Brine hasil desalinasi dua kali lebih asin dari air laut mentah dan bisa menyelimuti dasar laut bila tak dicampur cepat. Solusinya: diffuser multi‑port yang dirancang presisi dan pemodelan hidrodinamika untuk memastikan plume memenuhi batas salinitas di zona campur.
Desalinasi menghasilkan arus konsentrat (reject) yang rata‑rata mengandung garam sekitar dua kali lipat air laut mentah (researchgate.net). Secara global pada 2017 terdapat sekitar 19.400 pabrik desalinasi dengan total kapasitas sekitar 100 juta m³/hari (sciencedirect.com).
Pada Reverse Osmosis (RO, membran tekanan tinggi) modern, pemulihan air sekitar 40% sehingga hingga 60% umpan berubah menjadi brine (researchgate.net). Banyak instalasi memakai sistem sea‑water RO (SWRO) dengan pretreatment tekanan rendah seperti ultrafiltration (UF) untuk menstabilkan beban membran sebelum RO.
Brine juga kerap membawa bahan pretreatment—antiscalants, biocides, inhibitor korosi—yang berpotensi toksik bagi kehidupan laut (intechopen.com). Dosis bahan kimia tersebut umumnya diinjeksikan akurat menggunakan dosing pump, termasuk formulasi seperti antiscalants membran dan biocides.
Klorin vs Kloramin vs Klorin Dioksida: Disinfeksi Desalinasi Aman
Produksi brine dan risiko ekologi
Tanpa pencampuran memadai, plume brine yang lebih dens dapat menyelimuti habitat bentik—merusak lamun, karang, dan komunitas sedimen—bahkan jika konsentrat relatif “murni” yang dilepas (cawaterlibrary.net) (cawaterlibrary.net). Karena itu, manajemen brine modern menargetkan pengenceran sangat cepat sehingga pada tepi zona campur regulasi (mixing zone) kenaikan salinitas minimal.
Opsi pembuangan dan keterbatasan
Metode konvensional mencakup pembuangan permukaan (marine outfall dengan diffuser), injeksi sumur dalam (akuifer salin atau gua garam), kolam evaporasi (luas lahan besar), atau irigasi lahan dengan efluen asin. Tidak ada yang berlaku universal dan banyak yang tidak berkelanjutan pada skala besar (sciencedirect.com) (sciencedirect.com).
Kolam evaporasi membutuhkan area masif dan berisiko mensalinasi tanah, sementara injeksi dibatasi geologi dan potensi dampak akuifer (sciencedirect.com). Regulator kian menuntut treatment: konsentrasi brine atau Zero Liquid Discharge (ZLD, meminimalkan limbah cair) untuk memulihkan air tawar dan garam, sehingga yang dibuang lebih sedikit (sciencedirect.com).
Dalam praktik, banyak pabrik pantai mencampur (blend) aliran limbah lain—misalnya air pendingin pembangkit listrik atau air limbah terolah—untuk pra‑pengenceran brine (cawaterlibrary.net). Panel California (“Jenkins dkk.”) menegaskan bahwa saat brine digabungkan atau tercampur dengan baik, “concentrate can be disposed of with minimal environmental effects” (cawaterlibrary.net), sedangkan pengenceran awal yang buruk menyebabkan “widespread alterations of community structure” (cawaterlibrary.net).
Diffuser multi‑port dan perbandingan biaya
Outfall modern mengandalkan diffuser multi‑port: manifold dengan banyak nozzle kecil (port) yang memecah brine menjadi beberapa jet. Dengan membagi debit, kecepatan tiap port lebih rendah, entrainment air sekitar meningkat, dan defisit buoyancy tiap jet berkurang.
Contoh perbandingan desain menunjukkan satu jet miring butuh kedalaman air >11,9 m dan kecepatan keluaran (u₀) 17,7 m/s untuk mencapai target pengenceran, dengan biaya capex+O&M US$6,2 juta (intechopen.com). Alternatif diffuser multi‑port teroptimasi memakai 39 port berdiameter lebih kecil pada kedalaman hanya 2,7 m dan 8,5 m/s, menghasilkan pengenceran sama dengan biaya sekitar US$3,1 juta (intechopen.com)—sekitar 50% penghematan biaya.
