekeruhan diukur dengan suatu tubidimeter yang mengukur gangguan lintasan cahaya melalui suatu contoh air. Air permukaan yang mengalami kenaikan tingkat kekeruhan yang besar setelah terjadinya hujan sering disebut sebagai” air yang mengkilat”. Air semacam ini lebih sulit untuk diolah daripada air yang tingkat kekeruhannya hampir-hampir tetap.

c.          Warna

Air kadang-kadang mengandung warna yang banyak yang diakibatkan oleh jenis-jenis tertentu dari bahan organik yang terlarut dan koloidal yang terbilas dari tanah atau  tumbuh-tumbuhan yang membusuk. Warna adalah suatu sampel tentang warna organik yang koloidal. Warna yang sebenarnya terjadi karena pencemar terlarut. Limbah-limbah dari kegiatan industri sering menjadi sebab dari adanya warna didalam air. Intensitas warna diukur dengan perbandingan visual dari sampel air yang bersangkutan dengan tabung-tabung Nessler, yaitu tabung-tabung gelas yang berisi intensitas warna standar yang berbeda.

 d.         Rasa dan Bau

Rasa dan bau pada air disebabkan oleh adanya bahan organik yang membusuk atau bahan kimia yang mudah menguap. Pengukurannya dengan melarutkan sampel air yang bersangkutan hingga rasa dan baunya tak dapat lagi ditemukan dengan pengujian oleh manusia. Air minum secara praktis harus bebas dari warna, rasa dan bau.

e.          Suhu 

Suhu air merupakan hal yang penting sehingga dikaitkan dengan tujuan penggunaan, pengolahan untuk membuang bahan-bahan pencemar serta pengangkutannya suhu tergantung pada sumber airnya. Suhu air tanah akan bervariasi menurut kedalaman dan ciri-ciri akifer yang menjadi sumber air itu. Suhu air permukaan yang disadap dari suatu waduk yang dalam bervariasi juga menurut kedalamannya

f.          Daya hantar listrik

Daya hantar listrik adalah kemampuan air untuk mengalirkan arus listrik dan kemampuan tercermin dari kadar padatan total dalam air dan suhu pada saat pengukuran. Konduktivitas arus listrik mengalirkan arusnya tergantung pada mobilitas ion dan kadar yang terlarut. Senyawa anorganik merupakan konduktor kuat dibandingkan  dengan senyawa organik. Pengukuran daya hantar listrik ini untuk melihat keseimbangan kimiawi dalam air dan pengaruhnya terhadap kehidupan biota.

2. Parameter Kimia Air

a.         Derajat keasaman (pH) air

Sebagai pengukur sifat keasaman atau kebasaan air diambil nilai pH yang didefinisikan sebagai min logaritma dari konsentrasi ion hidrogen dalam mol per liter dari tiap-tiap jenis. Dengan demikian, pH dari air netral adalah 7. Air yang pH-nya kurang dari 7, sifat asam, sedangkan yang pH-nya lebih dari itu, bersifat basa. Nilai pH air biasanya didapat dengan suatu pontensiometer yang mengukur potensial listrik yang dibangkitkan oleh ion-ion H⁺ atau dengan bahan celup penunjuk warna, misalnya metil orange atau phenolphthalein.

b.         Kesadahan

Kesadahan digunakan untuk menunjukkan kandungan garam kalsium dan magnesium yang terlarut, dinyatakan sebagai ekuivalen (setara) kalsium karbonat, kesadahan air dapat dibagi atas dua kelompok: karbonat dan nonkarbonat, atau kesadahan sementara (temporary) dan kesadahan permanen (kekal) . Tingkat kesadahan sementara biasanya dapat diturunkan dengan pemanasan, untuk menurunkan kesadahan permanen disebabkan oleh sulfat dan klorida kalsium dan magnesium. Unsur-unsur kesadahan (seperti Mg, Ca dan lain-lain) menyebabkan erosi pada sudu-sudu turbin. Dengan demikian  diperlukan proses pelunakan air, yaitu demineralisasi dan softener untuk menghilangkan unsur-unsur perusak tersebut.

