Air, air di mana-mana — tetapi tidak cukup, dan sebagian besar akan sia-sia.
Dia mencakup sekitar 70% dari permukaan planet, tetapi hanya sekitar 1% yang dapat digunakan untuk kita sebagai air tawar. Jumlah yang sedikit itu adalah sumber daya yang kita andalkan setiap kali kita minum, mandi, menggunakan toilet atau memasak makanan segar. Ini menopang pertanian, dan industri menggunakannya dalam segala hal dari turbin uap yang menghasilkan listrik untuk peralatan pembersih semikonduktor. Air sangat penting untuk sebagian besar dari apa yang kita lakukan, dan tanpa itu kehidupan di bumi tidak dimungkinkan. Dan bagian yang terbaik adalah dari semuanya yang kita gunakan turun melalui pipa sebagai air limbah.
Tetapi itu bukanlah akhir — lebih seperti awal yang baru.
Berjalan di bawah kota-kota kita adalah jaringan pipa saluran pembuangan yang membawa limbah dan tembusan ke instalasi pengolahan air limbah. Sesampainya di sana, ia melewati beberapa fase pengolahan air, termasuk penyaringan ekstensif, paparan bakteri, dan desinfeksi.
Bakteri mungkin terdengar tidak pada tempatnya pada daftar tersebut, tetapi ia memainkan perannya dengan menangkap padatan tersuspensi yang sangat kecil yang masih berada di dalam air setelah penyaringan sedimentasi. Ini adalah proses yang membutuhkan aerasi konstan terhadap air, untuk menyediakan sumber oksigen bagi bakteri untuk tumbuh, dan turbulensi untuk mengocok air dan membuat limbah dan bakteri bertemu. Dalam sistem saat ini, ini adalah proses yang menghabiskan banyak listrik, dibayar dalam tagihan utilitas kami. Apakah dapat dibuat lebih efisien?
Air bersih tapi daya lebih sedikit
Sebagai spesialis kepala di Divisi Sistem Air & Lingkungan di Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation, Yukio Hiraoka sangat menyadari kebutuhan untuk mengurangi konsumsi energi dalam pengolahan air. “Fasilitas air limbah mengonsumsi banyak daya — di Jepang, 0,7 persen dari semua listrik. Itu adalah persentase yang relatif tinggi untuk satu proses industri, terutama sekali Anda menyadari bahwa 30% hingga 60% darinya digunakan untuk aerasi. ”
Sepintas, ini sepertinya tidak bisa dihindari. Air beroksigen adalah kebutuhan dasar untuk proses pengolahan air limbah, dan itu membutuhkan listrik. Di depannya, persamaannya sederhana: semakin banyak listrik, semakin banyak oksigen; semakin sedikit listrik, semakin sedikit oksigen — tetapi juga kurang air bersih. Sementara Hiraoka terlalu terbiasa dengan hal ini, ia juga bertekad untuk mengubah persamaan dan mengurangi konsumsi daya tanpa mengurangi keluaran air bersih.
Hiraoka menjelaskan lebih lanjut. “Dalam pengolahan air, kami melakukan kesalahan di dalam hal kehati-hatian, jadi kami cenderung memasukkan lebih banyak oksigen dari yang diperlukan ke dalam proses aerasi. Hal itu untuk memastikan bahwa dia berfungsi cukup baik dalam memenuhi kriteria pengolahan yang ketat, tetapi kami tidak memerlukan tingkat oksigen yang tinggi ini setiap saat. Ada pola dalam kehidupan. Orang jarang mencuci piring di tengah malam, misalnya, dan komposisi air limbah berubah. Konsumsi listrik dapat dikurangi jika kita dapat memahami itu dan mengendalikan jumlah oksigen yang sesuai. ”
Sebuah sensor tunggal mengamankan pemurnian air biaya rendah
Nitrogen amoniak, NH4-N, adalah penanda yang banyak digunakan untuk menguji kualitas air — semakin banyak, semakin rendah kualitas air. Membangun ini, Hiraoka dan rekan-rekannya di Toshiba telah mengembangkan solusi yang menggunakan sensor untuk secara otomatis mendeteksi konsentrasi NH4-N, bersama dengan volume oksigen terlarut (dissolved oxygen - DO). Ini memungkinkan perhitungan aliran udara minimum ke dalam air yang dibutuhkan untuk menjaga DO yang mendorong pertumbuhan bakteri yang optimal. Operasi sistem ini memungkinkan aliran udara untuk dikelola, dan mengurangi konsumsi daya secara keseluruhan.
