Selama pengoperasian sistem reverse osmosis (RO), kondisi pengoperasian yang tidak tepat dapat menyebabkan kerusakan pada elemen membran RO. Beberapa jenis kerusakan dapat diperbaiki melalui pembersihan kimia, sementara jenis lainnya bersifat permanen dan tidak dapat diperbaiki. Jika terjadi kerusakan permanen, satu-satunya solusi adalah mengganti elemen membran RO yang rusak.
Secara umum, jenis kerusakan ini dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori: kerusakan fisik dan kerusakan kimia.
1. Apa yang dimaksud dengan Kerusakan Fisik?
Kerusakan fisik mengacu pada rusaknya lapisan desalinasi membran yang disebabkan oleh kekuatan mekanis atau fisik. Jika hal ini terjadi, biasanya tidak dapat diubah lagi, dan elemen membran yang rusak harus diganti.
Jenis kerusakan fisik yang umum adalah sebagai berikut:
1. Goresan Akibat Partikel Padat
1.1 Kerusakan Partikel Akibat Kegagalan Filter Kartrid
Jika filter kartrid (filter pengaman) tidak tersegel dengan benar, atau jika elemen filter beroperasi dalam waktu lama di bawah tekanan diferensial tinggi dan rusak, partikel padat dapat melewati filter dan masuk ke sistem RO.
Setelah diberi tekanan oleh-pompa bertekanan tinggi, partikel-partikel ini mungkin menghantam permukaan membran dengan kecepatan tinggi. Dampak tersebut dapat menggores lapisan desalinasi pada permukaan elemen membran RO sehingga mengakibatkan penurunan kinerja penolakan garam secara signifikan. Dalam kasus yang parah, elemen membran mungkin menjadi tidak dapat digunakan sama sekali.
Larutan:
Periksa secara teratur kondisi penyegelan elemen filter kartrid dan hindari mengoperasikannya dalam waktu lama di bawah tekanan diferensial yang berlebihan.
1.2 Partikel Tergores Selama Pembersihan Kimia
Selama proses pembersihan kimiawi pada sistem RO, jika laju aliran pembersihan terlalu tinggi, partikel padat terlarut atau terlepas serta endapan kerak dapat bersirkulasi di dalam sistem dan menggores permukaan membran.
Larutan:
Pada tahap awal pembersihan kimia, sistem harus dioperasikan pada laju aliran sirkulasi yang rendah. Setelah kontaminan larut secara bertahap, laju aliran kemudian dapat ditingkatkan selangkah demi selangkah untuk meningkatkan efisiensi pembersihan sekaligus meminimalkan risiko kerusakan permukaan membran.
2. Palu Air
2.1 Apa itu Palu Air?
Water hammer adalah fenomena yang disebabkan oleh perubahan tekanan fluida secara tiba-tiba atau fluktuasi tekanan di dalam pipa. Ketika air mengalir melalui pipa yang panjang dan katup hilir tiba-tiba tertutup, air yang mengalir terus bergerak maju karena inersia. Hal ini mengakibatkan peningkatan tekanan yang cepat di dalam pipa, sehingga menimbulkan guncangan yang berdampak pada jaringan pipa dan peralatan terkait.
Intensitas water hammer berhubungan dengan laju aliran dalam pipa dan perbedaan head (perbedaan tekanan antara kedua ujung pipa). Semakin besar laju aliran dan perbedaan tekanan, semakin kuat tekanan tumbukannya. Dalam kasus yang parah, hal ini dapat menyebabkan kerusakan peralatan. Oleh karena itu, sistem biasanya dilengkapi dengan perangkat pelepas tekanan atau sistem penyangga untuk mengurangi efek water hammer.
Water hammer tidak terbatas pada sistem air saja. Fenomena serupa dapat terjadi pada aliran fluida apa pun, termasuk cairan, gas, dan campuran gas-cair, ketika tekanan berubah dengan cepat di dalam pipa.
Dalam sistem RO, water hammer juga dapat terjadi jika-pompa bertekanan tinggi menyala atau berhenti terlalu cepat. Head pompa RO bertekanan tinggi-biasanya 1 MPa atau lebih tinggi. Jika pompa tidak dilengkapi dengan penggerak frekuensi variabel (VFD) atau sistem soft start, penyalaan atau penghentian mendadak dapat menyebabkan perubahan tekanan yang cepat. Guncangan tekanan ini dapat berdampak pada elemen membran RO dan komponen penyegel, berpotensi merusak membran dan menyebabkan penurunan kinerja penolakan garam secara signifikan.
