Di pabrik seawater RO (SWRO), kualitas air umpan ditentukan di pretreatment. Data lapangan menunjukkan ultrafiltrasi (UF/MF) memberi SDI yang lebih rendah dan stabil dibanding skema konvensional, meski dengan CAPEX dan energi lebih tinggi.
Pertarungan utama di desalinasi bukan di tekanan tinggi, melainkan beberapa tahap sebelum itu. Pretreatment multi‑barrier yang efektif—yang menyingkirkan partikel, koloid, organik, dan biota—adalah kunci melindungi membran SWRO dan menurunkan Silt Density Index atau SDI15 (diukur pada disk 0,45 µm; satuan biasanya %/menit) ke level rendah dan stabil. Best practice mensyaratkan SDI15 jauh di bawah 5, bahkan sering <3 untuk umpan SWRO (MDPI; MDPI).
Pabrikan seperti DuPont merekomendasikan SDI15 ≤5 %/menit untuk feed tradisional dan ≤2,5 %/menit ketika pretreatment memakai UF (MDPI). SDI yang rendah dan stabil langsung berarti frekuensi cleaning RO lebih jarang, umur membran lebih panjang, dan ketersediaan pabrik lebih tinggi (Filtration+Separation; MDPI).
Praktiknya, pretreatment konvensional berbasis koagulasi dan media filter bisa memenuhi target SDI saat air baku “jinak”, namun rentan lonjakan—misalnya di awal/akhir siklus filter atau saat debit bergejolak (Filtration+Separation; MDPI). Sebaliknya, pretreatment membran (UF/MF) menghasilkan permeat praktis bebas partikel (Filtration+Separation; MDPI) sehingga distribusi SDI lebih ketat. Satu studi mencatat sand filtration konvensional memberi SDI ~2,8–6,3, microfiltration 2,0–3,0, sedangkan ultrafiltration hanya 1,0–2,0 (MDPI).
Cooling Fermenter Brewery: Glikol vs Ammonia & Kontrol PID
Urutan pretreatment konvensional
Skema klasik mencakup penyaringan kasar, koagulasi/flokulasi kimia, klarifikasi atau DAF (dissolved air flotation), lalu filter media berlapis, sering diakhiri cartridge polisher.
Pada intake, bar screen dan fine screen (mesh <1 mm) menahan sampah dan padatan kasar. Pilihan mekanis dari manual screen hingga automatic screen membantu mencegah clogging unit hilir.
Di koagulasi/flokulasi, koagulan besi atau aluminium—umumnya FeCl₃—didosis ~1–5 mg/L Fe³⁺ untuk mendestabilisasi koloid dan sebagian organik terlarut, melalui inline/rapid mix diikuti flokulator dengan waktu tinggal beberapa menit. Garam besi kerap dipilih dibanding alum untuk umpan SWRO karena butuh koreksi pH lebih kecil dan membentuk flok lebih stabil (MDPI). Dosis yang presisi mengandalkan dosing yang akurat; pompa kimia seperti dosing pump menjaga stoikiometri dan respons cepat terhadap fluktuasi kualitas air.
Inline coagulation mampu menyingkirkan porsi besar organik alami; satu pilot menunjukkan ~70% organik terlarut (DOC/UV254) tersisih saat membandingkan koagulasi+UF vs koagulasi+sand (ResearchGate). Bahkan dosis kecil (~1 mg/L Fe³⁺) bisa menurunkan SDI secara drastis—satu studi melaporkan SDI15 turun di bawah ~3,3 setelah ultrafiltration ketika 1 mg/L FeCl₃ ditambahkan (tanpa koagulan, SDI ≈5 atau lebih; MDPI).
Flok kemudian dipisahkan lewat sedimentasi atau lamella clarifier dengan laju limpasan tipikal 1–2 m³/m²·hari, atau via DAF—umum di perairan rawan alga/flok ringan. Desain yang tepat (60–120 menit detention) dapat menyingkirkan >90% padatan terkoagulasi; studi full‑scale menunjukkan penambahan tahap DAF sebelum dual‑media filter meningkatkan removal potensi fouling biologis/organik ~40% dibanding klarifier saja (MDPI). Opsi peralatan meliputi clarifier konvensional, lamela settler untuk jejak kaki kompak, atau DAF untuk beban alga; bila tanpa klarifikasi/DAF, maka koagulasi+flokulasi harus langsung diikuti media filter berkecepatan tinggi.
