Industri CPO meminum air dalam volume besar—dan membuang lebih banyak lagi. Di balik efisiensi boiler yang stabil ada rangkaian treatment bertahap: klarifikasi, filtrasi, softening, demineralisasi (ion exchange atau RO), plus deaerasi dan kontrol blowdown.
Industri: Palm_Oil | Proses: Boiler_&_Power_Generation
Setiap ton tandan buah segar butuh 1–1,2 m³ air untuk diolah (researchgate.net), sementara setiap ton CPO (crude palm oil) menghasilkan kira-kira 2,5 ton POME (palm oil mill effluent) (mdpi.com). POME sendiri 94–96% adalah air (mdpi.com). Dengan produksi global ~79 Mt CPO/tahun, volume POME mendekati ~200 Mt (≈200 juta m³) (mdpi.com).
Di pabrik 30 t/h FFB (dengan yield minyak 20%), kebutuhan uap ~18 t/h, alias ≈18 m³/h air makeup (researchgate.net). Total air untuk memproduksi 1 ton CPO lazimnya ~5–7,5 ton (mdpi.com). Dengan variabilitas kualitas air baku dan beban organik yang tinggi, treatment eksternal multistage menjadi wajib agar boiler tetap efisien dan andal—karena setiap lapisan kerak menaikkan konsumsi bahan bakar dan memicu kegagalan tube (researchgate.net).
Pengalaman lapangan menegaskan satu hal: pretreatment yang kuat (klarifikasi, filtrasi media) dilanjut demineralisasi tingkat lanjut (sistem penukar ion atau reverse osmosis/RO) memungkinkan siklus boiler lebih tinggi—di banyak pabrik sawit, siklus sering <5—sekaligus menekan blowdown. Studi juga menyebut perbaikan kecil di kualitas feedwater “save a large amount of fuel and reduce CO₂ emissions” (researchgate.net) (researchgate.net).
Kualitas air baku dan konteks lapangan
Sumber air baku pabrik sawit umumnya sungai, danau, atau sumur—sering berturbiditas tinggi, kaya organik, dan mineral berubah-ubah. Contoh sumur di Johor, Malaysia mencatat turbidity ~14 NTU dan aluminium 0,99 mg/L (melewati ambang air minum) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Banyak boiler pabrik sawit praktis tidak menarik kondensat kembali (condensate return hampir nol) dari sterilizer atau heat exchanger live steam, sehingga air baku harus diolah penuh dari awal (thesawit.blogspot.com).
Koagulasi, flokulasi, dan klarifikasi
Langkah awal adalah penyesuaian pH (sering 6–8) diikuti koagulasi dan flokulasi untuk membentuk flok yang mudah mengendap; waktu tinggal klarifier konvensional lazimnya 1–4 jam (slideshare.net). Klarifikasi yang dipelihara dengan baik bisa menghilangkan >80% partikulat; target effluent dari bak klarifikasi kerap <50 NTU, dengan dosis koagulan hasil uji toples (Jar Test) yang disesuaikan harian.
Desain industri memanfaatkan unit seperti clarifier untuk mengurangi padatan tersuspensi dengan waktu tinggal 0,5–4 jam. Untuk footprint lebih ringkas, lamella settler dapat menaikkan kapasitas 3–4x pada jejak lahan yang lebih kecil.
Koagulan umum meliputi alum, ferric chloride, polyaluminum chloride (PAC), atau flokulan alami; pada praktik pabrik sawit Indonesia konsumsi koagulan 20–100 mg/L sering muncul, sejalan dengan kasus industri sejenis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (thesawit.blogspot.com). Dosis yang stabil dibantu dosing pump dengan kontrol online turbidity.
Untuk fleksibilitas kimia, PAC kualitas tinggi dan ACH dengan basicity sangat tinggi efektif pada air gambut/low pH serta sumber yang sulit.
Filtrasi media berlapis
Overflow klarifier kemudian dipoles di multimedia filter—lapisan antrasit di atas pasir (kadang garnet) pada kecepatan 5–15 m/jam, dengan backwashing intensif sampai turbidity filtrat <1 NTU. Media antrasit berumur panjang (15–20 tahun) seperti anthracite cocok sebagai lapisan atas.
Untuk retensi partikel 5–10 mikron, sand silica dual media kerap dipakai sebagai inti filter. Pada tekanan industri, housing baja hingga 150 PSI membantu operasi stabil pada debit tinggi.
