Reuse Air dengan RO Payau: Recovery, Fluks, Tekanan, dan LSI Konsentrat

Target: insinyur desain stasiun pengolahan air limbah (municipal & industri) di Vietnam, Indonesia, Malaysia, dan Thailand Waktu baca: ~8 menit Alat terkait: Reuse air RO · Panduan desain

Prinsip

Reverse osmosis (RO) payau mengubah efluen sekunder menjadi air reuse dengan melewatkan air bertekanan melalui membran semipermeabel. Dua angka mengikat desain: recovery (berapa banyak umpan yang jadi permeat) dan fluks (seberapa cepat air lewat membran). Semakin tinggi recovery, semakin pekat konsentrat — dan semakin dekat ke scaling (kerak) serta tekanan pompa yang lebih tinggi. Artikel ini menghitung permeat, luas membran, tekanan umpan, dan indeks Langelier (LSI) konsentrat.

Rumus dasar

R = rec/100 · Q_p = Q × R (m³/hari permeat) · Q_c = Q − Q_p (m³/hari konsentrat) · cf_W = 1/(1−R) (faktor konsentrasi dinding) · cf_A = ln(1/(1−R))/R (faktor konsentrasi rata-rata) · pass = (100−rej)/100 × 1,06^(T−25) (lolos garam) · c_avg = TDS × cf_A · c_p = c_avg × pass (TDS permeat) · c_c = TDS × cf_W (TDS konsentrat) · area = Q_p×1000/24/flux (m²) · nEl = ⌈area/ea⌉; nVes = ⌈nEl/epv⌉; aInst = nVes×epv×ea · fAct = Q_p×1000/24/aInst (LMH) · aT = lp×1,03^(T−25) (LMH/bar) · ndp = fAct/aT · pFeed = ndp + (π_A−π_P) + dp/2 (bar; π = 0,00077 × TDS setempat) · kW = Q/24×pFeed/(36×pe) · se = kW×24/Q_p (kWh/m³) · LSI: A=(log₁₀(tds_c)−1)/10; B=−13,12×log₁₀(T+273)+34,55; C=log₁₀(ca_c×2,5)−0,4; D=log₁₀(alk_c); phs=9,3+A+B−C−D; lsi=pH_c−phs; si_lim=120 mg/L

rej = penolakan garam (%), rec = recovery (%), flux = fluks desain LMH (18 khas), ea = luas per elemen (m², 37 khas), epv = elemen per vessel (6), lp = permeabilitas desain (LMH/bar, 2,5), dp = drop tekanan (bar), pe = efisiensi pompa, T = suhu °C. cf_W dan cf_A naik tajam saat R→1 (itulah sebabnya recovery dibatasi 65–85 %).

Contoh

Q = 1000 m³/hari, TDS = 1200 mg/L, tgt = 100, rej = 98 %, rec = 75 %, flux = 18, T = 28 °C, ea = 37, epv = 6, pe = 0,75, dp = 2, lp = 2,5, Ca = 120, Alk = 100, pH = 7,2, SiO₂ = 15: R = 0,75; Q_p = 750; Q_c = 250; cf_W = 4,0; cf_A = ln(4)/0,75 = 1,848; pass = 0,02×1,06³ = 2,38 %; c_avg = 1200×1,848 = 2218; c_p = 2218×0,0238 = 52,8 mg/L (≤ tgt 100); c_c = 4800; area = 750×1000/24/18 = 1736 m²; nEl = ⌈1736/37⌉ = 47; nVes = ⌈47/6⌉ = 8; aInst = 1776; fAct = 17,6 LMH (≤25); π_C = 0,00077×4800 = 3,70; π_A = 1,708; π_P = 0,041; aT = 2,5×1,03³ = 2,73; ndp = 6,45; pFeed = 6,45+1,708−0,041+1 = 9,12 bar (≤41); kW = 1000/24×9,12/27 = 14,1; se = 0,45 kWh/m³; LSI: tds_c=4800, ca_c=480, alk_c=400, pH_c=7,2+log₁₀(4)=7,80; A=0,268; B=2,03; C=2,679; D=2,602; phs=6,32; LSI = 1,48 (perlu antiscalant); SiO₂_c = 60 mg/L (≤120).

5 kesalahan desain

1. Recovery > 85 %: cf melonjak → scaling CaCO₃/SiO₂ dan tekanan pompa melebihi 41 bar; butuh staging atau recirkulasi
2. Fluks > 25 LMH: fouling mengikuti fluks secara non-linear — turunkan fluks, bukan tambah elemen
3. Lupa suhu: pass naik 6 %/°C, aT naik 3 %/°C — air panas bocor lebih banyak garam tapi butuh tekanan lebih rendah
4. Abaikan LSI/SiO₂ konsentrat: LSI>1,8 atau SiO₂>120 mg/L → kerak hampir tak bisa dibalik; turunkan recovery atau softening
5. Amonia lolos: RO tak menahan NH₃ (netral) — kendalikan di tahap biologi hulu, bukan di membran

Tips operasi

Gunakan kalkulator reuse air RO dari debit, TDS, recovery, dan suhu untuk dapat permeat, luas membran, tekanan, dan LSI. Cocokkan dengan clarifier sekunder (sumber efluen) dan disinfeksi UV bila reuse butuh bebas patogen. Pasangkan flow meter EMF (umpan & permeat), konduktivitas, pH/ORP, dan turbiditas pasca filter kartrid.

Kesimpulan

RO payau: Q_p=Q×R, luas dari area=Q_p×1000/24/flux, tekanan dari pFeed=ndp+(π_A−π_P)+dp/2, dan jangan lupa LSI konsentrat (batasi recovery 65–85 %, fluks ≤25 LMH). Amonia lewat bebas — selesaikan di biologi.