Abstrak—Air  merupakan  hal  utama  untuk  memenuhi  kebu- tuhan  sehari-hari,  baik  domestik  maupun  industri.  Industri akan  selalu  membutuhkan  kualitas  air  dengan  standar  yang tinggi  untuk  kebutuhan  prosesnya,  biasanya  air  digunakan adalah air demineralisasi. Air demineralisasi atau bisa disebut sebagai air murni merupakan air tanpa mineral yang diproses dengan cara mengurangi atau menghilangkan ion-ion mineral yang  terkandung  dalam  air.  Demineralisasi  air  dapat  dilaku- kan dengan beberapa teknologi, antara lain pertukaran ion (ion exchange)  dan  membran  reverse  osmosis  (RO).  Teknologi  ion exchange maupun RO memiliki fungsi yang sama, yaitu untuk menghilangkan  kontaminan  berupa  partikel  ion  yang  ada dalam air, namun kedua teknologi tersebut tentunya memiliki kelebihan  dan  kekurangan  masing-masing.  Kajian  dilakukan dengan  mengetahui  efisiensi  removal  kualitas  air  dengan parameter  pH,  kesadahan,  alkalinitas,  silika  (SiO 2 ),  Fe  (besi) dan  konduktivitas  pada  setiap  unit  instalasi.  Selain  itu,  akan dilakukan  analisis  operasional  dan  maintenance,  biaya penggunaan  bahan  kimia,  serta  beban  pencemar  lingkungan yang dihasilkan dari instalasi pengolahan air dengan teknologi ion  exchange  dan  teknologi  membran.  Hasil  yang  didapatkan berdasarkan efisiensi removal dari kedua instalasi adalah nilai konduktivitas masih di atas 10 µs/cm, namun instalasi dengan teknologi  membran  lebih  baik  dalam  merevomal  parameter. Instalasi dengan teknologi membran membutuhkan waktu lebih lama  untuk  satu  kali  cleaning  in  place  (CIP)  dibandingkan teknologi ion exchange yang membutuhkan waktu lebih singkat untuk  satu  kali  regenerasi  resin.  Sedangkan,  instalasi  dengan teknologi  ion  exchange  membutuhkan  lebih  banyak  bahan kimia  dan  air  untuk  maintenance,  sehingga  biaya  yang dikeluarkan akan lebih mahal. Berdasarkan dari beban pence- mar yang  dihasilkan,  teknologi  dengan  ion  exchange  mengha- silkan  lebih  banyak  beban  pencemar  dibandingkan  dengan teknologi membran.
Kata Kunci—Demineralisasi, Ion Exchange,  Membran, Pengolahan Air, Reverse Osmosis.