Banyak pabrik menambahkan karbon aktif sebagai lapisan atau unit terpisah untuk menyerap warna/organik; activated carbon mengurangi senyawa organik terlarut dan bau/warna yang mengganggu tahap hilir. Studi lain menunjukkan prefilter UF dapat memangkas turbidity ~89% dan menghasilkan SDI<3 sebelum RO (researchgate.net).
Disinfeksi dan penyimpanan
Untuk sumber air permukaan, klorinasi atau UV diperlukan sebelum storage untuk menekan alga/bakteri; UV 99,99% kill-rate tanpa bahan kimia tersedia sebagai ultraviolet system. Jika klorin dipakai, residu harus dihilangkan hingga <0,1 mg/L agar tidak mengoksidasi resin/membran (watertechnologies.com); penggunaan dechlorination agent umum sebelum IX atau RO.
Air jernih dikumpulkan di tangki penyangga dan dipompa dengan tekanan stabil ke tahap berikutnya. Cartridge 1–100 mikron seperti cartridge filter kerap dipasang sebagai guard filter.
Target pretreatment dan uji toples
Dengan pretreatment yang baik, target kinerja realistis adalah turbidity <1 NTU, TSS <10 mg/L, dan besi/mangan <0,1 mg/L. Di musim hujan, Jar Test rutin krusial untuk menyetel dosis. Untuk feed RO, membran ultrafiltrasi (UF) seperti ultrafiltration dari air permukaan/ground memperbaiki kestabilan, sesuai praktik pretreatment ke RO.
Pelunakan (softening) dan dealkalinisasi
Setelah pretreatment fisik, kalsium/magnesium tersisa akan membentuk scale. Softener (penukar kation siklus natrium) menjadi standar untuk menghilangkan hardness. Unit seperti softener menurunkan hardness hingga ~0,1–0,3 mg/L sebagai CaCO₃ (lenntech.com), dengan efisiensi 95–99%.
Contoh: air baku hardness ~150 mg/L sebagai CaCO₃ (umum di sungai/sumur) bisa turun ke <5 mg/L, sering ~0. Kapasitas resin 15–25 kgr/ft³ menentukan panjang service sebelum regenerasi; regenerasi membutuhkan NaCl 6–10%, tipikal 50–100 kg NaCl per m³ resin per siklus dengan ~10% brine limbah. Resin kuat/lembar seperti ion-exchange resin menjaga performa konsisten.
Banyak sistem menambahkan dealkalizer (weak-acid cation) untuk menaikkan stabilitas pH dan menurunkan CO₂; dalam praktik, unit kation bentuk H (SAC, acid cycle) sering digunakan menggantikan atau menyusul softener Na untuk memangkas TDS mendekati nol.
Demineralisasi berbasis penukar ion
Workhorse industri adalah rangkaian kation siklus H⁺ disusul anion (OH⁻ atau Cl⁻). Skema dua-bed SAC (H-form) → SBA menghasilkan konduktivitas <1 µS/cm, sering 0,1–0,5 µS/cm setelah mixed-bed polishing (watertechnologies.com). Portofolio seperti Ion Exchange systems menyediakan konfigurasi kation/anion lengkap.
Dengan mixed-bed, resistivitas ultra-rendah (<0,1 µS/cm) dan TDS <0,1 mg/L tercapai; hardness ≈0 mg/L, dan silika sering <0,1 mg/L (pembatas silika bergantung pada kapasitas anion). Batas silika boiler acuan ASME tipikal <2–10 mg/L tergantung tekanan (lenntech.com) (watertechnologies.com).
Skid seperti demineralizer dua-bed plus mixed bed digunakan sebagai polisher terakhir untuk CO₂/silika sisa. Kebutuhan regenerasi kimia khas: 0,5–1,0 m³ HCl 4–10% per m³ run siklus H dan dosis serupa NaOH 2–5% untuk siklus SBA; limbahnya kecil volumenya namun sangat terkonsentrasi.
Reverse osmosis untuk boiler feed
RO (reverse osmosis) menghilangkan ~90–99% garam terlarut secara fisik. Untuk boiler, konfigurasi lazim adalah prefiltrasi halus/UF → RO pass-1, lalu second-pass RO atau EDI untuk ultra-pure. Sistem brackish-water RO umumnya recover 75–85%; ≥90% dimungkinkan dengan staging, namun perlu tekanan lebih tinggi dan antiscalant.
Performa: permeat RO dari air yang sudah difiltrasi/di-soften berkisar TDS 5–30 mg/L (konduktivitas ~10–50 µS/cm). Studi UF+RO pada POME menghasilkan permeat boiler-quality dengan TDS ~21,5 mg/L (mdpi.com). Rejeksi silika RO moderat (~90%), sehingga RO tunggal sering menyisakan 5–10 mg/L silika—marginal untuk boiler bertekanan tinggi (acuan ASME misal 8 mg/L di ~60–70 bar) (lenntech.com); karena itu second-pass RO atau polisher IX sering ditambahkan.
