Target desain jelas: turbidity ~1 NTU, sasaran <0,5 NTU, dan SDI15 ≤2,5; antiscalant hanya beberapa mg/L; dan CIP dipicu saat penurunan kinerja 10–25%. Semua ini menjaga membran RO tetap lari kencang dan listrik tetap efisien.
Membran reverse osmosis (RO, pemisahan berbasis membran tekanan tinggi) adalah pengaman terakhir kualitas air demin untuk HRSG. Namun, partikel mikroskopik, organik terlarut, biofilm, dan kerak mineral bisa cepat menurunkan performa. Karena itu, pretreatment di pembangkit listrik bukan aksesori—ia adalah sistem utama yang menurunkan kekeruhan (turbidity, satuan NTU) dan Silt Density Index 15 menit (SDI15, indikator potensi penyumbatan) ke level sangat rendah, sembari menyiapkan kimia air agar stabil.
Standar praktik industri ketat: turbidity umpan RO sebaiknya tidak melebihi ~1 NTU (ambang desain), dengan target 0,5 NTU dan SDI ≤2,5 untuk keandalan jangka panjang menurut BigBrandWater. Bahkan, satu desain industri mencatat turbidity 0,2 NTU dan SDI≈4 pada umpan RO—membuktikan kejernihan sub‑NTU itu realistis (EP2705885B1).
Parameter kualitas umpan dan target desain
Pretreatment tipikal di pembangkit menggabungkan penyaringan kasar/flokulasi, diikuti filtrasi media granular (pasir/anthracite) dan “polishing” dengan filter cartridge 5–10 µm untuk menahan partikel sisa. Tujuannya: menurunkan turbidity mendekati 0,5 NTU dan SDI15 ≲4 (target ≤2,5) sebelum membran RO (BigBrandWater).
Dalam praktik, umpan yang “hampir bebas partikel” kerap berarti SDI sekitar 2–3—kritis karena butiran kecil sekalipun dapat cepat menyumbat spiral‑wound membranes (Abushaban et al., Membranes). Operator juga mengondisikan kimia air agar indeks kejenuhan kalsium karbonat (Langelier Saturation Index/LSI, indikator kecenderungan pengendapan) mendekati nol (LSI≈0), serta mendesinfeksi di muka (mis. NaOCl/Cl₂) yang kemudian dihilangkan total sebelum RO (BigBrandWater).
Sedimentasi/DAF dan filtrasi media granular
Koagulasi atau dissolved‑air flotation (DAF, flotasi udara terlarut) efektif menurunkan koloid organik sebelum filter granular. Filtrasi dual‑media saja dapat memangkas potensi fouling partikulat (berbasis SDI) >80% dan beban koloid ~94% (modified fouling index/MFI) menurut studi full‑scale (Abushaban et al., Membranes). Di studi yang sama, penurunan SDI15 >80% dan >95% removal ATP mikroba terjadi melalui dua tahap media filter.
Catatan penting: filter konvensional sendiri hanya memangkas sebagian karbon organik (~24–41% potensi biofouling). Menambah DAF di depan filter meningkatkan removal organik biodegradable—kenaikan hingga +40% untuk bacterial growth potential (BGP) dibanding filtrasi saja (Membranes). Implementasi praktisnya sering melibatkan unit clarifier atau DAF di hulu, lalu filter granular yang diisi sand silica dan anthracite.
Polishing akhir dan proteksi fisik membran
Setelah media filter, cartridge 5–10 µm bertindak sebagai penghalang terakhir bagi partikel sisa (BigBrandWater). Target umum operator: SDI15 <3 (sering <2) dan turbidity <0,5 NTU. Penurunan SDI >80% lewat filtrasi berkorelasi langsung dengan lebih rendahnya normalized pressure drop (NPD, penurunan tekanan yang dinormalisasi) di spacer RO serta interval pembersihan yang lebih panjang (Membranes; BigBrandWater). Polishing akhir lazim memakai cartridge filter untuk memastikan partikel >5 µm tersaring sebelum membran.