## I. PENDAHULUAN
IR  merupakan  hal  utama  untuk  memenuhi  kebutuhan sehari-hari.  Tidak  hanya  untuk  kebutuhan  pokok,  air juga  diperlukan  bagi  suatu  industri.  Umumnya,  air  yang digunakan  untuk  proses  industri  tersebut  merupakan  air demineralisasi.
Air  demineralisasi  atau  bisa  disebut  sebagai  air  murni adalah air tanpa mineral yang diproses dengan cara mengu- rangi  atau  menghilangkan ion-ion  mineral  yang  terkandung dalam  air.  Kontaminan  atau  ion  yang  terkandung  pada  air tersebut, jika digunakan untuk industri dan tidak dihilangkan, maka akan menyebabkan terjadinya korosi dan pembentukan kerak ( fouling ), sehingga akan mengganggu proses yang akan terjadi selanjutnya [1].
Industri  akan  selalu  membutuhkan  kualitas  air  dengan standar yang tinggi untuk kebutuhan prosesnya. Oleh karena itu, dibutuhkan teknologi yang dapat  mendukung pengolah- an  air  agar  dihasilkan  air  dengan  kualitas  yang  diinginkan.
Sudah banyak perusahaan yang bergerak di bidang pengolah- an  air,  nasional  maupun  internasional,  salah  satunya  adalah Nalco Water an Ecolab Company yang sudah menjadi anak perusahaan dari  Ecolab Inc. sejak tahun 2011. Nalco Water sudah  menjadi  perusahaan  global  yang  terpercaya  dalam menyediakan sistem pengolahan air bersih dan limbah, bahan kimia,  maupun  servis  untuk  pemeliharaan  sistem  pengo- lahannya.
Nalco  Water  selalu  ingin  menjaga  kepercayaan customer dengan menerapkan prinsip minimisasi penggunaan air, hasil yang  maksimal,  dan  biaya  yang  optimal.  Salah  satu  dari banyaknya customer Nalco Water membutuhkan air demine- ralisasi  untuk  umpan boiler ,  proses  produksi,  dan cooling tower di  industri.  Air  baku  yang  akan  diolah  menjadi  air demineralisasi  bersumber  dari  Sungai  Bengawan  Solo (Babat-Lamongan)  dan  Sungai  Gununganyar  (Surabaya) yang telah melewati pre-treatment dari Instalasi Pengolahan Air (IPA) sebelumnya. Terdapat dua instalasi pengolahan air demineralisasi  dari  Nalco  Water,  yaitu  instalasi  dengan teknologi ion  exchange (pertukaran  ion)  yang  berkapasitas ±1.450 m 3 /hari dan instalasi dengan teknologi membran yang berkapasitas ±2.000 m 3 /hari.
Ion exchange merupakan teknologi yang digunakan dalam demineralisasi  air  untuk  menghilangkan  kontaminan  positif maupun negatif dengan menggunakan zat yang dapat menu- kar ion-ion dalam air tersebut, biasanya digunakan resin seba- gai penukar ion [2]. Resin penukar ion suatu saat akan meng- alami  kejenuhan,  sehingga  perlu  dilakukan  regenerasi  resin dengan bantuan bahan kimia untuk mengembalikan performa resin.  Sedangkan, reverse  osmosis (RO)  adalah  teknologi untuk  memisahkan  antara  pelarut  dan  dari  larutan  garam melalui  membran  semi  permeabel  dan  tekanan  hidrostatik [3].  RO  memerlukan  lebih  sedikit  bahan  kimia,  namun membutuhkan  energi  yang  lebih  besar  untuk  menghasilkan tekanan  tinggi  agar  dapat  melewati  pori  membran  yang berukuran kecil.
Secara  umum, teknologi ion  exchange maupun  membran memiliki  fungsi  yang  sama,  yaitu  untuk  menghilangkan kontaminan  berupa  partikel  ion  yang  ada  dalam  air,  namun kedua  teknologi  tersebut  tentunya  memiliki  kelebihan  dan kekurangan masing-masing, baik dalam operasional maupun biaya.  Oleh  karena  itu,  kajian  ini  akan  dibahas  mengenai efisiensi removal ,  operasional  dan maintenance ,  biaya penggunaan  bahan  kimia,  dan  beban  pencemar  yang dihasilkan dari  instalasi  pengolahan  air demineralisasi  yang menggunakan  teknologi  pertukaran  ion  ( ion  exchange )  dan membran RO dari Nalco Water an Ecolab Company.

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Pengumpulan Data
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data pri-

## Kajian Instalasi Pengolahan Air Demineralisasi dari Nalco Water an Ecolab Company
Dita Dwi Setya Putri dan Alfan Purnomo Departemen Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : alfanpurnomo@gmail.com
A
mer dan sekunder. Data primer yang digunakan adalah para- meter  kualitas  air  demineralsasi  untuk  mengetahui  efisiensi removal dari  setiap unit. Parameter yang diukur adalah pH, kesadahan, alkalinitas, silika (SiO 2 ), besi (Fe), dan kondukti- vitas yang didapatkan dari pengambilan sampel di 6 titik sam- pel  untuk  instalasi  dengan ion  exchange dan  8  titik  sampel untuk  instalasi  dengan  membran  pada  lokasi  penelitian. Kemudian akan dilakukan uji laboratorium untuk mendapat- kan  kualitas  air  demineralisasi.  Sedangkan  data  sekunder yang  digunakan  adalah  data  prosedur maintenance instalasi pengolahan  air  demineralisasi.  Data  ini  terdiri  dari  operasi- onal  sehari-hari  yang  dilakukan  untuk  pemeliharaan  ( main- tenance ) instalasi pengolahan air demineralisasi.

## B. Analisis Data dan Pembahasan
Data  yang  telah  terkumpul  akan  dianalisis  dan  dibahas secara keseluruhan. Analisis dan pembahasan dilakukan agar hasil  dari  proses  pengolahan  data  tersebut  dapat dibanding- kan dengan konsep teori yang mendasari ruang lingkup kajian yang  diperoleh  dari  studi  literatur.  Langkah  pertama  adalah menganalisis  perbedaan  unit-unit  instalasi  pengolahan  air demineralisasi  yang  menggunakan  teknologi ion  exchange dan  membran.  Selanjutnya,  menganalisis  kualitas  air  baku dan  kualitas  air  produksi  dengan  membandingkan  target pengolahan  dari  Nalco  Water  dan  standar  baku  mutu  air boiler berdasarkan ASME ( American Society of Mechanical Engineers ). Parameter yang diukur untuk menentukan kuali- tas  air  baku,  antara  lain  pH,  kesadahan,  alkalinitas,  silika (SiO 2 ),  besi  (Fe),  dan  konduktivitas  pada  inlet  dan  outlet setiap unit. Kemudian, menganalisis operasional dan mainte- nance , serta pengelolaan produk samping ( by product ) pada kedua instalasi pengolahan air demineralisasi yang nantinya akan ditemukan kendala pada saat operasional. Selanjutnya, dilakukan  analisis  biaya  berdasarkan  penggunaan  bahan kimia, serta beban pencemar lingkungan yang dihasilkan dari kedua instalasi.