Di berbagai kasus, desain multi‑port terbenam memotong total biaya outfall sekitar 40% dibanding single‑jet terbenam, atau sekitar 42% jika plume yang menyentuh permukaan diizinkan (intechopen.com). (Mengizinkan plume mencapai permukaan dengan single jet hanya menghemat sekitar 6%.) Keuntungan ini muncul karena tata letak multi‑port memberikan “high dilution...within tens of meters” dari outfall dengan momentum jet rendah (intechopen.com).
Variabel desain dan kinerja pencampuran
Variabel diffuser yang disetel dalam studi rekayasa dan model: jumlah port (N), sudut keluaran (umumnya 20–40° dari horizontal), diameter port (D₀), spasi dan panjang total diffuser, serta laju alir. Di perairan dangkal atau kemiringan dasar laut ringan, diffuser mengungguli single jet (intechopen.com).
Satu analisis menunjukkan diffuser multi‑port dipilih saat kemiringan dasar ringan (memungkinkan lebih dekat ke pantai), sedangkan single jet dominan hanya di perairan sangat dalam yang seragam (intechopen.com). Di lapangan, diffuser sering memakai staged arrays: klaster port rapat yang bertindak sebagai satu garis diffuser panjang.
Studi komputasi (dan uji lapangan) menegaskan pengenceran meningkat seiring jumlah port—misalnya naik dari 9 ke 21 port meningkatkan pengenceran dari sekitar 5× menjadi sekitar 5,5× pada near‑field (researchgate.net). Penting: diffuser terbenam (sudut curam) mencapai pengenceran awal lebih besar dibanding jet yang mencapai permukaan di perairan dalam, meski di lokasi sangat dangkal plume ke permukaan kadang tak terhindarkan (intechopen.com) (intechopen.com).
Hasil desain kunci: diffuser multi‑port memungkinkan kecepatan keluaran lebih rendah dan penempatan lebih dangkal untuk target pengenceran tertentu. Di satu pabrik, kedalaman campur yang dibutuhkan turun dari sekitar 12 m (single port) ke sekitar 3 m (multi‑port) dengan N=39 port (intechopen.com). Penyetelan ukuran/jumlah port memastikan jet awal yang “buoyant” cepat mengentrap air sekitar sehingga plume menyebar sebelum tenggelam.
Ketika perlu, model desain menyelesaikan persamaan adveksi‑difusi dua dimensi atau memakai alat empiris seperti CORMIX untuk memilih N, D₀, dan sudut nozzle agar brine terdilusi ke konsentrasi yang dapat diterima (misalnya <2–5 ppt di atas latar) pada batas zona campur (intechopen.com) (researchgate.net).
Desain Intake Air Laut: Bar Rack & Traveling Screen Tahan Korosi
Modeling hidrodinamika dan zona campur
Pemodelan prediktif esensial untuk memastikan diffuser memberi pencampuran setara kepatuhan. Alat standar industri seperti CORMIX (US EPA), EFDC atau MIKE3 (DHI), serta CFD (computational fluid dynamics) mensimulasikan entrainment jet turbulen dan arus sekitar untuk memetakan plume brine.
Pada EIA (Environmental Impact Assessment) Hong Kong, CORMIX memprediksi faktor pengenceran pada berbagai jarak: di 80 m dari outfall, salinitas awal terencerkan sekitar 18,5× (epd.gov.hk). Itu berkorelasi dengan konsentrasi anti‑scalant residual 0,162 mg/L—lebih dari 100× di bawah ambang toksisitas alga (epd.gov.hk).
Dalam praktik, model memasukkan arus pasang, stratifikasi, dan geometri garis pantai untuk memprediksi luasan plume rata‑rata waktu. Simulasi ini menginformasikan desain “mixing zone”, yakni seberapa jauh dari outfall plume tetap di atas batas yang diatur.
