Deskripsi Water Treatment Plant

A. PENDAHULUAN

Water treatment plant adalah salah satu unit PLTU yang berfungsi untuk

mengubah air tawar (Raw Water) dengan konductivity <10 µS menjadi air umpan

boiler (Demin Water) dengan konductivity <0,2 µS. Proses Demineralisasi air

tawar ini memanfaatkan prinsip pengikatan ion-ion menggunakan resin penukar

ion.

Raw Water Tank PLTU Banten 1 Suralaya (2 x 3000 m 3 ) dan

Raw Water Pump (2 x 100-170 m 3 /jam)

Air umpan boiler sangat dijaga tingkat kemurniannya karena air ini dalam

tugasnya sebagai fluida kerja maupun fluida pendingin (CCCW) akan melalui

bagian-bagian peralatan pada pembangkit yang terbuat dari logam. Oleh karena

sifat logam yang dapat terkorosi inilah tingkat kemurnian air perlu dijaga.

Parameter-parameter yang perlu diperhatikan dalam produksi Demin

Water dalam Water Treatment Plant ini adalah sebagai berikut :

1. Konductivity (<0,2 µS)

2. pH (± 7)

3. Kadar silika ( 0,02 ppm)

Pada PLTU Banten 1, Water Treatment Plant memiliki kapasitas produksi desain

2 x 125 ton/jam. Produksi air ini ditampung dalam Demineralized Tank dengan

kapasitas 2 x 1500 m3

Demin Water Tank PLTU Banten 1 Suralaya (2 x 1500 m 3 ) dan Demin Water Booster Pump

(2 x 50-150 m 3 /jam)

B. DESKRIPSI PROSES UTAMA

Prinsip utama proses demineralisasi pada Water Treatment Plant ini seperti

yang diceritakan tadi adalah penukaran ion menggunakan resin. Ada beberapa tipe

resin penukar ion, yaitu :

a) strongly acidic

(typically, sulfonic acid groups, e.g. sodium polystyrene sulfonate or

polyAMPS)

b) strongly basic

(quaternary amino groups, for example, trimethylammonium groups, e.g.

polyAPTAC)

c) weakly acidic

(mostly, carboxylic acid groups)

d) weakly basic

(primary, secondary, and/or ternary amino groups, e.g. polyethylene

amine)

Resin tersebut terdiri dari dua jenis yaitu :

a) Kation Resin

Resin ini bertugas untuk mengikat ion-ion positif (kation).

Reaksi pengikatan pada kation resin : R – H+ + Na+ R – Na+ + H+

b) Anion Resin

Resin ini bertugas untuk mengikat ion-ion negatif (anion).

Reaksi pengikatan pada anion resin : R – OH- + Cl- R – Cl- + OH-

Contoh Resin Penukar Ion Buatan Dow Chemical

Proses utama pada water treatment plant ini bisa digambarkan pada flow diagram

berikut :

Flow Diagram Proses Utama pada Water Treatment Plant PLTU Banten 1 2 x 125 ton/jam

Air Raw Water dengan konductivity <10 µS yang ditampung pada raw

water tank dengan kapasitas 2 x 3000 m3 dipompakan menggunakan pompa raw

water pump menuju ke mixed bed vessel yang berisi resin anion dan resin kation

yang bercampur dalam satu vesel. Pompa ini memiliki kapasitas desain 100-170

m3/jam yang terdiri dari dua unit dengan mode satu jalan satu stand by.

Pada mixed bed inilah terjadi pengikatan ion-ion yang masih ada pada air

tawar sperti Na+, Mg2+, K+, Cl-, SO42-, PO4

3-, dll. Resin kation akan mengikat ion-

ion positif sedangkan ion-ion negatifnya akan diikat oleh resin anion. Pada saat

awal proses konductivity air belum terlalu bagus (fast rinse), oleh karena itu ada

dua line yang bisa digunakan yaitu line drain jika ingin membuang air dan line

recycling jika air masih akan dimanfaatkan lagi. Sebelum keluar dari mixed bed

air produk demin melewati resin trap terlebih dahulu untuk mencegah ikut

terbawanya resin-resin apabila ada kebocoran pada strainer.