Setelahnya, air melewati gravity/pressure filter—umumnya susunan anthracite di atas pasir—dengan kecepatan 5–15 m/jam. Media dual seperti anthracite dan sand silica memberi grading: anthracite menangkap flok kasar, pasir memoles akhir. Operasi yang baik bisa menurunkan kekeruhan ke <0,1 NTU dan memangkas sisa partikel. Pada pilot open‑sea feed, koagulasi+dual‑media filtration mencapai SDI15 <5—memenuhi batas untuk SWRO sekalipun dari intake berturbiditas tinggi (ResearchGate). Media berpori canggih (mis. expanded‑clay Filtralite) menunjukkan removal padatan tersuspensi dan TOC setara atau lebih baik dari sand/anthracite konvensional, plus kenaikan headloss lebih lambat (run time lebih panjang) (ResearchGate; ResearchGate).
Polishing dilakukan dengan cartridge filter (umumnya 5–10 µm) tepat sebelum pompa tekanan tinggi, untuk menangkap butiran media yang lolos. Housing higienis seperti SS cartridge housing berguna pada aplikasi sensitif. Pre‑chlorination umumnya dihindari; sebagai gantinya, shock chlorination pada air baku (mingguan atau sesuai kebutuhan) menekan biofouling di intake/kubang klarifikasi. Setelah filter akhir, dechlorination—misalnya dengan sodium bisulfite—diberlakukan agar tidak ada klorin mencapai membran RO; reagen ini tersedia sebagai dechlorination agent. Dosis antiskalan atau injeksi asam dilakukan pasca‑pretreatment namun tepat di hulu train RO (program khusus membran tersedia seperti membrane antiscalants).
Kinerja dan batasan skema konvensional
Dalam kondisi optimal, dual‑media filter bisa menghasilkan hanya ~1–10 partikel/mL berukuran >2 µm pada efluen (Filtration+Separation). Namun data lapangan kerap menunjukkan breakthrough partikulat lebih tinggi—Pearson (2010) mencatat efluen media filter tipikal bisa satu orde lebih banyak partikelnya daripada kisaran “ideal” (Filtration+Separation). Kualitas efluen juga cenderung memburuk di awal/akhir run (usai backwash atau saat kapasitas kedalaman habis), dan lonjakan debit mendorong breakthrough, sehingga variabilitas SDI lebih tinggi dibanding pretreatment membran.
Potensi fouling biologis/organik jadi kekhawatiran lain. Pretreatment konvensional hanya menyingkirkan sebagian organik alami—sekitar 5–20% assimilable organics di sejumlah instalasi full‑scale (MDPI). Satu studi SWRO mendapati dual‑media filter hanya menghapus ~12% AOC (assimilable organic carbon, fraksi organik yang mudah dikonsumsi mikroba; MDPI). Removal organik yang rendah menaikkan potensi pembentukan biofilm di hilir; skema konvensional sering mengandalkan disinfeksi agresif dan antiskalan—yang bila tak dikelola tepat—justru memicu kompleksitas fouling di RO.
Pabrik Bir Tangkap CO₂ Fermentasi: Teknologi, Manfaat & ROI 1–5 Tahun
Pretreatment membran (UF/MF)
Train membran bertekanan rendah lazimnya: fine screening → koagulasi opsional (inline mixer) → modul UF/MF → penghilangan klorin → cartridge filter. Modul bekerja pada fluks ~50–150 LMH (LMH: laju alir per luas membran), dengan backwash periodik dan CIP (clean‑in‑place) reguler. Feed UF/MF harus bersih dari debris besar—screen hingga 130–200 µm di hulu—dan kontrol yang tangguh untuk fluks, tekanan, dan turnover. Perangkat pelindung seperti strainer membantu menjaga integritas modul.
Keunggulan utamanya: removal partikel bersifat “absolute”. Pori MF/UF (~0,1–0,01 µm) menahan seluruh suspended solids dan sebagian besar bakteri (Filtration+Separation; MDPI). Secara praktis, UF/MF menghasilkan kekeruhan <0,02 NTU dan hampir nol partikel penyumbang SDI; SDI15 lazimnya 1–2 (ResearchGate; MDPI). Satu uji lapangan melaporkan pretreatment UF menghasilkan SDI15 <2 pada air Mediterania, dibanding ~2,6–3,0 dari media filter konvensional yang diuji paralel (Filtration+Separation; ResearchGate). Pada aplikasi PLTU, kombinasi koagulasi+UF mencatat SDI15 <2,5 dengan removal kekeruhan 98–99,5% (MDPI), yang berujung pada kenaikan tekanan diferensial RO yang lebih lambat dan interval cleaning lebih panjang (Filtration+Separation).
