Water Treatment Plant / Pengolahan Air di PLTU - Bagian 1

Air menjadi satu kebutuhan penting yang digunakan pada setiap pembangkit tenaga listrik yang memakai uap air sebagai media kerjanya. Pengadaan dan kualitasnya menjadi satu hal yang sangat dijaga di setiap PLTU. Air digunakan di banyak hal termasuk kebutuhan pendinginan, perawatan kebersihan, mengontrol polutan, dan yang pasti sebagai media kerja untuk siklus uap air.
Treatment air yang baik mencegah terbentuknya kerak dan korosi pada sistem pembangkit listrik -yang bekerja pada siklus uap-air tekanan tinggi- demi untuk menghindari kerugian ekonomi karena penurunan kemampuan produksi dan kenaikan biaya

Supply kebutuhan air secara umum dibagi menjadi dua: air permukaan dan air tanah. Air permukaan dapat berupa air dari sungai, danau, dan juga laut. Air tanah terdapat di bawah permukaan tanah, berada di lapisan air tanah, dan dapat diambil melalui mata air atau sumur. Hanya 3% dari keseluruhan air di bumi terbukti fresh dan bersih, 75% diantaranya berupa gletser dan es di kutub. 25% sisanya, 24% berupa air tanah, dan 1% berada di permukaan tanah dan udara.

Semua supply air bersih merupakan hasil presipitasi (hujan) dari atmosfer, yang menjadi bagian dari proses evaporasi dan kondensasi kontinyu (siklus hujan / hidrologi). Air hujan atau salju, akan mencapai permukaan tanah dan membentuk aliran, ada yang kembali menguap, dan ada juga yang masuk ke dalam tanah. Semuanya tergantung atas kondisi atmosfer dan topografi, sekitar 25%-nya menjadi air permukaan, kurang dari 10% masuk ke dalam tanah, dan sisanya kembali terevaporasi ke atmosfer. Hanya sedikit sekali bagian yang dapat mencapai ke air tanah. Sebagian besar dari air tanah akan kembali ke permukaan untuk bergabung ke dalam aliran sungai.

Kualitas Air
Secara alami air mengandung berbagai jenis zat kimia dan material-material solid lainnya. Material-material tersebut akan mempengaruhi proses yang akan digunakan PLTU untuk mengolah air lebih lanjut sehingga dapat terjaga kualitasnya sesuai dengan kebutuhan yang ada. PLTU yang menggunakan air tanah memiliki treatment air yang berbeda dengan PLTU yang mengambil air dari laut. Namun demikian secara umum kandungan zat-zat yang ada adalah sama, sekalipun kadarnya sangat berbeda. Berikut adalah zat-zat yang terkandung di dalam air secara umum:

