Macam-Macam Energy Recovery Devices (ERD) Turbocharger ERI SWRO BWRO Booster Pump Reverse Osmosis

Energy Recovery Devices (ERD) adalah peralatan yang memanfaatkan energi buang untuk membantu kinerja agar lebih efisien. ERD banyak diterapkan pada Reverse-Osmosis (RO) pump dengan memanfaatkan reject water (concentrate/brine) untuk membantu tekanan pada feed water. Latar belakang munculnya teknologi ERD karena biaya operasional terbesar RO adalah konsumsi energi sedangkan biaya ganti membrane, chemical dan upah buruh tergolong rendah. 

Berdasarkan Prinsipnya ERD dibagi menjadi 3 yaitu:

• Hydraulic to Mechanical-Assisted Pumping (Generasi-1), prinsipnya menggunakan double energy conversion yaitu konversi-1 terjadi ketika energi hidrolis dari brine/concentrate RO terkonversi menjadi energi mekanik untuk memutar turbine shaft dan konversi-2 terjadi ketika energi mekanik dari shaft terkonversi ke energi hidrolis dari feed HP pump RO. Sistem ini yang paling tua dan dipertimbangkan masih belum efisien dan tidak signifikan mengurangi biaya operasional karena adanya losses selama perpindahan konversi energi tersebut. Contoh jenis teknologi yang menggunakan prinsip ini adalah Francis Turbine (FT) dan Pelton Wheel (PW)

• Hydraulically Driven Pumping in Series (Generasi-2), prinsip ini menggunakan impeller HP pump dan impeller hidrolis turbine (turbocharger) yang ter-couple shaft didalam casing yang sama dan ditempatkan secara series. Teknologi ini adalah penyempurnaan dari generasi-1 namun juga masih belum sempurna dalam hal konversi energi dari hidrolis ke mekanis dan kemudian balik ke hidrolis. Contoh jenis teknologi yang menggunakan prinsip ini adalah Turbocharger

• Hydraulically Driven Pumping in Parallel (Generasi-3), prinsipnya adalah energi hidrolis dari brine/concentrate RO bertemu dengan energi hidrolis dari feed tanpa terkoneversi ke energi mekanis (seperti generasi-1 dan 2). Teknologi ini membutuhkan pompa tambahan sebagai buffer separating feed dengan HP pump RO yang ditempatkan paralel dengan pompa tambahan tersebut yaitu booster pump. HP pump RO bekerja dibantu tekanan yang diberikan booster pump dari brine/concentrate sehingga konsumsi energi bisa menjadi turun. Teknologi ini memungkinkan tingkat kestabilan efisiensi recovery yang tinggi karena semakin tinggi flowrate brine/concentrate maka bisa menurunkan beban kerja HP pump RO. Prinsip kerja pompa tambahan adalah high speed sekitar 1500 rpm sehingga sangat kecil kontak antara feed dengan brine/concentrate sehingga kualitas feed masuk membrane tetap bisa terjaga. Contoh jenis teknologi yang menggunakan prinsip ini adalah Pressure Exchanger by Energy Recovery Inc. (ERI), Recuperator by Aqualyng Company  dan Dual Work Exchanger (DWEER)

Macam-Macam Energy Recovery Devices (ERD) yang digunakan pada Reverse-Osmosis (RO) pump adalah:

• Francis Turbine (FT), merupakan jenis "hydraulic to mechanical-assisted pumping" dan merupakan teknologi ERD paling awal sejak penemuan RO. Teknologi ini sangat mudah dilakukan dan sangat sederhana yaitu energi kinetik dari brine/concentrate RO ter-couple dengan HP pump RO sehingga membentuk satu aliran.
• Pelton Wheel (PW), merupakan jenis "hydraulic to mechanical-assisted pumping: dan teknologi ini adalah yang sangat baik dalam pengurangan biaya konsumsi energi karena low cost motor. Metode masih hampir sama dengan Francis Turbine dengan sedikit modifikasi penyempurnaan.

