KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke kehadirat Tuhan Yang Maha Esa
karena atas rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan
makalah yang berjudul Proses Desalinasi Dengan Metode MSF. Makalah
ini diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Pengolahan Air
Semester III. Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang
telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan sesuai
dengan waktunya. Kami berharap makalah ini memberikan informasi
bagi mahasiwa-mahasiswi TKN 2013 khususnya dan bermanfaat untuk
pengembangan ilmu pengetahuan bagi kita semua. Tidak lupa penulis
mengucapkan terima kasih kepada pihak yang turut membantu dalam
penyusunan makalah ini, antara lain kepada kedua orang tua yang
telah mendukung kami, Bapak Sugili Putra, S.T, selaku dosen mata
kuliah Pengolahan Air, serta seluruh pihak yang telah membantu
penulis baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat
disebutkan satu-persatu.Kami sadar bahwa makalah ini masih jauh
dari sempurna, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini. Demikian
makalah ini kami buat semoga bermanfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 6 November 2014Hormat Kami,
Tim Penyusun
DAFTAR ISIKATA PENGANTAR
........................................................................................................1DAFTAR
ISI
......................................................................................................................2BAB
1. PENDAHULUAN
.................................................................................................31.1.
Latar Belakang
................................................................................................31.2.
Rumusan Masalah
...........................................................................................41.3.
Pembatasan Masalah
......................................................................................51.4.
Tujuan Makalah
..............................................................................................51.5.
Manfaat Makalah
...........................................................................................5BAB
2. ISI
..........................................................................................................................62.1.
Pengertian
.......................................................................................................62.2.
Bagian-bagian MSF
........................................................................................62.3.
Jenis Instalasi MSF
........................................................................................72.4.
Prinsip Kerja
..................................................................................................92.5.
Cara Kerja
......................................................................................................92.6.
Pertimbangan Penggunaan MSF
...................................................................10
2.7. Keuntungan Metode MSF
.............................................................................112.8.
Kerugian Metode MSF
..................................................................................122.9.
Mathematical Model of Once Through MSF
................................................122.10. Problem and
Solution
..................................................................................16BAB
3. PENUTUP
.............................................................................................................253.1.
Kesimpulan
....................................................................................................253.2.
Saran
..............................................................................................................25DAFTAR
PUSTAKA
........................................................................................................26BAB
1PENDAHULUAN 1.1. Latar BelakangAir merupakan sumber utama bagi
kehidupan manusia sehari-hari. Baik dari kebutuhan rumah tangga
sampai inustri besar membutuhkan air yang bersih. Namun, faktanya
sumber yang ada saat ini banyak yang tercemar. Selain itu, jumlah
air yang yang bersih terbatas dan sangat minim. Sumber daya air
yang terdapat di daerah wilayah pesisir pantai dan pulau-pulau
kecil umumnya berkualitas buruk, misalnya air tanahnya yang payau
atau asin. Sumber air yang secara kuantitas tidak terbatas adalah
air laut, walaupun kualitasnya sangat buruk karena air laut
mengandung kadar garam atau TDS (Total Dissolved Solid) yang sangat
tinggi. Untuk mengatasi masalah tersebut salah satu cara adalah
dengan penerapan teknologi pengolahan air yang sesuai dengan
kondisi sosial, budaya, ekonomi dan SDM (sumber daya manusia),
selain kondisi sumber air bakunya sendiri. Pada era industrialisasi
dengan kemajuan yang sangat pesat seperti sekarang ini juga
mengakibatkan kenaikan tingkat sosial ekonomi masyarakat. Keadaan
tersebut ditambah dengan terus meningkatnya jumlah penduduk akan
semakin memacu peningkatan jumlah kebutuhan dasar manusia,
khususnya air minum. Dengan meningkatnya permintaan akan air bersih
dan semakin terbatasnya sumber daya air di alam, maka peningkatan
efisiensi proses pengolahan air juga merupakan syarat utama.Oleh
karena itu, diperlukan solusi sumber air bersih baru yang jumlahnya
banyak. Adapun, salah satu solusinya adalah memanfaatkan sumber air
laut dengan mengolah air laut atau payau menjadi air tawar,
pengolahan ini dinamakan desalinasi. Namun, sumber air laut yang
ada banyak mengandung mineral, seperti NaCl, dll. Mineral NaCl dan
lain-lainnya ini sangat mengganggu dalam penggunaan rumah tangga
maupun industri.Supaya air laut dapat digunakan sebagai sumber air
bersih, maka diperlukan sistem desalinasi terhaadap air laut.