• Kekeruhan (turbidity): Faktor kekeruhan pada air mempengaruhi tampilan kejernihan air. Pada suatu sistem proses dapat menyebabkan terbentuknya deposit (kerak), dan sangat mempengaruhi proses tersebut. Cara menghilangkannya dapat dilakukan dengan proses koagulasi, pengendapan, dan filtrasi.
• Hardness: Berupa garam magnesium dan calsium (CaO₃). Material ini akan membentuk kerak di boiler, saluran pipa, heat exchanger, dan lain sebagainya. Material ini dapat dihilangkan dengan proses softening, demineralisasi, treatment air di dalam boiler, dan penggunaan surfactant (surface-active agents). Penggunaan surfactant dapat menurunkan tegangan permukaan air sehingga dapat terpisah antara air dan zat-zat solid yang terkandung.
• Alkalin: Dapat berupa Bikarbonat (HC0₃)^-, karbonat (C0₃)^2-, dan hydrat (OH)^-. Senyawa-senyawa tersebut dapat membentuk foam dan membawa material-material padat melalui uap air. Menyebabkan embrittlement pada baja-baja boiler. Bikarbonat dan carbonat dapat menghasilkan CO₂ yang merupakan sumber korosi di saluran sistem kondensat (kondensor, pompa ekstraksi kondensat). Zat-zat ini dapat diminimalisir kandungannya dengan cara softening (lime and lime-soda softening, hydrogen zeolite softening), penambahan zat asam (acid treatment), demineralisasi, serta dealkalisasi melalui proses pertukaran anion (anion exchange).
• Mineral asam bebas: Dapat berupa H₂SO₄ dan HCl yang sangat berbahaya pada baja karena sifatnya yang korosif. Menetralisirnya dengan menggunakan bahan alkali.
• Karbon dioksida (CO₂): Menjadi penyebab korosi di saluran air dan beberapa saluran uap air dan kondensat. Menghilangkannya melalui proses aerasi, deaerasi, dan netralisasi menggunakan zat alkali.
• Konsentrasi ion H⁺ yang ditunjukkan dengan bilangan pH: Nilai pH bervariasi pada air tergantung banyaknya zat asam dan bahan alakali yang terkandung di dalamnya. Umumnya air alami memiliki nilai pH 6,0-8,0. Sedangkan air laut di kisaran 7,5-8,4. Nilai pH dapat dinaikkan dengan menggunakan zat-zat alkali dan diturunkan dengan zat-zat asam.
• Sulfat (SO₄^2-): Ion ini jika bereaksi dengan ion lain seperti kalsium, akan menimbulkan zat padat dan membentuk kerak. Namun jika berdiri sendiri tidak terlalu memiliki dampak yang signifikan. Sulfat dapat dihilangkan melalui proses demineralisasi.
• Klorida (Cl^-): Menambah material padat serta meningkatkan karakter korosif pada air. Dapat dihilangkan melalui proses demineralisasi.
• Nitrat (NO₃^-): Dapat menimbulkan bahan padat meskipun tidak terlalu besar. Pada kesehatan bayi dapat menyebabkan methemoglobinemia. Sedangkan pada dunia industri dapat kita gunakan keberadaannya untuk mengontrol embrittlement pada logam-logam boiler. Material ini dapat dihilangkan melalui proses demineralisasi.
• Fluorida (F^-): Digunakan pada dunia kesehatan untuk mengontrol kerusakan pada gigi. Sedangkan pada dunia industri tidak terlalu berbahaya. Dapat diserap dangan menggunakan magnesium hidroksida dan kalsium fosfat,
• Sodium (Na⁺): Ion ini menambah kandungan solid di dalam air. Dan jika membentuk ikatan dengan OH^- akan menibulkan korosi di pipa-pipa boiler pada kondisi tertentu. Ion ini dapat dihilangkan melalui demineralisasi.
• Silika (SiO₂): Material ini dapat membentuk kerak di boiler dan sistem air pendingin. Sedangkan di sisi turbin uap dapat melarutkan deposit yang ada karena membentuk uap silika. Silika dapat dihilangkan melalui proses panas dengan menggunakan garam magnesium atau diserap dengan proses pertukaran anion yang dikombinasikan dengan demineralisasi.
• Besi (Fe²⁺ dan Fe³⁺) dan Mangan (Mn²⁺): Material ini dapat merubah warna air dan menjadi sumber kerak di saluran pipa dan boiler. Dihilangkan dengan cara aerasi, koagulasi dan filtrasi, line softening, pertukaran kation (cation exchange), filtrasi kontak, dan penggunaan bahan surface-active (penghilang tegangan permukaan).
• Aluminium (Al³⁺): Zat ini dapat menimbulkan kerak di sistem air pendingin serta di pipa boiler. Material ini dapat dihilangkan dengan menggunakan sistem filter dan clarifier yang berkualitas.
• Oksigen (O₂): Oksigen menjadi sumber korosi pada saluran pipa, boiler, heat exchanger, dan sebagainya. Dapat dihilangkan melalui proses deaerasi, penggunaan sodium sulfit, serta penggunaan corrosion inhibitor (zat yang menurunkan kecepatan logam untuk korosi).
• Hidrogen sulfida (H₂S): Senyawa ini selain bersifat korosif dan beracun, juga menimbulkan bau yang tak sedap seperti telur busuk. Dapat dihilangkan melalui proses aerasi, klorinasi dan anion exchange.
• Amonia (NH₃): Menimbulkan korosi pada logam tembaga dan seng dengan membentuk larutan ion kompleks. Dihilangkan melalui cation exchange dengan hidrogen zeolit, klorinasi, dan deaerasi.
• Larutan padat (desolved solids): Desolved solids menjadi satuan yang menunjukkan banyaknya zat-zat padat terlarut di dalam air. Konsentrasi tinggi dari desolved solid dapat mengganggu karena menyebabkan proses foaming di boiler.
• Suspended solids: Adalah kandungan padatan total yang tidak terlarut di dalam air dan dapat mengendap akibat gravitasi. Suspended solid menimbulkan kerak di heat exchanger, boiler, saluran pipa, dan alat-alat lain. Dapat dihilangkan melalui filtrasi dan pengendapan.