• Turbocharger by Pump Engineering Inc. (PEI) dan Fluid Equipment Development Company (FEDCO) , merupakan tipe dari "hydraulically driven pumping in series" dengan kerja flow reject/brine/concentrate RO dihubungkan dengan centrifugal spinning impeller (hydraulic turbine) sehingga tekanan HP pump RO bertambah. Turbocharger device ini adalah paket peralatan dimana impeller HP pump dan impeller hydraulic turbine (Turbocharger) dalam satu shaft dengan blade hydraulic tuebone turbocharger mirip reverse running pump. HP pump RO dan hydraulic turbine turbocharger tidak direct langsung seperti Franchis Turbine dan Pelton Wheel. Salah satu kelebihan turbocharger dimana teknologi yang paling banyak dipakai saat ini karena low maintenance.

• Recuperator by Aqualyng Company, termasuk tipe "hydraulically driven pump in parallel" dengan cara kerjanya membuat tekanan konstan pada flow feed. Terdapat 2 vertical stainless steel chamber (1 running & 1 stop) yang berfungsi sebagai compression-decompression sehingga tekanan yang akan disalurkan gabung sudah sama dengan output dari HP pump RO. Teknologi ini membutuhkan booster pump untuk mejaga tekanan drop selama melewati membrane. Teknologi ini munggunakan 3-way valve untuk mengontrol flow feed sebelum masuk membrane.

• Dual Work Exchanger (DWEER), termasuk tipe "hydraulically driven pump in parallel" dengan prinsip 2 pressure vessel disusun paralel (1 running & 1 stop untuk mencegah gangguan flow dari reject/brine/concentrate RO). Tekanan dari reject RO ditransfer ke aliran feed melewati piston dan teknologi ini juga membutuhkan booster pump mirip teknologi Recuperator

• Pressure Exchanger (PX) by Energy Recovery Inc. (ERI), merupakan jenis teknologi yang prinsipnya adalah "hydraulically driven pumping in parallel". Cara kerjanya energi hdrolis dari reject/brine/concentrate RO masuk PX devices dan karena direct pressurization maka tidak ada losses yang disebabkan oleh transformasi/konversi proses/energi (seperti generasi-1 dan 2 yang harus berubah dari energi hidrolis ke mekanis dan kembali lagi ke hidrolis). PX devices berisi ceramic cartridge dan alasan pemakaian ceramic karena keras, tahan korosi dan kestabilan dimensi oleh kondisi operasi. Teknologi PX by ERI juga memerlukan booster pump sehingga bisa isobaric (tekanan konstan).

Terdapat beberapa macam ERD dan masing-masing memiliki kelebihan dan kelemahan sehingga tidak bisa dibuat kesimpulan bahwa teknologi mana yang terbaik dan memberikan efisiensi yang lebih baik.

• Teknologi yang bersifat isobaric (tekanan yang dihasilkan selalu konstan) karena device tambahannya bisa adjustable adalah: (i) Recuperator; (ii) DWEER; (iii) Pressure Exchanger by ERI
• Teknologi Hydraulically Driven Pumping in Parallel (Generasi-3) seperti Recuperator, DWEER dan Pressure Exchanger by ERI muncul karena pertimbangan ketika energi terkonversi dari hidrolis ke mekanis kemudian balik lagi ke hidrolis akan menghasilkan loss energy sehingga seharusnya konversi energi cukup dari hidrolis ke hidrolis.

Kutip Artikel ini Sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2022). Macam-Macam Energy Recovery Devices (ERD) pada Reverse Osmosis. www.caesarvery.com

Referensi:

[1] Guirguis, M.J. (2011). Energy Recovery Devices in Seawater Reverse Osmosis Desalination Plants with Emphasis on Efficiency and Economical Analysis of Isobaric Versus Centrifugal Devices. Univ. of South Florida

Related Posts: