Di banyak daerah tropis, air baku dari gambut dan hutan datang “teh pekat”: kaya humat/fulvat dari pelapukan, tanin, lignin, dan mineral berwarna. Warna—diukur sebagai satuan Pt‑Co (skala Platino‑Kobalt) atau absorbansi UV/vis (mis. UV254, panjang gelombang 254 nm)—bukan hanya soal estetika; ia mengganggu proses pulp/kertas dan memicu pembentukan DBPs (disinfection by‑products) saat desinfeksi (mdpi.com).

Komposisi bervariasi; pada perairan permukaan, DOC (dissolved organic carbon) lazimnya 3–10 mg/L dan 50–80% di antaranya adalah substansi humat (mdpi.com) (link.springer.com). Targetnya jelas: humic substances (berat molekul tinggi, aromatik, kuning‑cokelat), fulvic acids (lebih kecil, lebih larut), plus kemungkinan pewarna sintetis.

Tiga teknologi menjadi tulang punggung penghilangan warna: koagulasi/flokulasi kimia, adsorpsi karbon aktif, dan filtrasi membran. Hasil, biaya, dan kecocokan sangat ditentukan ukuran/muatan senyawa berwarna yang dibidik. Berikut perbandingan berbasis data uji laboratorium dan studi lapangan—semuanya disertai tautan sumber asli.

Koagulasi/Flokulasi Kimia: kuda beban biaya rendah

Mekanisme (singkat): koagulan logam/polimer menetralkan muatan, mengagregasi organik/kolloid berwarna menjadi flok yang mengendap/terapung. Alum (aluminium sulfat), FeCl₃/Fe₂(SO₄)₃, dan PACl (polyaluminum chloride) adalah pemain utama; proses ini efektif terhadap organik hidrofobik bermuatan negatif, terutama humat—dan karenanya banyak dipakai di instalasi air minum (mdpi.com).

Efektivitas: pada uji jar, FeCl₃ 40 mg/L (≈11 mg Fe/L) di pH ≈8 menghilangkan ~69,6% humic acids dan 73,9% fulvic acids; PACl sedikit lebih unggul—~78,5% humics dan ~75,6% fulvics—dengan turbiditas turun ~80–84% (mdpi.com). Kondisi optimum ditemukan pada dosis 40 mg/L dan pH = 8 (mdpi.com). Pre‑hidrolisis membantu: PACl memberi 37–59% penurunan DOC pada dosis Al ekuivalen dibanding alum 20–42% (linkspringer.com), dan efisiensi naik seiring ukuran molekul organik (link.springer.com).

Kecocokan senyawa: humat/lignin aromatik multi‑cincin paling responsif; fulvat (lebih kecil, lebih asam) kerap menuntut dosis lebih tinggi dan kontrol pH ketat (mdpi.com) (link.springer.com). Pewarna sintetis (mis. azo, reaktif) dapat terangkat sebagian—terutama dengan bantuan polimer/flokulan—namun >80–90% jarang tercapai tanpa tahap lanjut.

Biaya: sangat rendah. Perkiraan kimia per m³: ~€0,003–0,021/m³ (researchgate.net). Contoh: alum 15–45 mg/L ≈ €0,003–0,010/m³; FeCl₃ 30–60 mg/L ≈ €0,007–0,021/m³; PACl 15–40 mg/L ≈ €0,004–0,016/m³ (researchgate.net). Dalam USD, angka serupa (~$0,003–0,02/m³) juga dilaporkan. Namun ada ongkos lumpur: 0,5–1 kg padatan kering per m³ dihasilkan dan harus ditangani.

Praktis: throughput besar, teknologi matang, sekaligus menekan kekeruhan dan sebagian patogen. Batasannya: residu logam (Al, Fe), produksi lumpur signifikan, dan plateau kinerja—bahkan pada dosis tinggi, studi tidak menembus ~84% penghilangan turbiditas (mdpi.com). Efektivitas juga bergantung pH/alkalinitas dan muatan suspensi lain.

Di lapangan, koagulan seperti PACl dapat diintegrasikan melalui dosing pump presisi, lalu dialirkan ke clarifier dengan waktu tinggal 0,5–4 jam. Untuk footprint ringkas, lamela settler memangkas area hingga 80%. Pilihan koagulan tersedia sebagai produk koagulan, termasuk varian berbasis aluminium seperti PACl dan ACH untuk air gambut pH rendah.

