Adaptasi kapasitas unit RO: pompa, susunan membran, dan pembatas aliran

Pelanggan meminta unit osmosis balik (RO) 500 GPD-nya dinaikkan menjadi 1.000 GPD. Teknisi mengganti membran dengan yang berlabel 1.000 GPD, memakai pompa dan pembatas aliran yang lama, lalu menyalakan unit. Tekanan kerja turun, produksi naik jauh lebih sedikit daripada dua kali lipat, dan TDS permeat naik dari 12 ppm menjadi sekitar 17 ppm. Seminggu kemudian pelanggan bertanya mengapa air buangannya justru terasa lebih asin daripada dulu. Tidak ada komponen yang rusak. Pompa, membran, pembatas aliran, dan jalur umpan adalah satu sistem, dan hanya satu bagiannya yang diubah. Bab ini menghitung bagian-bagian itu sebelum modifikasi dilakukan, dengan angka lapangan.

Batas pembahasan

Keseimbangan pompa dan membran, daya pompa, pembatas aliran dari target recovery, pemekatan dan antiskalan, susunan paralel dengan satu pompa, dan RO dua lintasan dibahas di sini. Kurva pompa dan kavitasi ada di Bab 3 · Fluida & Termal; NDP dan model larutan-difusi di bab Osmosis balik; neraca konsentrat dan risiko kerak di bab Recovery, rejeksi, dan neraca konsentrat RO; rugi tekan selang dan fitting di bab Hidrolika jalur air unit RO. Batas tekanan komponen ada di bab Proteksi tekanan pada instalasi RO.

Keseimbangan pompa dan membran

Debit permeat sebanding dengan luas membran dan NDP pada suhu yang sama. Membran 1.000 GPD mempunyai kemampuan menghasilkan dua kali permeat membran 500 GPD pada NDP yang sama, tetapi hanya bila pompa memasok dua kali debit umpan pada tekanan yang sama. Pompa penguat diafragma pada unit kecil memberi debit yang hanya sedikit bertambah bila tekanan turun. Ketika membran yang lebih besar menarik lebih banyak air, pompa tidak dapat mengikutinya, dan tekanan di muka membran turun sampai debit yang diminta sama dengan debit yang sanggup dipasok pompa.

Tekanan yang turun menurunkan NDP. Menurut model larutan-difusi, aliran garam melewati membran hampir tidak bergantung pada tekanan, sedangkan aliran air sebanding dengan NDP. Air yang lebih sedikit mengencerkan garam yang sama, sehingga TDS permeat naik. Bab Normalisasi memakai hubungan yang sama: salt passage kira-kira berbanding terbalik dengan NDP.

Bila NDP per luas membran turun dari 5,3 bar ke 3,8 bar, salt passage naik dengan faktor $5{,}3/3{,}8 \approx 1{,}39$, dan TDS permeat 12 ppm menjadi sekitar $12 \times 1{,}39 \approx 17$ ppm. Sumber pemilik menyebut batas tekanan kerja minimum sekitar 40 psi (2,8 bar) untuk kasus ini; angka itu juga dipakai sumber sebagai rekomendasi tekanan untuk unit tanpa pompa, sehingga batas yang lebih tepat dibaca dari lembar data membran.

Daya pompa

Daya hidraulik adalah laju energi yang diberikan pompa kepada air; daya poros memperhitungkan efisiensi pompa. Bab 3 · Fluida & Termal menuliskannya sebagai:

$$P_\text{h} = \rho\,g\,Q\,H_\text{p} = \Delta p_\text{pompa}\,Q, \qquad P_\text{s} = \frac{P_\text{h}}{\eta}$$

$P_\text{h}$ daya hidraulik (W), $\rho g H_\text{p}$ sama dengan kenaikan tekanan oleh pompa $\Delta p_\text{pompa}$ (Pa), yaitu tekanan keluar dikurangi tekanan masuk, $Q$ debit umpan yang dipompa (m³/s), $P_\text{s}$ daya poros (W), dan $\eta$ efisiensi pompa pada titik kerja. Daya listrik lebih besar lagi karena rugi motor.