## III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## A. Unit Pengolahan
Nalco  Water  melakukan  pengolahan  air  demineralisasi yang akan menghasilkan air demineralisasi  di customer -nya untuk umpan boiler , proses produksi, dan cooling tower . Air baku  yang  akan  diolah  bersumber  dari  air  sungai  yang sebelumnya sudah melewati pre-treatment dari IPA (Instalasi Pengolahan Air) Gunungsari Surabaya dan Babat Lamongan.
Terdapat  perbedaan  dua  teknologi  yang  digunakan  oleh Nalco  Water  pada  instalasi  pengolahan  air  demineralisasi, yaitu  teknologi  pertukaran  ion ( ion  exchange )  dengan  tipe single  bed dan  teknologi  membran  dengan  ultrafiltasi  dan reverse  osmosis (RO),  namun  pada  kedua  instalasi  pengo- lahan dilengkapi  dengan unit mixed bed  exchanger di  akhir pengolahan  sebagai  unit  terakhir  agar  menghasilkan  air dengan kualitas yang diinginkan. Alir proses pengolahan air dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.
1) Filtered Water Tank
Pada filtered  water  tank tidak  terdapat  media  ataupun proses yang terjadi. Unit ini hanya berfungsi sebagai tempat untuk  menampung  air  baku  yang  sudah  melewati pre- treatment dari  IPA  (Instalasi  Pengolahan  Air)  Gunungsari
Surabaya dan Babat Lamongan.

## 2) Lime Treated Water
Pada  unit lime  treated  water IA  terdapat  proses  penam- bahan lime (kapur)  yang  digunakan  untuk  mengurangi  ion yang menyebabkan kesadahan pada air, seperti ion Ca + dan Mg + . Sedangkan, lime treated water IIIA hanya menampung air dari lime treated water IA dan tidak terjadi penambahan bahan kimia ataupun proses tertentu.
3) Activated Carbon Filter (ACF)
Media  yang  digunakan  pada  ACF  adalah  kerikil  ( gravel ) dan karbon aktif yang dapat menyaring partikel berukuran 0,5 mikrometer.  Karbon  aktif  merupakan  adsorben  yang  dapat menghilangkan  rasa  tidak  enak  dan  bau.  Selain  itu,  karbon aktif juga efektif untuk menghilangkan senyawa organik dan anorganik [4].

## 4) Multi-media Filter (MMF)
Multi-media  filter ini  berfungsi  untuk  mengurangi total suspended solid (TSS), seperti lumpur, tanah liat, pasir, bahan organik,  alga,  dan  mikroorganisme  lainnya.  Unit  ini  juga dapat  menghilangkan  kandungan  bakteri,  warna,  rasa,  bau, besi, dan mangan [5]. Media yang digunakan adalah antrasit, pasir silika, dan kerikil ( gravel ).
5) Basket Strainer
Basket  strainer berfungsi  sebagai  penyaring  benda  asing sebelum  masuk  ke  unit  ultrafiltrasi  (UF).  Untuk  keperluan industri, strainer digunakan  untuk  menyaring  partikel  yang lebih  besar  yang  tidak  diinginkan,  seperti  pasir,  bahan organik, dan kotoran bahan kimia dari aliran pipa distribusi.

## 6) Ultrafiltrasi (UF)
Ultrafiltrasi (UF) merupakan proses pemurnian air di mana air  dipaksa  mengalir  melalui  membran  semipermiabel  yang berfungsi  untuk menyaring  suspended  solid dan  koloid. Padatan  tersuspensi  dan  zat  terlarut  dengan  berat  molekul tinggi akan tetap berada di satu sisi membran, sedangkan air dan zat terlarut dengan berat molekul rendah akan menembus ke  sisi  permeat.  Ultrafiltrasi  berfungsi  untuk  menyisihkan senyawa  berukuran  molekuler,  termasuk  mikroba,  dengan menggunakan membran yang mempunyai ukuran pori 0,002 – 0,1 mikron dan dioperasikan dengan tekanan > 20 psi [3].
7) Cartridge Filter
Di  dalam cartridge  filter terdapat  filter  yang  berfungsi sebagai barrier sebelum  masuk  ke  unit  RO.  Dari cartridge filter air  di  pompa  dengan high  pressure  pump (HPP)  agar sampai ke unit RO.
Gambar 1. Diagram alir instalasi dengan teknologi ion exchange .
Gambar 2. Diagram alir instalasi dengan teknologi membran.

