Gambaran Umum Filtrasi Membran PDF

Preview

Summary

TUGAS 2 PENGOLAHAN AIR LIMBAH “FUNDAMENTALS OF TREATMENT TECHNOLOGIES” “MEMBRANE FILTER” Disusun Oleh : Achmad Rizki Azhari NIM. 25010113140258 FAKULTAS KESEHATAN MASYARAKAT UNIVERSITAS DIPONEGORO TAHUN 2016 Filtrasi Membran 1. Definisi dan Proses Membran Filter1 Membran adalah lapisan tipis bahan s...

Description

TUGAS 2 PENGOLAHAN AIR LIMBAH “FUNDAMENTALS OF TREATMENT TECHNOLOGIES” “MEMBRANE FILTER”

Disusun Oleh : Achmad Rizki Azhari NIM. 25010113140258

FAKULTAS KESEHATAN MASYARAKAT UNIVERSITAS DIPONEGORO TAHUN 2016

Filtrasi Membran 1. Definisi dan Proses Membran Filter1 Membran adalah lapisan tipis bahan semi-permeabel yang memisahkan zat ketika kekuatan pendorong diterapkan melintasi membran. Proses membran semakin digunakan untuk menghilangkan bakteri, mikroorganisme, partikulat, dan bahan organik alami, yang dapat memberi warna, rasa, dan bau air dan bereaksi dengan disinfektan untuk membentuk produk samping desinfeksi/ disinfection byproducts (DBP). Proses membran antaralain mikrofiltrasi (MF), ultrafiltrasi (UF), nanofiltrasi (NF), dan reverse osmosis (RO) serta Elektrodialysis (ED). Semua jenis membran bekerja dengan baik di bawah kondisi yang tepat, memilih membran yang paling tepat untuk aplikasi tertentu tetaplah penting. Berikut ini merupakan bagan pemilihan membrane filter:

A. Mikrofiltrasi (MF)1 Mikrofiltrasi didefinisikan sebagai proses pemisahan menggunakan membran dengan ukuran pori sekitar 0,03-10 mikron (1 mikron = 0,0001 milimeter), Molecular Weight Cut Off (MWCO) lebih besar dari 1000,000 dalton dan relatively low feedwater operating pressure sekitar 100-400 kPa (15 sampai 60 psi) Bahan yang dilenyapkan oleh MF termasuk pasir, lumpur, tanah liat, kista Giardia lamblia dan Cryptosporidium, alga, dan beberapa spesies bakteri. MF bukan merupakan penghalang mutlak untuk virus. Namun, bila digunakan dengan kombinasi desinfeksi, MF dapat mengontrol mikroorganisme tersebut dalam air. Secara fisik menghapus patogen, filtrasi membrane juga secara signifikan dapat mengurangi bahan kimia, seperti bahan kimia saat klorinasi. Aplikasi lain untuk teknologi membrane adalah menghilangkan bahan organik alami atau sintetis sehingga mengurangi potensi pencemar. Dalam operasi normal, MF menghilangkan sedikit atau tidak sama sekali bahan organik; Namun, ketika pretreatment diterapkan akan meningkatkan penghapusan bahan organic serta merendahkan pencemar membran. Dua aplikasi lain yang melibatkan menggunakan MF sebagai pretreatment yaitu RO atau NF untuk mengurangi potensi pencemar. Baik RO dan NF secara tradisional digunakan untuk menghilangkan garam atau menghapus mineral dari air tanah. B. Ultrafiltrasi (UF)1 UF melibatkan pemisahan tekanandidorong bahan dari air menggunakan ukuran pori membran sekitar 0,002-0,1 mikron, MWCO sekitar 10.000 sampai 100.000 dalton, dan tekanan operasi/ operating pressure sekitar 200-700 kPa (30 sampai 100 psi). UF akan menghapus semua spesies mikrobiologi termasuk yang dapat dihapus oleh MF (pengangkatan sebagian bakteri), serta beberapa virus (namun bukan penghalang mutlak untuk virus) dan bahan humat. Disinfeksi dapat memberikan penghalang kedua untuk kontaminasi, oleh karena itu dianjurkan melakukan disenfeksi. Keuntungan utama dari proses tekanan rendah membran UF dibandingkan dengan proses klarifikasi/penjernihan konvensional dan desinfeksi (post klorinasi) adalah:  Tidak memerlukan bahan kimia (koagulan, flokulan, desinfektan, penyesuaian pH)  Ukuran pengeluaran filtrasi berlawanan dengan media filtrasi mendalam;  Kualitas baik dan konstan air yang diolah dalam hal partikel dan penghapusan mikroba  Proses dan instalasi tertutup atau rapat  Otomasi sederhana