UF juga memberikan kontrol biologis—eliminasi >99% bakteri/virus—tanpa kebutuhan klorinasi terus‑menerus (MDPI). Pabrik besar (mis. Fukuoka, Jepang; Addur, Bahrain) menjadikan UF sebagai barrier utama (Filtration+Separation). Pada desain hibrida, dosis koagulan kecil di hulu UF memflokkan koloid halus, menstabilkan fluks dan memungkinkan operasi pada fluks yang lebih rendah (MDPI; ResearchGate).
Keterbatasannya: biaya modal dan energi lebih tinggi, plus perawatan lebih intensif. Skid UF/MF biasanya beberapa kali harga media filter kapasitas setara dan butuh daya pompa tambahan. Pembersihan kimia periodik diperlukan—UF berfluks tinggi dapat perlu acid clean mingguan atau biocide clean reguler. Namun uptime yang lebih tinggi dan penghematan bahan kimia RO sering menutup O&M jangka panjang (MDPI). Desain lazim mencakup beberapa train membran paralel dan skid cadangan agar cleaning tidak memutus produksi. Modul—terutama UF/MF keramik—berumur panjang (sering >10 tahun) dan konsisten, menurunkan biaya siklus hidup; studi juga melaporkan pretreatment membran bisa memangkas jejak karbon fasilitas 30–60% dan konsumsi bahan kimia dibanding plant konvensional (MDPI). Risiko utama: clogging mendadak saat blooming alga atau ubur‑ubur; fasilitas biasanya memasang screen asupan lebih halus (150–300 µm) dan memantau SDI secara ketat untuk memicu respons dini.
Perbandingan kinerja di lapangan
Pada sisi partikulat, koagulasi+DMF bekerja baik di banyak musim; misalnya Fujairah II (185 Mm³/hari SWRO) menggunakan FeCl₃ + dual‑media gravity filter dan mencatat SDI ~2,7 (MDPI). Namun dalam kondisi menantang, filter konvensional bisa melampaui SDI >5 (ResearchGate). Di sisi lain, kasus full‑scale UF kerap melaporkan SDI konsisten di bawah 3; “dual‑membrane” SWRO mencatat SDI umpan UF ≈1,0–2,5 (MDPI). Di berbagai studi, UF menurunkan rata‑rata SDI ~0,5–1,0 poin dibanding train konvensional terbaik (Filtration+Separation; MDPI). MF cenderung berada di tengah: satu uji menemukan filtrat MF memiliki SDI ~2,2% (dengan pre‑chlorination; MDPI).
Penghilangan organik dan bahan kimia
Koagulasi pada dasarnya menarget humic berberat molekul tinggi; UF/MF menyisihkan materi organik koloidal secara “sieving”, namun zat terlarut lolos kecuali terflokulasi. Nyatanya, koagulasi plus media filter maupun plus membran memberi removal DOC yang mirip; studi 2024 (Li dkk.) menemukan skema C‑U dan C‑S sama‑sama menghapus ~70% DOM (ResearchGate). Keunggulan membran ada pada dosis kimia: dengan UF, dosis koagulan inline dapat dibuat jauh lebih kecil karena flok tidak perlu mengendap (Filtration+Separation). Baik skema konvensional maupun membran umumnya tetap memerlukan antiskalan pasca‑pretreatment.
Fouling, cleaning, dan operasi
Karena pretreatment membran menghasilkan air yang lebih bersih, sistem RO dapat beroperasi lebih agresif (recovery/fluks lebih tinggi) atau memperpanjang interval cleaning. Pearce (2010) mencatat UF pretreatment “dapat menurunkan biaya penggantian RO, biaya bahan kimia, dan frekuensi cleaning” (ScienceDirect; Filtration+Separation). Sebaliknya, plant dengan skema konvensional sering lebih sering membersihkan RO (mingguan vs bulanan) serta lebih cepat mengganti membran. Tentu, pretreatment membran sendiri butuh backwash setiap beberapa jam dan CIP mingguan/bulanan. Sistem UF modern dengan ASFM (Automatic Specific Flux Maintenance) menjaga fluks tanpa banyak downtime, meski menambah kompleksitas kontrol.
