Bahkan jejak Ca/Mg memicu kerak pada boiler dan turbin. Solusinya: softening berbasis ion exchange yang disetel benar—mulai dari sizing, siklus regenerasi, sampai kontrol kebocoran hardness.
Standar internasional untuk boiler feedwater praktis menuntut hardness (Ca/Mg) mendekati nol. Tabel APAVE menunjukkan batas CaCO₃ ≤0,3 mg/L untuk boiler bertekanan rendah dan turun ke 0,05 mg/L atau “tidak terdeteksi” pada tekanan tinggi (www.bqua.com). Sebuah manual PLTU Indonesia menegaskan “hardness is the main cause of deposits on heat exchangers, boilers and pipes,” yang berujung fouling dan hilangnya efisiensi (id.scribd.com).
Dampaknya tak berhenti di boiler. Zat terlarut seperti hardness dan silika dibawa sampai ke tingkat turbin lalu mengendap di sudu, menurunkan efisiensi serta memicu vibrasi atau cracking (pttensor.com). Praktisnya, HRSG/boiler feedwater harus dilunakkan (softened) atau dideionisasi hingga hardness sangat rendah—misalnya <0,1 mg/L CaCO₃—sebelum masuk turbin atau boiler untuk menghindari outage dan biaya descaling.
Di lapangan, pelunak air (water softener) berbasis pertukaran ion (ion exchange) menjadi tulang punggung Raw_Water_Pre pada pembangkit, selama ukurannya pas dan siklus regenerasinya disiplin.
Baca juga:
Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air
Mekanisme pertukaran ion siklus natrium
Softening konvensional memakai resin kation asam kuat dalam bentuk natrium (R–Na) untuk menukar Na⁺ dengan kation hardness (Ca²⁺/Mg²⁺) di air baku. Reaksinya sederhana:
2 R–Na + CaCl₂ → R₂–Ca + 2 NaCl
Saat resin jenuh, regenerasi dengan larutan garam (brine) berkonsentrasi tinggi membalikkan proses:
R₂–Ca + 2 NaCl → 2 R–Na + CaCl₂
Selama servis, hardness turun mendekati nol (kebocoran tergantung desain). Resin merupakan inti performa; portofolio ion exchange resin yang tepat menjaga kapasitas dan selektivitas pertukaran.
Siklus regenerasi: backwash, brine, displacement, fast rinse
Pedoman WaterWorld mencatat softener biasanya diregenerasi berbasis timer atau saat hardness di efluen naik, lewat urutan empat langkah (www.waterworld.com):
- Backwash. Aliran naik (upflow) melalui bed resin sekitar ~6 gpm/ft² selama 10–15 menit untuk mengembang ±50% dan membilas partikulat (www.waterworld.com).
- Brine soak. Larutan NaCl 8–12% (umumnya 10%) dimasukkan ke bawah selama ~30 menit; dosis garam lazim 6–15 lb NaCl per ft³ resin (www.waterworld.com) (complete-water.com).
- Slow (displacement) rinse. Air diencerkan dialirkan perlahan untuk mendorong brine terkonsentrasi keluar dari bed.
- Fast rinse. Bilas cepat dengan soft water ≥1–1,5 gpm/ft³ guna menghilangkan sisa brine dan mengembalikan pemadatan hidraulik bed (www.waterworld.com).
Urutan ini memulihkan softener sepenuhnya. Sistem dua‑bed (two‑bed) memakai resin asam kuat dan basa kuat dengan regenerasi asam/kaustik, tetapi untuk menghilangkan hardness saja, satu bed kation dengan NaCl sudah memadai. Di banyak instalasi, paket Ion-Exchange juga tersedia sebagai konfigurasi terintegrasi.
Skema: Duplex ion‑exchange softener—satu bejana on‑line, satu diregenerasi—untuk suplai soft water kontinu (3‑m.hr).
Baca juga:
Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air
Kapasitas resin dan konsumsi garam
Pengukuran kapasitas sering dinyatakan sebagai “grain capacity” (1 grain = 1/7000 lb CaCO₃). Resin kation Grade I yang diregenerasi ~10 lb garam/ft³ umumnya mencapai ~25.000–30.000 grain/ft³ (≈1,8–2,0 kg CaCO₃) (www.swtwater.com). Data SafeWaterTech menunjukkan resin crosslink 8% dengan 10 lb/ft³ NaCl memberi ~30.200 grain/ft³ (≈1,96 kg) kapasitas CaCO₃ (www.swtwater.com).
Dalam praktik, softener “high‑capacity” bisa diberi rating 32.000–48.000 grain per ft³ (melalui dosis garam lebih tinggi atau bed resin lebih dalam). Rentang dosis industri ~6 hingga 15 lb/ft³ (complete-water.com). Lebih banyak garam berarti run‑length lebih panjang, tetapi limbah brine ikut naik. Regenerasi tipikal mengonsumsi sekitar 10–20 gal air dan 10–20 kg garam per ft³ resin tiap siklus. Pemantauan—misalnya via konduktivitas atau probe hardness—memastikan regenerasi terjadi sebelum breakthrough hardness (www.waterworld.com).
