RAWATAN AIR

1.0 Pengenalan

Air merupakan satu daripada sumber semulajadi yang memainkan peranan yang

sangat penting dalam kehidupan manusia. Bekalan air adalah kritikal untuk kehidupan

dimana fungsi asas masyarakat juga memerlukan air contohnya untuk kebersihan iaitu

kesihatan awam. Jumlah air di bumi mengikut kajian ialah 1.4 x 10km. pada 93

permukaan bumi 92.7% adalah air laut, 2.05% adalah air ais dan 0.65% ialah air

permukaan. Walaupun boleh dikatakan bekalan air mencukupi untuk semua negara di

dunia pada masa sekarang tetapi kita perlu memikirkan risiko kekurangan sumber air

pada masa akan datang.

Mengikut Malaysian Standards, MS 1228 kadar keperluan purata kegunaan air

untuk satu orang ialah 225liter/seorang/sehari. Kadar ini bergantung kepada waktu dan

tempat. Air digunakan untuk pelbagai jenis kegunaan yang boleh dikelaskan kepada

beberapa kategori utama iaitu kegunaan aktiviti harian oleh orang awam domestik,

kegunaan industri dan perbandaran, kegunaan bomba dan kehilangan dan pembaziran

air juga harus diambil kira. Dua sektor utama dalam pengunaan air ialah kegunaan isi

rumah dan kegunaan industri.

2.0 Jenis-jenis kegunaan industri

Dalam industri, air memainkan peranan penting dalam pelbagai kegunaan dan

peringkat. Industri merupakan pengguna air yang dominan serta terbesar di dunia

selain kegunaan domestik. Dalam industri, air digunakan dalam proses seperti air

dandang, air penyejuk, air untuk campuran konkrit, air untuk proses kimia seperti

pencairan dan banyak lagi.

2.1 Industri Kimia

Industri yang kedua terbesar penggunaan airnya ialah industri kimia yang

menggunakan lebih kurang 25 peratus daripada jumlah air yang digunakan dalam

industri pemprosesan. Lebih kurang 50% untuk kimia organik, 19% untuk kimia tak

organik, 14% untuk bahan plastik dan 7% untuk kimia untuk pertanian. Penggunaan

semula air dapat mengurangkan penggunaan bekalan air dalam industri ini dari 13.5

bgd kepada 5.2 bgd manakala keperluan bekalan air akan meningkat 300% dari 1.3

bgd ke 4.1 bgd.

3.0 Teknologi Dalam Rawatan Air Sisa Industri

Keseimbangan air dalam industri adalah sangat penting. Keseimbangan di dalam

konteks di atas bermaksud kuantiti dan kualiti air bekalan (sebelum digunakan dalam

proses) dan kuantiti serta kualiti air pelepasan atau effluen (air yang dilepaskan selepas

digunakan dalam proses) perlu dipastikan seimbang. Maklumat mengenai air bekalan

dan effluen adalah sangat penting dalam merekabentuk loji rawatan air sisa dan

memilih cara rawatan air yang paling sesuai dan paling ekonomik dengan keadaan air

sisa yang dilepaskan.

Selain effluen perlu diuji kualiti dan kuantitinya sebelum dilepaskan untuk

mematuhi syarat pelepasan yang telah disediakan. Selepas mengetahui jenis air sisa

yang dilepaskan dan berapa peratus pemulihan yang perlu dilakukan pada air maka

satu sistem tertentu dapat dipilih. Apabila sesuatu industri memilih teknologi yang paling

sesuai dengan air sisa yang dilepaskan dari proses dalam industri itu maka kadar

penggunaan semula dapat ditingkatkan seterusnya kuantiti bekalan air yang diperlukan

dapat dikurangkan. Tajuk-tajuk seterusnya membincangkan beberapa teknologi

rawatan air seperti osmosis balikan yang paling bermanfaat untuk industri serta

pengozonan, elektrodialisis dan sebagainya. Selain membincangkan asas teori bagi

teknologi-teknologi ini, kaitannya atau cara penggunaannya dalam merawat air sisa

