Air baku menentukan proses pengolahan air

Air baku menentukan rangkaiannya, bukan wilayahnya

Proses pengolahan air dipilih dari air yang akan diterimanya, dan air itu adalah sekumpulan hasil pengukuran, bukan sebuah tempat. Pembeli sering membuka percakapan dengan negara atau kota tempat instalasinya akan berdiri dan berharap dari situ keluar satu paket. Negara memberi tahu pasokan, izin, dan jalur pengirimannya; negara tidak memberi tahu prosesnya. Dua sumur yang berjarak satu kilometer bisa berisi air bersuhu sama dengan kadar fluorida yang berbeda, dan satu sungai bisa lunak dan bening di akhir musim kemarau lalu terasa asin sebulan kemudian.

Sebaran di dalam satu negara biasanya lebih lebar daripada sebaran antara dua negara. Instalasi di pesisir dan instalasi di dataran tinggi di negara yang sama bisa memerlukan rangkaian yang berbeda, sementara dua instalasi di akuifer yang sama di dua sisi perbatasan bisa memerlukan rangkaian yang sama. Pemilihannya dimulai dari analisis air baku, dan yang semestinya dibawa dalam penawaran adalah analisis itu, bukan nama negara.

Lima parameter yang mengubah desainnya

Sebagian besar perbedaan antara dua rangkaian dibawa oleh lima parameter, dan membaca analisis untuk mencari kelima ini adalah jalan yang lebih cepat menuju sebuah proses daripada membaca katalog. Air permukaan versus air tanah adalah potongan pertama yang berguna — air permukaan membawa padatan dan beban terlarut yang ringan, sedangkan air tanah biasanya datang bening dan membawa persoalannya dalam bentuk larutan — tetapi kelima parameter di bawah ini melintasi potongan itu.

• Padatan terlarut total dan salinitas. Di bawah sekitar 1000 mg/L airnya tawar dan rangkaiannya filtrasi dan disinfeksi. Dari sekitar 1000 sampai 10000 mg/L airnya payau, dan di situlah reverse osmosis untuk air payau biasanya dipertimbangkan, pada tekanan kerja yang lazim digambarkan sekitar 7 sampai 25 bar. Batas-batas ini adalah kesepakatan teknik, bukan standar, dan harus dibaca sebagai metode awal, bukan sebagai spesifikasi.
• Kesadahan. Kalsium dan magnesium mengerak di dalam pipa, penukar panas, dan membran. Tahap yang ditambahkannya adalah pelunakan — kapur dan abu soda, atau penukar ion — dan bila ada membran di belakangnya, kesadahan menentukan apakah membran itu terlindungi atau rusak.
• Besi dan mangan. Di atas nilai sekunder 0.3 mg/L untuk besi dan 0.05 mg/L untuk mangan (standar sekunder air minum US EPA) airnya meninggalkan noda dan terasa logam, dan penghilangan besi dari air pada kadar itu adalah tahap oksidasi — aerasi atau klorinasi — yang diikuti filtrasi, bukan tahap membran.
• Fluorida dan arsenik. Keduanya terlarut dan keduanya bersifat kewilayahan, jadi tidak satu pun boleh dianggap ada atau dianggap tidak ada. Penghilangan fluorida dari air biasanya berupa adsorpsi pada media khusus, atau tahap membran bila kadarnya tinggi; arsenik dihilangkan lewat oksidasi dengan koagulasi, lewat adsorpsi, lewat penukar ion, atau lewat membran.
• Kekeruhan dan musimnya. Ini parameter yang paling banyak bergerak, dan pergerakannya mengikuti kalender. Tinjauan WHO tentang kekeruhan menetapkan target untuk air yang disaring secara konvensional pada tidak lebih dari 0.3 NTU setidaknya 95% dari waktu dan tidak pernah di atas 1 NTU, dengan air yang masuk ke disinfeksi di bawah 1 NTU.

Air permukaan: kekeruhan tinggi, beban mineral rendah — apa yang dicakup unit siap pakai

Proses pengolahan air minum yang dibangun untuk sungai atau danau adalah proses penghilangan padatan, dan rangkaian konvensionalnya sudah mapan: koagulasi untuk menstabilkan ulang partikelnya, flokulasi untuk menumbuhkannya menjadi flok yang mengendap, sedimentasi untuk membiarkannya mengendap, filtrasi untuk menahan yang belum turun, dan disinfeksi untuk menutupnya. Karena beban terlarutnya biasanya ringan, rangkaian air permukaan bisa tetap sederhana.

Rangkaian itulah yang dikemas oleh instalasi pengolahan air terintegrasi. Dosing, flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi duduk bersama di satu rangka, yang cocok untuk air permukaan ber-TDS rendah dan berkekeruhan tinggi: pekerjaannya mekanis dan hidraulis, bukan berbasis membran, sehingga mudah dipasang dan dioperasikan.

