Program Cooling Water Treatment

Suhu air memengaruhi seluruh aspek water treatment, termasuk laju korosi, laju pertumbuhan bakteri, dan laju pembentukan kerak.

Semakin tinggi suhu air, semakin korosif oksigen, sehingga air pun menjadi semakin korosif. Setiap kenaikan suhu 10 °C, laju reaksi korosi kurang lebih menjadi dua kali lipat (aturan Arrhenius).

Pada suhu air yang lebih tinggi, potensi pembentukan kerak juga meningkat. Mineral yang paling mudah membentuk kerak, yaitu kalsium dan alkalinitas, memiliki kelarutan terbalik: kelarutannya justru menurun seiring naiknya suhu air. Artinya, semakin tinggi suhu, semakin besar kemungkinan keduanya bergabung, memadat, dan mengendap sebagai kerak. Sebagian besar mineral lain justru sebaliknya, lebih mudah larut ketika suhu air naik. Jika Anda menambahkan gula ke segelas teh dingin, Anda dapat melarutkan lebih banyak gula setelah teh dipanaskan. Kalsium dan alkalinitas lebih mudah membentuk kerak saat air semakin hangat, sehingga suhu air perlu diperhatikan untuk memahami seberapa mudah air membentuk kerak.

Pada suhu yang lebih hangat, bakteri juga berkembang pesat. Suhu ideal bagi pertumbuhan Legionella berada di antara 77 °F dan 113 °F (25–45 °C), yang juga merupakan suhu ideal bagi pertumbuhan bakteri lain. Pemberian biosida perlu ditingkatkan pada musim semi dan musim panas, ketika sinar matahari semakin terik dan suhu air semakin hangat. Bakteri yang membentuk lapisan film pada permukaan perpindahan panas menghambat perpindahan dan pembuangan panas dari gedung karena sifatnya yang sangat insulatif. Bakteri dan lendir pada fill cooling tower menarik kotoran, debu, dan material lain, termasuk kerak, sehingga mulai menghambat aliran air melalui fill. Ketika aliran air melambat, laju pendinginan air tower ikut melambat dan chiller tidak dapat bekerja secara efisien, yang dapat memengaruhi kemampuan sistem HVAC dalam mendinginkan gedung, fasilitas manufaktur, maupun proses produksi secara memadai.

Karena suhu air sangat berpengaruh terhadap seluruh aspek water treatment, kami mengukur suhu untuk memastikan tidak terjadi pembentukan kerak atau peningkatan laju korosi pada suhu air di sistem cooling water.

Hal yang sama berlaku pada sistem boiler, tetapi yang menjadi perhatian pada sistem boiler bukanlah pertumbuhan bakteri, melainkan korosi oksigen dan pembentukan kerak.

Pada suhu tinggi di dalam sistem boiler, oxygen pitting menjadi perhatian karena oksigen bereaksi dengan sangat cepat pada area permukaan yang kecil, sehingga menghasilkan lubang yang sangat dalam dan dapat dengan cepat menembus permukaan logam. Oleh karena itu, pada sistem boiler uap, oksigen harus dihilangkan dari air melalui proses deaerasi dan penggunaan oxygen scavenger kimia untuk mencegah korosi yang parah.

Pembentukan kerak juga meningkat jauh lebih cepat seiring air boiler diuapkan untuk menghasilkan uap. Untuk meminimalkan pembentukan kerak antara ion kalsium dan alkalinitas, kami menghilangkan kalsium dan magnesium (ion kesadahan) menggunakan softener.

Semakin tinggi suhu air, semakin tinggi pula laju korosi dan pembentukan kerak. Karena itu, kami mengukur suhu air mengingat dampaknya terhadap ketiga aspek water treatment, termasuk pertumbuhan bakteri pada sistem cooling water.

Pada sistem cooling tower pada umumnya, disarankan menggunakan dua jenis biosida untuk meminimalkan pertumbuhan bakteri: oxidizer dan non-oxidizer, atau setidaknya oxidizer dan bio-dispersant yang memiliki sifat biosida.

Oxidizing biocide seperti klorin dan bromin mengoksidasi atau “membakar” organisme atau struktur sel sehingga sel mati. Oxidizing biocide efektif, bekerja sangat cepat, dan lebih murah dibandingkan non-oxidizing biocide. Biosida ini bersifat broad-spectrum, artinya mampu membunuh berbagai organisme, termasuk bakteri, alga, dan jamur, hanya dalam hitungan menit. Oxidizing biocide diberikan secara kontinu untuk menjaga kadar klorin atau bromin bebas yang rendah di dalam sistem guna mengendalikan pertumbuhan bakteri (0,2–0,5 ppm), atau diberikan secara slug feed dua hingga tiga kali seminggu hingga kadar yang lebih tinggi (1–3 ppm) dan diselingi dengan non-oxidizing biocide. Oxidizing biocide dapat bersifat korosif, yang menjadi alasan lain mengapa penggunaannya disarankan untuk diselingi dengan non-oxidizer. Untuk membunuh organisme, oxidizing biocide harus dapat menjangkaunya, sementara senyawa ini kurang mampu menembus biofilm dan membubarkan bakteri anaerob, sehingga tidak memberikan pencegahan pertumbuhan bakteri dalam jangka panjang. Karena itulah bio-dispersant atau non-oxidizer perlu diberikan sebagai pelengkap oxidizing biocide.