Diharapkan, air laut yang telah didesalinasi sesuai dengan kriteria
air bersih yang dapat digunakan dalam kebutuhan rumah tangga hingga
industri.Teknologi pengolahan air asin atau air laut menjadi air
tawar tersebut ada bermacam-macam jenisnya. Saat ini untuk mengolah
air asin bisa dengan cara destilasi, pertukaran ion,
elektrodialisis, dan osmosa balik. Masing-masing teknologi
mempunyai keunggulan dan kelemahan. Pemanfaatan teknologi
pengolahan air asin harus disesuaikan dengan konsidi air baku,
biaya yang tersedia, kapasitas dan kualitas yang diinginkan oleh
pemakai air. Di antara berbagai macam teknologi tersebut yang
banyak dipakai adalah teknologi destilasi. Teknologi destilasi
umumnya banyak dipakai ditempat yang mempunyai energi terbuang
(pembakaran gas minyak pada kilang minyak), sehingga dapat
menghemat biaya operasi dan skala produksinya besar (>500
m3/hari). Proses distilasi dibagi dalam 2 sistem utama yakni multi
stage flash distillation dan multiple effect distillation.
Gambar 1. Klasifikasi Proses Desalinasi Air Laut
Namun dalam makalah ini yang akan dibahas hanya sistem destilasi
Multi Stage Flash (MSF) pada desalinasi air laut atau payau menjadi
air tawar yang langsung bisa diminum. MSF adalah salah satu
teknologi desalinasi yang telah teruji untuk menjadikan air
tersebut menjadi air minum. Metode ini dipilih karena masyarakat
umum dapat menggunakan metode ini dengan alat yang sederhana.Dengan
penulisan makalah ini, diharapkan mahasiswa dan masyarakat dapat
menggunakan metode desalinasi MSF untuk menghadapi masalah
kebutuhan air bersih yang ada.
1.2. Rumusan MasalahDari masalah yang ada dapat dirumuskan
menjadi beberapa masalah, yakni:a. Apa itu Desalinasi?b. Apa saja
macam-macam Metode Desalinasi?c. Apa itu Metode Desalinasi MSF
maupun RO ?d. Bagaimana prinsip Desalinasi?e. Bagaimana mekanisme
kerja pada Desalinasi MSF?f. Apa saja kelebihan penggunaan
desalinasi MSF?g. Apa saja kelemahan penggunaan desalinasi MSF?h.
Bagaimana cara meningkatkan efisiensi proses desalinasi MSF?i. Apa
unit operasi yang digunakan dalam proses Desalinasi MSF?
1.3. Pembatasan MasalahDari semua masalah yang ada, dibatasi
pembahasan meliputi, diantaranya :a. Definisi metode desalinasi
MSF..b. Prinsip kerja dan mekanisme Desalinasi MSFc. Unit proses
yang digunakan dalam desalinasi MSF.d. Kelebihan dan kekurangan
desalinasi MSF.e. Peningkatan efisiensi proses desalinasi MSF.
1.4. Tujuan MakalahTujuan dari pembuatan makalah ini yakni :a.
Mengetahui segala sesuatu mengenai desalinasi MSF , meliputi
definisi, macam, prinsip, mekanisme, kelebihan dan kekurangan serta
peningkatan efisiensi desalinasi MSF.b. Mengetahui penggunaan dan
pengaplikasian desalinasi MSF terhadap kehidupan sehari-hari .c.
Mengetahui masalah-masalah unit operasi dalam metode MSF.d.
Memenuhi tugas makalah pengolahan air semester 3 .