c.          Alkalinitas

Tinggi rendahnya alkalinitas air ditentukan oleh senyawa karbonat, garam hidroksida, kalium, magnesium, dan natrium dalam air. Semakin tinggi kesadahan suatu air semakin sulit air membuih. Penggunaan air untuk ketel selalu diupayakan air yang mempunyai kesadahan rendah karena zat tersebut dalam konsentrasi tinggi menimbulkan terjadinya kerak pada dinding dalam ketel maupun pada pipa pendingin.

d.         Klorida

Klorida banyak dijumpai dalam pabrik industri kaustik soda. Bahan ini berasal dari proses elektrolisa, penjernihan garam dan lain-lain. Klorida merupakan zat terlarut dan tidak mudah menyerap. Sebagai klor bebas berfungsi desinfektan, tapi dalam bentuk ion yang bersenyawa dengan ion natrium menyebabkan air menjadi asin dan merusak pipa-pipa instalasi.

e.          Sulfat dan sulfit

Sulfat dalam jumlah besar akan menaikkan keasaman air. Ion sulfat dapat terjadi secara proses alamiah. Sulfur dioksida dibutuhkan pada sintesa. Pada industri kaustik soda ion sulfat terdapat sewaktu pemurnian garam. Ion sulfat oleh bakteri direduksi menjadi sulfida pada kondisi anaerob dan selanjutnya sulfida diubah menjadi hidrogen sulfida. Dalam suasana anaerob hidrogen sulfida teroksidasi secara bakteriologis menjadi sulfida. Dalam bentuk H₂S bersifat racun dan berbau busuk. Pada proses digester lumpur H₂S yang bercampur dengan metana CH₄ dan CO₂ akan bersifat korosif. 

f.          Total Dissolved Solid (TDS)

Total dissolved Solid ialah jumlah keseluruhan zat yang larut dalam air, yang dimasukkan dalam kelompok ini ialah mineral dan garam-garam yang terlarut dalam air, zat tersebut berbentuk koloid

g.          Silika

Konsentrasi silika yang diijinkan pada operasi air boiler tekanannya bermacam-  macam, ditunjukkan pada tabel dibawah ini. Reduksi silika tidak selalu penting, khususnya saat kosongnya kondensat turbin. Rendahnya konsentrasi pada silika kadang-kadang menghasilkan lumpur, yang lengket  pada boiler dengan tekanan rendah perlakuannya menggunakan posfat.

Parameter		Control Limit of  Boiler Feed Water (After Deaerator)
Boiler Pressure (Bar)		< 21		21 - 30	31 - 50	51 – 70
		Softener	Demin
pH	, unit	6.5 – 8.5	7 – 10	7 - 10	7.0 – 9.2	7.0 – 9.2
TDS	, ppm	-	80, max	50, max	5, max	5, max
T.Hardness	, ppm CaCO3	1, max	1, max	1, max	0.2, max	0.1,max
Silica	, ppm SiO2	-	5, max	5, max	0.5, max	0.1, max
Iron	, ppm Fe	0.3, max	0.3, max	0.3, max	0.02, max	0.02, max
Dissolved Oxygen,	, ppb O2	100, max	100, max	100, max	7, max	7, max
Eliminox	, ppm	-	-	-	0.6 – 1.0	0.6 – 1.0

Parameter		Control Limit of  Boiler Water
Boiler Pressure (Bar)		< 15 bar	15 – 21	21 - 30	31 - 50	51 – 70
pH	, unit	10.5 – 11.5	10.5 – 11.5	10.5 – 11.5	9.0 – 10.5	9.0 – 10.5
TDS	, ppm	3500, max	2000, max	2000, max	300, max	200, max
M. Alkalinity	, ppm CaCO3	1000, max	700, max	600, max	200, max	100, max
O. Alkalinity	, ppm CaCO3	2.5 x SiO2 ,min	2.5 x SiO2 ,min	2.5 x SiO2 ,min	-	-
Silica	, ppm SiO2	150, max	150, max	90, max	30, max	8, max
Phosphate	, ppm PO4	20 – 40	20 - 40	20 - 40	5 - 15	5 – 15
Sulfite	, ppm SO3	20 - 40	20 - 40	20 - 40	-	-