industri juga akan dibincangkan. Teori- teori rawatan ini bukan sahaja merawat air sisa

malahan membolehkan air sisa tersebut digunakan semula untuk pelbagai kegunaan

dalam industri. Dengan cara ini penggunaan air dalam industri dapat dikurangkan

seterusnya dapat mengawal dan mengurangkan pelepasan effluen kumbahan atau air

sisa industri ke dalam alur air .

3.1 Proses Membrane (Selaput)

Penggunaan proses membrane atau selaput dalam pengasingan air daripada air

sisa adalah merupakan satu teknologi yang telah lama digunakan dalam industri.

Sebagai contohnya, kandungan mineral yang terlalu tinggi dalam air bekalan dari

Jabatan Bekalan Air tidak sesuai digunakan dalam industri semikonduktor. Maka

industri ini akan merawat air bekalan tersebut dengan proses membrane atau selaput

untuk mendapatkan yang air bersih untuk tujuan pemprosesan.

Pengertian bagi konsep ‘membrane’ atau selaput ialah teknologi ini merupakan

satu kaedah pemisahan air, ion-ion dan molekul-molekul yang kecil yang dibiarkan

mengalir melalui selaput separuh telap. Pada lazimnya proses ini tidak berfungsi

sebagai kaedah penurasan. Selalunya larutan yang perlu diasingkan dialirkan selari

dengan selaput dan pengasingan berlaku melalui pengaliran kuasa elektrik

(elektrodialisis) atau tekanan yang tinggi (osmosis balikan dan penurasanultra).

‘Membrane’ atau selaput yang digunakan dalam proses industri selalunya

dihadkan aplikasinya. Proses-proses seperti elektrodialisis, osmosis balikan, penurasan

ultra, penurasan mikro dan penurasan nano tertakluk dibawah teknologi ‘membrane’.

Setiap proses mempunyai kaedah operasi yang berlainan serta menggunakan jenis

selaput yang berlainan.

3.1.1 Teori Osmosis Balikan ( Reverse Osmosis )

Osmosis balikan merupakan satu proses pemisahan sesuatu pelarut (contohnya

air) daripada sesuatu bahan larut (contohnya garam). Selaput separuh telap digunakan

untuk memisahkan pelarut yang dibenarkan mengalir melalui selaput tersebut dari

bahan larut yang mempunyai berat molekul yang rendah dengan syarat tekanan yang

lebih tinggi dari tekanan osmosis larutan yang hendak dipisahkan.

Pada keseluruhannya, rekabentuk proses menulenkan air atau memekatkan

hasil-hasil yang dikehendaki dengan menggunakan kaedah osmosis balikan akan

melalui tiga fasa. Larutan yang hendak dipisahkan akan menjalani proses pra-rawatan

sebelum memasuki pengkalan osmosis balikan dengan tujuan untuk menghalang

selaput dari tersumbat atau tercemar. Selepas pra-rawatan air suapan akan dikenakan

tekanan yang tinggi dan dimasukkan ke dalam modul osmosis balikan. Hasil yang tulen

(yang mengandungi hanya sedikit sekali bahan larut) akan meresap melalui selaput ke

dalam saluran pengumpulan yang bertekanan rendah, untuk menghasilkan fluks yang

mencukupi, tekanan yang dikenakan mestilah tinggi daripada tekanan osmosis bahan

larutan. Hasil daripada pengkalan osmosis balikan akan dihantar ke satu lagi unit untuk

menjalani proses pascarawatan supaya ianya bersih dari bahan-bahan dan keadaan

yang tidak dikehendaki.