1.5. Manfaat MakalahManfaat dari pembuatan makalah yakni :a.
Menambah wawasan mahasiswa, praktisi, dan masyarakat mengenai
desalinasi MSF.b. Memberikan solusi terhadap masyarakat tentang air
bersih dari proses desalinasi MSF.
BAB 2ISI
PengertianDesalinasi adalah proses menghilangkan garam dan
mineral-mineral terlarut dari air laut atau air payau menjadi air
tawar. MSF adalah salah satu teknologi desalinasi yang telah teruji
untuk menjadikan air tersebut menjadi air minum. Proses MSF adalah
teknologi desalinasi menggunakan distilasi yang biasanya digunakan
untuk skala besar
2.1. Bagian-bagian MSF
Multi Stage Flash merupakan distilasi bertingkat yang terdiri
dari beberapa alat alat kimia, yaitu :a. PompaFungsi pompa pada MSF
adalah untuk memompa feed yang berupa air laut dan untuk menarik
keluar air tawar hasil kondensasi pada tiap tiap stage.b.
CondenserSebagai pendingin uap air tawar. c. Pressure Reducer
ValveFungsinya untuk menurunkan tekanan di brine heater agar
mendidih kurang dari titik didihnya.d. Mist separatorUntuk
memisahkan uap dari air laut hasil pemanasan brine heater.e. Vent
EjectorMengeluarkan steam yang telah digunakan pada brine heater.f.
Brine HeaterFungsinya untuk memanaskan umpan agar air tawar berubah
wujud menjadi uap.
2.2. Jenis Instalasi MSFa. Once Through DesignJenis instalasi
seperti yang tertera pada gambar 2 dibawah ini merupakan sietem MSF
yang dirancang sekali lewat, dimana seluruh air laut yang akan
diuapkan dialirkan ke seluruh instalasi sekali lewat tanpa
sirkulasi (recycle). Hal ini memang memudahkan operasi, tetapi
biaya produksi atau biaya operasi lebih tinggi
Gambar 2. Diagram Alir MSF Once Through Design
b. Brine RecycleJenis instalasi ini sistem operasinya lebih
komplek tetapi biaya operasinya lebih rendah. Pada instalasi MSF
sistem Brine Recycle (sistem sirkulasi air garam), yang diagram
prosesnya seperti tertera pada Gambar 3, sebagian dari air garam
yang dibuang (reject brine) pada bagian (tahap) yang paling dingin
disirkulasikan atau didaur ulang ke ruang penguapan tahap
antara(intermediate stage). Sirkulasi brine tersebut dimasukkan
pada ruang penguapan pada tahap (stage) yang dipilih sedemikian
rupa sehinga air baku air laut yang digunakan untuk mendinginkan
uap air yang terbentuk pada ruang penguapan pada tahap berikutnya
tidak akan mencapai suhu dimana proses pengolahan harus menggunakan
senyawa anti kerak (anti scale). Dengan cara demikian maka hanya
sebagian kecil air laut yang digunakan sebagai umpan air baku (make
up water) yang memerlukan pengolahan dengan mengunakan senyawa anti
kerak untuk mencegah terjadinya pengendapan kerak yakni hanya ada
bagian yang suhunya lebih tinggi pada instalasi. Kemudian untuk
menghindari terjadinya penumpukan konsentrasi garam yang tinggi
pada MSF brine recycle, yang dapat membahayakan peralatan dengan
terbentuknya endapan garam sulfat yang keras, maka sebagian dari
brine (air garam) yang disirkulasikan harus dibuang. Air baku air
laut yang digunakan sebagai air umpan biasanya dua kali dari jumlah
produk air olahannya, tetapi jumlah tersebut hanya 25 % dari jumlah
air baku apabila diolah dengan MSF One Through. Dengan demikian
proses desalinasi air laut dengan MSF brine recycle dapat menghemat
biaya bahan kimia yang mana hal ini merupakan salah satu keungulan
dari MSF dengan sistem sirkulasi brine. Salah satu contoh instalasi
desalinasi air laut dengan proses MSF kapasitas 1000 m3 per hari
dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 3. Diagram Alir MSF Brine Recycle
Gambar 4. Contoh instalasi desalinasi air laut dengan proses MSF
kapasitas 1000 m3 per hari (dua unit). Lokasi PLTU Muara Karang,
Jakarta. Produksi Sasakura .