Mutu Air

Dalam penilaian mutu air, pencemar didalam air biasa  diklasifikasikan atas fisik, kimiawi dan biologis. Dengan demikian, bakteri yang koloidal, non-ionik dan pencemar-pencemar tak larut.  Air menangkap pencemar-pencemar sejak saat pembentukannya diawan. Beberapa pencemar tidaklah berbahaya, yang lain secara estetika mungkin bersifat ofensif atau bahkan berbahaya berkenaan dengan tujuan pemakaian airnya.

Untuk menetapkan mutu air atau membandingkan air satu dengan yang lainnya, diperlukan dasar penetapan mutu atau dasar perbandingan yang harus dilakukan. Biasanya, dasar dari air yang bersangkutan. Air di alam sangat jarang ditemukan dalam keadaan murni. Sekalipun air  hujan, meskipun awalnya murni, telah mengalami reaksi dengan gas-gas diudara dalam perjalanan turun ke bumi dan selanjutnya terkontaminasi selama mengalir diatas permukaan bumi dan didalam tanah. Kualitas air menyatakan tingkat kesesuaian air terhadap penggunaan tertentu.

Pemurnian Air

Pabrik kelapa sawit membutuhkan air bersih untuk pengolahan, untuk kebutuhan rumah tangga dan air umpan boiler membutuhkan kemurnian yang memenuhi kebutuhan air minum. Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor, dan sumber mata air lainnya. Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis ini dipengaruhi oleh lingkungan asal mata air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran oleh penduduk atau industri, oleh sebab perlakuan pemurnian air harus dilakukan.

Berdasarkan sumber air alam yang selalu mengandung senyawa-senyawa kimia, maka diperlukan beberapa perlakuan sebelum digunakan di pabrik. Air sangat dibutuhkan dalam proses pengolahan minyak  sawit sebagai air pengencer, air umpan boiler dan air pencuci. Untuk menyingkirkan bahan-bahan organik biasanya cukup dengan koagulasi dan filtrasi melalui pasir atau batu bara keras serta oksidasi dengan cara aerasi. Pengolahan ini sekaligus membersihkan air dari sebagian organism.

Demineralisasi

Sistem demineralisasi sangat banyak digunakan, bukan saja untuk pengolahan air umpan ketel uap tekanan tinggi, tetapi juga untuk berbagai air proses dan air cuci.  Pemilihan sistem penukar ion untuk ini bergantung pada:

1.       volume dan komposisi air mentah,

2.       persyaratan kualitas hasil pengolahan, sesuai dengan tujuan penggunaanya, dan biaya investasi dan operasi. Singkatnya, jika penyingkiran silika tidak diperlukan, sistem itu bisa terdiri atas unit penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa lemah, dan biasanya diikuti dengan unit degasifikasi untuk membuang, dengan cara daerasi, sebagian besar karbondioksida yang terbentuk dari bikarbonat dalam langkah pertama. Jika ada silika yang harus disingkirkan, sistemnya boleh terdiri atas unit penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa kuat, biasanya dengan unit degassifikasi diantara keduanya untuk membuang karbon dioksida sebelum unit penukar anion basa kuat. Unutk penggunaannya yang memerlukan  air hasil yang berkualitas tinggi unit ini bisa diikuti lagi dengan unit “pemoles” (penguapan) kedua yang terdiri atas unit penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa kuat atau satu unit tunggal tanur yang berisi campuran penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa kuat.