Pemilihan membran bermerk, misalnya Filmtec RO membranes, membantu konsistensi rejeksi dan umur pakai di operasi kontinual.
Perbandingan IX vs RO dan opsi hibrida
Trade-off ekonomi-operasi tegas. Mixed-bed IX menghasilkan air sangat murni, tetapi butuh regeneran dan menelurkan limbah pekat dalam volume kecil. Konversi IX ke RO dalam satu studi menaikkan aliran proses ~17,5× dan volume blowdown ~150%, sementara brine menjadi 20–30× kurang pekat (researchgate.net). Artinya, RO menuntut pengolahan air lebih banyak dan menolak blowdown lebih besar untuk mutu setara.
Keputusan bergantung pada kualitas/kesadahan lokal dan biaya: RO memakai listrik dan menghasilkan limbah yang lebih encer, sementara IX memakai bahan kimia regenerasi dan menghasilkan limbah yang lebih pekat. Pada air baku sangat rendah kesadahan (contoh 4 mg/L CaCO₃ di [26]), RO bisa diunggulkan untuk meminimalkan handling kimia. Namun pada air baku lebih keras, softening tetap esensial bahkan bila RO digunakan.
Parameter mutu dan capaian kinerja
Target demineralisasi untuk feed boiler: hardness ≈0–0,1 mg/L; silika <2 mg/L (sering <0,5 mg/L untuk boiler >60 bar) (lenntech.com) (watertechnologies.com), alkalinitas ≈0. Skema softening + H/Cl exchange lazimnya mencapai ini; RO+polish juga bisa, dengan studi mencatat COD ~5 mg/L, TDS ~21 mg/L (pH ~6–7) pada permeat (mdpi.com).
Dari sisi recovery, IX efektif “memulihkan” ~100% air terolah (minus sedikit untuk blowdown regenerasi). RO tergantung salinitas; konsentrat dapat dikelola dengan EDI jika dibutuhkan air ultrapure kontinu seperti pada EDI, meski zero liquid discharge jarang diterapkan di pabrik sawit.
Deaerasi, scavenging, dan kontrol blowdown
Setelah demineralisasi, deaerasi wajib untuk melucuti O₂/CO₂ terlarut. Deaerator berpemanas uap memanaskan hingga ~105°C dan melampiaskan gas, mencapai O₂ <0,02 mg/L (≈7 ppb) ke boiler (acuan ASME-OT) (watertechnologies.com). Sisa oksigen diikat bahan kimia seperti sodium sulfite atau hydrazine, tersedia sebagai oxygen scavengers. CO₂ yang terbuang menekan keasaman karbonat. Monitoring kinerja deaerasi—termasuk letting well atau vacuum degassing—penting, karena beberapa mg/L O₂/CO₂ saja mempercepat korosi di boiler bertekanan tinggi.
Kontrol blowdown menjaga TDS air boiler pada desain (sering 1500–3000 ppm untuk low hp, hingga 6000–8000 ppm untuk unit bertekanan tinggi) dengan skema kontinu atau periodik. Rumus operasional yang dipakai salah satu pabrik: Blowdown = Steam Flow/(TDSₘₐₓ/TDS_feed – 1). Contoh: 27 t/h uap, TDS feed 100 ppm, batas boiler 1900 ppm → blowdown ≈1,5 t/h (~5,6%) (renews.my.id). Feed yang lebih murni (TDS_feed lebih rendah) memungkinkan siklus lebih dalam dan blowdown lebih kecil—hemat air makeup dan panas.
Ukuran sistem, kontrol, dan instrumentasi
Dasarkan kapasitas pada kebutuhan uap + margin untuk regenerasi/backwash. Untuk ~18 m³/h makeup, rancang klarifier dan filter 1,5–2× untuk redundansi/backwash. Resin IX dihitung dari beban hardness/TDS (misal 20 kgr/ft³ resin mampu menangani ~200 mg/L hardness selama ~20 bed-volume sebelum regen). Skid RO 50 m³/h memasok ~1200 m³/hari.
Otomasi dosis koagulan (kontrol turbiditas online), trigger backwash (diferensial tekanan), dan regenerasi resin (breakthrough konduktivitas atau jadwal tetap). Pantau kontinu pH, konduktivitas, hardness, silika pada feed/boiler; kalibrasi meter konduktivitas secara berkala karena spesifikasi boiler bertumpu pada pembacaan µS/cm. Peralatan bantu seperti ancillaries memastikan keandalan sistem instrumentasi dan dosing.