Misalkan pompa menaikkan tekanan dari 1,0 bar di sisi masuk ke 6,5 bar di sisi keluar, sehingga $\Delta p_\text{pompa} = 5{,}5$ bar $= 5{,}5 \times 10^5$ Pa. Recovery 50%. Membran 1.000 GPD menghasilkan $1000 \times 3{,}785/1440 \approx 2{,}63$ L/menit permeat, jadi debit umpannya 5,26 L/menit atau $8{,}76 \times 10^{-5}$ m³/s.

$$P_\text{h} = 5{,}5 \times 10^5 \times 8{,}76 \times 10^{-5} \approx 48\ \text{W}$$

Dengan efisiensi 0,75, angka contoh yang dipakai sumber pemilik, daya poros sekitar $48/0{,}75 \approx 64$ W. Dengan cara yang sama, membran 500 GPD memerlukan sekitar 24 W hidraulik (32 W poros), dan membran 800 GPD sekitar 39 W hidraulik (51 W poros).

Pada kenaikan tekanan yang sama, daya sebanding dengan debit: menggandakan kapasitas berarti menggandakan daya hidraulik. Pompa yang cukup untuk 500 GPD hanya memberi sekitar separuh daya yang dibutuhkan 1.000 GPD. Manual kabinet contoh mencantumkan daya listrik pompa 48–110 W; perbandingan yang tepat memakai debit dan tekanan pada kurva atau lembar data pompa, bukan hanya angka watt di label.

Pembatas aliran dari target recovery

Pembatas aliran di jalur konsentrat menahan aliran buangan agar tekanan di muka membran terjaga dan recovery sesuai target. Ukurannya diturunkan dari neraca air:

$$Q_\text{c} = Q_\text{p}\,\frac{1 - R}{R}, \qquad R = \frac{Q_\text{p}}{Q_\text{p} + Q_\text{c}}$$

Untuk membran 1.000 GPD ($Q_\text{p} = 2{,}63$ L/menit), debit konsentrat dan pemekatannya pada beberapa target recovery adalah sebagai berikut.

TDS konsentrat dihitung dengan neraca garam $C_\text{c} = C_\text{f}(1 - R \cdot SP)/(1 - R)$ dengan rejeksi 98%.

Pembatas lama memberi gambaran sebaliknya. Pembatas 800 cc/menit yang dipakai pada membran 1.000 GPD memberi $R = 2{,}63/(2{,}63 + 0{,}80) \approx 0{,}77$. Faktor pemekatannya sekitar 4,3, TDS konsentrat dari umpan 300 ppm sekitar 1.270 ppm, dan kesadahan 150 mg/L CaCO₃ menjadi sekitar 630 mg/L. Sumber pemilik menilai recovery seperti ini terlalu tinggi untuk air sadah tanpa antiskalan. Contoh serupa di sumber: pembatas 600 cc/menit pada membran 500 GPD (1,31 L/menit) memberi recovery sekitar 69%. Itulah sebabnya air buangan pada kasus pembuka terasa lebih asin.

Angka pembatas aliran berlaku pada tekanan kerja tertentu. Setelah pembatas dipasang, debit buangan diukur dengan gelas ukur selama satu menit di luar siklus bilas, dan recovery dihitung ulang dari angka terukur. Pembatas tidak dilepas atau dilubangi. Pembatas yang terlalu besar juga keliru. Pembatas 4,0 L/menit pada membran 1.000 GPD memberi recovery $2{,}63/6{,}63 \approx 0{,}40$ bila tekanan tetap terjaga, tetapi debit umpan yang diminta naik menjadi 6,6 L/menit. Pompa yang tidak sanggup memasoknya kehilangan tekanan, dan permeat turun. Pembatas melubang atau terlepas adalah bentuk ekstrem dari keadaan ini.