Yang menyulitkan pada air permukaan adalah musimnya, bukan rata-ratanya. Kekeruhan datang dalam kejadian — hujan pertama setelah musim kering, musim proyek di hulu, ledakan alga — dan instalasi yang dihitung dari rata-rata tahunan akan kurang tepat pada hari-hari yang justru penting. Kekeruhan rencana yang lebih tinggi dari rata-rata menyerap sebagiannya, dan penyimpanan atau penyeragaman di depan instalasi menyerap sisanya.

Air tanah: oksidasi, pelunakan, adsorpsi, dan kapan reverse osmosis pantas dipakai

Air tanah biasanya datang bening, sejuk, dan bebas dari padatan yang mendominasi desain air permukaan, dan bebannya ada dalam bentuk larutan. Sedikit sekali yang perlu diendapkan, jadi tahapannya kimiawi dan adsorptif, bukan fisik, dan analisis parameter terlarut itulah yang menjadi dasar desainnya.

Besi, mangan, dan kesadahan adalah kasus yang biasa. Oksidasi yang diikuti filtrasi menyisihkan besi dan mangan di tempat kadarnya melewati nilai sekunder, dan pelunakan menyisihkan kesadahan dengan kapur dan abu soda atau dengan penukar ion. Keduanya tidak memerlukan membran, dan menaruh membran di depan besi yang belum teroksidasi adalah cara yang lazim untuk mengotori membran yang sebenarnya tidak pernah diperlukan.

Fluorida dan arsenik adalah kasus yang membuat air tanah menarik, dan keduanya bersifat kewilayahan dengan cara yang tidak bisa digambarkan oleh nama wilayah saja. Di Rift Afrika Timur persoalan dominannya adalah fluorida, bukan garam: di rift utama Etiopia, 31% sumur dalam dan 38% sumur dangkal melampaui pedoman WHO sebesar 1.5 mg/L, dan mata air di Gunung Meru, Tanzania, pernah dilaporkan mencapai 15 sampai 63 mg/L. Di Bangladesh persoalannya adalah arsenik: 50 kabupaten melampaui standar nasional 50 µg/L dan 59 melampaui nilai WHO 10 µg/L. Jalurnya pun berbeda: adsorpsi untuk fluorida; untuk arsenik, oksidasi dengan koagulasi, adsorpsi, penukar ion, atau membran.

Reverse osmosis pantas dipakai ketika beban terlarutnya cukup tinggi sehingga tahap lain menjadi tidak ekonomis, yang dalam praktik berarti masuk ke rentang payau. Urutannya penting: besi, mangan, kesadahan, dan kekeruhan keluar lebih dulu di depan membran, karena membran menyisihkan garam terlarut, bukan padatan, dan apa pun yang bisa mengendap akan mengendap di permukaannya.

Kapan «Afrika = reverse osmosis» salah, dan kapan «Asia = unit siap pakai» salah

Ada dua anggapan wilayah yang beredar dalam percakapan ekspor dan keduanya gagal dengan cara yang sama, yaitu memperlakukan satu benua seolah-olah satu jenis air. Yang pertama adalah bahwa air tanah Afrika memerlukan reverse osmosis. Sebagian besarnya tidak: pemetaan hidrogeologi benua itu menunjukkan air tanah yang sebagian besar tawar dan ber-TDS rendah, dan rangkaian membran yang dipasang membabi buta pada sumber tawar adalah perancangan berlebihan yang menghabiskan energi dan bahan kimia pembersih serta membuang aliran reject yang di sebagian lokasi tidak bisa dibuang. Akuifer pesisir Afrika Barat adalah pengecualian yang membuktikan aturannya, dan persoalannya adalah salinisasi akibat intrusi dan penguapan, bukan fluorida atau arsenik.

Anggapan kedua adalah bahwa proyek di Asia selalu bisa dicakup unit siap pakai. Di Delta Mekong tidak bisa. Pada musim kering 2020 garis isohalin 4 g/L mendorong 90 sampai 95 km ke arah hulu dari pantai dan 13 provinsi terdampak intrusi air laut. Pada titik itu airnya payau, dan rangkaian siap pakai yang mengoagulasi, mengendapkan, dan menyaring menyisihkan padatannya tetapi membiarkan garamnya tetap di situ. Kasus itu memerlukan reverse osmosis untuk air payau, atau sumber yang lain.

Kedua anggapan itu gagal ke arah yang berlawanan, dan itulah intinya. Lembah Rift adalah persoalan fluorida di wilayah yang oleh banyak pembeli diduga sebagai persoalan garam, dan Delta Mekong adalah persoalan garam di wilayah yang oleh banyak orang diduga sebagai persoalan kekeruhan. Parameternya yang menentukan, dan parameternya ada di dalam analisis.