Larutan:
Saat membuka atau menutup katup, hindari pengoperasian katup yang cepat. Kecepatan aliran dalam pipa tidak boleh berubah secara tiba-tiba untuk meminimalkan risiko terjadinya water hammer.
3. Teleskop Membran
3.1 Pembentukan Efek Teleskop
Teleskop membran mengacu pada deformasi struktural elemen membran osmosis balik yang disebabkan oleh perbedaan tekanan yang berlebihan antara sisi umpan dan sisi konsentrat. Ketika tekanan diferensial melebihi batas desain elemen membran, geseran dapat terjadi antara lembaran membran atau antara lembaran membran dan tabung permeat pusat. Hal ini menyebabkan perpindahan aksial lapisan membran di dalam elemen.
Ketika membran RO beroperasi dalam jangka waktu lama pada perbedaan tekanan antartahap melebihi 0,35 MPa, elemen membran mengalami tekanan kuat sepanjang arah aliran (dari sisi umpan ke sisi konsentrat). Akibatnya, salah satu ujung elemen membran dapat terkompresi ke dalam sementara ujung lainnya menonjol ke luar.
Penampakannya secara keseluruhan menyerupai teleskop memanjang, dengan salah satu ujungnya cekung dan ujung lainnya cembung, seperti terlihat pada gambar di bawah.
Dalam kondisi normal, ujung elemen membran RO standar 8040 tetap rata dan stabil secara struktural, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Gambar di bawah menunjukkan elemen membran bertekanan sangat rendah{{0}YIME dalam ukuran 8040. Seperti yang ditunjukkan, kedua ujung elemen berbentuk datar tanpa tonjolan, yang menunjukkan elemen membran dalam kondisi normal. Gambar ini menunjukkan tampilan samping produk membran yang diproduksi dengan benar.
3.2 Perbedaan Tekanan Selama Pengaktifan dan Penonaktifan Sistem.-
Selama permulaan-sistem RO, jika katup pelepasan konsentrat dibuka saat pompa-tekanan tinggi sudah berjalan, tekanan pada sisi konsentrat bisa turun mendekati nol sementara sisi umpan masih mempertahankan tekanan yang relatif tinggi. Situasi ini dapat menciptakan perbedaan tekanan sesaat yang besar melintasi elemen membran.
Demikian pula, sebelum sistem dimatikan, jika katup pelepasan konsentrat dibuka terlebih dahulu saat pompa-tekanan tinggi masih beroperasi, kejutan tekanan serupa dapat terjadi. Pengoperasian-jangka panjang dalam kondisi seperti itu dapat dengan mudah mengarah pada teleskop membran.
Larutan:
Ikuti prosedur operasi standar saat memulai atau mematikan sistem RO, dan meningkatkan tekanan umpan secara bertahap untuk meminimalkan dampak perbedaan tekanan mendadak pada elemen membran.
4. Tekanan Balik
Tekanan balik mengacu pada tekanan balik yang dihasilkan di saluran keluar atau bagian hilir suatu sistem. Biasanya menggambarkan tekanan yang berlawanan dengan arah aliran fluida dalam pipa tertutup karena adanya hambatan atau perubahan struktural pada sistem perpipaan. Hal ini juga dapat merujuk pada kondisi tekanan di outlet sistem yang lebih tinggi dari tekanan atmosfer lokal.
4.1 Tekanan Balik yang Disebabkan oleh-Aliran Silang Antar Sistem
Bila dua atau lebih sistem RO berbagi header permeate atau header konsentrat yang sama, aliran-silang dapat terjadi jika sistem tidak dilengkapi dengan katup periksa, atau jika katup periksa tidak tersegel dengan benar.
Apabila terjadi aliran-silang pada pipa permeat, maka unit RO yang tidak beroperasi dapat mengalami tekanan balik pada sisi permeat. Dalam situasi ini, tekanan pada sisi permeat mungkin menjadi lebih tinggi dibandingkan pada sisi konsentrat. Pengoperasian jangka panjang-dalam kondisi seperti itu dapat menyebabkan delaminasi lapisan desalinasi membran.