Non-oxidizing biocide menembus dan menghancurkan biofilm. Non-oxidizer lebih spesifik terhadap organisme tertentu, dapat bergantung pada pH, dan membutuhkan waktu lebih lama untuk membunuh organisme. Biosida ini juga bertahan lebih lama di dalam sistem dibandingkan oxidizing biocide. Non-oxidizer membunuh bakteri dengan mengganggu metabolisme, menghentikan respirasi, atau merusak dinding sel. Non-oxidizer harus diberikan dalam jumlah yang tepat, dan kadar mematikan tersebut harus dipertahankan di dalam sistem selama 4–24 jam agar efektif menembus dan membunuh bakteri. Non-oxidizer tidak boleh diberikan secara slug feed bersamaan dengan oxidizer, karena oxidizer dapat menonaktifkan non-oxidizer. Non-oxidizer lebih efektif daripada oxidizing biocide dalam mencegah pertumbuhan bakteri jangka panjang. Contoh non-oxidizer antara lain isothiazoline, glutaraldehyde, DBNPA, quaternary amine, dan bronopol.

Untuk memahami pentingnya penggunaan biosida secara bergantian dan/atau penggunaan bio-dispersant, kita perlu memahami bagaimana bakteri berada di dalam sistem cooling water. Sebagian besar bakteri di dalam sistem cooling water menempel pada permukaan sistem (cooling tower, tabung kondensor, perpipaan) dan disebut bakteri “sessile”. Bakteri ini sangat insulatif, menjadi makanan bagi bakteri lain di dalam sistem, dan mencakup 90% dari seluruh bakteri di dalam sistem. Bakteri yang mengambang di dalam air disebut bakteri “planktonik” dan jauh lebih mudah dibunuh dengan oxidizing biocide dibandingkan organisme pada permukaan sistem. Karena bakteri di dalam air lebih mudah dibunuh, bakteri pada permukaan sistem cooling water perlu ditembus dan dihilangkan menggunakan non-oxidizer atau bio-dispersant yang dirancang khusus untuk menembus dan menghilangkan organisme dari permukaan.

Bio-dispersant diberikan beberapa jam sebelum oxidizing atau non-oxidizing biocide untuk menembus dan menghilangkan biofilm dari permukaan sistem, sehingga biosida dapat dengan mudah menjangkau dan menghancurkan organisme. Umumnya, kebutuhan biosida menjadi lebih sedikit ketika bio-dispersant digunakan.

Kombinasi oxidizing biocide dengan non-oxidizer dan/atau bio-dispersant terbukti menjadi cara terbaik untuk menjaga sistem cooling water tetap bersih dan efisien.

Cooling tower yang beroperasi sepanjang tahun sebaiknya dibersihkan dan didisinfeksi dua kali setahun: sekali saat start-up atau shutdown dengan disinfeksi sistem secara menyeluruh dan pembersihan manual tower dari atas hingga bawah, lalu sekali lagi di pertengahan musim panas dengan disinfeksi sistem secara menyeluruh dan minimal penyedotan (vacuum) basin. Cooling tower musiman yang hanya beroperasi di musim panas sebaiknya dibersihkan minimal sekali setahun, di awal atau akhir musim, dengan disinfeksi sistem secara menyeluruh. Tower tetap perlu dibersihkan secara fisik meskipun bahan kimia sudah diberikan ke dalam sistem.

Cooling tower memanfaatkan aliran udara untuk menguapkan air yang mengalir dari bagian atas tower menuju basin. Proses penguapan oleh aliran udara inilah yang mendinginkan air tower dan memungkinkannya membuang panas tambahan dari gedung. Saat udara mengalir melalui tower, material di udara sekitarnya ikut terperangkap di dalam cooling tower, seperti debu, daun, serbuk sari, serangga, dan kotoran lainnya. Pada dasarnya, cooling tower bekerja seperti penyedot debu raksasa yang menghisap material dari udara di sekitarnya. Pengolahan kimia tidak dapat sepenuhnya mencegah kotoran yang tertarik ke dalam tower mengendap di basin dan area beraliran rendah. Kotoran yang mengendap di basin akan terbawa aliran air dan dapat menyumbat strainer serta area beraliran rendah pada sistem perpipaan. Kotoran dan lumpur di dasar tower juga dapat menarik dan menjadi makanan bagi pertumbuhan bakteri, serta mengurangi kontak bahan kimia dengan logam tower, yang mengakibatkan under-deposit corrosion dan bacterial fouling. Kotoran dan lumpur pada fill, di dasar tower, dan di strainer tidak hanya perlu didisinfeksi untuk mencegah pertumbuhan bakteri dan penyakit yang ditularkan melalui air, tetapi juga harus dibersihkan secara fisik dari tower untuk menjaga efisiensinya.