Pemekatan, kerak, dan antiskalan

Recovery standar acuan sumber pemilik untuk unit kabinet adalah 50%. Untuk air sumur sadah tanpa prapengolahan, sumber memberi rentang 50–60%; 65–80% baru aman dengan antiskalan atau pelunak air. Satu elemen membran umumnya dibatasi pabrikan pada recovery sekitar 15–20%, sehingga recovery sistem yang tinggi dicapai dengan beberapa elemen, bukan dengan memeras satu elemen.

Batas per elemen dapat diperiksa dengan angka. Bila empat elemen disusun berurutan dan masing-masing mengambil bagian $r$ dari aliran yang masuk kepadanya, recovery sistem adalah $R = 1 - (1 - r)^4$. Untuk $R = 0{,}50$, $r = 1 - 0{,}5^{1/4} \approx 0{,}16$, di dalam batas 15–20% per elemen. Untuk $R \approx 0{,}77$ dari pembatas lama di atas, $r = 1 - 0{,}23^{1/4} \approx 0{,}31$, jauh di atas batas itu. Susunan elemen unit contoh tidak tercantum di sumber pemilik; hitungan ini menganggap susunan berurutan.

Bila recovery ingin dinaikkan di atas sekitar 60%, praktik industri yang dikutip sumber pemilik adalah antiskalan dengan dosis tipikal 2–5 mg/L air umpan. Massa antiskalan per hari:

$$m = c_\text{dosis}\,V_\text{umpan}$$

$m$ dalam mg, $c_\text{dosis}$ dalam mg/L, dan $V_\text{umpan}$ volume umpan sehari dalam L.

Sebagai contoh, umpan 4,2 L/menit selama 8 jam produksi adalah $4{,}2 \times 480 \approx 2016$ L. Pada 3 mg/L, $m = 3 \times 2016 \approx 6050$ mg, sekitar 6 g sehari; pada 2–5 mg/L, 4–10 g sehari. Jenis dan dosis pasti mengikuti lembar data produk antiskalan dan kimia air setempat. Unit kecil tanpa pompa dosis lebih praktis tetap di recovery sekitar 50% atau memakai pelunak air sebelum RO.

Susunan paralel dengan satu pompa

Dua membran yang disusun paralel menerima umpan dari satu pompa melalui tee pembagi. Debit umpan total menjadi dua kali, dan rugi tekan di jalur umpan naik lebih cepat daripada debit. Dalam bentuk sederhana, head yang diminta sistem dari pompa:

$$H_\text{p} = \Delta H_\text{statis} + K_\text{sis}\,Q^2$$

$K_\text{sis}$ koefisien tahanan sistem. Di selang PE, faktor gesek Blasius ikut turun saat $Re$ naik, sehingga rugi gesek naik sebanding sekitar $Q^{1{,}75}$; rugi fitting naik sebanding $Q^2$.

Bab Hidrolika jalur air unit RO menghitung rugi jalur umpan 3 m selang 3/8 inci dengan empat siku dan satu solenoid sebesar sekitar 0,19 bar gesek dan 0,09 bar fitting pada 3,15 L/menit, jumlah 0,28 bar. Pada debit 6,3 L/menit, rugi itu menjadi sekitar $0{,}28 \times 2^{1{,}75} \approx 0{,}94$ bar bila seluruhnya mengikuti eksponen 1,75, atau sampai $0{,}28 \times 4 \approx 1{,}12$ bar bila seluruhnya mengikuti $Q^2$. Kecepatan di selang 3/8 inci menjadi sekitar 3,3 m/s, jauh di atas acuan 1,5–2 m/s untuk jalur isap. Dengan tekanan statis 2,0 bar, prafilter yang ikut menahan debit ganda membuat tekanan isap mendekati ambang putus sakelar tekanan rendah.

Unit kabinet contoh memang memakai empat elemen dengan satu pompa. Susunan itu bekerja karena pompa, elemen, jalur umpan, dan recovery dirancang bersama. Membran yang ditambahkan ke unit jadi tanpa menghitung ulang pompa dan jalur umpan menggeser titik kerja pompa ke debit tinggi dan tekanan rendah.