Kecekapan pengkalan osmosis balikan adalah terlalu bergantung kepada sifat-

sifat yang dimiliki oleh selaput separuh telap. Terdapat pelbagai jenis dan bentuk

selaput. Selalunya ianya dibuat daripada cellulose acetate dan kadang kala dalam

‘hollow fine fiber system’ menggunakan jenis nylon polimer. Diantara sifat-sifat yang

baik yang perlu ada pada selaput tersebut adalah seperti berikut

a. Kebolehtelapan yang tinggi untuk pelarut & penolakan yang tinggi untuk

bahan larut.

b. Rintangan yang tinggi kepada pemadatan yang disebabkan oleh tekanan

yang tinggi yang digunakan dalam kaedah ini.

c. Rintangan yang kuat terhadap serangan kimia dan biologi

Selain sifat selaput, pengkalan osmosis balikan mesti mempunyai kekuatan yang

cukup untuk menampung tekanan yang tinggi. Ia juga mesti mempunyai keupayaan

menghalang pengutuban kepekatan dan kotoran selaput dan menyediakan luas

permukaan/isipadu yang tinggi.

Biasanya kaedah pemisahan ini dapat mengasingkan 95-99% galian telarut, 95-

97% bahan organik terlarut dan lebih dari 98% bahan biologi dan koloid dalam air. Kos

operasi dan penggunaannya adalah lebih menjimatkan jika dibandingkan dengan

pemisahan secara penyulingan atau penyejatan dimana tenaga yang diperlukan adalah

rendah. Osmosis balikan merupakan satu operasi unit yang begitu banyak sekali

digunakan dalam industri. Terdapat pelbagai kegunaannya dalam industri. Teknologi ini

perlu dioptimumkan penggunaannya dalam rawatan air sisa industri kerana lebih

daripada 60% effluen yang telah dirawat dengan cara ini dapat digunakan semula untuk

kegunaan lain. Dengan cara ini penggunaan semula dapat ditingkatkan malahan

penggunaan bekalan air yang banyak dapat dikurangkan dalam aktiviti-aktiviti

pemprosesan dalam industri.

3.1.2 Penurasan Ultra

Penurasan ultra merupakan satu lagi jenis proses ‘membrane’ (selaput).

Teknologi ini mengasingkan sisa daripada airsisa melalui aspek-aspek saiz molekul dan

bentuk molekul. Air sisa di alirkan melalui modul selaput dimana perbezaan tekanan

pada selaput dikekalkan. Air dan molekul yang lebih kecil akan bergerak ke kawasan

yang mempunyai tekanan yang lebih rendah, manakala molekul-molekul yang lebih

besar seperti sisa kekal pada selaput.

Untuk mengelakkan keadaan yang kotor, larutan dialirkan melalui selaput pada

halaju yang tinggi dan perkara ini menyebabkan ketepatan pengasingan yang rendah.

Untuk meningkat kualiti hasil aliran dialirkan melali selaput secara berulang- ulang

beberapa kali atau dialirkan melalui beberapa modul yang bersiri.

Dalam penurasan ultra molekul yang mempunyai ketumpatan diantara 500

hingga 500 000 boleh diasingkan. Larutan dengan molekul yang melebihi had ini tidak

dapat diasingkan oleh penurasan ultra manakala molekul yang mempunyai ketumpatan

yang kurang daripada 500 pula diasingkan dan bergantung pada saiz liang selaput

yang digunakan.

Teknologi ini adalah berasaskan perbezaan tekanan iaitu molekul yang

berketumpatan rendah beralir melalui selaput manakal molekul yang berketumpatan

tinggi dikekalkan. Walaubagaimanapun perbezaan tekanan yang digunakan adalah

lebih rendah berbanding tekanan yang digunakan dalam proses osmosis balikan iaitu

diantara 35 hingga 650 kPa (5-10 psi).