“Keindahan teknologi tersebut adalah kesederhanaan strukturnya,” jelas Hiraoka. "Sistem kami hanya membutuhkan satu sensor NH4-N, ditambah perangkat lunak khusus untuk menghitung jumlah aliran udara yang optimal ke dalam sistem saat ini."
Bekerja atas teknologi yang dimulai pada tahun 2012, dan dua tahun kemudian fungsionalitas dan keunggulan biayanya membuatnya terpilih dalam demonstrasi proyek penelitian yang didanai oleh Kementerian Tanah, Infrastruktur, Transportasi, dan Pariwisata Jepang. Dalam penggunaan praktis di Pabrik Pengolahan Air Limbah Sungai Homan di Ogori, prefektur Fukuoka, aliran udara variabel terbukti 10,3% lebih rendah dari kontrol aliran udara konstan, suatu penghematan daya yang nyata.
Bagi Hiraoka, pencapaian ini hanyalah awal. “Salah satu tantangannya adalah otomatisasi operasi manusia. Melakukan hal itu akan membuat sistem lebih mudah untuk menangani dan mempromosikan pengurangan biaya lebih banyak. Kita juga perlu melihat penggunaan akhir. Jika pengolahan air untuk keperluan pembersihan, dan tidak untuk minum, tingkat kualitas air yang dibutuhkan bisa lebih rendah. Itu juga akan mengurangi biaya. Anda lihat, banyak hal yang dapat ditingkatkan ketika dilihat dari perspektif yang berbeda. "
Hal ini bukanlah suatu pencapaian kecil jika miliaran orang di seluruh dunia dapat menyalakan keran dan mendapatkan aliran air bersih yang bisa diminum; dan bukan masalah kecil jika miliaran lebih tidak bisa. Orang-orang seperti Hiraoka sedang mengembangkan teknologi yang bertujuan untuk membawa air bersih yang terjangkau bagi semua orang.
# # #
Dia mencakup sekitar 70% dari permukaan planet, tetapi hanya sekitar 1% yang dapat digunakan untuk kita sebagai air tawar. Jumlah yang sedikit itu adalah sumber daya yang kita andalkan setiap kali kita minum, mandi, menggunakan toilet atau memasak makanan segar. Ini menopang pertanian, dan industri menggunakannya dalam segala hal dari turbin uap yang menghasilkan listrik untuk peralatan pembersih semikonduktor. Air sangat penting untuk sebagian besar dari apa yang kita lakukan, dan tanpa itu kehidupan di bumi tidak dimungkinkan. Dan bagian yang terbaik adalah dari semuanya yang kita gunakan turun melalui pipa sebagai air limbah.
Tetapi itu bukanlah akhir — lebih seperti awal yang baru.
Berjalan di bawah kota-kota kita adalah jaringan pipa saluran pembuangan yang membawa limbah dan tembusan ke instalasi pengolahan air limbah. Sesampainya di sana, ia melewati beberapa fase pengolahan air, termasuk penyaringan ekstensif, paparan bakteri, dan desinfeksi.