Kriteria umum (di banyak yurisdiksi) mensyaratkan pemenuhan baku mutu di tepi “mixing zone”. Panel ahli California merekomendasikan radius zona campur 100 m dan kenaikan salinitas yang diizinkan ≤5% (≈1,7 ppt) pada batas tersebut (researchgate.net). Panel juga mencatat bahwa pengenceran awal dan flushing membatasi dampak hanya “a few tens of meters” di sekitar outlet bila didesain baik (cawaterlibrary.net), namun secara konservatif menetapkan 100 m untuk regulasi (researchgate.net).
Secara spesifik di Indonesia, aturan khusus brine belum terartikulasikan jelas. Fasilitas karenanya menerapkan standar mutu air laut dan AMDAL generik (mis. analog dengan Kep.51/2004). Dalam praktik, norma internasional dipakai: pastikan pengenceran di near‑zone membatasi kenaikan salinitas hanya beberapa PSU (Practical Salinity Unit) atau % dari latar sebelum batas zona campur.
Skenario ekstrem dan penyetelan diffuser
Model hidrodinamika memberi dasar kuantitatif untuk desain. Insinyur dapat mensimulasikan skenario ekstrem (arus rendah, stratifikasi terburuk) dan menyetel tata letak diffuser. Misalnya, menaikkan jumlah port atau elevasi keluaran menghasilkan plume yang lebih encer, tenggelam lebih lambat, dan menyebar lebih lebar horizontal—menurunkan konsentrasi di lokasi sensitif.
Wawasan teknis ini—ditopang uji skenario—mengarahkan apakah garis diffuser harus dipanjangkan, sudut diubah, atau dipasangkan dengan pretreatment seperti pra‑pengenceran dengan air pendingin untuk memenuhi kriteria salinitas di zona campur (cawaterlibrary.net) (researchgate.net). Pada sisi proses hulu, menjaga stabilitas operasi membran—misalnya lewat sistem membrane systems yang seimbang—membantu memprediksi karakter plume di hilir.
Kepatuhan regulasi dan implementasi
Hasil rekayasa harus memenuhi ambang regulasi dan aman ekologis. Target terkuantifikasi (mis., “salinity ≤2 ppt di atas latar pada 100 m”) mendorong desain. Biaya juga menentukan: analisis menunjukkan diffuser multi‑port terbenam dapat memangkas biaya modal+operasi sekitar separuh dibanding solusi single‑jet untuk target pencampuran yang sama (intechopen.com) (intechopen.com).
Mencapai pengenceran awal yang cepat (near‑field entrainment tinggi) adalah kunci: brine yang tercampur buruk dengan jet lambat dan lemah telah menyebabkan dampak ekosistem besar. Karena itu, desain maju—banyak port, sudut teroptimasi, spasi tepat—ditambah pemodelan yang menyeluruh dipakai untuk menjamin pada tepi mixing zone plume telah terdilusi ke level aman (cawaterlibrary.net) (researchgate.net). Di hulu, operasi kimia yang konsisten—dengan kontrol dosis menggunakan dosing pump—membantu menstabilkan kualitas brine yang masuk ke diffuser.
Fouling Membran RO: Biang 24% OPEX & Strategi Operator Desalinasi
Ringkasan teknis
Intinya, pembuangan brine modern memasangkan perangkat keras diffuser multi‑port dengan pemodelan hidrodinamika. Kombinasi ini memberikan pengenceran tinggi (sering >10×) dalam puluhan meter, memenuhi batas salinitas yang ditetapkan, dan meminimalkan dampak ekologis. Data teknis—kecepatan jet, faktor pengenceran, biaya—langsung mengarahkan keputusan teknik: dari pemilihan geometri diffuser hingga perencanaan pemantauan—memastikan pabrik desalinasi skala besar beroperasi tanpa melampaui standar salinitas laut (intechopen.com) (researchgate.net).