RO dua lintasan

RO dua lintasan (two-pass) memakai permeat lintasan pertama sebagai umpan lintasan kedua untuk menurunkan TDS lebih jauh. Sumber pemilik menjelaskan kegagalannya dengan persamaan kontinuitas: aliran 25% umpan yang masuk ke elemen kedua berpenampang sama membuat kecepatannya "jatuh mendekati nol". Penjelasan itu keliru. Kontinuitas berlaku untuk debit yang sama di sepanjang satu saluran; di elemen RO, umpan terbagi menjadi permeat dan konsentrat. Kecepatan yang lebih rendah di elemen kedua hanyalah akibat debit umpannya lebih kecil.

Alasan yang benar ada dua. Pertama, permeat keluar dari lintasan pertama hampir tanpa tekanan, karena tekanan habis dipakai menembus membran. Lintasan kedua tidak dapat berproduksi tanpa pompa kedua, dan pompa itu memerlukan tangki transit agar tidak mengisap langsung dari keluaran membran. Kedua, debit yang tersedia untuk lintasan kedua hanya sebesar permeat lintasan pertama, dan elemen kedua tetap memerlukan aliran konsentrat yang cukup.

Misalkan lintasan pertama menghasilkan 2,1 L/menit dengan rejeksi 98% dari umpan 300 ppm, sehingga permeatnya sekitar $300 \times 0{,}02 = 6$ ppm. Lintasan kedua pada recovery 50% menghasilkan $2{,}1 \times 0{,}5 = 1{,}05$ L/menit. Tekanan osmotik umpannya sekitar $0{,}0008 \times 6 \approx 0{,}005$ bar, sehingga pompa kedua hanya perlu menutup NDP yang diinginkan dan rugi tekan. TDS permeatnya, dengan rejeksi 95% sebagai angka kasar karena rejeksi pada air sangat encer biasanya lebih rendah, sekitar 0,3 ppm.

Contoh kerja

Pelanggan meminta kapasitas 500 GPD dinaikkan menjadi 1.000 GPD. Air umpan 300 ppm, kesadahan 150 mg/L CaCO₃, tanpa antiskalan. Tekanan statis 2,0 bar, jalur umpan 3 m selang 3/8 inci. Pompa lama memberi kenaikan tekanan 5,5 bar pada debit umpan 500 GPD di recovery 50%.

Langkah 1: debit. $Q_\text{p} = 2{,}63$ L/menit; pada recovery 50%, $Q_\text{f} = 5{,}26$ L/menit.

Langkah 2: daya pompa. Kebutuhan sekitar 48 W hidraulik (64 W poros pada efisiensi 0,75). Pompa lama dirancang untuk debit separuhnya, sekitar 24 W hidraulik. Pompa diganti dengan pompa yang lembar datanya memberi 5,26 L/menit pada kenaikan tekanan 5,5 bar.

Langkah 3: pembatas. Recovery 50% memerlukan $Q_\text{c} = 2{,}63$ L/menit. Pembatas lama 600 cc/menit akan memberi $R = 2{,}63/3{,}23 \approx 0{,}81$, terlalu tinggi; pembatas diganti dan debit buangannya diukur.

Langkah 4: jalur umpan. Debit 5,26 L/menit di selang 3/8 inci memberi kecepatan sekitar 2,7 m/s, di atas acuan 1,5–2 m/s. Rugi gesek dan fitting 3 m jalur naik dari sekitar 0,28 bar menjadi sekitar $0{,}28 \times (5{,}26/3{,}15)^{1{,}75} \approx 0{,}68$ bar. Jalur umpan ditinjau ulang atau diperbesar.

