Tahap akhir disinfeksi di desalinasi harus mematikan patogen secara cepat sekaligus menahan produk samping (DBP) di bawah ambang regulasi. Pilihan klorin, kloramin, atau klorin dioksida menentukan risiko, biaya, dan kepatuhan.
Air hasil desalinasi butuh disinfeksi akhir yang andal untuk keamanan mikrobiologis di jaringan distribusi—tanpa mengorbankan batas produk samping desinfeksi (DBP, disinfection by-products). Klorin (HOCl/OCl⁻) masih jadi primadona: pembunuh patogen cepat, spektrum luas, dan murah. Tetapi reaksi klorin bebas dengan jejak organik membentuk DBP berhalogen seperti trihalometana/THMs dan haloasetat/HAAs, dan jika ada bromida atau iodida, lahir DBP brominasi/iodinasi yang lebih toksik (researchgate.net; pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).
Contohnya, air laut mentah dapat mengandung bromida hingga puluhan mg/L, dan pasca-RO (reverse osmosis) masih tersisa 250–600 µg/L; klorinasi pada kondisi seperti ini menghasilkan DBP brominasi yang telah ditunjukkan bersifat genotoksik (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Ulasan terkini menegaskan bahwa di banyak pabrik desalinasi, disinfektan (Cl₂, kloramin, O₃, ClO₂) bereaksi dengan NOM (natural organic matter), bromida, dan iodida, sehingga terbentuk campuran DBP kompleks di produk akhir (iwaponline.com).
Aturannya ketat: US EPA menetapkan TTHM ≤80 µg/L, HAA₅ ≤60 µg/L, bromat ≤10 µg/L, klorit ≤1,0 mg/L; Permenkes RI 492/2010 menetapkan TTHM ≤100 µg/L (water.co.id). Pedoman kesehatan publik (mis. Australia dan WHO) menekankan kontrol patogen tak boleh dikompromikan demi menekan DBP (guidelines.nhmrc.gov.au). Terjemahannya: pencapaian log-reduction patogen adalah prioritas utama; kepatuhan DBP dikelola lewat desain proses.
CIP di Pabrik Bir: Validasi Kebersihan Cepat untuk Cegah Downtime
Parameter mutu dan batas regulasi
Di produk akhir, operator harus menyeimbangkan target mikrobiologi dan risiko DBP: TTHM dan HAA₅ di bawah batas (lihat US EPA dan Permenkes RI), bromat ≤10 µg/L (US EPA) dan klorit ≤1,0 mg/L (US EPA; pedoman WHO terbaru menetapkan GV sementara klorit 0,7 mg/L) dengan catatan toksisitas klorit/klorat “belum sepenuhnya ditentukan” (pdfcoffee.com). Pedoman Australia kembali mengingatkan: jangan mengurangi dosis disinfeksi hanya untuk mengendalikan DBP (guidelines.nhmrc.gov.au).
Klorin bebas (HOCl/OCl⁻) pascaproduksi
Penggunaan. Klorin (gas Cl₂ atau NaOCl/sodium hypochlorite) lazim dipakai sebagai disinfektan primer dan residual (sering 0,2–0,5 mg/L sebagai Cl₂) karena inaktivasi bakteri/virus yang cepat pada Ct (produk konsentrasi–waktu) yang efisien. Ia juga mengoksidasi besi, mangan, dan kontaminan lain—menjadi baseline di banyak pabrik untuk tahap pra dan pascapengolahan (guidelines.nhmrc.gov.au).