Mixed Bed Vessel Resin Ion Exchanger Water Treatment Plant

Raw water tank

Water supply pump

Mixed Bed

Demineralized water pump

Demineralized Tank

Resin Trap

Condensate Storage Tank

Skema Mixed Bed Vessel Water Treatment Plant

Apabila tiga parameter kualitas air demin telah tercapai, yaitu :

1. Konductivity (<0,2 µS)

2. pH (± 7)

3. Kadar silika ( 0,02 ppm)

Maka air produk demin akan dialirkan menuju demineralized tank yang memiliki

kapasitas 2 x 1500 m3. Dari tangki ini air dipompakan menuju condensate storage

tank yang memiliki kapasitas 300 m3 menggunakan pompa demineralized water

pump (kapasitas 50-150 ton/jam) untuk selanjutnya bisa dimanfaatkan bagi

keperluan unit pembangkit.

Berikut ini tabel desain proses dan spesifikasi beberapa peralatan pada unit

Water Treatment Plant :

V-1Drain

Drain

effluent

Raw Water

Venting Line

Demin WaterFor Backwash

CompressedAir

HCl For Regeneration

Drain Backwash

Recycling Line

Product Demin Water

NaOH ForRegeneration

V-2

V-3

V-4

V-5

V-6

V-7

V-8

V-9

V-10

V-11

V-12

V-13

Parameter Resin Catcher Mixed Beds 1-2

Output (m3/h) 45-69 45-69

Diameter (mm) 1250

Regeneration Type Internal regenerationHeight of the Resin Layer

400/800

Water Inlet Device Spherical perforated plate

Water Outlet DeviceWater distribution cap of the perforated plateWater cap / engineering plastics ABS

Quantity of the Water Collecting Cap

50 / m2

Working Pressure (Mpa)

≤ 0.6 ≤0.6

Operating Temperature (℃)

10-40 10-40

Intermediate Drainage Material

SS316L

Resin Designation001*7 / 201*7 (special-purpose resin of the mixed bed)

Corrosion Prevention Rubber lining Rubber lining

Middle Drainage TypeThe type of main pipes and branch pipes with trapezoid wrapped wires

Material of the Main Body

Q235-B Q235-B

Regenerating Agent3%-5% chlorhydric acid and 3%-5% sodium hydroxide

Operating Flow Rate 40-60 M3/HRequirement Water Output

SiO2 < 20 ug/L (0,02 ppm)conductivity <0,2 us/cm (25℃)

Selain proses utama diatas pada water treatment plant juga dilengkapi

dengan peralatan lain yang berfungsi sebagai unit regenerasi resin. Peralatan ini

juga tidak kalah pentingnya dengan peralatan utama tersebut. Peralatan-peralatan

ini akan dibahas lebih lanjut pada sub bab berikutnya.

C. REGENERASI

Setelah melakukan tugasnya untuk mengikat ion-ion dalam air, maka suatu

saat resin akan jenuh. Hal ini disebabkan semua tangan (gugus ikat resin) sudah

mengikat ion-ion yang ada. Akibatnya apabila ada air tawar dengan ion-ion

didalamnya dilewatkan dalam resin tersebut maka resin sudah tidak punya tangan

lagi yang bisa mengikat ion-ion tersebut.

Air tawar yang dilewatkan pada resin yang sudah jenuh ini tidak akan

terikat ion-ionnya. Kondisi resin jenuh ini ditandai dengan :

1. Konductivity air produk demin tidak mau tercapai pada angka < 0,2 µS

2. Kadar silika air produk demin selalu diatas 0,02 ppm

3. Pressure Drop mixed bed naik

4. pH air produk demin tidak 7

5. Total volume produk air demin (counterflow/totalizer) mencapai batas

yang diijinkan

Apabila parameter diatas tercapai maka resin dalam mixed bed harus diregenerasi.