Sizing untuk operasi 24/7 dan mode duplex
Penentuan ukuran softener bergantung pada output MW dan hardness air baku. Desainer menghitung hardness load = (debit × konsentrasi hardness) selama satu periode operasi, lalu memilih volume resin sehingga run time ≥ regeneration time. Untuk target siklus 24 jam, resin harus mampu menghilangkan beban selama 24 jam × debit × (massa hardness/jam).
Di pembangkit berkapasitas besar, umum dipakai beberapa train softener dengan bed resin besar. Konfigurasi duplex lazim dipilih: satu tangki melunakkan air ketika yang lain diregenerasi; saat Tangki 1 mendekati jenuh, katup otomatis mengalihkan aliran ke Tangki 2 sehingga produksi tetap berlangsung 24/7 (3‑m.hr). Sering kali juga dipasang tangki penyangga (surge/storage) di hilir softener untuk menstabilkan suplai saat pergantian train.
Secara numerik: bila hardness air baku 150 mg/L CaCO₃ (9 gpg) dan debit 100 m³/jam, bebannya 15 kg CaCO₃ per jam, atau 360 kg per hari. Satu meter kubik resin (≈35 ft³) pada 30.000 grain/ft³ (~60 kg) hanya menghilangkan ~60 kg per regenerasi, sehingga perlu beberapa m³ resin atau regenerasi harian berulang. Karena itu, pembangkit besar dapat memakai beberapa train berisi 5–10 ft³ (0,14–0,28 m³) resin per tangki, dengan satu train disikluskan setiap sehari atau dua hari.
Undersizing memicu regenerasi hampir terus‑menerus—membuang garam dan berisiko hardness breakthrough saat lonjakan beban. Oversizing memang menambah CAPEX, tetapi menghemat garam dan menurunkan beban perawatan. Bahkan, peningkatan dari “24.000‑grain” ke “32.000‑grain” dapat memangkas konsumsi garam sekaligus menaikkan keandalan (complete-water.com).
Regenerasi terjadwal dan perawatan preventif
Kinerja softening terjaga bila regenerasi dan perawatan rutin disiplin. Setiap bejana harus dibilas dari Ca/Mg terakumulasi sebelum efisiensi turun. Manual operasi merekomendasikan penjadwalan regenerasi berbasis throughput atau waktu (sering malam hari atau antar‑shift) agar resin tidak pernah dibiarkan jenuh. Praktik penting lainnya: uji hardness efluen harian (untuk memastikan breakthrough hanya terjadi di akhir siklus) dan penggantian resin berkala (kapasitas turun karena usia/fouling). Tugas preventif—servis katup, pembersihan jalur brine, pengecekan pengendali alir—menjaga regenerasi efektif (dirinci oleh panduan CWS) (complete-water.com).
baca juga:
Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air
Parameter operasi contoh (ringkasan)
- Target hardness (sebagai CaCO₃): <0,3 mg/L (nominal), turun sampai 0,05 mg/L atau “tidak terdeteksi” pada tekanan tinggi—spesifikasi APAVE/ASME (www.bqua.com).
- Kapasitas resin: ~30.000 grain/ft³ (≈1,8–2,0 kg) pada ~10 lb garam/ft³; data lain: 30.200 grain/ft³ (≈1,96 kg) untuk resin 8% CL dan 10 lb/ft³ NaCl (www.swtwater.com).
- Dosis garam: 6–15 lb NaCl/ft³ (www.waterworld.com; complete-water.com); tipikal 10 lb/ft³ untuk kemurnian terbaik.
- Backwash rate: ~6 gpm/ft², durasi 10–15 menit; ekspansi bed ≈50% (www.waterworld.com).
- Fast rinse flow: ≥1 gpm/ft³ (sering setara laju servis); pada uraian siklus di atas digunakan ≥1–1,5 gpm/ft³ (www.waterworld.com).
- Service flow velocity: 5–50 BV/jam (≈20–200 m/jam); 1 BV = volume bed per jam berdasarkan volume (dardel.info).
- Run time antar‑regenerasi: dari jam ke hari (tergantung plant).
- Konfigurasi sistem: Duplex (2 vessel) untuk suplai tanpa putus selama regenerasi (3‑m.hr).
Ringkasan dan rujukan
Intinya sederhana: softening konvensional dengan ion‑exchange adalah pretreatment matang untuk boiler/HRSG. Jika sizing dan manajemen regenerasinya tepat, hardness dapat ditekan hingga mendekati nol, mencegah failure akibat kerak; jika diabaikan, kebocoran kecil sekalipun bisa memicu downtime dan kerugian efisiensi (www.bqua.com; id.scribd.com).
Sumber dan data: tabel spesifikasi/standar dan pedoman regenerasi (www.bqua.com; id.scribd.com; www.waterworld.com; 3‑m.hr; www.swtwater.com; complete-water.com; pttensor.com; dardel.info).
