Penggunaan DO Meter Pada Berbagai Bidang

Dissolve Oxygen (DO) adalah jumlah oksigen terlarut di dalam air. Oksigen terlarut ini tidak dapat bereaksi dengan air. Ia dapat larut ke dalam air melalui proses fotosintesis. Tumbuhan-tumbuhan air seperti alga, menghasilkan oksigen yang larut ke dalam air melalui fotosintesis. Selain itu, gelombang ombak, air terjun, pusaran angin, dan fenomena alam lain juga mendorong oksigen untuk larut ke dalam air.

Alat untuk mengukur kandungan oksigen di dalam air bernama DO meter. DO meter ini diaplikasikan pada banyak kebutuhan baik di dunia industri maupun umum. Berikut adalah penggunaan DO meter pada berbagai bidang:

  • Industri Minuman Ringan. Berbagai jenis minuman kemasan botol membutuhkan kontrol DO yang baik. Hal ini berkaitan dengan kualitas serta keawetan minuman tersebut. Apalagi jenis minuman baru yang saat ini populer dengan kandungan oksigen tinggi, memasukkan oksigen bertekanan tinggi ke dalam air kemasan tersebut agar jumlah oksigen terlarut lebih banyak.
  • Kontrol Lingkungan. DO meter juga diaplikasikan untuk mengontrol kualitas air pada lingkungan sekitar. Hal ini berkaitan dengan hubungan antara oksigen terlarut dengan makhluk hidup. Jumlah oksigen yang baik menjamin baiknya kualitas sebuah ekosistem air. Sebuah danau cagar alam misalnya, perlu dimonitor kandungan oksigen di dalam air agar jumlah ikan dan hewan-hewan lain dapat terus lestari.
  • Tambak Ikan. Industri tambak ikan memerlukan dua sistem DO, pertama adalah sistem monitoring jumlah oksigen terlarut dan yang kedua adalah sistem yang menjaga agar jumlah oksigen terlarut stabil pada jumlah tertentu. DO meter pada tambak ikan biasanya dilengkapi dengan fasilitas alarm jumlah DO terlalu rendah dan terlalu tinggi. Hal ini berhubungan dengan kebutuhan oksigen terlarut di dalam air untuk berbagai jenis ikan. Ikan membutuhkan air dengan DO di atas 3 ppm. Di bawah 3 ppm dapat menyebabkan ikan stress. Dan di bawah 2 ppm, dapat membunuh beberapa jenis ikan.

    20140203-102454 AM.jpg

    Penggunaan DO Meter Pada Tambak Ikan
    (Sumber)

  • Pengolahan Air
    Pengukuran kandungan oksigen dalam air juga diperlukan pada sistem pengolahan air minum. Karena hasil pengolahan air ini didistribusikan untuk kebutuhan rumah tangga, maka kualitas air menjadi penting untuk diperhatikan. Pada sistem ini dibutuhkan DO meter yang mampu bekerja pada aliran air.
  • Pembibitan Ikan
    Pada proses pembibitan ikan diperlukan beberapa wadah atau tangki yang harus dijaga kualitasnya. Biasanya pada sistem ini, injeksi oksigen dilakukan pada air yang sedang disirkulasikan di luar tangki untuk proses filtrasi. Pengukuran DO dilakukan pada setiap tangki secara terpisah, dan biasanya digunakan DO meter yang memiliki fasilitas alarm peringatan jika kandungan oksigen terlarut terlalu rendah.

    20140202-035154 PM.jpg

    Penggunaan DO Meter Untuk Pembibitan Ikan
    (Sumber)

  • Kandang Air Laut
    DO meter juga digunakan pada ekosistem-ekosistem buatan yang menggunakan air laut sebagai habitatnya. Ekosistem tersebut sedikit terisolir dari air laut, sehingga jumlah oksigen terlarut di dalam "kandang" ini perlu untuk dimonitor. Kolam air laut raksasa semacam Sea World di Ancol Jakarta misalnya, pasti menggunakan DO meter untuk mengontrol jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh berbagai jenis hewan laut yang hidup di dalamnya.
  • Pengolahan Air Limbah
    Limbah air industri apapun wajib melewati proses pengolahan sebelum dibuang kembali ke lingkungan sekitar. Tidak hanya proses filtrasi, namun juga pengembalian kandungan oksigen terlarut juga perlu untuk dilakukan. Injeksi oksigen ke dalam air limbah ini dibutuhkan oleh mikroorganisme baik yang membantu proses pengembalian fungsi air tersebut. Mikroorgansime-mikroorganisme tersebut membutuhkan minimal 0,1-0,3 mg/liter oksigen terlarut. Biasanya, pabrik pengolahan air limbah menjaga jumlah oksigen terlarut di angka 2 mg/liter.