Jika aliran-silang terjadi di pipa konsentrat, unit RO yang tidak beroperasi mungkin tetap berada dalam kondisi bertekanan, yang juga dapat berdampak negatif pada elemen membran.
Larutan:
Pasang katup periksa yang andal pada pipa permeat dan konsentrat untuk mencegah aliran balik antar sistem. Periksa secara teratur kondisi penyegelan katup periksa untuk memastikan pengoperasian yang benar.
4.2 Osmosis Maju
Dalam sistem dengan salinitas air umpan yang tinggi, seperti sistem pengolahan lindi TPA, sistem penggunaan kembali air garam, atau sistem reklamasi air limbah, jika unit RO dimatikan tanpa melakukan pembilasan-tekanan rendah, air-salinitas tinggi di sisi konsentrat mungkin tidak dapat dipindahkan sepenuhnya.
Dalam kondisi seperti ini, tidak hanya bahan organik dan garam anorganik yang dapat mengendap pada permukaan membran, namun osmosis maju juga dapat terjadi.
Setelah dimatikan, karena salinitas pada sisi permeat relatif rendah, air permeat dapat berpindah kembali ke sisi konsentrat bersalinitas tinggi-karena tekanan osmotik. Arah aliran ini berlawanan dengan arah produksi permeat normal pada sistem RO. Osmosis maju-jangka panjang dapat merusak struktur lapisan desalinasi membran dan bahkan dapat menyebabkan delaminasi.
Larutan:
Setelah mematikan sistem RO, lakukan pembilasan-bertekanan rendah dengan air bersih atau air umpan yang telah diolah terlebih dahulu untuk menggantikan air-bersalinitas tinggi di sisi konsentrat. Hal ini membantu mencegah pengotoran membran dan mengurangi risiko osmosis maju.
5. Pengeringan dan Retak Membran
5.1 Efek Sifon
Jika pipa konsentrat atau pipa permeat tidak dilengkapi dengan perlindungan anti-siphon, efek siphon dapat terjadi selama pengurasan sistem. Fenomena ini dapat menguras sebagian atau seluruh air di dalam sistem membran RO.
Jika elemen membran tetap berada dalam-kondisi kekurangan air dalam jangka waktu lama, permukaan membran dapat mengering dan retak, sehingga mengakibatkan kerusakan permanen pada lapisan desalinasi.
Larutan:
Pasang perangkat anti-siphon atau pelindung kebocoran udara-di pipa permeat dan konsentrat untuk mencegah penyedotan. Selain itu, bila memungkinkan, hindari pengurasan elemen membran sepenuhnya selama penghentian sistem rutin.
5.2 Kesalahan Manusia atau Kegagalan Sistem Pengendalian
Pengeringan membran juga dapat terjadi karena kesalahan operator atau kegagalan fungsi sistem kontrol. Misalnya, jika katup pelepasan konsentrat dan katup pelepasan permeat dibuka tetapi tidak ditutup tepat waktu, elemen membran dapat dibiarkan tanpa air dalam waktu lama, yang dapat menyebabkan pengeringan dan keretakan.
Perlu dicatat bahwa beberapa elemen membran RO dipasok dalam kondisi kering dari pabrik, dan dalam hal ini kerusakan pengeringan tidak akan terjadi sebelum pengoperasian awal. Namun, setelah membran dihidrasi dan dioperasikan untuk pertama kalinya, dehidrasi yang berkepanjangan masih dapat menyebabkan keretakan dan kerusakan struktural.
Dalam praktik pengoperasian sistem RO, banyak kegagalan membran yang bukan disebabkan oleh produk membran itu sendiri, melainkan karena desain sistem yang tidak tepat atau prosedur pengoperasian yang salah.
Dengan mengontrol perbedaan tekanan sistem dengan benar, mengikuti prosedur-penghidupan dan penghentian standar, meningkatkan kinerja pra-perawatan, dan memeriksa peralatan penting secara berkala, kerusakan fisik pada membran RO dapat dikurangi secara signifikan dan masa pakai elemen membran dapat diperpanjang.
Mempertimbangkan tantangan operasional praktis ini, YIME mengintegrasikan sistem kontrol cerdas saat merancang solusi sistem RO untuk mengurangi risiko kesalahan operasional. Selain itu, ketika pelanggan membeli produk membran YIME RO, tim kami juga memberikan panduan teknis profesional untuk membantu memastikan pemasangan dan pengoperasian yang benar.
