Dalam dunia industri PLTU, penggunaan air bebas mineral (Demineral Water) merupakan kebutuhan pokok. Air jenis ini dipergunakan sebagai umpan ke boiler dalam menghasilkan steam sebagai penggerak pompa turbin. Air demin memiliki peranan vital karena steam dihasilkan melalui proses perubahan fase air menjadi vapour atau uap air.
Air pada alam bebas cenderung bersifat korosif karena banyak mengandung mineral dari yang sedang hingga mineral berat, seperti misalnya Ca, Mg. Kandungan kalsium dan magnesium yang tinggi dalam air berpengaruh pada nilai kesadahan air. Kesadahan ini bisa menyebabkan kerak di ketel uap (boiler) dan akhirnya efisiensi energi akan rendah. Mineral-mineral tersebut adalah racun yang harus dibuang jika air akan digunakan sebagai umpan boiler untuk menghasilkan steam guna mencegah korosi pada peralatan, sudu-sudu kompresor, dan line–pipe logam. Air demin dihasilkan dengan membuang mineral tersebut melalui beberapa tahapan pada area Water Treatment Plant (WTP).
Water Treatment Plant adalah area yang terdapat pada Power Plant yang tahapan prosesnya meliputi Adsorpsi Carbon Filter, Adsorpsi Cation Exchanger, Adsorpsi Anion Exchanger, dan Adsorpsi Mix Bad Exchanger.


Proses Water Treatment

1. Sand Filter & Carbon Aktive filter
Proses pencucian air diawali dengan menyaring air bebas ke dalam Tangki Sand Filter, pada Tangki ini terdapat beberapa layer pasir yang bertujuan memisahkan air dari serbuk partikel, lumut, atau kotoran yang tercampur pada air dan selanjunya dialirkan pada Carbon aktif filter.
Pada Saringan Karbon (Carbon Filter) air suling mengalami proses penjernihan menggunakan karbon aktif. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Karbon aktif digunakan untuk menjernihkan air, pemurnian gas, industri minuman, farmasi, katalisator, dan berbagai macam penggunaan lain.
Pada saringan arang aktif ini terjadi proses adsorpsi, yaitu proses penyerapan zat-zat yang akan dihilangkan oleh permukaan arang aktif, termasuk CaCo3 yang menyebabkan kesadahan. Apabila seluruh permukaan arang aktif sudah jenuh atau sudah tidak mampu lagi menyerap, maka kualitas air yang disaring sudah tidak baik lagi. Dengan begitu arang aktif harus diganti dengan arang aktif yang baru.
Untuk mengurangi kesadahan (hardness) pada air dapat digunakan filtrasi (penyaringan) dengan media karbon aktif yang memiliki sifat kimia dan fisika. Diantaranya mampu menyerap zat organik maupun anorganik, dapat berlaku sebagai penukar kation, dan sebagai katalis untuk berbagai reaksi. Karbon aktif adalah sejenis adsorbent (penyerap), berwarna hitam, berbentuk granule, bulat, pellet ataupun bubuk. Jenis karbon aktif tempurung kelapa ini sering digunakan dalam proses penyerap rasa dan bau dari air, dan juga penghilang senyawa-senyawa organik dalam air.
Air sadah adalah air yang mengandung ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Ion-ion ini terdapat dalam air dalam bentuk sulfat, klorida, dan hidrogenkarbonat.
Proses yang terjadi, air masuk melalui celah bagian atas dari sebuah vessel berisi karbon aktif dengan tekanan tertentu dari pompa membuat air masuk kedalam vessel dengan cepat sehingga air suling kontak dengan permukaan karbon aktif. Terjadi proses penyerapan mineral dalam air tersebut selama melalui celah atas menuju celah bawah vessel menuju cation exchanger. Adapun mineral yang dihilangkan dalam proses ini antara lain: Ca, Mg, Al, Na.
Karbon Aktif yang sudah jenuh akan mengurangi daya serap mineral, sehingga berakibat lolosnya mineral-mineral tersebut pada proses selanjutnya. Hal ini bisa diatasi dengan cara mengganti karbon aktif jenuh dengan yang baru. Namun hal ini tentu tidak ekonomis. Menimbang harga karbon aktif ini relatif mahal. Proses regenerasi karbon aktif dapat menjadi pilihan yang bijak.