Proses lain yang dapat mengeluarkan semua ion dari air adalah distilasi. Pengangkutan air distilasi maupun air deionisasi harus dilakukan didalam basa tahan karat atau kaca untuk mencegah agar air murni itu tidak menyebabkan korosi pada pipa mengalir. Timah juga digunakan untuk ini, tetapi kelemahannya ialah bahwa bahan ini sangat lunak. Bahan lain yang cukup baik sebagai gantinya ialah pipa aluminium atau polivinil klorida untuk menyalurkan air “ murni”. Kadang-kadang polietilena, polipropilena, dan polikarbonat juga dipakai. 

Penyingkiran garam, atau desalinisasi, biasanya diterapakan dalam proses untuk demineralisasi parsial atau total air yang berkadar garam tinggi seperti air laut (35.000) ppm garam terlarut) atau air payau. Proses pertama (penyingkiran parsial) digunakan untuk menurunkan kadar garam sampai air itu layak untuk diminim (500 ppm atau kurang) atau untuk penggunaan lain. Proses keduanya (penyingkiran menyeluruh) digunakan terutama untuk mempersiapkan air umpan ketel uapbertekanan tinggi dan untuk penggunaan industri lainnya. Proses demineralisasi dengan pertukaran ion yang telah diuraikan terdahulu dalam bab ini tidak cocok untuk menyingkirkan garam dari air yang berkadar garam tinggi, sehingga untuk menyingkirkan garam dari air yang berkadar garam tinggi, sehingga untuk itu harus digunakan proses-proses lain.

Penukar Ion

Ion  exchanger (penukar ion)  sebagai  water softener merupakan fungsi umum dan digunakan sangat luas di industri yang memerlukan soft water untuk proses dan bahan baku boiler.  Air baku yang tingkat ke-sadahan-nya (hardness) tinggi karena kandungan kalsium dan magnesium harus diturunkan dengan cara menggantikannya dengan muatan ion natrium yang terdapat pada resin. Proses pertukaran ion terus berjalan sampai tercapai kesetimbangan dan jenuh dan sesudah kondisi resin jenuh maka segera dilakukan re-generasi dengan  dicuci dengan air yang mengandung garam NaCl tinggi. Soft water digunakan untuk boiler air umpan  guna mencegah terjadinya endapan (scaling) pada pipa saluran air baik pada sistem boiler maupun pada sistem pendingin

Penukar kation

Air dari tangki penyimpanan dipompakan ketangki kation yang berisi resin penukar kation. Resin penukar kation ini bersifat asam kuat (strong acid cation) atau bersifat asam lemah (weak acid cation), bahan kimia yang dipakai untuk mengaktifkan resin adalah asam sulfat.

Fungsi penukar kation:

a.       Menghilangkan atau mengurangi kesadahan (hardness) yang disebabkan oleh garam-garam kalsium dan magnesium.

b.       Menghilangakan atau mengurangi zat-zat padatan terlarut (TDS).

c.        Menghilangkan atau mengurangi  alkalinity dari garam-garam alkali (karbonat, bikarbonat, dan asam lemah atau bersifat asam lemah hidroksida).

Didalam kation terjadi pertukaran antara ion kalsium, magnesium dengan ion-ion hidrogen sehingga garam-garam bikarbonat, sulfat, klorida, dan silika dirubah menjadi asam karbonat, asam sulfat, asam klorida, dan asam silikat yang larut dalam air.

Reaksi penukar kation

Selanjutnya dari water tower, air dipompakan kembali untuk diproses dengan sistem demineralisasi, dengan tujuan untuk menghilangkan semua/ sebagian unsurunsur kimiawi yang dikandung oleh air tersebut. Air yang bersal dari  water tower dimasukkan ke dalam tangki kation Exchanger resin, setelah air kontak dengan resin, maka semua ikatan-ikatan unsur kimiawi dari garam alkali, seperti Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, dan lain sebagainya yang dikandung oleh air, diikat dengan 1 (satu) atom Hidrogen (H⁺).

Jadi semua garam-garam bermuatan positif yang dikandung oleh air, dibebaskan didalam kation.