## 8) Reverse Osmosis (RO)
RO  digunakan  untuk  menghilangkan  kontaminan  yang belum tersaring  dari unit sebelumnya dengan menggunakan tekanan  untuk  memaksa  air  melalui  membran  semi permeabel.  Fungsi  dari  RO  adalah  untuk  memisahkan  ion garam  dan  bahan  koloid  melalui  membran  semi  permeabel yang mempunyai ukuran pori < 1 nm [3]. Air akan mengalir dari  yang lebih pekat  (mengandung banyak kontaminan) ke konsentrasi yang lebih kecil (lebih sedikit kontaminan) untuk menghasilkan  air  produk  yang  bersih.  Air  produk  hasil  RO disebut dengan permeat.

## 9) Cation Exchanger
Pada  kolom cation  exchanger terdapat  resin  kation  yang berfungsi untuk mengikat ion-ion mineral positif. Ion H + dari resin  akan  lepas  dan larut  ke  dalam  air.  Berikut merupakan contoh  reaksi ion  exchange antara  ion  kalsium  (Ca 2+ )  dan resin kation (R-H):
2R-H  + Ca 2 + → R 2 K + 2H +
Ion kalsium yang larut dalam air akan berbentuk kalsium karbonat. Ion kalsium akan terpecah menjadi molekul air dan karbon  dioksida  saat  diikat  oleh  resin  [6].  Jika  resin  sudah jenuh,  maka  resin  harus  diregenerasi  untuk  meningkatkan performa  resin  agar  dapat  menangkap  kontaminan  dengan optimal.
10) Anion Exchanger
Ion  H + yang  terbentuk  dari cation  exchanger akan berikatan dengan anion dalam air, sehingga ion hidrogen akan menghasilkan asam kuat. Sifat asam ini dapat dihilangkan di dalam anion  exchanger yang  berisi  resin  anion  untuk menghilangkan ion-ion mineral negatif. Ion negatif yang larut dalam  air  akan  terikat  oleh  resin,  sehingga  ion  OH - akan terlepas.  Berikut  merupakan  contoh  reaksi ion  exchange antara ion negatif (A 2- ) dan resin anion (R-OH):
2R-OH + A 2 − → R 2 A + 2OH −
Pada akhirnya ion H + dan OH - akan bereaksi  membentuk molekul air baru:
2H + + OH − → H 2 O
11) Mixed Bed Exchanger
Mixed  bed  exchanger merupakan  salah  satu  tipe  dari demineralisasi  dimana terdapat  resin  kation untuk mengikat kontaminan  positif  dan  resin  anion  yang  berfungsi  untuk mengikat kontaminan negatif. Proses yang terjadi pada mixed bed  exchanger sama  dengan cation  exchanger dan anion exchanger , namun resin kation dan anion dalam pada mixed bed  exchanger berada  di  tangki  yang  sama.  Resin  kation diletakkan  di  bagian  bawah  dan  resin  anion  di  bagian  atas, peletakan  ini  karena  massa  jenis  resin  kation  lebih  besar daripada resin kation.

## 12) Degasifier
Degasifier berfungsi  untuk  menghilangkan  gas-gas karbondiokasida (CO 2 ) pada air yang dapat mempercepat laju korosi  pada boiler dan  perpipaan.  Pada  unit  ini  dilengkapi dengan transfer  pump untuk  memompa  air  menuju  unit selanjutnya dan degassing fan yang berfungsi untuk aerasi. Degasifier pada  instalasi  dengan  teknologi ion  exchange diletakkan di antara cation exchanger dan anion exchanger . Setelah  melewati cation  exchanger ,  air  akan  bersifat  asam karena ion-ion  positif air sudah teradsorpsi. Terdapat  reaksi kesetimbangan antara CO 2 dan ion-ion  karbonatnya, seperti berikut:
CO 2 + H 2 O ↔ HCO 3 – +   H + ↔ CO 3 2− + 2H +
Jika  pH  rendah,  maka reaksi  akan  cenderung  ke kiri  dan menghasilkan  CO 2 .  Jika  ke  kanan,  maka  air  akan  semakin asam  dan terbentuk  ion  karbonat. Maka, setelah dari cation exchanger akan  menghasilkan  CO 2 .  Jika degasifier diletak- kan setelah cation exchanger , CO 2 akan terbuang dan ion-ion karbonat  (CO 3 2- )  dan  bikarbonat  (HCO 3 - )  akan  berubah menjadi CO 2 agar setimbang lagi. Sehingga, konsentrasi ion- ion negatif akan berkurang secara drastis. Berkurangnya ion- ion  negatif  akan  meringankan  beban anion  exchanger , sehingga anion  exchanger tidak  mudah  jenuh,  frekuensi pembersihan akan lebih rendah, dan berkurangnya pengguna- an  bahan  kimia  untuk  pembersihan.  Hal  tersebut  menjadi alasan degasifier diletakkan di  antara cation  exchanger dan anion exchanger .
13) Condensate Tank dan Demin Water Tank
Condensate tank dan demin water tank berfungsi  sebagai tangki penampung air terakhir air hasil demineralisasi ( demin water ). Demin  water tersebut  akan  didistribusikan  sesuai dengan  kebutuhan  masing-masing user/customer ,  seperti untuk umpan boiler , proses produksi, atau cooling tower .