3.2 Elektrodialisis ( Electrodialysis )

Proses elektrodialisis merupakan satu proses pengasingan spesies berion

daripada air dengan menggunakan arus elektrik. Selaput yang digunakan dalam proses

ini membenarkan pengaliran kation melalui selaput penggantian kation (cationic-

exchange membrane) dan anion melalui selaput penggantian anion (anionic-exchange

membrane). Melalui pemilihan selaput penggantian kation dan anion diantara dua

elektrod dalam larutan elektrolit yang berarus melalui penyekat poros dengan

menggunakan asid kuat sebagai kation dan bes kuat sebagai anion pengasingan akan

berlaku. Alat ini berfungsi pada tekanan rendah serta ianya murah dan senang

digunakan.

3.3 Electrowinning

Unit ‘ Electrowinning Electrolytic Cell ’ boleh memulihkan 99% daripada logam

daripada air sisa dan air sisa ini dapat dilepaskan pada tahap yang selamat. Dalam

teknologi ini pengumpulan logam dilakukan melalui kaedah elektrolisis. Elektrod dicelup

pada larutan dan apabila arus mengalir, logam akan terkumpul dan mengenap di katod.

Logam yang terenap dapat disingkirkan daripada larutan.

3.4 Pengapungan Elektro (Electroflotation)

Air sisa dirawat dengan menambahkan mineral selepas menyelaraskan pH air

sisa dan mengasingkan air sisa ke reaktor berlainan untuk proses-proses kogulasi dan

flokulasi. Buih gas yang dihasilkan melalui elektrolitik akan mengasingkan sisa-sisa

yang terampai pada permukaan air dalam tangki manakala effluen yang telah dirawat

akan dilepaskan dari dasar tangki.

Proses ini sesuai digunakan dalam industri kerana, air sisa industri mempunyai

kepelbagaian dari segi kandungan. Proses ini boleh diaplikasikan dalam industri-industri

seperti industri elektrosaduran (electroplating) , pengecatan dan industri logam. Air sisa

dari industri logam mengandungi pelbagai jenis logam berat dan mineral yang perlu

diasingkan daripada minyak atau gris yang terhasil daripada aktiviti pemprosesan.

3.5 Teori Pertukaran ion ( Ion exchange )

Penggunaan teknologi pertukaran ion adalah untuk penyingkiran anion atau

kation logam, anion bukan organik, asid organik dan amina organik yang tidak

dihendaki daripada airsisa. Teknologi ini merupakan proses kimia tahap dua, dimana

bahan pejal atau petukar ion mengumpulkan ion-ion tertentu apabila dialirkan melalui

larutan elektrolit. Penyingkiran berlaku akibat pengasingan elektrostatik oleh ion relatif

yang mempunyai daya elektrostatik. Kation ditukarganti untuk memperolehi hydrogen

atau sodium manakala anion untuk ion hidroxil.

Damar penggantian ion selalunya dikelaskan sebagai kation jika ia menukarganti

ion positif dan anion jika ia menukarganti ion negatif. Terdapat 5 jenis damar pertukaran

ion.

Aplikasinya yang paling popular ialah dalam pengasingan kromiun hexavalen

dalam air sisa penyaduran. Unit penukaran ion menyingkirkan kromium hexavalen dan

air yang diperolehi boleh digunakan dalam pembasuhan plat. Satu lagi kegunaannya

ialah dalam penyingkiran ‘copper cristal’ dalam pembuatan barangan perak.

Selain itu, teknologi ini yang merupakan satu daripada rawatan fisiokimia bagi air

sisa juga efektif dalam penyingkiran ammonia-N. teknologi ini sesuai untuk merawat air

sisa yang mempunyai ciri-ciri seperti jumlah pepejal terampai dan kepekatan nitrogen

adalah rendah.