Langkah 5: lonjakan saat solenoid menutup. Kecepatan yang lebih tinggi juga memperbesar lonjakan tekanan di selang umpan ketika solenoid air masuk menutup. Dengan persamaan Joukowsky dari bab Proteksi tekanan pada instalasi RO, $\Delta p = \rho\,a\,\Delta v$, dan $a$ = 265–420 m/s untuk selang PE 3/8 inci: $1000 \times 265 \times 2{,}72 \approx 7{,}2 \times 10^5$ Pa sampai $1000 \times 420 \times 2{,}72 \approx 11{,}4 \times 10^5$ Pa, yaitu 7,2–11,4 bar sebelum ditambah tekanan statis 2,0 bar. Batas atasnya jauh melewati rating selang sekitar 8,2 bar dan rumah filter sekitar 8,6 bar. Sebelum modifikasi, kecepatan 1,63 m/s memberi 4,3–6,9 bar. Menaikkan kapasitas tanpa memperbesar jalur umpan atau menambah peredam lonjakan memindahkan masalah dari membran ke selang dan rumah filter.

Langkah 6: verifikasi. Setelah modifikasi, baseline baru dicatat: tekanan, debit permeat dan buangan, recovery, TDS, dan suhu. Data ternormalisasi dipantau beberapa minggu; bila debit ternormalisasi turun cepat, recovery dikembalikan.

Langkah 7: saluran buangan. Recovery 50% pada 1.000 GPD berarti konsentrat 2,63 L/menit, atau sekitar $2{,}63 \times 480 \approx 1260$ L dalam 8 jam produksi, dua kali volume sebelum modifikasi. Saluran buangan, wadah penampung bila konsentrat dimanfaatkan, dan celah udara di ujung selang diperiksa untuk debit itu; selang buangan yang tertekuk atau terendam menggeser recovery tanpa disadari. Bila pemilik ingin air buangan lebih sedikit, jalannya adalah antiskalan atau pelunak air dengan recovery yang dinaikkan bertahap sambil memantau data ternormalisasi, bukan pembatas yang diperkecil begitu saja.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus bab ini dengan angka dari sumber bab; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Rejeksi diambil 98% seperti tabel pembatas aliran, dan setiap setelan baru diverifikasi dengan pengukuran, bukan dengan hitungan saja.

Contoh 1: pembatas lama pada membran 800 GPD di dapur hotel. Membran kabinet RO di dapur sebuah hotel diganti dari 500 GPD ke 800 GPD, tetapi pembatas 600 cc/menit tetap terpasang. Kesadahan umpan 120 mg/L CaCO₃ (angka latihan). Membran 800 GPD menghasilkan $800 \times 3{,}785/1440 \approx 2{,}10$ L/menit.

$$R = \frac{2{,}10}{2{,}10 + 0{,}60} \approx 0{,}778, \qquad \frac{1}{1 - R} \approx \frac{1}{0{,}222} \approx 4{,}5$$

Kesadahan konsentrat menjadi $120 \times (1 - 0{,}778 \times 0{,}02)/0{,}222 \approx 530$ mg/L. Recovery sekitar 78% hanya aman dengan antiskalan atau pelunak air, sehingga unit tidak dijalankan pada setelan itu (kondisi berhenti butir 2). Untuk 50%, pembatas harus melewatkan $Q_\text{c} = 2{,}10 \times 0{,}5/0{,}5 = 2{,}10$ L/menit, dan kesadahan konsentrat turun ke sekitar 240 mg/L. Debit buangan setelah penggantian diukur dengan gelas ukur.

Contoh 2: daya pompa unit 800 GPD di laundry. Unit RO air minum karyawan sebuah laundry memakai membran 800 GPD pada recovery 50%, sehingga debit umpannya $2{,}10/0{,}5 = 4{,}2$ L/menit atau $7{,}0 \times 10^{-5}$ m³/s. Pompa menaikkan tekanan dari 1,5 ke 6,0 bar (angka latihan).

$$P_\text{h} = 4{,}5 \times 10^5 \times 7{,}0 \times 10^{-5} \approx 31{,}5\ \text{W}, \qquad P_\text{s} = \frac{31{,}5}{0{,}75} \approx 42\ \text{W}$$

Label pompa 54 W menyatakan daya listrik, yang sudah termasuk rugi motor, sehingga angka itu tidak membuktikan pompa sanggup. Yang diperiksa adalah kurva atau lembar data pompa: titik kerja 4,2 L/menit pada kenaikan tekanan 4,5 bar harus tercapai.