 |
| Air limbah melewati beberapa fase pemurnian |
Air bersih tapi daya lebih sedikit
Sebagai spesialis kepala di Divisi Sistem Air & Lingkungan di Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation, Yukio Hiraoka sangat menyadari kebutuhan untuk mengurangi konsumsi energi dalam pengolahan air. “Fasilitas air limbah mengonsumsi banyak daya — di Jepang, 0,7 persen dari semua listrik. Itu adalah persentase yang relatif tinggi untuk satu proses industri, terutama sekali Anda menyadari bahwa 30% hingga 60% darinya digunakan untuk aerasi. ”
 |
| Hiraoka berbagi ide untuk pengolahan air dengan biaya lebih rendah |
Hiraoka menjelaskan lebih lanjut. “Dalam pengolahan air, kami melakukan kesalahan di dalam hal kehati-hatian, jadi kami cenderung memasukkan lebih banyak oksigen dari yang diperlukan ke dalam proses aerasi. Hal itu untuk memastikan bahwa dia berfungsi cukup baik dalam memenuhi kriteria pengolahan yang ketat, tetapi kami tidak memerlukan tingkat oksigen yang tinggi ini setiap saat. Ada pola dalam kehidupan. Orang jarang mencuci piring di tengah malam, misalnya, dan komposisi air limbah berubah. Konsumsi listrik dapat dikurangi jika kita dapat memahami itu dan mengendalikan jumlah oksigen yang sesuai. ”
Sebuah sensor tunggal mengamankan pemurnian air biaya rendah
Nitrogen amoniak, NH4-N, adalah penanda yang banyak digunakan untuk menguji kualitas air — semakin banyak, semakin rendah kualitas air. Membangun ini, Hiraoka dan rekan-rekannya di Toshiba telah mengembangkan solusi yang menggunakan sensor untuk secara otomatis mendeteksi konsentrasi NH4-N, bersama dengan volume oksigen terlarut (dissolved oxygen - DO). Ini memungkinkan perhitungan aliran udara minimum ke dalam air yang dibutuhkan untuk menjaga DO yang mendorong pertumbuhan bakteri yang optimal. Operasi sistem ini memungkinkan aliran udara untuk dikelola, dan mengurangi konsumsi daya secara keseluruhan.
“Keindahan teknologi tersebut adalah kesederhanaan strukturnya,” jelas Hiraoka. "Sistem kami hanya membutuhkan satu sensor NH4-N, ditambah perangkat lunak khusus untuk menghitung jumlah aliran udara yang optimal ke dalam sistem saat ini."
Bekerja atas teknologi yang dimulai pada tahun 2012, dan dua tahun kemudian fungsionalitas dan keunggulan biayanya membuatnya terpilih dalam demonstrasi proyek penelitian yang didanai oleh Kementerian Tanah, Infrastruktur, Transportasi, dan Pariwisata Jepang. Dalam penggunaan praktis di Pabrik Pengolahan Air Limbah Sungai Homan di Ogori, prefektur Fukuoka, aliran udara variabel terbukti 10,3% lebih rendah dari kontrol aliran udara konstan, suatu penghematan daya yang nyata.
Bagi Hiraoka, pencapaian ini hanyalah awal. “Salah satu tantangannya adalah otomatisasi operasi manusia. Melakukan hal itu akan membuat sistem lebih mudah untuk menangani dan mempromosikan pengurangan biaya lebih banyak. Kita juga perlu melihat penggunaan akhir. Jika pengolahan air untuk keperluan pembersihan, dan tidak untuk minum, tingkat kualitas air yang dibutuhkan bisa lebih rendah. Itu juga akan mengurangi biaya. Anda lihat, banyak hal yang dapat ditingkatkan ketika dilihat dari perspektif yang berbeda. "
Hal ini bukanlah suatu pencapaian kecil jika miliaran orang di seluruh dunia dapat menyalakan keran dan mendapatkan aliran air bersih yang bisa diminum; dan bukan masalah kecil jika miliaran lebih tidak bisa. Orang-orang seperti Hiraoka sedang mengembangkan teknologi yang bertujuan untuk membawa air bersih yang terjangkau bagi semua orang.
# # #
Tag :
NEWS