DBP. Reaksi oksidatif klorin dengan organik sisa menghasilkan THMs dan HAAs; pada air laut kaya bromida, ini termasuk THM brominasi (mis. bromoform) dan HAA brominasi. Studi menunjukkan klorinasi air laut menghasilkan beragam DBP—THMs, haloacetic acids, halonitromethanes (mis. haloacetonitriles), THM/HAA teriodinasi, haloketones, N‑nitrosamines (NDMA, dll.), serta bromat dan klorit dari prekursor anorganik (researchgate.net). Di sebuah pabrik Teluk, THM di umpan RO tercatat 490–680 µg/L dan HAA 69–175 µg/L saat klorinasi, sedangkan di permeat hanya 2–6 µg/L THM dan 1–2,5 µg/L HAA—mencerminkan ≈99% penolakan oleh membran (iwaponline.com). Fraksi THM yang brominasi/iodinasi dilaporkan lebih toksik (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov; iwaponline.com).
Kelebihan. Dosis dan monitoring mudah (residual klorin sebagai indikator), efektif untuk bakteri/virus, biaya rendah, dan rekam jejak panjang lebih dari satu abad (guidelines.nhmrc.gov.au). Efek cepat memungkinkan “dosis kejut” (shock dosing). Pengaturan dosis presisi lazim dilakukan dengan pompa kimia seperti dosing pump.
Kekurangan. Sistem membran melarang paparan klorin residual (merusak polimer), sehingga klorinasi pasca-RO umumnya ditempatkan setelah RO dan kerap diikuti deklorinasi bila perlu—bisa dengan agen seperti dechlorination agent. Dosis tinggi memicu pembentukan THM/HAA paling besar (sebanding dengan dosis × TOC × waktu kontak). Klorin kurang efektif terhadap Cryptosporidium pada dosis praktis sehingga sering dipasangkan dengan UV atau ozon (guidelines.nhmrc.gov.au). Bromida di umpan bisa teroksidasi menjadi bromat (diatur 10 µg/L), terutama oleh ozon namun juga oleh Cl₂ pada pH/dosis tinggi.
Untuk produksi klorin yang lebih aman dibanding penyimpanan gas, beberapa instalasi memilih sistem electrochlorination yang mengonversi larutan garam menjadi klorin in situ.
Kloramin (monochloramine) sebagai residual
Penggunaan. Monokloramin (NH₂Cl) dibentuk dari klorin dan amonia; utamanya sebagai disinfektan residual di jaringan. Stabilitasnya tinggi (laju peluruhan rendah, isu rasa/bau lebih minimal), sehingga banyak sistem menerapkan residual 1–2 mg/L (sebagai Cl₂) setelah disinfeksi awal dengan klorin—pendekatan dua tahap (pdfcoffee.com).
DBP. Kloraminasi menurunkan pembentukan THM dan HAA secara drastis dibanding klorin bebas (sering >80% reduksi) karena reaktivitas oksidannya lebih rendah (pdfcoffee.com). Namun, ia menghasilkan DBP nitrogenous, terutama NDMA (N‑nitrosodimethylamine), karsinogen poten. NDMA terbentuk saat kloramin bereaksi dengan prekursor amina; walau hasilnya pada level µg/L, itu sudah relevan mengingat target kesehatan yang sangat rendah (mis. target California ~3 ng/L) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Percobaan desinfeksi pada campuran air laut/air limbah menunjukkan NABPs (nitrogenous DBPs, termasuk NDMA) terbentuk dalam kondisi bromokloramin (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kloramin juga dapat menghasilkan haloacetonitriles atau senyawa terhalogenasi lain dalam jumlah kecil jika ada bromida.
Kelebihan. Residual tahan lama (bertahan berhari‑hari) yang menekan regrowth biofilm di jaringan jauh, dengan rasa/bau lebih baik dan level DBP teratur lebih rendah; sejumlah kota bahkan mewajibkan residual kloramin (pdfcoffee.com).