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Adsorpsi Karbon Aktif: polishing yang selektif

Mekanisme: karbon aktif (AC) menyerap organik ke matriks berpori berluas permukaan tinggi. Tersedia dalam GAC (granular) dan PAC (powdered; di sini “PAC” merujuk karbon aktif bubuk, berbeda dari “PACl”). Kinerja bergantung kecocokan ukuran pori vs ukuran molekul; molekul kecil (<500 Da) mudah masuk mikropori, molekul sangat besar kerap tersaring secara ukuran (sciencedirect.com) (sciencedirect.com). Koagulasi pra‑GAC lazim dipakai untuk memperpanjang umur media (sciencedirect.com).

Efektivitas: pada air kaya humat, kolom GAC mencatat >70% DOC terserap tetapi pengurangan warna terukur “hanya” ~50%—indikasi fraksi penyumbang warna tertentu tetap lolos (mdpi.com). Literatur menunjukkan AC paling efektif pada fraksi 1.000–4.000 Da; LMM (low molecular mass) NOM cenderung breakthrough kecuali regenerasi sering dilakukan (sciencedirect.com) (sciencedirect.com).

Pewarna sintetis: banyak zat warna (azo, antraquinon) menunjukkan penjerapan tinggi; dalam uji batch, GAC komersial sering menghapus >90%. Di operasi berkelanjutan, removal awal tinggi diikuti breakthrough saat karbon jenuh—butuh regenerasi/penggantian.

Biaya: sedang. GAC industri ~$1.000–3.000/ton; contoh perhitungan: harga $1.500/ton (≈$1,5/kg) dan dosis PAC 10 mg/L menghasilkan biaya ~$0,015/m³. Praktiknya, dosis 10–50 mg/L dan siklus regenerasi mendorong total ke $0,05–0,10/m³ atau lebih. AC tidak menurunkan kekeruhan, jenuh, dan harus direaktivasi termal (intensif energi) atau dibuang (mdpi.com).

Implementasi: untuk aplikasi polishing, media karbon aktif sering ditempatkan pasca‑filtrasi butiran seperti sand silica atau anthracite agar partikel halus tertangkap lebih dulu. Guard filter seperti cartridge filter membantu menahan fines sebelum karbon.

Filtrasi Membran (UF/NF/RO): puncak penghilangan warna

Mekanisme: membran memisah berdasar ukuran/muatan. UF (ultrafiltration, ~0,01–0,1 μm) menahan koloid/organik besar namun umumnya tidak menghilangkan warna terlarut (NOM lolos). NF (nanofiltration, ~0,001–0,01 μm) bermuatan negatif—menolak anion multivalen/organik (humat/pewarna) lewat eksklusi ukuran dan tolak‑muatan. RO (reverse osmosis, ~0,1–1 nm) praktis menolak semua pewarna namun juga mineral bermanfaat (butuh remineralisasi bila untuk air minum).

Efektivitas: NF/RO sangat tinggi—>90%. Studi kasus pemasok menunjukkan NF mencapai >95% penghilangan warna humat dari air tanah (nxfiltration.com). Pada limbah tekstil, NF terendam menghapus 99,3% warna dan 91,5% COD (chemical oxygen demand) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Sistem multi‑tahap (UF/RO) dengan AOP (advanced oxidation processes) melaporkan dekolorisasi lengkap (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dengan pretreatment memadai, permeat umumnya tak berwarna dan >90% NOM terangkat.

Biaya: kapital dan energi tinggi. Estimasi biaya NF industri pada kisaran ~$1–6/m³ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)—bahkan di batas bawah, >50× biaya kimia koagulasi (researchgate.net) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Membran perlu pembersihan kimia dan penggantian berkala (5–10 tahun). Sisi positifnya, tidak perlu bahan kimia koagulasi dan penanganan lumpur; sisi lain, ada konsentrat yang harus dikelola.

Praktis: fouling oleh organik alami adalah isu besar; karena itu koagulasi sebelum membran sering dipakai (hibrida NF atau UF pasca‑koag) untuk menahan beban organik dan memperpanjang umur membran (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). NF umumnya beroperasi pada 5–15 bar untuk target kualitas air minum. Keunggulan lain: membran juga menahan patogen dan, untuk RO, kekerasan.