Penukar anion

Setelah dialirkan melalui kation, selanjutnya air dialirkan masuk ketangki anion yang berisi resin bersifat basah kuat (strong base anion) dan basa lemah (weak base anion). Bahan kimia yang dipakai adalah kaustik soda, dosis pemakaian 60 g/L resin, konsentrasi cairan NaOH watu kontak dengan resin.

Fungsi penukar anion

a.       Menyerap asam-asam karbonat, sulfat, klorida, dan silikat yang dihasilkan oleh penukar kation.

b.       Untuk menghilangkan atau mengurangi semua garam-garam mineral sehingga air yang dihasilkan tidak mengandung garam mineral lagi

Pengolahan Air Umpan Ketel Dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan kimia dalam proses pengolahan air umpan boiler adalah sebagai berikut:

a.       Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak. Ion-ion kalsium diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (2Ca₃(PO₄)₂.Ca(OH)₂ dan kalsium karbonat (CaCO₃).  Dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan dalam bentuk MgSiO₂ dan Mg(OH)₂

b.       Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti Lumpur, kesadahan dan besi oksida menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel. Pengaturan agar sifat lumpur tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan bermacammacam bahan organik yang masuk golongan tannin dan lignin.

c.        Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel pada taraf tertentu tanpa terjadi kejenuhan.

d.       Menghilangkan oksigen dari air yang menyediakan alkalinitas yang cukup untuk mencegah korosi ketel. Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air umpan meskipun sudah melewati tahap aerasi

Pengaktifan Resin (Regenerasi)

Regenerasi adalah suatu peremajaan, penginfeksian dengan kekuatan baru terhadap resin penukar ion yang telah habis saat kerjanya atau telah terbebani, telah jenuh. Regenerasi penukaran ion dapat dilakukan dengan mudah karena pertukaran ion merupakan suatu proses yang reversibel yang perlu diusahakan hanyalah agar pada regenerasi berlangsung reaksi dalam arah yang berlawanan dari pertukaran ion. 

Pada umumnya senyawa yang digunakan untuk kerangka dasar resin penukar ion asam kuat dan basa kuat adalah senyawa polimer stiren divinilbenzena. Ikatan kimia pada polimer ini amat kuat sehingga tidak mudah larut dalam keasaman dan sifat basa yang tinggi dan tetap stabil pada suhu diatas 150^oC. Polimer ini dibuat dengan mereaksikan stiren dengan divinilbenzena, setelah terbentuk kerangka resin penukar ion maka akan digunakan untuk menempelnya gugus ion yang akan dipertukarkan. Resin penukar kation dibuat dengan cara mereaksikan senyawa dasar tersebut

dengan gugus ion yang dapat menghasilkan (melepaskan) ion positif. Gugus ion yang biasa dipakai pada resin penukar kation asam kuat adalah gugus sulfonat dan cara pembuatannya dengan sulfonasi polimer polistyren divinilbenzena (matrik resin).

Resin penukar ion yang direaksikan dengan gugus ion yang dapat melepaskan ion negatif diperoleh resin penukar anion. Resin penukar anion dibuat dengan matrik yang sama dengan resin penukar kation tetapi gugus ion yang dimasukkan harus bisa melepas ion negatif, misalnya –N (CH₃)₃⁺ atau gugus lain atau dengan kata lain setelah terbentuk kopolimer stiren divinilbenzena (DVB), maka diaminasi kemudian  diklorometilasikan untuk memperoleh resin penukar anion. Material penukar ion yang utama berbentuk butiran atau granular dengan  struktur dari molekul yang panjang (hasil co-polimerisasi), dengan memasukkan  gugus fungsional dari asam sulfonat, ion karboksil. Senyawa ini akan bergabung  dengan ion pasangan seperti Na⁺, OH⁻ atau H⁺. Senyawa ini merupakan struktur yang porous. Senyawa ini merupakan penukar ion positif (kationik) untuk menukar ion dengan muatan elektrolit yang sama (positif) demikian sebaliknya penukar ion negatif (anionik) untuk menukar anion yang terdapat di dalam air yang diproses di dalam unit “Ion Exchanger”.