2. Adsorpsi Cation Exchanger ( Penukar ion positif dengan ion H+ )
Pada cation exchanger, ion-ion positif/ion berat akan diserap dengan bantuan resin (granula) dan HCl. Ion-ion yang akan dihilangakan pada proses ini antara lain: kapur (CaCO3), Magnesium (Mg), Calsium (Ca). Resin kation biasa digunakan untuk softener (pelembut) terhadap air dengan tingkat kesadahan tinggi (total hardness). Air dengan kesadahan tinggi akan menyebabkan fungsi air untuk proses pencucian atau pembersihan menjadi terganggu.
HCl dengan konsentrasi 30-40%, HCl yang akan digunakan sebelumnya ditampung pada tangki penampungan dan kemudian dikontrol pada pipa instrumen. Pipa instrumen berfungsi untuk mengontrol keasaman dari HCl yang akan di-inject ke dalam vessel cation exchanger. Selain itu, pipa instrumen juga terhubung dengan saluran pipa aquades (air hasil dari proses unit karbon aktif) dengan tujuan pencampuran untuk mengurangi keasaman dari HCl jika hasil dari sample menunjukan lebih dari 40%.
Pada tekanan 4-6 bar, asam HCl cenderung melepas muatan ion negatif, yaitu Cl-. Pada proses ini ion positif dari HCL terlepas menjadi H+. Akan tetapi unsur H+ tidak dapat berdiri sendiri, sehingga akan membentuk ikatan pada H2O (aquades) dan menghasilkan H3O + Cl- yang selanjutnya didistribusikan pada anion exchanger untuk proses selanjunya.

3. Adsorpsi Anion ExchangerMix Bad Exchanger

Air keluaran cation exchanger selanjutkan akan melalui anion exchanger guna menukar ion negatif OH- dari proses pemecahan NaOH pada vessel dengan tekanan 4-6 bar. NaOH didistribusikan seperti HCl dengan melalui pipa instrumen. Selain itu, pada vessel anion exchanger terdapat resin yang membantu proses pemecahan ion negatif dan positif. Yang perlu diperhatikan dalam penggunaan resin adalah tingkat kejenuhannya. Karakter utama dari resin adalah cepat sekali terjadi kejenuhan dalam hitungan hari atau minggu tergantung dari tingkat kesadahan air bakunya. Jika resin tersebut sudah jenuh, maka perlu dilakukan regenerasi menggunakan larutan HCl encer (33%) untuk resin kation yang difungsikan sebagai cation exchanger (menukar semua kation dengan ion H+) atau menggunakan larutan HCl encer jika resin kation difungsikan sebagai softener yang hanya menukar ion Ca dan Mg dengan ion Na+.


4. Mix bad Exchanger
Mix bed exchanger merupakan gabungan antara cation exchanger dan anion exchanger dalam satu vessel yang terdiri dari dua tingkat, yaitu cation exchanger pada tingkat atas dan anion exchanger pada tingkat bawah.
Secara bersamaan dengan resin cation dan resin anion dalam mix bed exchanger untuk menghasilkan air dengan tingkat mineral sangat minim yang selanjutnya disebut dengan air demin yang di simpan pada tangki berkapasitas 550 KL.

5. Pengolahan Limbah
Dari keseluruhan media liquid yang digunakan pada proses water treatment, asam-basa yang terlarut dan tercemar akan ditampung pada tangki penampungan limbah. Pada penampungan tersebut akan dilakukan pengambilan sampel sebelum limbah dibuang. Untuk menghindari pencemaran lingkungan, terdapat prosedur khusus dalam pengolahan limbah water treatment tersebut.
Pada Industri Power Plan, atau khusunya industri yang menggunakan boiler, terdapat area WTP (Water Treatment Plant) yang dari semua prosesnya melibatkan asam-basa sebagai media prosesnya. Jika dilihat dari proses pendistribusian dan pengolahnnya, area WTP selalu menggunakan pipe lining (PTFE/Rubber) dan tank lining sebagai storage & piping instrumennya. Dengan catatan, hardware yang digunakan harus tahan terhadap korosif (min. SS 304 Grade).