## B. Analisis Kualitas Air Demineralisasi
Analisis  kualitas  air  dilakukan  dengan  pengujian laboratorium terhadap sampel yang telah diambil pada setiap outlet unit pengolahan. Berdasarkan hasil analisis parameter tersebut,  konsentrasi  efluen  dari  setiap  instalasi  dapat dibandingkan  dengan  baku  mutu  yang  ada  dan  target pengolahan dari Nalco Water seperti Tabel 1.
Berdasarkan target pengolahan dari Nalco Water, nilai pH dan  kandungan  silika  pada  efluen  kedua  instalasi  sudah memenuhi target pengolahan, namun parameter konduktivitas  masih  belum  memenuhi  target  pengolahan karena  nilainya  masih  >10  µs/cm.  Tingginya  nilai konduktivitas  dapat  disebabkan  karena  nilai salt  rejection yang  menurun  sehingga  perlu  dilakukan cleaning  in  place (CIP).  Selain  itu,  juga  dapat  disebabkan  karena  patah  atau rusaknya  interkoneksi  antar  membran  di  dalam  vessel  [8].
Tabel 1.
Kualitas Efluen Instalasi Teknologi Ion Exchange dan Membran
No. Parameter Konsentrasi Efluen Teknologi Ion Exchange Konsentrasi Efluen Teknologi Membran Target Pengolahan Nalco Water Baku Mutu Umpan Boiler 1 pH 8,5 8,6 8,5−9,5 10,5−11,5 2 Kesadahan (mg/L CaCO3) 0 0 - 0 3 Alkalinitas (mg/L CaCO3) 12,2 18,3 - 200−400 4 Fe (mg/L) 0,06 0,05 - 1 5 Silika (mg/L) 0,19 0,15 ≤ 0,2 150 6 Konduktivitas (µs/cm) 32,9 30,9 ≤ 10 3000
Nilai  konduktivitas  tinggi  juga  disebabkan  oleh  lamanya waktu  untuk  pertukaran  ion.  Jika  konduktivitas  tidak mengalami  penurunan,  maka  perlu  dilakukan  regenerasi ulang pada resin yang digunakan [6].
Parameter yang belum memenuhi baku umpan boiler akan dilakukan  pengolahan  ( treatment )  lanjutan  agar  dapat memenuhi  kualitas  air  sebagai  umpan boiler .  Kualitas  air yang  belum  memenuhi  baku  mutu  akan  menimbulkan permasalahan  pada  sistem.  Tingginya  alkalinitas  pada  air umpan boiler dapat  menyebabkan  terbentuknya  kerak  [7]. Sedangkan,  jika  alkalinitas  pada  air  umpan boiler terlalu rendah, maka akan memicu terjadinya korosi pada air. Selain itu, adanya ion Ca 2+ dan Mg 2+ pada air dapat menyebabkan timbulnya  kerak  [8].  Kandungan  konduktivitas  yang  tinggi pada air akan menyebabkan terjadinya korosi [9].
Hasil uji parameter juga dapat digunakan untuk mengeta- hui  efisiensi removal dari  setiap  instalasi.  Perbandingan efisiensi removal dari  instalasi  dengan  teknologi  ion exchange dan teknologi membran dapat dilihat pada Tabel 2.
C. Operasional dan Pemeliharaan (Maintenance)
Unit instalasi harus dilakukan maintenance apabila kuali- tas  air  sudah  melebihi  target  pengolahan  atau  standar  baku mutu yang digunakan. Untuk keperluan maintenance , setiap
instalasi pengolahan air terdapat lebih dari satu unit. Instalasi pengolahan air dengan teknologi ion exchange setiap unitnya berjumlah  3  unit,  namun  unit  yang  dijalankan  hanya  1  unit saja, 2 unit lainnya harus dalam keadaan siap untuk dijalan- kan  ( stand  by ).  Sedangkan,  instalasi  pengolahan air  dengan teknologi  membran  setiap  unitnya  berjumlah  2  unit  (1  unit dijalankan  dan  1  unit  untuk  cadangan). Maintenance pada masing-masing  unit instalasi  dapat dilihat pada Tabel  3 dan Tabel 4.
Air  yang  digunakan  untuk backwash ACF  dan  MMF adalah  air  dari outlet masing-masing  unit.  Regenerasi  resin dilakukan dengan air lunak ( lime soft water ) untuk mencegah terjadinya  pengendapan  kontaminan  di  permukaan  resin. Sedangkan, CIP unit UF dan RO dilakukan menggunakan air produk masing-masing.