2.3. Prinsip KerjaDesalinasi merupakan metode perubahan fase,
yaitu air laut yang dipanaskan untuk menghasilkan uap air. Kemudian
dikondensasi untuk menghasilkan air tawar.
2.4. Cara Kerja1. PretreatmentDalam instalasi ini, air umpan
pertama kali dikirim ke sistem pengolahan awal (pretreatment)
dengan penambahan bahan kimia dan asam, untuk menekan pembentukan
kerak dalam pipa penukar panas. Kemudian diaerasi untuk mengurangi
oksigen terlarut dan karbondioksida untuk meminimalkan korosi dan
memperbaiki unjuk kerja penukar panas.2. Preheated Air laut
kemudian dipanaskan (preheated) dalam modul penukar panas.
Selanjutnya dipanaskan sampai temperatur brine maksimum dalam
pemanas brine dan kemudian dilakukan proses flashing dalam flash
evaporator. Evaporator MSF dibagi menjadi beberapa ruang yang
disebut stage (biasanya kurang dari 40).Pada proses ini, air laut
menyembur begitu masuk bagian bawah tiap stage dan butiran-butiran
halus segera mendidih dan menguap. Uap yang terjadi mengandung air
tawar, yang tidak menguap disebut brine. Uap yang terjadi setelah
menembus mist separator (penyaring butiran halus air yang terbawa
uap) menuju pipa yang ada dibagian atas tiap stage. Karena di dalam
pipa mengalir air laut yang lebih dingin, maka uap akan
terkondensasi dan terkumpul di bagian bawah sebagai air kondensat.
Pada waktu berkondensasi, uap melepaskan panas laten ke air laut
yang mengalir di dalam pipa. Kondisi vacum (hampa) di dalam stage
dipertahankan oleh steam jet ejector (ejector uap). Air laut yang
mengalir di dalam pipa makin bertambah panas sejak stage terakhir
(paling kanan) sampai stage pertama. Setelah meninggalkan stage
pertama, air laut mengalir ke pemanas brine untuk dipanaskan sampai
temperatur 90-98oC dengan uap tekanan rendah yang keluar dari katup
pengurang tekanan. Temperatur dalam pemanas brine dipertahankan
dengan mengatur katup pengurang tekanan secara otomatis. Uap
pemanas brine yang telah menjadi kondensat dialirkan kembali ke
pembangkit uap. Proses penguapan air laut dan kondensasi uap
dihasilkan pada stage berikutnya sama seperti stage pertama. Brine
dibuang secara teratur dan otomatis oleh pompa brine agar tinggi
permukaan brine tetap konstan, kurang lebih 50 cm. MSF ini
menghasilkan air dengan TDS 5-25 ppm dari air laut 35.000-45.000
ppm. Untuk laju desalinasi lebih dari 4000 m3/hari per unit,
teknologi MSF lebih lazim digunakan dibanding proses lain.
2.5. Pertimbangan Penggunaan MSFa. Analisis ekonomi pada
desalinasi nuklir adalah salah satu faktor penting untuk menentukan
pilihan . Biaya produksi air pada umumnya dievaluasi dari semua
komponen biaya untuk desalinasi, yang meliputi biaya modal
(30-50%), biaya energi (50-30%), biaya operasi dan perawatan
(15-25%). b. Secara umum,Biaya produksi air dipengaruhi oleh
kapasitas, karakteristik tempat dan kualitas umpan. Biaya produksi
air akan berkurang jika kapasitas meningkat. Karakteristik lokasi
mempengaruhi biaya tanah, biaya pompa dan biaya instalasi pipa.
Kualitas umpan, dalam hal ini TDS berpengaruh pada biaya produksi
air untuk MSF. Kenaikan TDS akan menaikkan biaya produksi air.