C. Nanofiltrasi (NF)1 Membran NF memiliki ukuran pori nominal sekitar 0,001 mikron dan MWCO dari 1.000 hingga 100.000 dalton. Mendorong air melalui pori-pori membran yang lebih kecil membutuhkan tekanan operasi yang lebih tinggi dari baik MF atau UF. tekanan operasi biasanya mendekati 600 kPa (90 psi) dan dapat setinggi 1.000 kPa (150 psi). Sistem ini dapat menghapus hampir semua kista, bakteri, virus, dan bahan humat. Mereka memberikan perlindungan yang sangat baik dari pembentukan DBP jika disinfektan sisa ditambahkan setelah langkah filtrasi membran. Karena membran NF juga untuk menghilangkan alkalinitas, produk air dapat korosif, dan langkahlangkah, seperti pencampuran air baku dan air produk atau menambahkan alkalinitas, mungkin diperlukan untuk mengurangi korosivitas. NF juga menghilangkan kesadahan dari air, yang menjelaskan membran NF yang kadang-kadang disebut "pelunakan membran." Air keras (air yang mengandung mineral terlarut tinggi) yang akan disaring oleh NF perlu pretreatment terlebih dahulu untuk menghindari pengendapan ion kesadahan pada membran. Lebih banyak energi yang diperlukan untuk NF daripada MF atau UF, sehingga hal ini yang menjadi penghambat pengoperasian NF. D. Reverse Osmosis (RO)1 Sistem RO yang kompak/rapat, mudah dioperasikan, dan membutuhkan tenaga kerja minimal, membuat mereka cocok untuk sistem yang kecil. RO juga cocok untuk sistem dimana terdapat tingkat fluktuasi musiman yang tinggi dalam permintaan air. RO dapat secara efektif menghilangkan kontaminan hampir semua anorganik dari air. RO juga dapat secara efektif menghilangkan radium, zat organik alami, pestisida, kista, bakteri, dan virus. RO sangat efektif bila digunakan secara seri. Air melewati beberapa unit dapat mencapai konsentrasi kontaminan limbah mendekati nol. Desinfeksi juga dianjurkan untuk menjamin keamanan air. Beberapa keuntungan dari RO yaitu:  Menghapus hampir semua ion kontaminan dan kebanyakan non-ion terlarut,  Relatif tidak sensitif untuk tingkat aliran dan total padatan terlarut (TDS), dan dengan demikian cocok untuk sistem kecil dengan tingkat tinggi fluktuasi musiman dalam permintaan air,  RO beroperasi langsung, tanpa minimal periode istirahat,  konsentrasi limbah/effluent serendah mungkin,  Bakteri dan partikel juga disingkirkan,  Kesederhanaan operasional dan otomatisasi memungkinkan untuk fungsi pengawasan operator berkurang dan membuat RO cocok untuk aplikasi sistem kecil. Beberapa keterbatasan RO adalah: • modal dan biaya operasi tinggi,

• • • •

Mengelola air limbah (larutan air garam) merupakan masalah potensial, Tinggi tingkat pretreatment diperlukan dalam beberapa kasus, Membran rentan terhadap fouling/zat pengotor/zat pencemar, dan Menghasilkan paling banyak air limbah yaitu di antara 25-50 persen dari feed/umpan.