Lapisan ekspor: kelistrikan, standar, dan apa yang bisa dirawat lokasinya

Ada tiga hal di luar air itu sendiri yang tetap mengubah rangkaiannya, dan ketiganya lebih baik diselesaikan sebelum penawaran daripada sesudah pengiriman. Yang pertama adalah pasokannya: frekuensi dan tegangan adalah sifat jaringan tujuan, dan transformator mengubah tegangan dan hanya tegangan, tidak pernah frekuensi yang melewatinya. Penawaran semestinya membawa tegangan, frekuensi, dan jumlah fasa sebagai tiga angka terpisah, dan penggeraknya dipilih terhadap ketiganya.

Yang kedua adalah batasnya. Apa yang boleh dibuang atau dikembalikan oleh instalasi ditetapkan oleh regulator negara tujuan dan oleh izin yang diterbitkan untuk lokasi itu, bukan oleh pemasok, dan tempat membacanya adalah peraturan yang diterbitkan otoritas itu sendiri. Dua contoh yang mudah diperiksa: di Filipina baku mutu efluen umum diterbitkan oleh Department of Environment and Natural Resources sebagai Administrative Order 2016-08, dan di Indonesia mutu air limbah domestik ditetapkan oleh peraturan menteri P.68/MENLHK/SETJEN/KUM.1/8/2016, dengan provinsi berhak menetapkan nilai yang lebih ketat untuk pembuangan yang sama. Di tempat lain metodenya sama: cari otoritas yang menerbitkan izinnya, dan baca dokumennya sendiri, bukan tabel ringkasan dari brosur.

Yang ketiga adalah perawatan. Rangkaian membran memerlukan bahan kimia pembersih secara berkala dan pada akhirnya modul pengganti, sehingga lokasi tanpa pemasok yang terjangkau dan tanpa operator yang bertugas adalah spesifikasi yang berbeda dari lokasi yang punya keduanya. Rangkaian berbasis filtrasi lebih sedikit yang harus diganti, dan instalasi yang dibangun seharusnya yang bisa terus dijalankan lokasinya.

Kesalahan yang lazim

• Memilih rangkaiannya dari negaranya. Negara menetapkan jaringan dan izinnya; analisisnya yang menetapkan prosesnya.
• Menganggap air tanah selalu berarti perlu pengolahan. Di tempat beban terlarutnya tawar, rangkaian yang benar bisa jadi hanya disinfeksi dan hampir tidak ada lagi.
• Mengirim besi dan mangan ke membran. Keduanya persoalan oksidasi dan filtrasi, dan besi yang belum teroksidasi mengotori membran di belakangnya.
• Menghitung kapasitas dari satu sampel satu musim. Kekeruhan, salinitas, dan fluorida bergerak sepanjang tahun, dan desainnya harus berada di ujung yang sulit.
• Mengharap unit siap pakai menangani salinitas. Koagulasi, pengendapan, dan filtrasi menyisihkan padatan dan meninggalkan garam terlarut di dalam air.
• Meninggalkan kelistrikan dari penawaran. Tegangan, frekuensi, dan fasa adalah tiga nilai, dan lokasi yang digambarkan hanya dengan tegangannya meninggalkan dua nilai lain terbuka.
• Merancang rangkaian yang tidak bisa dirawat lokasinya. Bahan kimia pembersih, modul pengganti, dan operator terlatih adalah bagian dari spesifikasi.

Pemeriksaan mandiri

Analisis air baku menjawab pertanyaan desainnya bila membawa hal-hal berikut, dan penawaran yang sudah memuatnya bisa dihargai tanpa satu putaran klarifikasi.

• Padatan terlarut total, agar batas antara tawar dan payau diketahui, bukan diasumsikan.
• Kesadahan, besi, dan mangan, yang diukur pada sampel yang sama.
• Fluorida dan arsenik, di tempat wilayahnya dikenal karena salah satunya.
• Kekeruhan sebagai rentang sepanjang tahun, dengan musim terburuknya disebutkan, bukan sebagai satu angka.
• Sumbernya sendiri — sumur bor, sungai, danau, atau gabungannya — dan apakah diperkirakan akan berubah.
• Debit yang harus diserahkan instalasinya, pada puncaknya maupun rata-ratanya.
• Tegangan, frekuensi, dan fasa pasokannya, serta titik pembuangannya beserta otoritas yang batasnya berlaku di situ.
• Siapa yang akan mengoperasikan instalasinya, dan dukungan apa yang bisa mencapai lokasi itu.

Tahapan yang dituntut oleh suatu sumber mengikuti daftar itu, bukan anggapan wilayah, dan susunannya — dosis, media, luas membran, dan selang pembersihannya — dikonfirmasi ke produsen untuk air baku Anda, bukan diambil dari angka umum.