Regenerasi resin dan perawatan membran
Pilih skema regenerasi yang robust; untuk volume tinggi, gunakan softener terpisah dan mixed-bed polisher. Regenerasi polisher bisa bulanan—bahkan harian dengan desain countercurrent. Limbah regenerasi yang bersifat asam/alkali dinetralkan sebelum dibuang. Sistem demineralizer modern memudahkan pengelolaan cycle dan chemical safety.
Jika memakai RO, tambahkan antiscalant untuk silika/logam berat serta jadwalkan CIP rutin karena organik dari POME dapat mempercepat fouling; opsi membrane antiscalants dan membrane cleaners membantu menjaga recovery. Rancang recovery moderat (70–80%) untuk membatasi konsentrat; pilot test dianjurkan untuk menyeimbangkan fouling vs efisiensi.
Operasi harian dan bahan kimia pendukung
Operator memantau gejala carryover (foaming, lonjakan konduktivitas) dan menjaga air boiler alkalis pH 9–9,5 dengan fosfat untuk mengunci hardness residual. Praktik harian meliputi target pH feed ~7,5–9, serta uji hardness dan silika. Paket kimia boiler mendukung kontrol intern seperti fosfat/polimer.
Untuk kontrol pH dan alkalinitas, program alkalinity control membantu mencegah ayunan pH dan korosi. Blowdown dapat dipakai ulang sebagai umpan ke RO (reject recycle) jika praktis, atau dialirkan ke unit pengolahan limbah cair pabrik.
Hasil kinerja dan implikasi bisnis
Rangkaian di atas mencegah >90% masalah scale/korosi, memangkas shutdown tak terencana. Satu pabrik melaporkan upgrade ke sistem RO+IX menurunkan blowdown >50%, menghemat ~5000 m³ air tawar per tahun dan memperpendek durasi outage. Menghilangkan 1 mm scale dapat meningkatkan perpindahan panas ~2–4%, menurunkan konsumsi bahan bakar setara. Studi menegaskan perbaikan kecil di efisiensi boiler “pay large dividends” dalam penghematan bahan bakar dan emisi CO₂ (researchgate.net).
Di luar boiler, feedwater berkualitas menurunkan pemakaian bahan kimia internal (fosfat, polimer) dan menekan volume/kandungan blowdown. Kepatuhan lingkungan Indonesia—mis. PP No. 82/2001 dan 68/2016 soal pembuangan POME—terbantu ketika air proses dimurnikan dan dipakai ulang. Tinjauan 2025 menunjukkan UF/RO secara konsisten mereklamasi air kualitas boiler dari POME (permeat ~COD 5 mg/L, TDS 21 mg/L) (mdpi.com), jauh melampaui standar buang, dan mendorong adopsi progresif “zero liquid discharge”.
Catatan operasional: feedwater buruk (mis. fouling silika) dikaitkan dengan tube overheat dan shutdown di studi Malaysia (researchgate.net); sebaliknya, menjaga mutu sesuai pedoman ASME menghindarkan kerugian tersebut (sumber sama).
Ringkasan mutu akhir dan spesifikasi
Dengan desain tepat, capaian kunci meliputi: penghilangan hardness dan besi praktis 100%, silika <0,5 mg/L, dan konduktivitas 0,1–1 µS/cm (watertechnologies.com) (lenntech.com). Efisiensi boiler dipertahankan di desain, menghindari kehilangan 15–30% yang lazim terjadi pada tube berkerak. Blowdown bisa turun separuh atau lebih dibanding operasi dengan air yang kurang diolah, menghemat ribuan m³ air makeup per tahun.
Standar operasi yang baik juga menjaga silika di kondensat uap <0,02 ppm, hardness <0,01 mg/L, dan oksigen <7 ppb—ambang di atas itu menaikkan risiko kerusakan (scribd.com) (watertechnologies.com).
Kesimpulan desain dan pengembalian
Train lengkap—sedimentasi, filtrasi, softening, demineralisasi (IX atau RO + polishing), dan deaerasi—adalah fondasi operasi boiler pabrik sawit yang efisien. Investasi ini biasanya terbayar lewat penghematan bahan bakar, downtime yang menurun, dan kepatuhan lingkungan, sebagaimana ditunjukkan pedoman dan studi industri (watertechnologies.com) (researchgate.net) (researchgate.net).
