STUDI METODE AUTOFLUSH: PENGENDALIAN SCALING PADA SISTEM MEMBRAN REVERSE OSMOSIS SKALA RUMAH TANGGA

Abstract

Air adalah salah satu komponen penting yang menunjang kehidupan manusia. Semakin meningkatnya populasi penduduk, terjadi peningkatan konsumsi air bersih. Selain itu, peningkatan standar kehidupan dan aktivitas industri menuntut standar kualitas air bersih yang lebih baik. Akan tetapi, peningkatan kebutuhan tersebut berkebalikan dengan ketersediaan sumber-sumber air. Teknologi membran RO skala rumah tangga telah dikembangkan untuk mengatasi masalah ketersediaan air bersih. Salah satu kelemahan membran RO adalah terjadinya “scaling”. Scaling merupakan proses terbentuknya lapisan oleh material berupa komponen-komponen anorganik yang tidak diinginkan pada permukaan membran. Scaling pada membran RO secara signifikan dapat mengurangi fluks pada permeat (produk), rejeksi garam-garam yang terkandung pada umpan, kerusakan membran dan memperpendek umur membran. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan perilaku penurunan fluks permeat yang terjadi pada membran RO pada nilai LSI yang berbeda. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengamati keefektifan autoflush dan menentukan hubungan antara interval dan (waktu) durasi autoflush terhadap karakteristik air umpan yaitu nilai Langelier Saturation Index (LSI). Sistem membran RO skala rumah tangga dioperasikan dengan tekanan operasi 5 kg/cm2 dan kisaran waktu operasi ± 6 jam. Mekanisme scaling CaCO3 yang terjadi pada membran RO dapat diketahui dengan mengamati perilaku penurunan fluks permeat setiap 20 menit pada air umpan yang memiliki karakteristik (nilai LSI) berbeda. Nilai LSI yang digunakan pada penelitian ini adalah 0 s/d 1,5. Sedangkan untuk mengetahui efektifitas dari metode autoflush dalam mengendalikan scaling dapat dilihat dengan membandingkan fluks permeat saat proses tanpa menggunakan metode autoflush dan dengan metode autoflush. Parameter autoflush yang divariasikan adalah waktu (durasi) (15-60 detik) dan interval (5-60 menit). Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa pertama kali terjadi pada air umpan yang memiliki kisaran nilai LSI 0,31-0,8. Hal ini didukung oleh penurunan fluks signifikan (16-31%) pada air umpan yang memiliki nilai LSI 0,8-1,5; dan konsentrasi Ca2+ pada air umpan yang mulai menunjukkan penurunan pada nilai LSI 0,8. Parameter autoflush yaitu interval, dapat memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap stabilitas fluks permeat. Persamaan interval (Int) = (- 10,899 x LSI) + 34,132 dapat digunakan untuk mencari interval optimum yang akan diterapkan pada suatu sistem membran RO tekanan operasi 5 kg/cm2, pada kisaran LSI 0,31-1,5. Waktu (durasi) minimum yang ditetapkan yaitu 15 detik, telah dapat menstabilkan kinerja membran dan penambahan waktu (durasi) menjadi 30 dan 60 detik tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap peningkatan kinerja membran. Secara umum metode autoflush dapat digunakan pada sistem membran RO skala rumah tangga sebagai salah satu metode mengendalikan scaling dengan mendepolarisasi konsentrasi zat terlarut pada permukaan membran. Water is very essential to human life. The improvement standard of living from time to time has increasing the water quality standard that needed by human. In contrast, quality of water in every resource in the world was decline due to industrial growth and human activity. Reverse osmosis (RO) membrane is becoming a common home treatment method for contaminated drinking water. RO is probably best known for its use in desalination projects. However, RO membrane has limitation especially once scaling phenomena appear in the system. Scaling defines as precipitation of sparingly soluble salts on membrane surfaces. Scaling can cause permeate flux decline, degradation of salt rejection and permanent damage in membrane which affected membrane performance and membrane life time. The scope of this work is two-fold: first to investigate the trend of flux decline due to scaling in various LSI value with full recycle mode in relatively short runs 6 h. A second objective is to examine the effectiveness of intermittent autoflush method (by varying the interval and duration time) in the same household RO system under identical conditions. All experiments were carried out using commercially available spiral wound RO membrane (CSM RE-1812LP). In the beginning, membrane conditioning was conducted for stabilizing permeate flux in operating condition 6 hours of time; pressure 5 kg/cm2 and total recycle mode. To investigate the trend of flux decline due to scaling in various LSI value, the system was operated without intermittent autoflush method using feed water in various LSI value 0-1.5. Sample of permeate was taken every 20 min, for flux analysis. The second phase of the experiment conducted using intermittent autoflush method. The system was run in the variation of two autoflush parameters i.e. duration and interval. Duration and interval time of autoflush were in the range of 15 to 60 s and 5 to 60 min respectively. Identical condition and the same analysis method also used in this experiment. The result shown that permeate flux start to decline and Ca2+ concentration start to decrease significantly in between of feed water with LSI value 0.31-0.8 when system operated without intermittent autoflush. In contrast, permeate flux of the system which operated using intermittent autoflush relatively stable. It is emphasized that intermittent autoflush was able to stabilizing and improving performance of household reverse osmosis systems at some specific level.