    20140203-112037 AM.jpg

    Pengukuran Dissloved Oxygen Pada Pengolahan Air Limbah
    (Sumber)

  • Mengukur Biochemical Oxygen Demand (BOD)
    BOD adalah jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh bakteri aerob untuk memecah material organik di dalam air sampel pada jumlah tertentu, temperatur tertentu, serta dalam jangka waktu tertentu. Pengukuran BOD melibatkan dua kali pengukuran dissolved oxygen menggunakan DO meter. Yang pertama dilakukan pada saat sampel air baru saja diambil dari sumbernya. Selanjutnya air sampel tersebut diinjeksi mikroorganisme khusus, dan diinkubasi ke dalam sebuah ruangan bertemperatur konstan 20°C, tidak bercahaya untuk mencegah terjadinya fotosintesis, dan disimpan selama 5 hari. Setelah 5 hari, sampel air diambil untuk dilakukan pengukuran DO yang kedua. Selisih pembacaan DO meter diantara keduanya inilah yang dinamakan BOD.

    20140203-111135 AM.jpg

    Pengukuran Biochemical Oxygen Demand
    (Sumber)

    Pengukuran BOD juga penting dilakukan pada proses pengolahan air limbah industri. Karena BOD ikut merepresentasikan layak atau tidaknya air hasil pengolahan limbah untuk kembali menjadi habitat berbagai jenis makhluk hidup.

  • Air Boiler
    Contoh terakhir yang menjadi pembahasan kita kali ini adalah penggunaan DO meter untuk memonitor jumlah oksigen di dalam air boiler. Seperti yang telah kita bahas pada artikel sebelumnya, bahwa oksigen yang terlarut di dalam air boiler sangat berpotensi untuk menimbulkan korosi. Sehingga jumlah DO di dalam air boiler harus serendah mungkin. Pengukuran DO pada air boiler harus dilakukan setiap interval waktu tertentu, agar jumlah nya selalu termonitor.

Referensi:

Ebook Gratis DO Meter:

Menanggulangi Korosi Pada Boiler

Korosi bersifat irreversible atau dengan kata lain tidak dapat kembali ke bentuk asalnya. Sehingga untuk mengatasi terjadinya korosi adalah hanya dengan jalan pencegahan. Berikut adalah metode-metode untuk mencegah terjadinya korosi pada boiler:

  1. Menghilangkan Kandungan Udara Dalam Air. Udara atmosfer mengandung sekitar 20% oksigen yang menjadi komponen penting terjadinya korosi. Udara bebas ini biasa berkontak langsung dengan pipa-pipa boiler yang tidak sedang beroperasi. Ditambah dengan kondisi udara yang lembab, korosi pun tidak mungkin dapat dihindari. Sehingga untuk menggantikan udara bebas yang mengisi pipa boiler saat ia tidak beroperasi, biasanya digunakan gas nitrogen atau udara yang telah diminimalisir kandungan air didalamnya dengan menggunakan air dryer.

    20131220-124605 PM.jpg

    Penggunaan Udara Kering Pada Boiler Yang Sedang Tidak Beroperasi
    (a) Pengering Udara (Air Dryer)
    (b) Udara Kering Dimasukkan Melalui Pipa Main Steam

    Pada boiler-boiler berukuran besar, penggunaan sebuah sistem untuk menghilangkan kandungan udara di dalam air adalah sebuah keharusan. Berikut adalah sistem tersebut:

    1. Deaerator. Alat ini menjadi satu sistem yang saat ini selalu digunakan pada boiler-boiler besar, karena kepraktisan dan keawetannya. Secara mekanis deaerator membuang kandungan udara di dalam air boiler dengan jalan menyemprotkan uap air bertekanan rendah ke aliran air yang berada di dalam sebuah drum. Uap air panas akan melarutkan udara ke dalam uap tersebut dan membuangnya melalui saluran venting.

      20131219-052913 PM.jpg

      Deaerator
      (Sumber: Wikipedia)

    2. De-activator. Alat ini menggunakan metode sacrificing atau pengorbanan, yakni dengan jalan mengalirkan air boiler ke dalam sebuah drum besar yang di dalamnya dilengkapi dengan jaring-jaring baja. Jaring-jaring baja inilah yang akan mengikat gas-gas terlarut sehingga ia akan mengkorosi jaring-jaring tersebut. Dengan cara ini diharapkan gas-gas yang memicu terjadinya korosi tidak akan menyerang pipa-pipa boiler, karena gas-gas tersebut telah mengkorosi jaring-jaring baja di dalam deactivator. Namun sistem ini tidak handal, dan membutuhkan biaya yang besar karena jaring-jaring baja di dalam drum harus sering diganti.

