Pembersihan Kimia
Sistem Ultrafiltrasi (UF) dapat terkontaminasi oleh berbagai kotoran dalam air umpan, seperti padatan tersuspensi, koloid, bahan organik, mikroorganisme, dan oksida logam terhidrasi. Kontaminasi mengacu pada berbagai endapan yang menutupi permukaan membran dan menempel di pori-pori membran, termasuk zat-zat penyebab kerak dalam air.
Tujuan pretreatment adalah meminimalkan kotoran yang menyebabkan fouling membran. Tujuan ini dapat dicapai dengan memasang peralatan pretreatment yang tepat (misalnya pra-filter, alat koagulasi/pemurnian atau filtrasi) serta memilih kondisi operasi yang sesuai.
Fouling membran UF umumnya dianggap sebagai kombinasi dari satu atau lebih jenis berikut:
▬Kontaminasi anorganik/kerak
▬Kontaminasi partikulat/koloid
▬Biofouling/mikrobiologis
▬Kontaminasi organik
▬Penyebab potensial dari masalah fouling di atas meliputi:
▬Sistem pretreatment yang tidak memadai
▬Operasi abnormal sistem pretreatment
▬Perubahan komposisi air umpan atau kondisi lainnya
▬Operasi dan kontrol yang tidak tepat
▬Akumulasi sedimen jangka panjang pada permukaan membran
▬Fouling akibat ledakan alga musiman
▬Kegagalan sistem dosing kimia
▬Backwashing yang tidak tepat dan backwashing diperkuat secara kimia (CEB)
▬Prosedur penutupan sistem dan tindakan pelestarian yang tidak tepat
▬Pemilihan material yang tidak tepat untuk sistem (misalnya pompa dan pipa)
Fouling membran akan menyebabkan penurunan kinerja sistem, seperti penurunan produksi air dan fluks, peningkatan perbedaan tekanan transmembran (TMP), serta konsumsi bahan kimia dan energi yang lebih tinggi.
Pembersihan kimia adalah metode paling efektif untuk mengatasi masalah fouling membran. Hanya dengan menerapkan metode pembersihan yang sesuai untuk jenis fouling tertentu, hasil optimal dapat dicapai. Pemilihan bahan kimia dan metode pembersihan yang salah terkadang dapat memperburuk situasi. Oleh karena itu, penting untuk menentukan jenis kontaminan di permukaan membran sebelum melakukan pembersihan. Metode analisis berikut biasanya digunakan untuk tujuan tersebut:
▬Menganalisis data kinerja sistem; lihat petunjuk pemecahan masalah rinci pada edisi sebelumnya.
▬Menganalisis komposisi air umpan; kemungkinan kontaminan penyebab fouling sering kali dapat diidentifikasi dengan jelas dengan meninjau laporan kualitas air baku.
▬Memeriksa catatan pembersihan sebelumnya dan efektivitasnya.
▬Menganalisis zat-zat yang tertahan pada kertas saring yang digunakan untuk pengukuran SDI (Indeks Kerapatan Lumpur) air umpan.
▬Memeriksa kontaminan dalam air buangan dari proses scrubbing udara dan backwashing UF.
▬Memeriksa kontaminan di ujung masuk modul membran: warna coklat kemerahan menandakan kemungkinan fouling besi; deposit seperti lumpur atau koloid biasanya menunjukkan fouling mikrobiologis atau organik.
Kondisi untuk Pembersihan Kimia
Selama operasi normal sistem UF, permukaan serat membran UF dapat terkontaminasi oleh partikel tersuspensi, partikel koloid, mikroorganisme, atau bahan organik yang tidak larut. Ketika fouling semacam itu terus-menerus menumpuk dan tidak dapat dihilangkan dengan backwashing rutin atau backwashing diperkuat secara kimia, hal ini akan menyebabkan penurunan produksi air normal dan peningkatan perbedaan tekanan transmembran normal. Modul membran perlu dibersihkan untuk mengembalikan kinerja sistem ketika salah satu kondisi berikut terjadi:
▬Produksi air normal menurun sebesar 25%.
▬Perbedaan tekanan transmembran normal meningkat sebesar 1,0 bar.
▬Perbedaan tekanan transmembran operasi naik hingga nilai maksimum 2,1 bar.
▬Jika Anda belum menormalkan data operasi Anda, lihat nilai-nilai di atas untuk menentukan apakah pembersihan kimia diperlukan.
Sangat penting untuk memantau secara ketat kinerja operasi sistem UF selama operasi sehari-hari, termasuk perbedaan tekanan operasi dan laju aliran produksi air. Seiring berjalannya fouling membran, perbedaan tekanan akan meningkat dan laju aliran produksi air akan menurun. Perlu diperhatikan bahwa penurunan laju aliran produksi air membran UF akibat penurunan suhu air umpan merupakan fenomena normal dan bukan indikasi fouling membran, artinya membran UF mungkin tidak perlu dibersihkan dalam kondisi tersebut.
Pemilihan Skema Pembersihan Kimia
Agen pembersih asam dan basa adalah bahan kimia pembersih yang banyak digunakan. Skema pembersihan yang tepat harus dipilih berdasarkan jenis kontaminan.
3.1 Skema Pembersihan Asam
Larutan asam digunakan untuk membersihkan sistem UF ketika kandungan Fe atau Mn dalam air umpan melebihi standar desain, atau ketika kandungan padatan tersuspensi dalam air umpan modul membran UF sangat tinggi, menyebabkan fouling anorganik di sisi umpan membran.
