Pilihan antara open (surface) intake dan subsurface intake (beach wells, galleries, slant wells) menentukan CAPEX/OPEX SWRO, dampak lingkungan, dan mutu air baku. Data lintas studi menunjukkan penghematan O&M 5–30% dengan subsurface, tetapi skala besar masih dikuasai open intake.
Di dunia desalinasi, pertempuran terbesar justru terjadi di titik paling awal: bagaimana mengambil air laut. Open intake—pipa dan struktur in/outlet di laut—mengantar debit raksasa hingga jutaan galon per hari, namun membawa organisme dan partikel mentah yang menuntut pretreatment berat (ACS, WaterWorld). Sebaliknya, subsurface intake—beach wells, horizontal galleries, hingga slant wells—mengandalkan filtrasi alami pasir pantai yang menurunkan beban padatan dan organik secara drastis (AquaEnergyExpo, WaterWorld).
Perbandingan multi-sumber menyimpulkan: subsurface mengurangi SDI (silt density index) 75–90% serta “remove nearly all algae…over 90% of bacteria” berkat filtrasi alami (KAUST). Namun geologi lokal sering menjadi penentu mutlak kapasitas dan ongkos pengerjaan.
Historisnya, pabrik SWRO (seawater reverse osmosis) kecil ≈<4,000 m³/day kerap memakai beach wells; mayoritas fasilitas besar tetap bertumpu pada open intake. Hanya empat fasilitas SWRO >20,000 m³/day yang mengoperasikan beach wells; terbesar 54,000 m³/day di Malta (WaterWorld).
Deaerated Water Brewery: Kunci Oksigen ppb, Vakum vs N₂
Tipe intake dan kapasitas desain
Open (surface) intake biasanya berupa infrastruktur on/offshore dengan pipa yang memanjang ratusan hingga ribuan meter ke laut (WaterWorld, AquaEnergyExpo). Subsurface intake mengekstrak air melalui akuifer pesisir (vertical beach wells, horizontal Ranney wells/galleries, seabed drains), sehingga air baku sudah terfiltrasi (AquaEnergyExpo, WaterWorld). Untuk plant skala besar, open intake lebih mudah mencapai debit tinggi; subsurface dibatasi sifat akuifer namun memberi kualitas feed lebih bersih (ACS, WaterWorld).
Di ujung hilir, sistem SWRO seperti sea-water RO memikul beban kualitas air baku. Untuk aneka konfigurasi membran (RO, NF, UF), pilihan paket membrane systems akan mengikuti skenario intake dan pretreatment.
Biaya modal terpasang
Untuk kapasitas besar, sejumlah studi menunjukkan open intake cenderung ber-CAPEX lebih rendah dibanding subsurface yang lebih “engineered”, walau gap menyempit di skala kecil-menengah. Pada plant ~2,000–30,000 m³/day, perbandingan melaporkan rasio biaya modal (dinormalisasi ke beach wells = 1,0) sekitar 1,7–2,0 untuk open intake, dan ~1,15 untuk horizontal galleries (Scribd). Dalam satu studi kasus, mengganti surface intake dengan beach wells dapat memangkas biaya modal air produk ~13–17% (WaterWorld, KAUST).
Namun biaya konstruksi subsurface sangat spesifik lokasi: geologi sulit (transmisivitas rendah, akuifer tipis) bisa melonjakkan biaya pengeboran/tunneling dan membuat open intake lebih masuk akal untuk plant besar. Meski begitu, Missimer dkk. (2013) menekankan total biaya siklus hidup kerap menguntungkan subsurface karena O&M turun 5–30%, mengimbangi CAPEX yang sedikit hingga signifikan lebih tinggi (KAUST). LCA pada plant 35,000 m³/day menunjukkan beach wells memiliki levelized water cost ~13% lebih rendah dibanding open intake kapasitas setara (Shahabi 2015).
Biaya operasi dan pretreatment
Subsurface intake menurunkan kebutuhan pretreatment karena air melalui filtrasi pasir alami, dengan turbidity dan SDI yang rendah (KAUST). Sering kali koagulasi/flokulasi dan media filtration bisa dieliminasi—cukup polishing sederhana dengan cartridge filter. Studi yang sama (Shahabi 2015) melaporkan beban lingkungan siklus-hidup turun 31% dan levelized cost turun 13% pada skenario beach-well, terutama berkat listrik dan bahan kimia pretreatment yang jauh lebih kecil (Shahabi 2015).