Contoh 3: recovery per elemen di laundry. Pemilik laundry yang sama ingin recovery dinaikkan ke 65% agar air buangan berkurang, padahal umpannya air sumur sadah tanpa antiskalan. Empat elemen kabinet dianggap tersusun berurutan, seperti anggapan bab ini.

$$r = 1 - (1 - 0{,}65)^{1/4} \approx 0{,}23, \qquad r = 1 - (1 - 0{,}60)^{1/4} \approx 0{,}20$$

Pada 65%, setiap elemen mengambil sekitar 23%, di atas batas 15 sampai 20% per elemen; recovery 65 sampai 80% baru aman dengan antiskalan atau pelunak air. Pada 60%, setiap elemen berada di batas atas, dan 60% juga batas atas rentang untuk air sumur sadah. Setelan 65% tidak dipakai sebelum antiskalan atau pelunak terpasang (kondisi berhenti butir 2).

Contoh 4: kebutuhan antiskalan di rumah sakit. Unit RO 1.000 GPD sebuah rumah sakit dijalankan pada recovery 65% dengan antiskalan, 12 jam produksi sehari (angka latihan). Debit umpannya $2{,}63/0{,}65 \approx 4{,}05$ L/menit, atau sekitar 2.900 L sehari.

$$m = 3 \times 2900 \approx 8700\ \text{mg} \approx 8{,}7\ \text{g}$$

Pada rentang dosis 2 sampai 5 mg/L, kebutuhannya sekitar 5,8 sampai 14,6 g sehari, sehingga unit memerlukan pompa dosis; unit kecil tanpa pompa dosis lebih praktis tetap di recovery sekitar 50%. Jenis dan dosis pasti mengikuti lembar data produk antiskalan dan kimia air setempat. Konsentrat 1,42 L/menit tetap dialirkan ke saluran buangan, dan data ternormalisasi dipantau sejak minggu pertama.

Kondisi berhenti

1. Perkiraan tekanan keluar pompa ditambah lonjakan saat solenoid menutup melampaui rating rumah filter atau selang: modifikasi dihentikan.
2. Recovery terukur setelah modifikasi melebihi batas untuk kesadahan air setempat tanpa antiskalan atau pelunak air: unit tidak dijalankan pada setelan itu.
3. Tekanan isap saat pompa jalan mendekati ambang putus sakelar tekanan rendah, atau pompa berbunyi kasar: unit dihentikan sampai jalur umpan diperbaiki.
4. Pengaman tekanan (sakelar, katup searah) dilepas, dijembatani, atau dilubangi untuk "mencoba" unit: tidak dilakukan.
5. Komponen bertekanan perlu dilepas: pasokan ditutup, unit dimatikan, tekanan dibuang lebih dulu.

Salah tafsir yang sering terjadi

Kesalahan pertama adalah menganggap membran yang lebih besar langsung memberi permeat yang lebih banyak. Tanpa pompa yang memasok debit ganda pada tekanan yang sama, tekanan di muka membran turun, produksi tidak berlipat, dan TDS permeat naik. Pembatas lama juga tidak lagi cocok, karena ukurannya dihitung dari debit permeat dan target recovery membran yang lama.

Kesalahan kedua adalah menganggap susunan membran dapat diubah tanpa mengubah sistem di sekitarnya. Dua membran paralel tidak otomatis menggandakan produksi, karena jalur umpan dan prafilter yang sama harus mengalirkan dua kali debit dan rugi tekannya naik tiga sampai empat kali. RO dua lintasan juga tidak cukup dengan menyambung selang permeat ke membran kedua, karena permeat lintasan pertama hampir tanpa tekanan; diperlukan tangki transit dan pompa kedua.

Kesalahan ketiga adalah membandingkan daya listrik di label pompa langsung dengan daya hidraulik. Daya hidraulik lebih kecil daripada daya poros, dan daya poros lebih kecil daripada daya listrik. Perbandingan yang tepat memakai debit dan kenaikan tekanan dari kurva atau lembar data pompa.