E. Elektrodialisis ED2 Elektrodialisis (ED) adalah proses desalinasi membran yang awalnya dikembangkan pada 1950-an. Proses ini menggunakan daya arus searah untuk menghilangkan garam dan spesies terionisasi lain melalui membran ion kation dan anion selektif hingga aliran pengumpulan konsentrat Membran yang digunakan adalah resin pertukaran ion dalam bentuk lembaran.

Gambar 2. EDR Operation in Negative and Positive Polarities

2. Material Membran3 Biasanya, bahan membran dibuat dari polimer sintetis, meskipun terdapat bentuk-bentuk membrane lain, termasuk keramik dan logam "membran,". Hampir semua membran diproduksi untuk air minum yang terbuat dari bahan polimer, karena mereka secara signifikan lebih murah daripada membran terbuat dari bahan lain. Membran terbuat dari polimer yang bereaksi dengan oksidan digunakan dalam pengolahan air minum tidak boleh digunakan dengan air umpan yang mengandung klor. Kekuatan mekanik merupakan pertimbangan lainnya, karena membran dengan kekuatan yang lebih besar dapat menahan tingkat tekanan trans-membran yang lebih besar (TMP), yang memungkinkan untuk fleksibilitas operasional yang lebih besar dan penggunaan tekanan yang lebih tinggi. MF dan UF membran dapat dibangun dari berbagai macam bahan, termasuk selulosa asetat, polyvinylidene fluoride, poliakrilonitril, polypropylene, polisulfon, polietersulfon, atau polimer lainnya. Masingmasing bahan ini memiliki sifat yang berbeda sehubungan dengan muatan permukaan, tingkat hidrofobisitas, toleransi pH dan oksidan, kekuatan dan fleksibilitas. NF dan RO membran umumnya diproduksi dari selulosa asetat dan bahan poliamida, dan berbagai kelebihan dan kekurangan. membran selulosa rentan terhadap biodegradasi dan harus dioperasikan dalam sempit, kisaran pH 4-8, tetapi keduanya sangatlah resistan terhadap oksidan tingkat rendah terus menerus. Dosis klorin 0,5 mg / L atau kurang dapat mengontrol biodegration dan fouling/pencemar biologis tanpa merusak membran. Membran poliamida, sebaliknya, dapat digunakan di bawah berbagai kondisi pH dan tidak tunduk pada biodegradasi. Meskipun membran telah sangat toleransi terbatas untuk oksidan yang kuat, mereka kompatibel dengan oksidan yang lebih lemah seperti chloramines. Membran ini membutuhkan tekanan secara signifikan lebih sedikit untuk pengoperasiannya dan telah menjadi bahan mendominasi digunakan untuk aplikasi NF atau RO.

Referensi: 1. The National Environmental Services Center (NESC). 2009. Tech Brief National Drinking Water Clearinghouse Fact Sheets: Membrane Filtration. http://www.nesc.wvu.edu/pdf/dw/publications/ontap/2009_tb/membrane_DWFSOM43 .pdf. Diakses pada 01 Maret 2016.

2. Allison, Robert P. Electrodialysis Treatment of Surface and Waste Waters. GEs Water &

Process

Technologies Technical

Paper,

TP1032EN

0601.

https://www.gewater.com/kcpguest/salesedge/documents/Technical%20Papers_Cu st/Americas/English/TP1032EN.pdf. Diakses pada 01 Maret 2016.

3. Minnesota Rural Water Association (MRWA). 2009. Minnesota Water Works Operations

Manual,

Chapter

19:

Membrane

Filtration.

http://mrwa.com/WaterWorksMnl/Chapter%2019%20Membrane%20Filtration.pdf. Diakses pada 01 Maret 2016.

Gambar 3. The Filtration Spectrum

Sumber: NESC, 2009

Sumber: NESC, 2009

Sumber: NESC, 2009...