Integrasi: sebagai pretreatment, UF efektif menahan koloid sebelum NF. Untuk target penghilangan warna >95% dengan energi lebih moderat dibanding RO, NF menjadi pilihan. Pada air payau, RO payau menghapus warna sekaligus TDS, tersedia dalam paket RO/NF/UF siap industri/municipal. Pemilihan elemen dapat merujuk membran Filmtec atau Toray, bergantung strategi operasi.

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Komparasi teknis, biaya, dan praktik

Efektivitas: membran (NF/RO) unggul—>90–99% penghilangan warna untuk organik terlarut termasuk pewarna sintetis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (nxfiltration.com). Koagulasi menyasar mayoritas warna humat ~60–80% bila dioptimasi (mdpi.com). Karbon aktif dapat menyerap >70% humic DOC tetapi bisa tinggal ~50% warna terukur (mdpi.com).

Biaya: koagulasi/flokulasi termurah pada basis volume—sekitar €0,003–0,02 (≈$0,003–0,02) per m³ (researchgate.net). Adsorpsi karbon aktif moderat: umumnya “sen” per m³, sering $0,05–0,10/m³ termasuk regenerasi. Membran paling tinggi ~$1–6/m³ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Secara per‑m³, koagulasi 50–100× lebih murah dibanding NF.

Praktik: koagulasi menghasilkan lumpur—dilaporkan 0,5–1 kg padatan kering per m³, dan ringkasnya disebut juga 5–20% dari volume air olahan—yang butuh disposal. Sistem AC memerlukan reaktor besar serta penggantian/regenerasi media berkala. Membran butuh pretreatment (sering koagulasi di hulu) untuk mengendalikan fouling, sementara residu terkonsentrasi (concentrate) harus dikelola.

Jenis warna: untuk warna alami humat, koagulasi jadi lini pertama; jika target Pt‑Co/UV254 belum tercapai, polishing GAC atau langkah membran dipertimbangkan. Untuk zat warna sintetis yang resisten, koagulasi saja sering tak cukup; NF/RO atau AOP kerap ditambahkan. AC efektif untuk banyak pewarna yang lebih hidrofobik, namun beban biaya bisa tinggi; membran menang di hampir semua kimia pewarna.

Baca juga: 

Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air

Contoh numerik dan penerapan di Indonesia

Anggap warna baku 100 mg Pt‑Co/L. Koagulasi dapat memangkasnya ke ~20–30 mg/L; NF menurunkannya lagi ke <5 mg/L. “Tambahan” 15–25 mg/L yang dihapus NF ini biaya sekitar ~$1–6 per ton (asumsi 1 m³ ≈ 1 ton) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), sedangkan koagulasi sekitar ~$0,01/ton (researchgate.net).

Untuk pabrik pulp & paper di Indonesia, pendekatan bertahap paling rasional: koagulasi lebih dulu (murah, efektif pada warna tanah/humat), lalu pertimbangkan polishing GAC jika ambang rasa/warna/UV254 masih lewat. Membran (NF/RO) dipakai selektif pada sumber air yang sangat “berat” atau skenario daur‑ulang/zero‑liquid‑discharge, dengan catatan biaya dan pengelolaan konsentrat. Paket pretreatment yang rapi dapat memasangkan koagulasi dengan filtrasi pasir dan UF, dilanjutkan NF. Housing dan valve dapat dirakit dari periferal pendukung untuk operasi kontinyu.

baca juga: Media Filtrasi : Sand Filter, Carbon Filter dan Iron Filter

Data dan sumber yang mendasari: penghilangan 69–84% humic/fulvic oleh FeCl₃/PACl (mdpi.com); PACl vs alum 37–59% vs 20–42% DOC (link.springer.com); GAC menyerap ~70% humic tapi hanya ~50% warna (mdpi.com); NF menghapus >95–99% warna (nxfiltration.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); biaya koagulan ~€0,003–0,02/m³ (researchgate.net); biaya NF ~$1–6/m³ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Semua angka di atas berasal dari studi bench‑scale, full‑scale, dan laporan industri yang dikutip.