## D. Biaya Penggunaan Bahan Kimia
Regenerasi  resin  pada  teknologi  ion exchange dilakukan setiap 12 jam sekali setelah memproduksi  air sebanyak 725 m3, sehingga dalam sehari  dapat  dilakukan regenerasi  resin sebanyak dua kali. Sedangkan, pada teknologi membran, CIP unit UF dilakukan sekali dalam rentang waktu 2–3 bulan, dan CIP  unit  RO  dilakukan  sekali  dalam  rentang  waktu  2–4 minggu.
Tabel 2. Perbandingan Efisiensi Removal Instalasi dengan Teknologi Ion Exchange dan Membran No. Parameter Teknologi Ion Exchange Teknologi Membran Inlet Outlet Removal (%) Inlet Outlet Removal (%) 1 Kesadahan (mg/L CaCO 3 ) 92,85 0 100 178,55 0 100 2 Alkalinitas (mg/L CaCO 3 ) 85,40 12,20 86 164,70 18,30 89 3 Fe (mg/L) 0,09 0,06 33 0,16 0,05 69 4 Silika (mg/L) 1,29 0,19 85 6,55 0,15 97 5 Konduktivitas (µs/cm) 2.070 32,9 98 2.080 30,9 99 Tabel 3. Maintenance Instalasi Teknologi Ion Exchange No. Unit Cara Total Waktu (menit) Bahan Kimia Kebutuhan Air (m 3 ) Jenis Jumlah (kg) 1 Lime Treated Water (LTW) - - - - - 2 Activated Carbon Filter (ACF) Backwash 35 - - 21,91 3 Cation Exchanger Regenerasi 83 H 2 SO 4 400 39,97 4 Degasifier - - - - - 5 Anion Exchanger Regenerasi 83 NaOH 166,35 31,95 6 Mixed bed Exchanger Regenerasi 83 H 2 SO 4 200 19,99 NaOH 83,18 15,98 7 Demin Tank - - - - - Total - 284 - 849,53 129,79 Tabel 4. Maintenance Instalasi Teknologi Membran No. Unit Cara Total Waktu (menit) Bahan Kimia Kebutuhan Air (m 3 ) Jenis Jumlah (kg) 1 Filtered water tank - - - - - 2 Multi-media filter (MMF) Backwash 35 - - 54,8 3 Basket strainer Flushing - - - - 4 Ultrafiltration (UF) Cleaning in place (CIP) 845 PC-98 125 5 PC-77 50 NaOH 1 HCl 2 NaOCl 25 5 Cartridge filter Penggantian Filter - - - - 6 Reverse osmosis (RO) Cleaning in place (CIP) 765 PC-98 100 16,5 PC-77 100 NaOH 1 HCl 2 7 Degasifier - - - - - 8 Mixed bed Exchanger Regenerasi 83 H 2 SO 4 200 19,99 NaOH 83,18 15,98 9 Condensate Tank - - - - - Total - 1693 - 689,18 112,26
Jumlah  biaya  penggunaan  bahan  kimia  dari  instalasi dengan teknologi ion exchange dan membran dihitung untuk satu  kali  regenerasi  resin  dan  CIP,  dapat  dilihat  secara berturut-turut pada Tabel 5 dan Tabel 6.
Jika  dihitung  berdasarkan maintenance instalasi  dalam satu bulan, biaya penggunaan bahan kimia yang dibutuhkan untuk maintenance instalasi  dengan teknologi ion exchange adalah  Rp734.629.500,00.  Sedangkan,  biaya  penggunaan bahan  kimia  yang  dibutuhkan  untuk maintenance instalasi dengan teknologi membran adalah Rp273.379.000,00.

## E. Beban Pencemar Lingkungan
Berdasarkan  urutan  keaktifan,  ion  Ca 2+ menunjukkan keaktifan yang lebih tinggi daripada ion Mg 2+ dan Fe 3+ [10]. Pada  perhitungan  ini,  diasumsikan  jika  pencemar  yang terkandung dalam air hasil regenerasi resin adalah ion Ca 2+ . Perhitungan  beban  pencemar  dari  air  hasil  regenerasi  resin kation ini diasumsikan bahwa kontaminan yang terikat pada resin kation adalah ion Ca 2+ .
Reaksi  saat  pertukaran  ion  Ca 2+ dan  resin  kation berlangsung:
2R-H + Ca 2+ → R-Ca + 2H +
Reaksi setelah regenerasi resin kation dengan H 2 SO 4 :
R-Ca + H 2 SO 4 → 2R-H + CaSO 4
Dari  reaksi  tersebut,  dapat  diketahui  bahwa  ion  kalsium yang terikat oleh resin akan lepas dan bergabung dengan ion sulfat membentuk senyawa kalsium sulfat (CaSO 4 ). Kalsium sulfat  inilah  yang  terkandung  pada  air  hasil  dari  regenerasi
resin  kation  dan  akan  menjadi  pencemar  jika  langsung dibuang ke badan air.
Pada anion  exchanger ,  perhitungan  beban  pencemar  dari air  hasil  regenerasi  resin  anion  diasumsikan  bahwa kontaminan  yang  terikat  pada  resin  anion  adalah  ion  Cl - . Reaksi saat pertukaran ion Cl - dan resin anion berlangsung:
R-H + Cl − → R-Cl + OH −

