Air laut di pelabuhan, dekat jetty, atau muara sungai industri sering tercemar minyak — bekas tumpahan kapal tanker, ceceran solar dari kapal nelayan, atau limpasan oli dari area kerja. Sumber air ini tetap menarik untuk Sea Water Reverse Osmosis (SWRO) karena debitnya besar dan dekat dengan titik konsumsi. Masalahnya, membran SWRO tidak toleran terhadap oil and grease. Kontaminan minyak akan menempel di permukaan membran, memicu fouling organik, dan menaikkan differential pressure dalam hitungan hari. Itulah kenapa pretreatment penghilang minyak menjadi syarat sebelum air masuk ke cartridge filter dan high-pressure pump SWRO.
Memilih teknologi sesuai ukuran droplet
Pendekatan removal minyak ditentukan oleh diameter droplet-nya, bukan oleh konsentrasi total saja:
- Free oil (droplet >150 micron): biarkan gravitasi bekerja. API Oil Water Separator atau gravity separator standar sudah cukup, dengan rise rate 1-3 mm/detik.
- Dispersed oil (droplet 20-150 micron): butuh permukaan koalescer. Corrugated Plate Interceptor (CPI) atau Tilted Plate Interceptor (TPI) memaksa droplet menempel di pelat miring 45-60 derajat sehingga ukurannya membesar dan naik ke permukaan.
- Emulsified oil (droplet 0-20 micron): di sini gravitasi kalah cepat dengan gerak Brown. Dibutuhkan Dissolved Air Flotation (DAF) untuk membawa droplet ke permukaan secara aktif.
DAF adalah ujung tombak ketika air laut mengandung minyak teremulsi atau ketika konsentrasi inlet masih 50-200 mg/L oil and grease. Outlet DAF yang dirancang baik bisa konsisten di bawah 5 mg/L — angka yang dibutuhkan cartridge filter dan UF/MF di hilirnya.
Cara kerja DAF: gelembung 30-80 micron yang melekat di minyak
Prinsip Dissolved Air Flotation (DAF) sederhana tapi fisikanya ketat. Sebagian aliran outlet DAF (recycle stream, biasanya 15-30% dari forward flow) dipompa ke saturator pada tekanan 4-6 bar. Di dalam saturator, udara terlarut sampai mendekati saturasi pada tekanan tinggi mengikuti hukum Henry. Air jenuh udara ini kemudian dilepaskan ke flotation basin lewat needle valve atau release nozzle ke tekanan atmosfer. Penurunan tekanan tiba-tiba memaksa udara keluar dari larutan dalam bentuk gelembung mikro 30-80 micron — terlalu kecil untuk dilihat satu per satu, tapi cukup banyak untuk membuat air tampak putih susu.
Gelembung mikro ini menempel pada droplet minyak dan flok hidrofobik. Densitas gabungan gelembung-minyak jauh lebih kecil dari air laut, sehingga rise rate-nya bisa 5-15 mm/detik — 10-30 kali lebih cepat dari sedimentasi gravitasi. Lapisan sludge mengapung (float layer) di permukaan dikupas oleh chain scraper ke launder samping, sementara air bersih ditarik dari dasar basin lewat baffle.
Parameter desain yang menentukan keberhasilan
Empat angka yang wajib dikunci tim engineering ketika spesifikasi DAF:
- Hydraulic loading rate: 5-15 m³/m²/jam untuk air laut. Lebih dari itu, gelembung tidak sempat naik sebelum air keluar.
- Air-to-solids ratio (A/S): 0,02-0,05 kg udara per kg solid. Terlalu rendah, flok tidak terangkat. Terlalu tinggi, mubazir energi kompresor.
- Tekanan saturator: 4-6 bar. Di bawah 4 bar, kandungan udara terlarut tidak cukup. Di atas 6 bar, energi listrik kompresor naik tanpa peningkatan removal yang sebanding.
- Recycle ratio: 15-30%. Diatur agar A/S target tercapai pada beban inlet aktual.
Dua kontrol yang paling sering luput di lapangan: tekanan saturator dan derajat saturasi udara. Saturator yang dipasang horizontal tanpa packing media sering hanya mencapai 60-70% saturasi teoretis. Akibatnya jumlah gelembung yang terbentuk di release point hanya separuh dari desain, dan removal anjlok.
Bantuan kimia: koagulan dan flokulan
Air laut yang tercemar minyak biasanya juga membawa TSS, suspended organic, dan kadang surfaktan dari deterjen pencuci kapal. DAF tanpa kimia mampu menurunkan oil and grease 70-80%. Dengan coagulant dan flocculant yang tepat, angka itu naik ke 90-95% sekaligus mengangkat 70-85% TSS dan BOD.
Kombinasi yang umum: PAC (Poly Aluminium Chloride) sebagai koagulan pada dosis 30-80 mg/L, dilanjutkan flokulan polimer kationik atau anionik pada 0,5-2 mg/L tergantung muatan permukaan emulsi. PAC menetralkan muatan negatif droplet minyak teremulsi, sementara polimer menjembatani droplet menjadi flok 100-500 micron yang gelembung mudah tempel. Beta memproduksi PAC sendiri di pabrik Cikupa, sehingga pelanggan SWRO di Batam, Cilegon, dan Indonesia Timur bisa mendapat supply kontinu tanpa rantai distribusi panjang.
pH optimum koagulasi PAC ada di 6,5-7,5. Untuk air laut dengan pH alami 8,0-8,3, sering dibutuhkan dosing H₂SO₄ kecil agar koagulasi berjalan efektif.
Failure mode yang sering muncul
DAF yang sudah jalan 2-3 tahun tanpa perawatan biasanya mulai menunjukkan gejala:
- Outlet O&G naik dari 5 ke 15 mg/L: cek release nozzle. Kerak garam atau scale biofilm bisa menyumbat sehingga gelembung yang keluar berukuran besar (>200 micron) dan tidak menempel di droplet.
- Float layer terlalu tipis atau tenggelam balik: A/S ratio kurang. Naikkan recycle flow atau tekanan saturator.
- Scraper macet atau motor overload: float layer terlalu tebal karena scraper terlambat dijalankan. Set ulang interval scraper sesuai laju akumulasi.
- Bubble plume tidak merata: distribusi inlet tidak seimbang. Periksa baffle dan velocity gradient di zona kontak.
Maintenance kunci: bersihkan saturator dan release nozzle setiap 6 bulan, kalibrasi level scraper tiap 3 bulan, dan uji A/S ratio tiap kali ada perubahan beban inlet signifikan.
Aplikasi di luar SWRO
DAF tidak hanya untuk SWRO. Tim engineering Beta sering memasang DAF di:
- Kilang minyak dan petrokimia: pretreatment effluent sebelum biological treatment, target O&G outlet <10 mg/L.
- Pabrik CPO (kelapa sawit): removal minyak teremulsi dari kondensat dan effluent stasiun klarifikasi sebelum kolam anaerobik.
- Industri makanan dan susu: removal lemak hewani dan nabati dengan flok ringan.
- Recycling air laundry kapal: removal surfaktan dan minyak ringan.
Setiap aplikasi punya signature kimia berbeda — surfaktan di laundry butuh defoamer, CPO butuh coagulant kationik dosis tinggi, kilang butuh pH adjustment yang ketat. Diskusikan kondisi air baku Anda dengan tim engineering Beta sebelum memilih konfigurasi. Sampai jumpa di artikel berikutnya.