3.6 Pembasmian kuman

3.6.1 Pengozonan (ozonation)

Pengozonan merupakan salah satu daripada teknologi untuk pembasmian

kuman yang kini sedang meningkat penggunaanya. Ozon merupakan gas dimana

tindakbalas utama didalamnya adalah disebabkan oleh oksigen. Kandungan utama

dalam ozon ialah agen pengoksidaan yang kuat yang bertindakbalas dengan bahan

organik mahupun bahan bukan organic yang diurai untuk menghasilkan oksigen yang

mesra alam atau tidak mencemar atau memberi kesan terhadap alam sekitar. Ia

mempunyai kuasa pembasmian kuman yang tinggi. Berbanding dengan klorin, ozon

mempunyai 3000 kali lebih kuasa pembasmian kuman dan bertidak 50% lebih kuat

sebagai agen pengoksidaan.

Ozon juga merupakan salah satu teknologi yang kian meningkat penggunaannya

didalam industri. Didalam rawatan air sisa, ozon banyak digunakan dan diaplikasikan

untuk kegunaan-kegunaan seperti berikut :

i. Menyingkirkan cyanide dalam rawatan air sisa industri elektrosaduran

‘electroplating’

ii. Menghapuskan phenol

iii. Mengoksidakan logam-logam yang terlarut seperti besi & mangan

iv. Merawat air sisa dari industri kain, cat dan industri pencelupan (‘dye’)

v. Mengurangkan BOD, COD, TDS air sisa secara mendadak

3.6.2 Radiasi

Satu lagi teknologi terbaru dalam pembasmian kuman ialah penggunaan radiasi

seperti ultraviolet(UV) dan gamma. Teknologi ini belum lagi diapplikasikan secara

besar-besaran dalam industri. Mekanisme sinar ultraviolet (short wavelength) adalah

difahami bahawa asid nuklik dalam sel bakteria akan menyerap sinar ini dan akan

terbinasa. Masalah-masalah yang dihadapi dalam penggunaan teknologi ini ialah

kekeruhan air sisa, alga, warna air sisa dan pepejal terampai menhalang laluan sinar

ultraviolet kedalm air sisa.

Radiasi gamma pula ialah produk daripada kemerosotan radioaktif. Cara ini

sangat efektif kerana radiasi mampu menyusupi ke dalam air sisa dan efektif dalam

pembasmian kuman dan pelbagai jenis virus. Teknologi ada digunakan dalam industri

pemprosesan makanan dan bahan kimia. Walaubagaimanapun teknologi ini adalah

sangat tinggi dan memerlukan kepakaran pemulihan menjadikannya tidak sesuai untuk

aplikasi dalam rawatan secara besar-besaran.

4.0 Teknik rawatan baru menggunakan sistem ‘EnChem’

Satu sistem rawatan baru dengan gabungan polimer buatan yang khas dan

teknologi membrane yang dikenali sebagai sistem EnChem dikenalpasti. Sebab utama

pemilihan sistem ini oleh Microbar Incorporated adalah kerana penghasilan air sisa

yang telah dirawat dengan jumlah pepejal terampai dan kandungan logam yang rendah.

Selain itu didapati bahawa sistem ini sangat sesuai untuk merawat air proses serta air

sisa yang hendak diguna semula. Dalam sistem ini , bahan pencemar dalam air sisa

disingkirkan melalui reaksi kimia yang dikawal iaitu dengan menggunakan polimer untuk

membentuk partikel. Partikel-partikel ini akan disingkirkan melalui penurasan

membrane.

Dalam sistem ini, polimer yang hendak digunakan harus dipilih dengan teliti

mengikut spesifikasi dan ciri- ciri air sisa manakala membrane atau selaput yang

hendak digunakan tidak mempunyai syarat yang khas. Reaksi kimia dalam sistem ini

dapat dikesan serta dapat diulangi untuk pengasingan membrane. Pra rawatan polimer

akan mengurangkan pepejal terampai dalam air sisa, dan menghasilkan partikel yang

bersaiz 50 mikron. Seterusnya partikel akan membentuk ‘cake’ atau gumpalan pepejal

didalam penuras membrane. Penuras ini akan mengekalkan penurasan dan pada masa

yang sama membenarkan aliran berkadar alir tinggi serta perbezaan tekanan yang

rendah.

