Solusi Desalinasi Air Laut SWRO ---- Sistem Reverse Osmosis Desalinasi Air Laut untuk Pemurni Air

Air adalah sumber kehidupan, sumber daya alam yang berharga dan tak tergantikan bagi umat manusia, serta sumber kehidupan pembangunan sosial dan ekonomi. Kurangnya sumber daya air dan polusi air yang semakin parah telah menjadi hambatan yang menghambat kemajuan sosial dan pembangunan ekonomi. Selain pengelolaan ilmiah dan alokasi sumber daya air yang optimal, peran teknologi tinggi dalam penggunaan kembali air juga sangat penting. Desalinasi air laut merupakan sistem penting untuk mengatasi kekurangan sumber daya air. Sejauh ini terdapat puluhan metode desalinasi air laut, terutama meliputi metode distilasi, metode membran, metode elektrodialisis, dan metode pembekuan. Diantaranya, metode membran reverse osmosis (SWRO) adalah yang paling cepat berkembang, investasi terendah, paling hemat energi dan teknologi desalinasi berbiaya terendah. Sistem reverse osmosis adalah teknologi pengolahan air yang efisien dan ramah lingkungan, yang banyak digunakan dalam desalinasi air laut, pengolahan air industri, pemurnian air minum dan bidang lainnya.

Prinsip kerja sistem desalinasi air laut reverse osmosis terutama didasarkan pada teknologi pemisahan membran. Teknologi pemisahan membran adalah sejenis teknologi untuk memisahkan dan memurnikan berbagai zat dengan melewatkan film polimer secara selektif. Dalam sistem desalinasi osmosis terbalik, film polimer merupakan struktur asimetris yang terdiri dari korteks padat dan lapisan pendukung yang longgar. Korteks padat adalah lapisan filter membran dan memiliki ukuran pori tingkat mikrometer yang mencegah sebagian besar zat tersuspensi, zat terlarut, dan mikroorganisme melewatinya. Lapisan penyangga lepas merupakan lapisan penyangga membran yang memiliki diameter pori besar dan dapat menjamin kekuatan mekanik membran secara keseluruhan.

Aliran proses sistem desalinasi air laut reverse osmosis

Sistem desalinasi air laut reverse osmosis (SWRO) telah menjadi teknologi penting di bidang desalinasi air laut, memberikan solusi berkelanjutan terhadap masalah kekurangan air global yang semakin serius. Proses reverse osmosis air laut melibatkan beberapa langkah penting untuk memastikan air minum berkualitas tinggi dihasilkan dari air laut. Memahami laju aliran sistem reverse osmosis sangat penting untuk memahami efisiensi dan manfaat desalinasi. Proses sistem mencakup langkah-langkah berikut: 1. Filtrasi primer: Air laut mentah terlebih dahulu melewati filter primer untuk secara efektif menghilangkan partikel besar, padatan tersuspensi, dan beberapa kotoran. Langkah ini penting untuk mempersiapkan air laut untuk diproses lebih lanjut, sehingga proses selanjutnya lebih efisien.

2. Filtrasi sekunder: Air yang disaring primer melewati filter karbon aktif untuk filtrasi sekunder. Tujuan dari tahap ini adalah untuk menghilangkan zat berbahaya seperti bahan organik dan sisa klorin, selanjutnya memurnikan air laut, dan mempersiapkan tahap pengolahan selanjutnya. 3. Filtrasi presisi: Air kemudian disaring secara presisi melalui filter presisi untuk menghilangkan lebih lanjut partikel, bakteri, dan kotoran lainnya. Langkah ini memastikan bahwa air dimurnikan secara menyeluruh sebelum memasuki jantung proses reverse osmosis. 4. Membran Reverse Osmosis: Air yang disaring secara presisi kemudian dialirkan melalui membran reverse osmosis, yang merupakan komponen kunci dari sistem. Membran reverse osmosis membantu memisahkan dan menghilangkan garam, bahan organik, logam berat, dan zat lain untuk menghasilkan air murni dan desalinasi. 5. Disinfeksi dan Penyimpanan: Setelah air melewati membran reverse osmosis, air tersebut didesinfeksi untuk menghilangkan mikroorganisme yang tersisa. Air yang telah dimurnikan kemudian disimpan dalam tangki yang siap untuk didistribusikan dan digunakan.