3.2 Skema Pembersihan Basa
Larutan oksidan basa diadopsi untuk membersihkan sistem UF ketika kandungan bahan organik dalam air umpan tinggi, yang dapat menyebabkan fouling organik pada membran. Selain itu, dalam kondisi yang mendukung pertumbuhan mikroba, beberapa bakteri dan alga akan berkembang biak di modul membran UF, menyebabkan biofouling.
Catatan:
a) Semua agen pembersih harus dimasukkan ke modul membran UF dari sisi umpan untuk mencegah kemungkinan kotoran dalam agen pembersih masuk ke bagian dalam dinding serat membran melalui sisi belakang lapisan filter padat.
b) Sebelum melakukan pembersihan kimia pada sistem UF, scrubbing udara berulang dan backwashing menyeluruh harus dilakukan terlebih dahulu.
c) Seluruh proses pembersihan kimia sistem UF membutuhkan waktu sekitar 2–4 jam; untuk fouling parah, waktu perendaman perlu diperpanjang hingga lebih dari 12 jam.
d) Jika sistem UF akan ditutup selama lebih dari tiga hari setelah pembersihan, sistem harus dirawat sesuai dengan persyaratan untuk penutupan jangka panjang.
e) Larutan pembersih harus disiapkan menggunakan permeat UF atau air berkualitas lebih tinggi.
f) Kontaminan yang mungkin ada dalam agen pembersih harus dihilangkan sebelum larutan pembersih diedarkan ke modul membran.
g) Suhu larutan pembersih umumnya dapat dikendalikan dalam rentang 10℃–40℃; meningkatkan suhu larutan pembersih dapat meningkatkan efisiensi pembersihan.
h) Jika diperlukan, beberapa jenis agen pembersih dapat digunakan, tetapi agen pembersih dan desinfektan tidak boleh menyebabkan kerusakan pada bahan membran dan modul. Setelah setiap proses pembersihan, semua agen pembersih harus dikuras, dan sistem harus dibilas secara menyeluruh dengan permeat UF atau reverse osmosis (RO) sebelum menggunakan jenis agen pembersih lain.
Prosedur Pembersihan Kimia
4.1 Pembersihan Asam
Larutan HCl 0,2% atau larutan asam sitrat 1–2% cocok untuk fouling besi dan kerak karbonat.
Prosedur dasar untuk pembersihan asam modul membran UF adalah sebagai berikut:a) Persiapan sistem pembersihan;b) Sirkulasi larutan pembersih asam di modul membran UF;c) Pembilasan modul membran UF dan pengembalian ke operasi produksi normal.
1) Pekerjaan Persiapan
- a) Matikan sistem sesuai prosedur penutupan.b) Tutup semua katup sistem.c) Siapkan larutan asam sitrat 1–2% atau larutan HCl 0,2% di tangki larutan pembersih, dan aduk secara menyeluruh untuk memastikan pencampuran merata.
2) Proses Pembersihan
- a) Lakukan scrubbing udara frekuensi tinggi dengan durasi singkat (umumnya 3–8 kali, masing-masing 10–15 detik) diikuti dengan backwashing air; ulangi proses ini beberapa kali sampai air buangan dari scrubbing udara pada dasarnya bening. Kuras semua air dari modul membran (Catatan: Larutan pembersih harus segera dipompa ke dalam modul setelah dikuras untuk mencegah kerusakan permanen akibat dehidrasi membran).
- b) Mulai pompa air pembersih, perlahan buka katup keluar pompa pembersih serta katup masuk/keluar larutan pembersih sistem UF. Kendalikan laju aliran pembersihan setiap modul membran sesuai kebutuhan, biarkan larutan pembersih mengalir masuk ke dalam modul membran dan kembali ke tangki larutan pembersih. Waktu pembersihan sirkulasi adalah 30 menit.
- c) Matikan pompa pembersih dan biarkan modul membran merendam secara statis selama 60 menit; perpanjang waktu perendaman sesuai dengan tingkat keparahan fouling.
- d) Setelah perendaman, mulai kembali sirkulasi selama 30 menit lagi dengan laju aliran yang sama.
- e) Tiriskan tangki larutan pembersih dan filter pembersih, lalu bilas hingga bersih dengan air bersih.
3) Pembilasan Sistem UF
Tujuan pembilasan adalah untuk menghilangkan sisa larutan kimia dari sistem UF.a) Buka katup pembuangan konsentrat sistem UF dan katup pembuangan permeat.b) Buka katup air umpan sistem UF untuk membiarkan air umpan melewati modul membran hingga perbedaan konduktivitas antara air umpan dan air buangan berada dalam rentang 20 μS/cm.c) Kembalikan sistem ke operasi produksi normal.
4.2 Pembersihan Alkaline
Larutan campuran 0,2% NaClO dan 0,1% NaOH digunakan untuk membersihkan modul membran UF yang terkontaminasi oleh zat organik dan mikroorganisme.
Prosedur operasi untuk pembersihan alkaline modul membran UF adalah sebagai berikut:a) Persiapan sistem pembersihan;b) Pembersihan modul membran dengan larutan oksidan alkali;c) Pembilasan modul membran dan pengembalian ke kondisi operasi normal.
1) Pekerjaan Persiapan
- a) Matikan sistem UF sesuai prosedur pemadaman.b) Tutup semua katup sistem.c) Siapkan larutan campuran 0,2% NaClO dan 0,1% NaOH di tangki pembersih, lalu aduk rata untuk memastikan pencampuran seragam.
2) Proses Pembersihan dan 3) Proses Pembilasan
Sama seperti langkah-langkah untuk pembersihan asam.