Kekurangan. Desinfektan lebih lemah: waktu kontak perlu 5–10× lebih lama untuk inaktivasi setara, dan tidak cepat menonaktifkan Cryptosporidium atau beberapa virus pada dosis realistis (pdfcoffee.com). Risiko lain: nitrifikasi (butuh kontrol NH₃ ketat) dan bahaya untuk pasien dialisis. NDMA menjadi perhatian; meski biasanya di ng/L, pengukuran perlu metode khusus dan terkadang butuh UV/AOP jika tinggi. Karena itu, kloramin jarang dipakai sebagai disinfektan primer tunggal—hampir selalu sebagai residual tahap kedua.
Klorin dioksida (ClO₂) dan anion turunannya
Penggunaan. ClO₂ adalah oksidator selektif kuat yang digunakan di sebagian pabrik besar (umumnya digenerasi on‑site) untuk mengoksidasi organik dan biofilm tanpa menghasilkan THM. Ia menembus dinding sel, efektif terhadap banyak bakteri/virus, dan pada level lebih rendah untuk Cryptosporidium. Kinerja relatif independen pH dan tidak meninggalkan residual jangka panjang (terurai menjadi klorit/klorat). Dosis lazim 0,5–2 mg/L ClO₂ dengan waktu kontak <30 menit.
DBP. Berbeda dari klorin, ClO₂ tidak membentuk THM atau HAA. Produk utamanya adalah klorit (ClO₂⁻) dan klorat (ClO₃⁻). Batas US EPA (Stage 1 DBP Rule) untuk klorit adalah 1,0 mg/L, dan klorat kian diperhatikan. WHO (2022) menetapkan Guideline Value sementara untuk klorit 0,7 mg/L, sambil mencatat toksisitas klorit/klorat “belum sepenuhnya ditentukan” (pdfcoffee.com). ClO₂ juga dapat menghasilkan bromit dalam jumlah kecil dari bromida.
Kelebihan. Tanpa THM/HAA; efektif pada konsentrasi rendah terhadap bakteri/virus; bagus untuk oksidasi besi/mangan dan bau/rasa; efektif sebagai “biocide” jangka pendek biofilm; pada beberapa kasus kebutuhan dosis total lebih rendah daripada Cl₂ untuk kill setara.
Kekurangan. Gasnya eksplosif dan wajib digenerasi di lokasi. Tidak meninggalkan residual persisten—sering perlu tambahan klorin bebas atau kloramin di hilir. Klorit/klorat tetap berada di air dan harus dikendalikan (batasi dosis atau hilangkan lewat GAC/katalitik). Rasa/bau klorit ringan bisa muncul. Sejumlah negara membatasi pemakaian atau meminta monitoring ekstra. Untuk polishing klorit/klorat, media karbon aktif granular seperti activated carbon kerap disiapkan.
Cara Fermentasi Bir Lebih Cepat dan Konsisten Menggunakan FAN & Zinc
Kelas DBP utama dan dampaknya
Semua disinfektan membentuk DBP saat bereaksi dengan organik/anorganik sisa. Pada desalinasi, kelas kunci meliputi: THM dan HAA dari klorin (mis. tetrachloromethane, trichloromethane dan mono/di/trichloroacetic acid). Bromida/iodida mendorong analog brominasi/iodinasi yang lebih toksik dan diklasifikasikan karsinogenik pada metrik TTHM/HAA₅ (water.co.id); nitrosamines (NDMA, NDEA) dari reaksi kloramin/klorin dengan amina jejak yang sangat toksik bahkan pada ng/L; halonitromethanes, haloacetonitriles, haloketones—produk minor kloramin/klorin, sebagian toksik; bromat dari ozon pada air kaya bromida; klorit/klorat dari penggunaan ClO₂ (dan degradasi hipoklorit pada penyimpanan buruk). US EPA Stage 2 menetapkan klorit ≤1,0 mg/L (rata‑rata harian). Catatan toksikologi: klorit dapat menyebabkan anemia dan efek tiroid.