Desain multi‑barrier dan target kunci
Desain tangguh mengandalkan lapisan barrier yang saling mengawasi. Bahkan dengan UF, pemasangan screen mekanis halus—misalnya wedgewire 100–150 µm—di hulu modul melindungi dari debris besar. Kombinasi koagulasi/DAF → DMF → UF juga dipakai untuk pemolesan akhir. Pada skema konvensional, dua tahap media filtration ditambah cartridge polisher adalah praktik yang disarankan; cartridge 1–5 µm memberi faktor keselamatan tambahan di umpan RO, seperti cartridge filter pada housing bertekanan. Pada wilayah rawan blooming alga, menyediakan train DMF cadangan atau klarifier kedua saat puncak blooming adalah langkah kehati‑hatian.
Target desain: SDI15 pasca‑pretreatment secara konsisten ≤3–4 (bahkan ≤2,5 dengan UF; MDPI; MDPI); desain media filter untuk kekeruhan <0,2 NTU dan pertimbangkan pemolesan cartridge ke <0,05–0,1 NTU di umpan RO. Pastikan >90% removal partikel >5 µm; untuk skema konvensional, <10 partikel/mL >2 µm itu “achievable” (Filtration+Separation), sedangkan skema membran mendekati nol.
Untuk organik, optimalkan dosis koagulan (uji toples/pilot) agar humic tersisih 50–70% TOC; pada UF inline, dosis bisa jauh lebih rendah, bahkan <1 mg/L Fe dibandingkan klarifier konvensional (MDPI; Filtration+Separation). Kendalikan aspek biologis tanpa klorinasi kontinu; gunakan shock chlorination di intake bila perlu, disertai dechlorination sebelum RO. Dari sisi hidrolik, sediakan surge tank/equalization untuk meredam fluktuasi beban; bagi filter menjadi beberapa train dengan penjadwalan backwash otomatis. Instrumen real‑time—SDI15, kekeruhan, particle counter—pada titik kunci (mis. pasca‑media dan pra‑RO), serta backwash otomatis berbasis headloss/waktu, mempercepat deteksi kegagalan dan menjaga kualitas efluen.
Konteks Indonesia
Belum ada regulasi spesifik SDI, namun standar air minum akhir (Permenkes 492/2010) mensyaratkan kekeruhan ≤0,1 NTU dan ketiadaan kontaminan—pretreatment harus dirancang agar pasca‑RO memenuhi standar ini. Rencana desalinasi Indonesia (mis. Labuan 150 MLD) menekankan pentingnya pretreatment andal saat kapasitas menanjak ke ~400–800 MLD (Medium). Paket sistem SWRO kelas industri biasanya dipadankan dengan pretreatment yang selaras praktik terbaik internasional (SIRA, USBR, IDA), termasuk opsi ultrafiltration sebagai pra‑RO untuk menstabilkan SDI.
Sanitasi Cold Side Brewery: CIP, PAA, dan Purge Gas
Kesimpulan dan sumber
Pretreatment multi‑barrier—screening, koagulasi/flokulasi, klarifikasi/DAF, media filtration, dan opsional UF/MF—adalah “syarat perlu” untuk kinerja SWRO jangka panjang. Koagulasi + dual‑media filter mampu mencapai SDI ~3–5 dan menghapus kekeruhan dengan investasi lebih rendah, tetapi memerlukan operasi disiplin untuk mencegah breakthrough. UF/MF memberikan umpan yang jauh lebih bersih dan stabil (SDI sering <2; MDPI; ResearchGate), dengan trade‑off CAPEX dan energi. Evaluasi kualitas air setempat menentukan pilihan: perairan sangat variabel atau kaya alga sering membenarkan pretreatment membran; intake laut dalam yang sangat jernih bisa memungkinkan skema konvensional. Kunci tetap pada koagulasi yang cukup dan perawatan filter media (atau CIP yang terkontrol pada UF): satu studi menunjukkan two‑stage media filter mampu menghapus >80% SDI dan 94% MFI (modified fouling index) bila dikelola benar (MDPI). Dengan merancang barrier berlapis dan memantau SDI/kekeruhan di setiap tahap, umpan RO dapat dipertahankan pada SDI rendah (idealnya <3) untuk kinerja SWRO yang stabil (Filtration+Separation; MDPI).
Sumber rujukan mencakup review teknis dan studi kasus: Voutchkov dkk. menyajikan ulasan menyeluruh konvensional vs membran (ScienceDirect); data lapangan/pilot seperti Pearce 2010 (Filtration+Separation), Li dkk. 2024 (ResearchGate), dan Abushaban dkk. 2021 (MDPI) memberikan tolok ukur kinerja SDI dan removal partikel yang menjadi angka rujukan dalam panduan ini.