Sistem EnChem telah diuji dalam industri semikonduktor selama beberapa tahun

dan didapati air sisa yang telah dirawat mempunyai kualiti yang sangat baik dimana ia

dapat dialirkan keluar secara terus atau diguna semula sebagai air suapan dalam

sistem air ‘ultra-pure’ untuk proses.

Sistem ini dapat diubah-ubah mengikut keperluan dan ianya sangat fleksibel,

maka dapat merawat air sisa daripada pelbagai jenis industri. Sistem ini dapat

menangani masalah-masalah seperti :

• Ketidakstabilan dalam pH bagi Ph dari 4 hingga 6

• Kepekatan air sisa yang melebihi 1000 ppm

• Suhu melebihi 75°C

• Kepekatan organic melebihi 25 ppm.

Sistem ini mempunyai beberapa kelebihan seperti :

• Data dalam menunjukkan kebolehanan system EnChem dalam penyingkiran

silica dan florida.

• Kadar penggunaan polimer dikawal dengan kelengkapan khas.

• Kaedah pengawasan (monitoring) dengan litar tertutup pula memastikan tiada

aliran air sisa keluar dari kawasan alat penurasan atau proses lanjutan.

• Sistem ini boleh mengendalikan kadar alir yang tinggi iaitu melebihi 1500 gpm

dan sangat effisyen dalam penyingkiran bahan pencemar.

• Proses-proses dalam sistem ini dikawal 100 peratus oleh alat kawalan logik

yang diprogram (programmable logic controllers, PLC) dan dengan cara ini kos

buruh dapat dikurangkan.

Proses untuk sisa logam pula lebih berkesan dengan menggunakan polimer

organik dengan berat molekul yang lebih rendah. Prosesnya pula adalah lebih kurang

sama seperti proses penyingkiran silika dan florida. Tambahan pula reaksi adalah

fleksibel walaupunterdapat gabungan pelbagai jenis air sisa. Contohnya seperti air sisa

yang mengandungi tungsten, alumina dan besi juga boleh dirawat dengan proses yang

sama.

5.0 Rawatan Air Sisa yang Diapplikasikan

Pada amnya, air sisa dirawat dengan satu siri kolam anaerobik diikuti tangki

pengudaraan. Rawatan menggunakan kolam anaerobik adalah lebih ekonomi tetapi

nilai pH harus ditingkatkan kepada 6.5-7.0. kolam ini direkabentuk untuk masa

penampungan selama 10 hingga 15 hari. Kadar pengurangan BOD adalah 35 hingga

90 peratus dan BOD air sisa selepas rawatan ialah 500 mg/l sahaja.

Sebelum rawatan dalam kolam anaerobik penapisan yang baik adalah perlu

untuk mengurangkan pepejal terampai atau bendasing yang memasuki kolam ini.

Penggunaan ‘mechanical screen’ dengan bukaan sebesar 0.5mm adalah effisien.

Air sisa dirawat dengan rawatan aerobik berikutan rawatan dalam kolam

anaerobik. Pengudaraan mekanikal secara perlahan diaplikasikan untuk menyediakan

oksigen yang diperlukan. Dengan rawatan ini selepas 24 hingga 36 jam kandungan

BOD dalam air sisa akan berkurang menjadi < 60 mg/l. akhirnya air sisa disimpan

didalam tangki penstoran untuk kitar semula.

Air sisa ini dapat dikitar semula untuk kegunaan dalam aktiviti-aktiviti seperti

pembersihan, pemotongan dan penyediaan buah nenas. Selain itu, air sisa tersebut

juga boleh dikitar semula sebagai air suapan menara penyejuk dan untuk kegunaan

pembersihan.