Kondisioning kimia dan deklorinasi pra‑RO
Bila air baku memiliki kesadahan/alkalinitas tinggi, pra‑perlakuan berupa pelunakan atau acid dosing digunakan untuk menekan skala CaCO₃ (LSI mendekati 0). Disinfeksi memakai klorin (NaOCl/Cl₂) umum dilakukan di bak pratreatment untuk menekan alga/bakteri; seluruh residu oksidator lalu dihilangkan penuh, misalnya dengan natrium bisulfit atau karbon aktif (BigBrandWater).
Di sisi peralatan, injeksi kimia yang presisi difasilitasi oleh dosing pump. Untuk menghilangkan residu klorin, pilihan umum adalah activated carbon atau dechlorination agent di hulu membran.
Antiscalant dan kontrol pengendapan
Garam sedikit larut seperti CaCO₃, CaSO₄, BaSO₄, dan silika akan terkonsentrasi di brine saat recovery tinggi (75–90%). Konsentrasi ion bisa meningkat 4–10×, mudah melewati kelarutan dan mengendap sebagai scale (Mangal et al., PMC). Tanpa kontrol, kristal akan tumbuh di permukaan membran dan menyumbat sistem.
Antiscalant kimia—polimer spesial seperti fosfonat dan poliakrilat—disuntikkan pada dosis rendah (beberapa mg/L) untuk mengganggu nukleasi/pertumbuhan kristal (Mangal et al., PMC). “Menambahkan antiscalant pada umpan RO adalah salah satu metode paling efektif dan paling luas digunakan untuk mencegah scaling dan mencapai recovery tinggi” (PMC). Implementasi praktisnya sering memakai membrane antiscalants dengan penyesuaian berdasarkan kimia umpan dan target recovery.
Dosis tipikal: satu studi brackish RO two‑pass (brackish-water RO) memakai dosis kontinu ~1,9 mg/L antiscalant (sebelum filter 5 µm) dengan total recovery ≈40–43% (Membranes). Umumnya pabrik beroperasi pada rentang ~1–5 mg/L, dioptimasi lewat uji/piranti lunak vendor agar indeks kejenuhan tetap di bawah ambang kendali. Dengan antiscalant, recovery sering bisa didorong dari ~50% menuju 75–85%, menurunkan kebutuhan air baku; setiap kenaikan recovery 5–10% mengurangi air baku dan aliran limbah ~6–11% (PMC).
Catatan: kalsium fosfat bisa lebih sulit dihambat—studi yang sama mencatat Ca₃(PO₄)₂ tetap mengendap pada 85% recovery meski memakai antiscalant (PMC). Pada operasi 85% recovery, antiscalant krusial: tanpa antiscalant, permeabilitas stage terakhir menurun tajam pada 80–85% recovery; dengan antiscalant, presipitasi Ca²⁺/PO₄³⁻ tertahan hingga 80% recovery (PMC).
Biocide dan kontrol biologis
Biofouling—biofilm bakteri/alganya—adalah bentuk fouling paling umum dan paling sulit dikendalikan. Ia cepat menaikkan tekanan diferensial dan menurunkan performa (Beyer et al., ResearchGate).
Desinfeksi di intake/bak air baku lazim memakai klorin oksidatif. Banyak pembangkit mempertahankan ~0,5–1,0 mg/L free chlorine dengan waktu kontak ~20–30 menit (Desalination & Water Treatment, ResearchGate). Satu PLTU di Indonesia, misalnya, memasang unit klorinasi NaOCl untuk “membuat lumpuh/mematikan mikroorganisme laut” pada intake demi menghindari bio‑scaling di kondensor dan jalur desalinasi (referensi lokal). Setelah klorinasi, semua residu oksidator harus dihilangkan (mis. karbon aktif atau bisulfit) karena poliamida RO “tidak toleran terhadap klorin” (ResearchGate).
Selain klorinasi periodik, biocide non‑oksidatif kontinu di line umpan umum digunakan—mis. glutaraldehyde, campuran isothiazolinone (CMIT/MIT), atau quaternary ammonium pada ~1–3 mg/L. Uji bangku menunjukkan glutaraldehyde sangat efektif pada <2 mg/L dan kompatibel dengan RO. Dengan kontrol biologis yang baik, ATP mikroba turun sangat rendah; studi full‑scale menunjukkan >95% removal ATP mikroba pada pretreatment (Abushaban et al., Membranes). Indikator seperti ATP dan BGP dipantau untuk menyesuaikan dosis.