Taktik kendali DBP berbasis proses
Strategi pengendalian yang efektif berpusat pada pemindahan prekursor dan optimasi operasi, sambil tetap memenuhi target disinfeksi. Membran RO mampu mengeliminasi >99% THM/HAA yang terbentuk di hulu (iwaponline.com)—ini menegaskan peran sistem sea water RO pada utilitas besar. Pretreatment yang kuat—koagulasi, GAC, dan ion‑exchange (mis. pendekatan seperti MIEX)—memangkas NOM/TOC sebagai prekursor DBP (water.co.id). Dalam praktik, pretreatment sering mencakup ultrafiltration dan filtrasi media seperti sand/silica untuk mereduksi partikel 5–10 mikron dan beban organik.
Secara operasional, klorinasi dipindah “ke hilir” (setelah WRRF/RO; WRRF = instalasi pengolahan air limbah terpadu) agar lebih sedikit prekursor terekspos, dan/atau dosis klorin diturunkan dengan kontak lebih lama untuk menekan puncak DBP. Jika DBP mendekati ambang kesehatan, opsi lain digunakan: UV/AOP atau ozon menghindari organik berklorin sama sekali (catatan: ozon membentuk bromat jika ada bromida), sementara kloramin tidak menghasilkan THM (dengan risiko NDMA). Pedoman regulator menegaskan disinfeksi tidak boleh dikompromikan untuk mengendalikan DBP—prosesnya yang harus ditata (guidelines.nhmrc.gov.au). Bila DBP melampaui nilai panduan, pabrik “harus ditinjau” (mis. tambah adsorpsi karbon atau ganti disinfektan) (guidelines.nhmrc.gov.au). Untuk alternatif non‑kimia, unit ultraviolet menawarkan tingkat inaktivasi 99,99% patogen tanpa menambah DBP.
Strategi “multi‑barrier” lazim: klorin bebas di hulu, diikuti filtrasi media dan GAC untuk menurunkan DBP terbentuk, lalu kloramin sebagai residual. Pada tahap ini, housing komposit ringan yang tahan kimia seperti PVC/FRP cartridge housing dapat dipakai untuk polishing filter, sementara membran RO komersial seperti membrane Filmtec atau membrane Toray dipilih sesuai spesifikasi.
Panduan pemilihan strategi disinfeksi
Faktor kualitas air. Air baku/blend dengan NOM/warna tinggi condong ke oksidator kuat (ozon atau ClO₂) di hulu, dikombinasikan dengan pembuangan prekursor yang menyeluruh. Kadar bromida/iodida tinggi menyarankan menghindari ozon/klorin (mencegah bromat/iodo‑DBP) atau menggunakan off‑gas scrubbers. Kehadiran amonia di produk mendukung klorinasi (menguraikan organik tanpa membentuk kloramin) atau kontrol NH₃ presisi jika memakai kloramin. Jaringan distribusi sangat panjang menguntungkan kloramin untuk residual persisten. Fokus kontrol protozoa (mis. Cryptosporidium) butuh Ct tinggi klorin atau metode non‑halogen seperti UV/AOP, karena kloramin dan dosis rendah Cl₂ tidak memadai (guidelines.nhmrc.gov.au).
Persyaratan regulasi. Semua strategi harus memenuhi standar lokal. Permenkes 492/2010: TTHM ≤100 µg/L (termasuk setelah blend); bromat ≤25 µg/L; klorit ≤200 µg/L. Jika memakai ClO₂, operator menjaga klorit <1 mg/L (EPA) atau <0,7 mg/L (WHO). Pada kloraminasi, otoritas mungkin mewajibkan pengukuran NDMA dan melarang pembentukan dikloramin. Batas residual lazim: ≥0,2 mg/L Cl₂ di keran terjauh—butuh kontrol dosis yang memadai.