Nilai TDS yang lebih tinggi akan membutuhkan konsumsi energi lebih
tinggi dan membutuhkan dosis bahan kimia yang lebih banyak,
sehingga biaya produksi air akan lebih tinggi. Secara khusus, biaya
produksi air pada MSF dipengaruhi oleh suhu yang keluar dari
pemanas brine. Jika perbandingan rekoveri tinggi, maka akan
menurunkan tenaga pompa, ukuran peralatan di sistem air masuk dan
di sistem keluaran seperti pompa umpan dan peralatan rekoveri, dan
menurunkan konsumsi bahan kimia untuk pengolahan awal.c. Komposisi
unsur-unsur dalam air laut dipengaruhi oleh struktur geologi tanah
dan kandungan unsur-unsur dalam air sungai yang mengalir ke laut.
Kandungan unsur-unsur Ca, Mg dan SO4 = diketahui menyebabkan
pembentukan kerak (scaling) dalam pipa atau penukar panas karena
terbentuknya endapan. Endapanendapan ini merupakan korosi permukaan
logam yang menurunkan sistem pertukaran panas, selain itu
mengakibatkan perubahan mikrostruktur logam. Demikian pula peranan
zat padat terlarut (TDS) dalam air laut akan memberikan kualitas
akhir air bebas mineral hasil proses desalinasi. d. Kualitas sumber
air laut mempengaruhi kinerja peralatan yang dilaluinya seperti
pipa saluran, sistem penyaringan/pembersihan dan penampungan
sebagai proses awal. Parameter kualitas air laut yang mempengaruhi
usia pakai peralatan logam antara lain unsur-unsur kimia pembentuk
kerak (scaling), pH, suhu, dan kandungan mikroba penyebab
biokorosi. Oleh karena itu perlu dilakukan pemeriksaan sumber air
laut sebagai air umpan.
2.6. Keuntungan Metode MSFa. Air produk mempunyai kualitas yang
lebih tinggi, tidak membutuhkan pembersihan sesering penggunaan
destilasi dengan membran.b. Tidak ada batasan ukuran yang tetap
untuk setiap unit plant. Ukuran unit MSF dapat mencapai 100.000
Ton/hari. c. Modul-modul MSF dapat dirakit di pabrik perakitan
dengan berat dapat mencapai 1.600 Ton, dapat diangkut ke lokasi
dalam satu blok tunggal. d. Dapat digabungkan dengan instalasi
pembangkit tenaga(steam atau gas turbine) untuk menghemat tenaga
listrik atau menghemat biaya air. e. Rancang bangun alat dapat
dioptimisaisi untuk mendapatkan harga produksi air yang paling
murah.
2.7. Kerugian Metode MSFa. Dibutuhkan air umpan yang lebih besar
untuk sejumlah air produk yang sama karena perbandingan rekoverinya
lebih rendah.b. Instalasi ini juga lebih mudah terjadi kerak dan
korosi, namun ini dapat dikontrol dengan penambahan inhibitor kerak
dan inhibitor korosi. Selain itu korosi juga dapat diatasi dengan
pemilihan material yang tahan korosi.c. Instalasi MSF juga lebih
memerlukan ruang untuk sejumlah kapasitas yang sama, total biaya
dan konsumsi daya lebih besar.
Soal dan Pembahasan2.7.1. Soala. Sebutkan dan jelaskan
bagian-bagian dari Multi Stage Flash (MSF) ?b. Apa saja jenis
instalasi dari Multi Stage Flash (MSF) ?c. Apa saja kentungan dan
kerugian dari Multi Stage Flash (MSF) ?d. e. 2.7.2. Pembahasana.
Bagian-bagian dari MSF : PompaFungsi pompa pada MSF adalah untuk
memompa feed yang berupa air laut dan untuk menarik keluar air
tawar hasil kondensasi pada tiap tiap stage. CondenserSebagai
pendingin uap air tawar. Pressure Reducer ValveFungsinya untuk
menurunkan tekanan di brine heater agar mendidih kurang dari titik
didihnya. Mist separatorUntuk memisahkan uap dari air laut hasil
pemanasan brine heater. Vent EjectorMengeluarkan steam yang telah
digunakan pada brine heater. Brine HeaterFungsinya untuk memanaskan
umpan agar air tawar berubah wujud menjadi uap.