## Reaksi setelah regenerasi resin anion dengan NaOH:

## R-Cl + NaOH → R-OH + NaCl
Dari  reaksi  tersebut,  dapat  diketahui  bahwa  ion  klorida yang terikat oleh resin akan lepas dan bergabung dengan ion natrium  membentuk  senyawa  natrium  klorida  (NaCl). Natrium  klorida  inilah  yang  terkandung  pada  air  hasil  dari regenerasi  resin  anion  dan  akan  menjadi  pencemar  jika langsung dibuang ke badan air. Perhitungan beban pencemar yang dihasilkan dari  regenerasi  resin  dan CIP berturut-turut dapat dilihat pada Tabel 7.
Air  limbah  yang  dihasilkan  dari backwash unit  ACF  dan MMF,  serta cleaning  in  place (CIP)  unit  UF  dan  RO  akan disalurkan  ke wastewater  treatment (WWTP)  untuk  diolah lebih lanjut sebelum dibuang ke badan air. Sedangkan, hasil dari  regenerasi  resin  akan  dinetralkan  terlebih  dahulu sebelum dibuang ke badan air.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan target pengolahan dari Nalco Water, parameter konduktivitas  dari  kedua  instalasi  belum  memenuhi  target pengolahan.  Nilai  konduktivitas  dari  instalasi  dengan
Tabel 5.
Biaya Bahan Kimia Instalasi Teknologi Ion Exchange Unit Bahan Kimia Jumlah (kg) Harga Satuan Total Harga Jumlah Cation Exchanger NaOH 400 Rp15.000,00 Rp6.000.000,00 Rp6.000.000,00 Anion Exchanger H 2 SO 4 166,35 Rp13.000,00 Rp2.162.550,00 Rp2.162.550,00 Mixed bed Exchanger NaOH 200 Rp15.000,00 Rp3.000.000,00 Rp4.081.275,00 H 2 SO 4 83,175 Rp13.000,00 Rp1.081.275,00 Tabel 6. Biaya Bahan Kimia Instalasi Teknologi Membran Unit Bahan Kimia Jumlah (kg) Harga Satuan Total Harga Jumlah Ultrafiltrasi (UF) NaOH 1 Rp15.000,00 Rp15.000,00 Rp10.797.000,00 HCl 2 Rp8.500,00 Rp17.000,00 PC 98 125 Rp62.400,00 Rp7.800.000,00 PC 77 50 Rp52.800,00 Rp2.640.000,00 NaOCl 25 Rp13.000,00 Rp325.000,00 Reverse osmosis (RO) NaOH 1 Rp15.000,00 Rp15.000,00 Rp11.552.000,00 HCl 2 Rp8.500,00 Rp17.000,00 PC 98 100 Rp62.400,00 Rp6.240.000,00 PC 77 100 Rp52.800,00 Rp5.280.000,00 Mixed bed exchanger NaOH 200 Rp15.000,00 Rp3.000.000,00 Rp4.081.275,00 H 2 SO 4 83,175 Rp13.000,00 Rp1.081.275,00 Tabel 7. Beban Pencemar Lingkungan Maintenance Beban Pencemar Pencemar Debit (m 3 /hari) Konsentrasi (mg/L) Jumlah (kg/hari) Toksisitas Teknologi Ion Exchange Regenerasi resin CaSO4 693,45 13890 9632,02 Non-toksik NaCl 554,31 7614 4220,52 Non-toksik Total 13852,54 - Teknologi Membran ClP UF PC 98 12,00 50000 600,00 Non-toksik PC 77 7,20 20000 144,00 Non-toksik CIP RO PC 98 7,78 50000 389,19 Non-toksik PC 77 7,78 50000 389,19 Non-toksik Total 1522,38 -
teknologi ion  exchange dan  membran  berturut-turut  adalah 32,9 µs/cm dan 30,9 µs/cm. Berdasarkan efisiensi removal , instalasi  dengan  teknologi  membran  memiliki  efisiensi removal yang  lebih  tinggi  untuk  menurunkan  kesadahan, alkalinitas,  besi,  silika,  dan  konduktivitas  secara  berturut- turut sebesar 100%, 89%, 69%, 98%, dan 99% dibandingkan instalasi teknologi ion exchange dengan removal kesadahan, alkalinitas,  besi,  silika,  dan  konduktivitas  secara  berturut- turut sebesar 100%, 86%, 33%, 85%, dan 98%.