Hubungan dengan bab lain

Bab 3 · Fluida & Termal menurunkan daya hidraulik, kurva pompa, dan kavitasi. Bab Osmosis balik menjelaskan mengapa TDS permeat naik ketika NDP turun. Bab Recovery, rejeksi, dan neraca konsentrat RO memberi neraca air dan garam serta risiko kerak. Bab Hidrolika jalur air unit RO memberi rugi tekan jalur umpan. Bab Normalisasi data kinerja dan diagnosis sistem RO dipakai untuk memantau hasil modifikasi. Bab Instrumen debit dan tekanan, tangki tekan, dan proteksi kelistrikan unit RO menjelaskan pengukuran recovery dan sakelar tekanan rendah.

Latihan dan pembahasan

1. Unit 800 GPD (2,1 L/menit) bekerja pada recovery 50% dengan kenaikan tekanan pompa 5,5 bar dan efisiensi 0,75. Hitung daya hidraulik dan daya poros.
2. Membran 1.000 GPD akan dipakai pada recovery 60%. Hitung debit konsentrat yang harus dilewatkan pembatas, faktor pemekatan, dan kesadahan konsentrat dari umpan 150 mg/L CaCO₃.
3. Pembatas terpasang pada membran 1.000 GPD melewatkan 1,05 L/menit. Hitung recovery dan putuskan apakah aman untuk air sumur sadah tanpa antiskalan.
4. Unit memproses umpan 3,0 L/menit selama 10 jam sehari. Hitung kebutuhan antiskalan harian pada dosis 2 mg/L dan 5 mg/L.
5. Rugi jalur umpan 0,28 bar pada 3,15 L/menit. Perkirakan rugi pada 4,5 L/menit dengan eksponen 1,75.
6. Laboratorium ingin RO dua lintasan dari dua elemen 400 GPD. Sebutkan komponen wajib di antara lintasan dan hitung produksi lintasan kedua bila lintasan pertama menghasilkan 1,05 L/menit dan lintasan kedua bekerja pada recovery 50%.

Kunci jawaban beralasan

1. $Q_\text{f} = 2{,}1/0{,}5 = 4{,}2$ L/menit $= 7{,}0 \times 10^{-5}$ m³/s. $P_\text{h} = 5{,}5 \times 10^5 \times 7{,}0 \times 10^{-5} \approx 38{,}5$ W; $P_\text{s} = 38{,}5/0{,}75 \approx 51$ W.
2. $Q_\text{c} = 2{,}63 \times 0{,}4/0{,}6 \approx 1{,}75$ L/menit. Faktor pemekatan $1/0{,}4 = 2{,}5$. Kesadahan konsentrat $150 \times (1 - 0{,}6 \times 0{,}02)/0{,}4 \approx 370$ mg/L CaCO₃. Recovery 60% berada di batas atas rentang tanpa antiskalan; data ternormalisasi dipantau ketat.
3. $R = 2{,}63/(2{,}63 + 1{,}05) \approx 0{,}71$. Untuk air sumur sadah tanpa antiskalan, rentang sumber 50–60%, sehingga 71% tidak aman. Pembatas diganti untuk recovery sekitar 50% ($Q_\text{c}$ = 2,63 L/menit), atau antiskalan atau pelunak air dipasang.
4. $V = 3{,}0 \times 600 = 1800$ L. Pada 2 mg/L: 3.600 mg atau 3,6 g; pada 5 mg/L: 9.000 mg atau 9 g sehari.
5. $0{,}28 \times (4{,}5/3{,}15)^{1{,}75} = 0{,}28 \times 1{,}87 \approx 0{,}52$ bar.
6. Tangki transit untuk menampung permeat lintasan pertama yang hampir tanpa tekanan, dan pompa kedua yang mengisap dari tangki itu. Produksi lintasan kedua $1{,}05 \times 0{,}5 \approx 0{,}53$ L/menit, Bila lintasan pertama juga bekerja pada recovery 50% (umpan 2,1 L/menit), produk akhir hanya sekitar seperempat umpan awal.

Referensi