b. Jenis-jenis instalasi MSF : Once Through DesignSistem MSF
yang dirancang sekali lewat, dimana seluruh air laut yang akan
diuapkan dialirkan ke seluruh instalasi sekali lewat tanpa
sirkulasi (recycle). Hal ini memang memudahkan operasi, tetapi
biaya produksi atau biaya operasi lebih tinggi Brine RecyclePada
instalasi MSF sistem Brine Recycle (sistem sirkulasi air garam),
yang diagram prosesnya, sebagian dari air garam yang dibuang
(reject brine) pada bagian (tahap) yang paling dingin
disirkulasikan atau didaur ulang ke ruang penguapan tahap
antara(intermediate stage).
c. Keuntungan MSF : Air produk mempunyai kualitas yang lebih
tinggi, tidak membutuhkan pembersihan sesering penggunaan destilasi
dengan membran. Tidak ada batasan ukuran yang tetap untuk setiap
unit plant. Ukuran unit MSF dapat mencapai 100.000 Ton/hari.
Modul-modul MSF dapat dirakit di pabrik perakitan dengan berat
dapat mencapai 1.600 Ton, dapat diangkut ke lokasi dalam satu blok
tunggal. Dapat digabungkan dengan instalasi pembangkit tenaga(steam
atau gas turbine) untuk menghemat tenaga listrik atau menghemat
biaya air. Rancang bangun alat dapat dioptimisaisi untuk
mendapatkan harga produksi air yang paling murah.
d. BAB 3PENUTUP
3.1. KesimpulanDari seluruh uraian dapat diambil beberapa
kesimpulan, yakni :a. Desalinasi yaitu menghilangkan partikulat
garam dan lainnya dari air laut, air payau, dan penjernihan air
limbah, sehingga menjadi air minum.b. MSF adalah salah satu
teknologi desalinasi yang telah teruji untuk menjadikan air
tersebut menjadi air minum.c. MSF membutuhkan banyak energi sebagai
sumber pembangkit kalor dalam sistem penguapan, namun metode MSF
bisa digunakan dengan alat sederhana.d. Unit alat pengolahan air
payau menjadi air tawar ini sangat cocok digunakan untuk wilayah
antara lain : a) Kawasan desa pesisir pantai b) Kawasan desa rawa
pasang surut. c) Pemukiman padat penduduk di kawasan pesisir d)
Daerah pemukiman yang kualitas air tanahnya jelek. e) Dll.
3.2. SaranAgar air yang dihasilkan maksimal, maka jumlah stage
yang digunakan harus diperhitungkan secara cermat. Sehingga energi
yang terpakai dapat seefisien mungkin. Dalam memperhitungkan stage
tidak bisa sembarangan.
DAFTAR PUSTAKA
Said, Nusa Idaman. 2008. Teknologi Pengolahan Air Minum.
Jakarta: BPPThttp:
//faculty.ksu.edu.sa/Almutaz/Documents/ChE-413/Multi-stage%20Flash%20Desalination.pdfSASAKURA
ENGINEERING CO.LTD., Desalination Plant, PT. Sasakura Indonesia.
SEMIH OTLES AND SERKAN OTLES, Desalination Techniques Electronic
Journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry, 4 (4),
2004, [963-969], ISSN : 1579-4375 IAEA-TECDOC-1235, Safety Aspects
of Nuclear Plants Coupled with Seawater Desalination Units, IAEA,
August 2001. ULRICH EBENSPERGER AND PHYLLIS ISLEY, Ph.D., Review of
The Current State of Desalination, Water Policy Working Paper
2005-008, January 2005. http://www.wikipedia.org//distillation//
Multi-stage flash.htm
MAKALAHPROSES DESALINASI DENGAN METODE MULTI STAGE FLASH
(MSF)
\
Disusun oleh :1. Banu Suharto(011300332)2. Bayu Putra
Wicaksana(011300333)3. Hera Herdiyanti(011300338)4. Inayah Dwi
Agustina(011300340)5. Rikhi Galatia(011300355)Program Studi :
Teknik Kimia Nuklir
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIRBADAN TENAGA NUKLIR
NASIONAL20141
14