Berdasarkan  waktu  yang  diperlukan  untuk maintenance , instalasi  pengolahan  air  demineralisasi  dengan  teknologi membran  membutuhkan  waktu  untuk  satu  kali cleaning  in place (CIP) pada unit UF ±14 jam dan CIP unit RO ±12 jam. Waktu yang dibutuhkan untuk satu kali regenerasi resin pada teknologi ion  exchange adalah  ±1,3  jam.  Sedangkan, berdasarkan  penggunaan  bahan  kimia  dan  air,  instalasi dengan teknologi membran membutuhkan lebih sedikit bahan kimia sebanyak 573 kg/hari dan air sebanyak 72 m 3 /hari air, dibandingkan  dengan  instalasi  dengan  teknologi ion exchange yang  membutuhkan  bahan  kimia  sebanyak 1.699,05 kg/hari dan air sebanyak 259,58 m 3 /hari.
Instalasi  dengan  teknologi ion  exchange lebih  banyak dalam  konsumsi  bahan  kimia,  sehingga  biaya  penggunaan bahan kimia juga lebih mahal, yaitu Rp734.629.500,00/bulan dibandingkan  dengan  instalasi  dengan  teknologi  membran yang lebih terjangkau dalam penggunaan bahan kimia, yaitu Rp273.379.000,00/bulan.  Selain  itu,  berdasarkan  beban pencemar  yang  lingkungan,  instalasi  dengan  teknologi ion exchange menghasilkan  lebih  banyak  beban  pencemar sebesar 13.852,54 kg/hari daripada instalasi dengan teknologi membran yang menghasilkan beban pencemar sebesar
1.522,38 kg/hari.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  F. Suryani, M. Madagaskar, dan R. A. N. Moulita, “Analisis pengaruh waktu  dan  tekanan  terhadap  demineralisasi  air  buangan  ac  dengan metode reverse osmosis,” J. Redoks , vol. 7, no. 1, hal. 1–9, 2022, doi: 10.31851/redoks.v7i1.7924.
[2]  N.  Fernando  dan  P.  A.  Ransun,  “Studi  Ion  Exchange  untuk Menghasilkan  Air  Umpan  Boiler  Berbahan  Baku  Air  Sumur Kecamatan Rungkut,” Departemen Teknik Kimia, UPN Veteran Jawa Timur, Surabaya, 2022.
[3]  A. Masduqi dan A. F. Assomadi, Operasi dan Proses Pengolahan Air .
Surabaya: ITS Press, 2012.
[4]  A.  Bhatnagar,  W.  Hogland,  M.  Marques,  dan  M.  Sillanpää,  “An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment  applications,” Chem.  Eng.  J. ,  vol.  219,  hal.  499–511,  Mar 2013, doi: 10.1016/J.CEJ.2012.12.038.
[5]  E. Roslinda dan G. Hardiansyah, “Teknologi multi media filter untuk memproduksi  air  bersih  di  lahan  gambut,” JPPM  (Jurnal  Pengabdi. dan  Pemberdaya.  Masyarakat) ,  vol.  3,  no.  1,  hal.  141,  2019,  doi: 10.30595/jppm.v3i1.3123.
[6]  R. M. Gultom, “Menghitung Banyaknya Jumlah H 2 SO 4 untuk Satu Kali Proses  Regenerasi  Kation  Exchange  di  Water  Treatment  Plant,”  in Diseminasi FTI. Institut Teknologi Nasional Bandung ., 2021, hal. 1–8.
[7]  Husnawati, B. G. Bhernama, dan Tarmizi, “Analisis air boiler dengan parameter ph, alkalinitas, tds, hardness dan silika di pt. beurata subur persada,” Amina ,  vol.  3,  no.  2,  hal.  62–68,  2021,  doi: https://doi.org/10.22373/amina.v3i2.2002.
[8]  M.  Fatimura,  “Tinjauan  teoritis  permasalahan  boiler  feed  water  pada pengoperasian  boiler  yang  dipergunakan  dalam  industri,” J.  Media Tek. , vol. 12, no. 1, hal. 24–32, 2015.
[9]  A.  Supriyadi  dan  A.  Masyruroh,  “Proses  optimasi  desalinasi  dan demineralisasi  untuk  menjamin  kuantitas  dan  kualitas  air  proses  dan domestik di pt ineos aromatics indonesia,” J. Lingkung. dan Sumberd. Alam , vol. 5, no. 1, hal. 13–23, Apr 2022, doi: 10.47080/jls.v5i1.1809.
[10]  G. Ramadhani, G. I. Ramadhani, dan A. Moesriati, “Pemanfaatan biji asam jawa (tamarindusindica) sebagai koagulan alternatif dalam proses menurunkan  kadar  cod  dan  bod  dengan  studi  kasus  pada  limbah  cair industri  tempe,” J.  Tek.  ITS ,  vol.  2,  no.  1,  hal.  D22–D26,  2013,  doi: 10.12962/j23373539.v2i1.3210.