Keuntungan sistem reverse osmosis dalam desalinasi air laut banyak sekali. Sistem ini memiliki karakteristik efisiensi tinggi, perlindungan lingkungan, hemat energi dan keselamatan. Teknologi reverse osmosis dapat menghilangkan lebih dari 99% zat berbahaya seperti garam, bahan organik, logam berat, dll., memastikan produksi air murni dari air laut dan memenuhi kebutuhan mendesak akan sumber daya air tawar. Manfaat lingkungan dari sistem reverse osmosis juga signifikan. Berbeda dengan metode desalinasi air laut tradisional, sistem RO tidak memerlukan bahan kimia dalam jumlah besar, tidak menghasilkan air limbah, dan ramah lingkungan. Pendekatan desalinasi berkelanjutan ini sejalan dengan upaya global untuk mempromosikan pengolahan air ramah lingkungan dan solusi konservasi.

Selain manfaat lingkungan, sistem reverse osmosis juga rendah perawatannya, mudah dioperasikan, dan cocok untuk berbagai kondisi air. Sifat-sifat ini menjadikan sistem reverse osmosis pilihan yang praktis dan andal untuk desalinasi, terutama di daerah dengan pasokan air tawar yang terbatas. Singkatnya, proses sistem reverse osmosis dalam desalinasi terdiri dari serangkaian langkah dasar yang pada akhirnya menghasilkan air minum murni dari air laut. Dengan efisiensi, manfaat lingkungan dan kemampuan beradaptasi, sistem reverse osmosis adalah teknologi utama untuk mengatasi kekurangan air dan memastikan akses berkelanjutan terhadap sumber daya air tawar.

Infiltrasi dan osmosis balik

Reverse osmosis adalah proses kebalikan dari osmosis. Permeabilitas adalah fenomena alam. Molekul air dalam larutan encer akan berdifusi melalui membran semipermeabel menuju sisi larutan pekat dengan kecepatan yang relatif cepat. Seperti terlihat pada gambar, ketinggian cairan di sisi air tawar akan terus menurun sehingga terjadi perbedaan tekanan hidrostatis. Perbedaan tekanan hidrostatik pada titik ini disebut tekanan osmotik (tekanan osmotik antara antarmuka air laut dan air tawar adalah sekitar 2,4MPa).

Proses reverse osmosis justru sebaliknya. Pada SWRO, tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotik air laut pada salah satu sisinya akan menyebabkan molekul air pada air laut melewati membran dan garam akan terperangkap. Secara teoritis, semakin besar tekanan eksternal, semakin cepat pula osmosis balik molekul air dalam air laut. Komponen inti dari proses reverse osmosis adalah membran semi-permeabel sintetis yang memungkinkan hampir hanya molekul air untuk melewatinya. Membran datar membran reverse osmosis perlu dibuat dengan konfigurasi tertentu sebelum dapat digunakan dalam teknik pengolahan air. Saat ini, dalam desalinasi air laut, elemen membran kumparan poliamida aromatik terutama digunakan.

Diafragma penghasil air disisipkan di antara dua potongan membran datar, dan lapisan membran disemen bersama di sepanjang tiga tepi lapisan membran, kemudian digabungkan dengan diafragma saluran masuk air dan dililitkan pada tabung pusat berpori. Terakhir, tutup ujung berlubang dipasang di kedua ujungnya dan dienkapsulasi untuk membuat elemen membran yang digulung. Elemen membran reverse osmosis komersial hadir dalam berbagai spesifikasi, dengan elemen membran yang paling banyak digunakan dalam desalinasi memiliki diameter 200mm dan panjang standar 1000mm.

SWRO terdiri dari pompa bertekanan tinggi, bejana bertekanan, dan perangkat pemulihan energi. Setelah air laut diolah terlebih dahulu dan diberi tekanan ke dalam bejana tekanan unit osmosis balik oleh pompa bertekanan tinggi, air laut pertama-tama melewati elemen membran pertama dan mengalir di saluran penghalang masuk elemen membran yang dililit secara spiral. Di bawah tekanan yang lebih tinggi, sebagian molekul air terus menerus menembus membran dan memasuki tabung pusat elemen membran melingkar melalui saluran aliran penghalang penghasil air, menghasilkan air produk. Sisa air yang masuk terus mengalir mengikuti arah aliran menuju elemen membran berikutnya. Proses ini dilakukan secara bergantian. Ketika air influen melewati elemen membran berikutnya, konsentrasi air influen meningkat. Ketika mengalir melalui elemen membran terakhir, air yang masuk menjadi air pekat.