Missimer dkk. mengonfirmasi OPEX 5–30% lebih rendah dengan subsurface (KAUST). Aliran well water yang lebih “bersih” menekan fouling dan beban nutrien—pembersihan membran lebih jarang dan umur membran lebih panjang. Model biaya memperkirakan penghematan tenaga kerja setara 1–3 operator (≈$40–120k/tahun) serta penyusutan area pretreatment ribuan m² (Scribd). Untuk pretreatment open intake yang harus menangani algae/silt/organisme, opsi seperti ultrafiltration dan filter media sand-silica lazim digunakan sebelum RO.
Dari sisi energi, beberapa analisis/pilot mencatat pumping energy lebih rendah pada subsurface karena draw-down lebih lembut dan kehilangan head lebih kecil ketimbang pipa tekanan panjang (National Water Grid Australia, Shahabi 2015). Untuk dosing kimia koagulasi atau antiscalant pada jalur open intake, peralatan seperti dosing pump membantu akurasi injeksi.
Pada sisi membran, berkurangnya frekuensi cleaning dan scaling relevan bagi portofolio seperti membrane cleaners dan membrane antiscalants, serta kompatibel dengan membran RO komersial seperti Filmtec atau Toray.
Dampak biologis dan kualitas air
Open-ocean intakes dapat mengentrap plankton, larvae ikan, dan biota lain—“potentially leading to impingement and entrainment of massive numbers of aquatic organisms” pada fasilitas besar (debit jutaan galon per hari) (ACS). Subsurface intake praktis mengeliminasi dampak ini; sedimen akuifer bertindak sebagai “mesh” alami sehingga kerap disukai komunitas lingkungan (AquaEnergyExpo).
Dari kualitas air, beach wells menurunkan SDI 75–90% dan hampir menyingkirkan algae/bakteri tersuspensi (KAUST). Catatan khusus: beberapa lokasi menunjukkan terlarut mangan/besi meningkat dari mineral akuifer sehingga perlu oksidasi/filtrasi minimal (WaterWorld). Selain itu, air subsurface yang berinteraksi dengan sedimen anoksik kerap memiliki DO (dissolved oxygen) sangat rendah (~0.2–1.5 mg/L); akibatnya brine dari SWRO berbasis well intake dapat turun <2 mg/L dan perlu re‑aeration sebelum dibuang. Open intake biasanya memberi DO brine 5–8 mg/L (mendekati air laut sekitar) (WaterWorld).
Dampak fisik dan konstruksi
Beach-well field bisa memerlukan jejak pantai lebih lebar. Untuk 40,000 m³/day, proyeksi 80,000 m³/day intake via beach wells (empat Ranney wells @20,000 m³/day) memengaruhi jalur pantai ~30×610 m (~4 acres); open-intake pipeline ekuivalen bisa <2 acres area darat (WaterWorld). Struktur caisson/pumphouse di pantai juga bisa >3 m dan mengubah visual pantai (WaterWorld).
Sebaliknya, open intake kadang perlu dredging dan trenching ekstensif saat konstruksi, dengan potensi gangguan habitat (resuspensi sedimen). Subsurface meminimalkan gangguan laut terbuka namun dapat mengubah rezim airtanah: drawdown berlebihan berisiko intrusi air asin ke akuifer air tawar, serta potensi erosi pantai—butuh penempatan hati-hati untuk menghindari akuifer air minum atau perubahan hidrologi nearshore (WaterWorld, WaterWorld).
Untuk proteksi awal dari debris pada open intake, unit automatic screen dan, untuk site lebih sederhana, manual screen relevan pada tahap seawater intake & screening.
Karbonasi Bir: In-Tank vs In-Line + Cara Ukur Zahm-Nagel Akurat
Parameter geologi kunci
Subsurface intake mensyaratkan geologi yang “mengalir”: komposisi, transmissivity (kemampuan akuifer mengalirkan air, satuan m³/day/m), ketebalan, serta jarak ke air tawar. Kondisi ideal mencakup pasir tebal/permeabel atau akuifer karbonat dengan transmissivity ≳1,000 m³/day/m dan kedalaman ≥15 m (WaterWorld). Ketebalan jenuh <50 m dinilai problematik karena kapasitas sumur menurun signifikan (WaterWorld).