Pertimbangan teknis dan biaya. Klorin (gas atau bleach) termurah dan paling sederhana, namun perlu pengamanan korosi. Kloramin butuh kontrol umpan NH₃ dan monitoring lebih kompleks (rasio Cl:N, breakpoint). ClO₂ memerlukan generator, protokol keselamatan operator, dan monitoring ketat produk samping. Ozon/UV adalah opsi non‑kimia (tanpa DBP, namun tanpa residual dan CAPEX lebih tinggi). Tenaga kerja, pemeliharaan, dan energi turut berpengaruh. Untuk fleksibilitas kapasitas, utilitas kerap memilih paket RO seperti sea water RO atau brackish water RO, dan pada situasi darurat tersedia unit SWRO terkontainer seperti rental units.
Kriteria keputusan operasional
Pengendalian patogen. Target kill cepat (mis. risiko wabah mikroba) mengarah ke klorin bebas (CT tinggi) atau UV/ozon untuk protozoa. Jangan menurunkan dosis demi DBP (guidelines.nhmrc.gov.au).
Residual distribusi. Untuk jaringan panjang, rencanakan beralih ke kloramin setelah klorinasi awal (atau lakukan boosting klorin bebas berkala).
TOC/penghilangan prekursor. Jika organik tinggi, maksimalkan kinerja koagulasi/GAC/RO terlebih dahulu. Jika TOC sisa masih tinggi, pertimbangkan ClO₂ atau ozon (dengan kendali DBP) alih‑alih Cl₂ atau kloramin dosis tinggi. Koagulan berbasis aluminium seperti PAC membantu mereduksi kekeruhan/TOC yang menjadi prekursor DBP.
Kadar bromida/iodida. Jika >100 µg/L, potensi DBP brominasi di bawah klorin sangat tinggi; menggunakan ClO₂ menghindari THM, namun ozon akan tetap mengoksidasi Br⁻ menjadi bromat. Skema dua langkah (ClO₂ lalu kloramin) dapat memitigasi bromat.
Batas DBP. Jika TTHM atau HAA mendekati batas, minimalkan kontak klorin atau buang prekursor di hulu. Jika klorit/klorat diatur ketat, batasi dosis ClO₂ atau pasang deklorinasi/adsorpsi karbon. Sistem monitoring residual yang presisi didukung oleh ancillary instruments untuk water treatment.
Contoh skenario aplikasi
Plant yang mem‑blend air laut berkadar bromida tinggi dengan air tanah olahan bisa memakai ozon untuk mengoksidasi organik sisa (lalu GAC untuk menghilangkan bromat), kemudian finishing dengan klorin bebas dosis rendah atau kloramin untuk residual. Sebaliknya, plant RO air payau (TOC sangat rendah) dapat menerapkan klorin pasca‑RO minimal (sekitar ~0,5 mg/L residual) karena potensi pembentukan DBP kecil. Sistem membrane terintegrasi seperti membrane systems mempermudah orkestrasi RO/NF/UF sesuai beban kerja.
Pendekatan Water Safety Plan
Di semua kasus, pendekatan Water Safety Plan disarankan: ukur prekursor DBP (TOC, bromida/amonia), modelkan pembentukan DBP, uji pilot disinfektan, dan monitor spesies DBP akhir. Strategi yang tepat menyeimbangkan risiko patogen (harus memenuhi log inaktivasi dan residual) dengan risiko DBP (THM/HAA/bromat/klorit, NDMA, dll. tetap jauh di bawah batas kesehatan). Dengan menyelaraskan jenis dan dosis disinfektan terhadap kimia air baku dan target pengolahan, air desalinasi yang aman dan patuh regulasi bisa dicapai.
baca juga:
Cooling Fermenter Brewery: Glikol vs Ammonia & Kontrol PID
Sumber
Analisis ini disusun dari studi terbitan dan pedoman WHO, EPA, AWWA, serta riset akademik: iwaponline.com; researchgate.net; iwaponline.com; guidelines.nhmrc.gov.au; pmc.ncbi.nlm.nih.gov; pubmed.ncbi.nlm.nih.gov.