    20131230-105222 AM.jpg

    Komponen-komponen Deaerator
    (Sumber)

Korosi Pada Boiler

Korosi menjadi salah satu masalah yang sangat lazim terjadi pada boiler. Bahkan dapat dikatakan bahwa, tidak ada boiler yang tidak mengalami korosi. Karena boiler menggunakan media kerja air yang jika tidak diperhatikan, akan sangat mudah mengkorosi pipa-pipa boiler.

Air murni yang hanya tersusun oleh molekul H2O dan tanpa ada zat lain yang terlarut di dalamnya, bersifat tidak korosif. Zat-zat lain yang terlarut di dalam air lah yang menjadi salah satu pemicu air memiliki sifat yang korosif. Oksigen menjadi salah satu gas yang mudah larut di dalam air dan menjadi penyebab utama terjadinya korosi pada pipa-pipa boiler.

Temperatur air juga menjadi salah satu faktor pendukung terjadinya korosi. Seperti yang kita ketahui bersama bahwa air di dalam boiler akan mencapai temperatur yang sangat tinggi sesuai dengan jenis boiler yang digunakan. Air yang berada pada temperatur tinggi akan memiliki sifat-sifat yang sangat berbeda dengan air pada temperatur ruang. Pada temperatur di atas temperatur kritisnya, air akan menjadi lebih mudah melarutkan berbagai macam zat yang bahkan sebelumnya tidak mudah larut. Hal ini diakibatkan karena pada temperatur tersebut air lebih mudah terionisasi dan pecah membentuk ion-ion H3O+ dan OH-. Faktor inilah yang semakin mendorong terjadinya korosi pada pipa-pipa boiler.

20131217-083550 AM.jpg

Proses Terjadinya Korosi
(Sumber)

Korosi pada pipa-pipa boiler melibatkan atom Fe yang mengalami kontak dengan air sehingga teroksidasi membentuk kation Fe2+ dengan jalan melepaskan dua elektronnya. Elektron-elektron tersebut selanjutnya akan mereduksi atom oksigen dan bereaksi dengan air membentuk ion hidroksida.
    Fe       → Fe2+ + 2e-
    O2 + 2H2O + 4e-   → 4OH-

Selanjutnya ion Fe2+ bereaksi dengan ion OH- membentuk ferro hidroksida.
    Fe2+ + 2OH-   → Fe(OH)2

Pada kondisi kekurangan oksigen, atau biasa disebut dengan anaerobik, ferro hidroksida dapat teroksidasi lebih lanjut untuk membentuk lapisan magnetit yang justru bermanfaat bagi boiler untuk mencegah korosi yang lebih parah.
    3Fe(OH)2       → Fe3O4 + H2 + H2O

Berikut adalah bentuk-bentuk korosi yang terjadi pada boiler:

  1. Penipisan Pipa. Korosi pertama pada boiler biasa terjadi pada pipa yang alirannya mengalami semacam tabrakan atau turbulen, seperti pada lekukan pipa. Kondisi ini menyebabkan molekul-molekul Fe hanya teroksidasi hingga membentuk Fe2+ dan tidak lebih lanjut membentuk Fe3+ yang berfungsi untuk membentuk magnetit. Karena tidak terbentuk lapisan magnetit, maka korosi akan lebih dalam mengikis pipa boiler. Pengikisanpun terus berlanjut didukung dengan aliran fluida di dalam pipa yang turbulen, sehingga ketebalan pipa berangsur-angsur menipis akibat korosi jenis ini.

    Berikut adalah kondisi-kondisi yang memicu terjadinya korosi jenis ini:

    • Aliran yang bertabrakan.
    • Nilai pH yang rendah
    • Kandungan oksigen di dalam air terlalu tinggi
    • Adanya zat kimia yang memudahkan besi untuk lebih mudah terlarutkan

    Korosi ini sangat berbahaya karena pada suatu saat pipa yang terkorosi dapat pecah dan meledak akibat tekanan fluida yang tinggi pada sisi pipa yang menipis. Untuk menghindarinya perlu dilakukan inspeksi menyeluruh pada setiap bagian pipa boiler. Jika ditemukan tanda-tanda penipisan pipa atau korosi, segera ganti bagian tersebut dengan pipa baru.