Resin harus diregenerasi agar kemampuan resin mengikat ion-ion bisa

kembali. Regenerasi resin dilakukan dengan cara mengalirkan acid dan caustic

dengan kadar tertentu (dalam hal ini HCl 3-% dan NaOH 3-5% pada PLTU

Banten 1 Suralaya) pada sisi cation dan anion resin untuk mengembalikan gugus

ikat dari resin-resin tersebut. Reaksi yang terjadi pada saat regenerasi resin anion

maupun kation adalah sebagai berikut :

a) Kation Resin

Reaksi regenerasi pada kation resin : R – Na+ + H+ R – H+ + Na+

b) Anion Resin

Reaksi regenerasi pada anion resin : R – Cl- + OH- R – OH- + Cl-

Alat-alat yang berperan pada saat regenerasi mixed bed pada PLTU Banten 1

Suralaya ini antara lain :

1. Acid storage tank

2. Acid metering pump for WTP

3. Caustic storage tank

4. Caustic metering pump for WTP

5. Acid mixed tee

6. Caustic mixed tee

7. Regeneration special pump

8. Mixed bed regenerative waste water pump

9. Air compressor

Peralatan Acid dan Caustic untuk regenerasi mixed bed resin

Adapun tahap-tahap regenerasi untuk resin mixed bed secara umum adalah

sebagai berikut :

1. Backwash

Proses pencucian balik, yaitu dengan cara mengalirkan air dari sisi

bawah mixed bed lalu air dikeluarkan dari sisi atas mixed bed melalui

line drain.

Selain bertujuan untuk menghilangkan kotoran pada permukaan resin,

proses backwash juga bertujuan untuk memisahkan resin kation dengan

resin anion dikarenakan beda massa jenis keduanya.

2. Settling

Proses pendiaman atau pengendapan resin

Pada tahap ini resin didiamkan sehingga mengendap dan terpisah.

Anion resin dibagian atas sedangkan kation resin pada bagian bawah

3. Caustic and Acid Injection

Proses inilah inti dari regenerasi resin pada mixed bed.

Pada tahap ini ion H+ dan ion OH- dari acid dan caustic akan

mensubtitusi ion-ion garam yang terikat pada tangan-tangan resin.

Sehingga tangan-tangan dari resin akan menjadi aktif lagi dan siap

melaksanakan tugasnya mengikat ion-ion garam pada air tawar.

Acid disini diinjeksikan dari sisi bawah resin berupa HCl 3-5%

sedangkan caustic diinjeksikan dari sisi atas resin berupa NaOH 3-5%.

Kemudian air dan garam hasil regenerasi akan keluar melalui line

effluent menuju mixed regenerative waste water pit yang terletak pada

bagian bawah mixed bed (underground).

4. Caustic and Acid Displacement

Pada tahap ini air dialirkan menuju mixed bed mealui line injeksi HCl

dan NaOH yang bertujuan membilas line dan membersihkan HCl dan

NaOH yang masih tersisa didalam mixed bed resin.

Air keluaran ini juga akan menuju mixed regenerative waste water pit

5. Rinse

Pencucian resin dari sisi umpan air masuk dan sisi air produk keluar

Rinse berfungsi memastikan semua NaOH dan HCl tercuci bersih.

Rinse berbeda dengan Caustic and Acid Displacement terletak pada

valve yang membuka dan menutup.

6. Draining

Draining adalah tahap pembuangan air-air yang tersisa pada mixed bed

resin. Pada tahap ini valve-valve drain dibuka keseluruhan.

7. Loosening

Tahap ini air diisikan ke dalam mixed bed vessel dari sisi bawah resin

sampai ketinggian 10 cm dari atas permukaan resin

Bertujuan agar resin mengembang dan terisi air pori-pori dari resin.

8. Resin mixing

Resin dihembus udara tekan (air compressor) dari sisi bawah sehingga

tercampur antara anion dan kation resin.

9. Fiil Up

Pengisian air ke dalam mixed bed resin vessel yang bertujuan membuang

udara-udara tersisa dari dalam resin.

10. Fast Rinse

Pembilasan cepat resin sampai koducitivity dan kadar silika air produk

masuk kriteria sebagai air demin.