Contoh desain: dengan akuifer ~50 m dan spasi sumur ~240 m, tiap sumur menghasilkan ~2,400 m³/day; kapasitas ~10,000 m³/day per km garis pantai (WaterWorld). Akuifer terkonfain atau zona antarmuka asin‑tawar yang kuat kurang sesuai; pesisir dengan erosi aktif juga berisiko untuk integritas struktur (WaterWorld, WaterWorld).
Faktor oseanografi dan regulasi
Semua intake memerlukan kedalaman yang cukup—umumnya >2 m pada surut terendah (ResearchGate)—dan dasar laut yang stabil. Zona berombak besar/bersedimen tinggi bisa mengabrasi open intake; teluk tenang namun tercemar meningkatkan beban organik. Arus, riwayat algal bloom, dan area nursery biota meningkatkan risiko entrainment.
Secara regulasi, kedekatan area konservasi (terumbu, perikanan) kerap mendorong subsurface yang berimpingement rendah. Badan regulator dapat membatasi kecepatan masuk (velocity) dan ukuran mesh; contoh, aturan California 0.5 ft/s. Subsurface secara inheren memenuhi batas rendah ini, sementara open intake sering memerlukan wedge‑wire screens atau velocity caps yang mahal untuk patuh aturan.
Skala kapasitas dan ekonomi
Pengalaman operasi dan studi Taiwan Singapore menyiratkan beach wells “economic for plants <4,000 m³/d” (WaterWorld). Di sisi lain, pemenuhan demand besar dengan wells berarti puluhan bor/galleries. Satu analisis memperkirakan kapasitas maksimum SWRO yang layak secara ekonomis untuk beach wells saja berada pada kisaran 25,000–50,000 m³/day; di atas itu, biaya tambahan wells/collectors melampaui penghematan pretreatment (WaterWorld).
Pada tataran biaya menyeluruh, studi Timur Tengah mencatat beach-well intake menurunkan unit water cost sekitar 17% (bahkan setelah menghitung biaya lingkungan tidak langsung, ~9% lebih rendah) dibanding open intake konvensional (WaterWorld).
Alur evaluasi dan pemilihan
Evaluasi hidrogeologi rinci wajib mendahului desain intake: uji pompa, pemodelan debit/salinintas wells, dan perbandingan biaya (WaterWorld). Jika transmissivity tinggi dan tidak ada gangguan air tawar, opsi wells (termasuk Ranney horizontal well atau slant well field) layak dipilih. Jika tidak, rancang intake tower offshore atau vertical screened well di zona pecah gelombang.
Studi dampak lingkungan menilai biota sekitar, dan bisa mensyaratkan batas velocity, ukuran screen, atau operasi musiman untuk mitigasi entrainment. Open intake biasanya memasang screen berjenjang—dalam praktik lapang, tahapan screening dapat diperkuat dengan perangkat seperti automatic screen pada headworks—sebelum air memasuki train pretreatment menuju RO.
Sterilisasi Filter Bir: CIP, PAA, Panas & Uji Integritas Wajib
Kesimpulan desain terapan
Open intake unggul untuk aplikasi berkapasitas tinggi saat geologi tidak mendukung subsurface, dengan biaya konstruksi awal yang lebih rendah. Subsurface intake (beach wells, galleries, slant wells) unggul pada kinerja lingkungan dan O&M lebih rendah bila kondisi akuifer baik. Pilihan terbaik menyeimbangkan CAPEX vs. biaya siklus-hidup dan trade-off lingkungan—didukung survei akuifer (ketebalan/permeabilitas), kedalaman pasang surut, sensitivitas ekologi, serta kebutuhan debit. Iterasi desain—termasuk memodelkan sistem Radial Beach Well atau pipa intake pendek—akan mengungkap solusi paling ekonomis dan minim dampak untuk lokasi tertentu (WaterWorld, WaterWorld).
Sumber: perbandingan tipe intake (WaterWorld, AquaEnergyExpo); studi biaya dan kinerja (KAUST, Shahabi 2015, WaterWorld, National Water Grid Australia); dan ulasan lingkungan (ACS, WaterWorld). Semua angka dan pernyataan merujuk sumber peer‑reviewed dan industri tersebut. (Key references: Missimer et al. 2013; Shahabi et al. 2015; Voutchkov 2004; Schwarz 2003; Nielsen et al. 2024; Aus. Nat’l Water Grid 2022.)