Hasil terukur: dengan disinfeksi rutin, pabrik skala penuh sering beroperasi berbulan‑bulan hingga tahunan antara sesi pembersihan. Tanpa biocide pretreatment, biofilm terbentuk cepat—kenaikan NPD 20–50% hanya dalam hitungan minggu. Dosis klorin/biocide yang tepat menekan hitungan bakteri hingga tingkat yang bisa diabaikan dan mencegah “run‑away” fouling (ResearchGate; Membranes). Pada aplikasi air laut skala industri (SWRO), kontrol biologis yang disiplin menjadi pembeda umur pakai membran.
Pembersihan kimia (CIP): pemicu, prosedur, dan pemulihan
Meskipun pretreatment ketat, sebagian fouling akan menumpuk, sehingga perlu Clean‑In‑Place (CIP, pembersihan kimia sirkulasi in‑situ). Pemicu umum: penurunan permeabilitas ternormalisasi 10–25% atau kenaikan pressure drop feed‑brine 20–50% (WWD). Patokan lain: penurunan salt rejection 1–2% atau kehilangan debit permeat 10–15% (NetSol Water; WWD). Menunda di atas ambang ini membuat fouling makin sulit balik; jika CIP baru dilakukan setelah >15% tambahan pressure drop, pemulihan sering tak penuh (NetSol Water).
Urutan CIP lazim: bilas dengan permeat bertekanan rendah; sirkulasikan larutan alkali (mis. 0,1–0,5% NaOH + surfaktan pada ~30–50 °C) selama ~30–60 menit untuk melarutkan fouling organik; bilas; sirkulasikan larutan asam (mis. 0,2–1% sitrat atau HCl ke pH ~2–4, ~30–50 °C) selama ~30–60 menit untuk menghilangkan scale (CaCO₃, oksida logam); lalu bilas akhir ke pH netral. Ikuti batasan material—hindari pH ekstrem ≤2 atau ≥11 terlalu lama karena dapat menyerang polimer (NetSol Water; Shanghai‑CM). Biofouling berat dapat memerlukan oksidator (hidrogen peroksida atau perasetat) atau enzim; CaSO₄ yang sangat keras bisa butuh pengompleks khusus atau pembersihan pH bergantian.
Target hasil: pemulihan permeabilitas (flux ternormalisasi) >90% dan kenaikan salt rejection 2–3%+. Panduan pakar menyebut CIP yang baik bisa mencapai ≥95% pemulihan flux dan kenaikan beberapa persen di rejection (Shanghai‑CM). Realitanya, pemulihan jarang 100%: di tiga pabrik full‑scale, CIP standar rata‑rata hanya menghilangkan ~45% TOC fouling (terbaik ~80%) dan tak satu pun prosedur mengembalikan membran sepenuhnya (Beyer et al., ResearchGate). Baseline NPD kerap tetap sedikit merangkak naik tiap siklus CIP.
Dari sisi operasional, frekuensi CIP adalah kompromi biaya: membersihkan lebih dini (sekitar 10% fouling) menekan penalti energi dan risiko kerusakan membran, menunda menghemat kimia tetapi menaikkan energi/ scrap (WWD). Pada RO pembangkit, dampak bersih CIP yang efektif adalah aliran permeat stabil dengan ΔP minimal—artinya daya pompa lebih rendah. Operator melaporkan CIP rutin dapat menurunkan konsumsi daya pompa umpan ~5–15% dibanding kondisi foul, serta memperpanjang usia membran (sering 2–3 tahun sebelum diganti). Untuk sesi pembersihan, formulasi khusus tersedia melalui membrane cleaners.
Kesimpulan operasional berbasis data
Rantai pertahanan yang terbukti adalah pretreatment fisik yang kuat, kondisioning kimia yang disiplin, antiscalant dosis rendah namun tepat sasaran, kontrol biologis yang konsisten, dan CIP yang tepat waktu. Studi menunjukkan >80% penurunan SDI oleh media filter (Membranes), ~45% penghilangan TOC oleh CIP rata‑rata (ResearchGate), dan penghematan energi terukur saat fouling terkendali. Untuk aplikasi air payau maupun laut—dari brackish RO sampai SWRO—kerangka ini menjaga recovery tinggi dan differential pressure rendah, serta melindungi HRSG dari air baku yang “kotor”.