Berbeda dengan metode termal, SWRO tidak memiliki proses transformasi fasa yaitu evaporasi dan kondensasi. Konsumsi energi utama SWRO adalah energi pemompaan bertekanan tinggi untuk mewujudkan proses osmosis balik, yang membuat biaya produksi air osmosis balik lebih rendah dibandingkan dengan metode termal. Selain itu, dibandingkan dengan metode termal, peralatannya juga memiliki karakteristik struktur modular dan fleksibilitas proses yang tinggi. Penangguhan dan pemeliharaan fasilitas lokal tidak dapat mempengaruhi pengoperasian keseluruhan sistem. Namun, SWRO memerlukan proses pra-perawatan yang rumit dan halus, dan produsen membran komersial yang berbeda memiliki persyaratan ketat mengenai SDI, pH, suhu, sisa klorin, dan indikator lain dari membran osmosis balik poliamida. Jika perlakuan awal tidak memenuhi standar, polusi dan kerak pada permukaan membran akan dipercepat, dan masa pakai, konsumsi energi, dan kualitas air produk modul membran akan terpengaruh dalam pengoperasiannya, sehingga meningkatkan biaya produksi air. .

Perangkat pemulihan energi adalah peralatan penting lainnya. Pesatnya perkembangan SWRO disebabkan oleh penggunaan perangkat pemulihan energi dengan peningkatan efisiensi dalam sistem reverse osmosis selain optimalisasi bahan membran dan komponen membran secara terus menerus. Saat ini, unit pemulihan tekanan tipe PX yang sangat efisien dapat memulihkan lebih dari 95% energi dalam air pekat dan memberikan tekanan ke dalam air laut, sehingga mengurangi konsumsi energi dari proses osmosis balik hingga hampir setengahnya. TDS limbah osmosis balik primer adalah sekitar 300-500mg/L, yang telah memenuhi persyaratan terbatas Organisasi Kesehatan Dunia untuk indeks TDS air minum (500mg/L). SWRO telah digunakan untuk penyediaan air minum dalam skala besar di daerah yang kekurangan air. Pada tahun 1980an, SWRO mulai bersaing dengan proses termal tradisional. Karena keuntungan dari investasi peralatan yang rendah, siklus konstruksi yang pendek, konsumsi energi yang rendah dan banyak keuntungan lainnya, SWRO telah berkembang pesat dan menjadi proses terpenting di pasar desalinasi global. Saat ini, SWRO primer banyak digunakan di industri perkotaan, itulah sebabnya kapasitas proses reverse osmosis berkembang pesat. Penelitian masa depan tentang proses reverse osmosis akan fokus pada pengembangan komponen membran dan membran reverse osmosis baru yang lebih hemat energi dan tahan lama, mengurangi konsumsi energi operasi dan biaya pemeliharaan, dan mengurangi biaya produksi air. S19qen

Dalam prakteknya, sistem reverse osmosis telah menjadi teknologi penting dalam bidang pengolahan air. Misalnya, di bidang desalinasi air laut, sistem osmosis balik dapat secara efektif menghilangkan lebih dari 99% garam dan zat berbahaya lainnya dari air laut, sehingga mencapai desalinasi air laut yang efisien. Di bidang pengolahan air industri, sistem reverse osmosis dapat menyediakan air proses berkualitas tinggi, meningkatkan efisiensi produksi dan kualitas produk. Di bidang penjernihan air minum, sistem reverse osmosis dapat menghilangkan berbagai zat berbahaya di dalam air dan menyediakan air minum yang aman dan sehat. Singkatnya, sistem reverse osmosis adalah teknologi pengolahan air yang efisien dan ramah lingkungan dengan prospek penerapan yang luas. Dengan terus berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, sistem reverse osmosis akan terus ditingkatkan dan dioptimalkan, untuk menyediakan air minum dan air industri dengan kualitas yang lebih baik bagi manusia.