Refinery modern boros air—246–340 liter per barel minyak—dan 30–40% akhirnya jadi efluen. Standar Indonesia menuntut BOD₅ ≤80 mg/L, COD ≤160 mg/L, minyak & lemak ≤20 mg/L, NH₃‑N ≤8 mg/L, fenol ≤0,8 mg/L. Ini desain IPAL pusat yang menyatukan API separator, DAF, biologi, dan polishing membran untuk lolos aturan dan membuka pintu reuse.
Refinery masa kini sangat intensif air dan menghasilkan limbah cair kompleks: minyak, padatan tersuspensi, materi organik, nutrien. Studi global melaporkan konsumsi ~246–340 L air per barel crude, banyak di cooling tower, dengan ~30–40% terbuang sebagai efluen (www.sciencepublishinggroup.com). Indonesia lewat Permen Lingkungan Hidup No. 19/2010 menetapkan baku mutu efluen kilang: BOD₅ ≤80 mg/L, COD ≤160 mg/L, minyak & lemak ≤20 mg/L, NH₃‑N ≤8 mg/L, fenol ≤0,8 mg/L (id.scribd.com), sementara negara maju kerap menargetkan minyak <10 mg/L.
Tekanan regulasi memaksa arsitektur multi‑tahap: primer untuk minyak bebas/emulsi, sekunder (biologi) untuk BOD dan amonia, dan tersier untuk polishing akhir. Tren terbaru menunjukkan sistem membran dan reuse kian diadopsi; kombinasi ultrafiltrasi–reverse osmosis (UF‑RO) disorot sebagai rute ekonomis menghasilkan air olahan bermutu tinggi (www.sciencepublishinggroup.com). Dalam konteks itu, paket membrane systems untuk industri/municipal menjadi tulang punggung polishing reuse.
Arsitektur sistem dan konteks regulasi
Target desain: menurunkan minyak bebas dan padatan di tahap primer, mengoksidasi organik terlarut (BOD/COD) serta menitrifikasi amonia di tahap sekunder, lalu memoles jejak kontaminan di tahap tersier. Seluruh metrik kinerja di bawah bersandar pada pedoman industri dan kajian akademik (www.watertechnologies.com; docsbay.net; www.sciencepublishinggroup.com).
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Pemisahan fisik primer: API separator dan DAF
Lini depan adalah pemisahan fisik untuk minyak bebas, lemak, dan padatan kasar. Paket wastewater physical separation—screening, oil trap, gravity separator—melindungi unit hilir. Pada intake kasar, opsi manual screen menahan debris >1 mm sebelum fluida masuk ke pemisahan gravitasi. Untuk operasi kontinu, automatic screen meminimalkan intervensi operator.
API separator (gravity oil–water separator) didesain merujuk API RP 421: rasio panjang:lebar ≥5:1, laju alir horizontal <3 ft/s, dan rasio kedalaman:lebar ≈0,3–0,5 (docsbay.net). Dengan sizing tepat, API mengangkat 60–99% minyak bebas (www.watertechnologies.com), menyisakan minyak di efluen ≲50–200 mg/L; banyak desain menargetkan <200 mg/L, dan praktik lapangan kerap ≈50 mg/L (www.thewastewaterblog.com). Suspended solids (TSS) juga turun 10–50%, sementara penurunan COD hanya 5–30% (www.watertechnologies.com). Fitur mekanis mencakup skimmer/ scraper multipath: minyak terapung diskim kontinu dan padatan diserok ke hopper; minyak skim bisa 90–95% murni untuk recovery atau insinerasi (docsbay.net).
Emulsi dan droplet halus disasar oleh flotasi: dissolved‑air flotation (DAF) atau induced gas flotation (IGF). Koagulasi—misalnya alum atau polyaluminum chloride (PAC) ~10 mg/L—umumnya didahulukan untuk memecah emulsi; kondisi optimal DAF kerap di pH ≈5 dengan tekanan saturator 300–500 kPa, dan bisa mengeliminasi >80% minyak/organik/TSS tersisa (www.researchgate.net). Pada efluen API, kinerja tipikal DAF adalah 70–85% penghilangan minyak dan ~80–85% TSS, dengan 10–60% pengurangan COD/BOD (www.watertechnologies.com).
Implementasi industri lazim memasang DAF setelah API; dengan koagulan yang tepat, minyak & lemak (FOG) turun ke <10 mg/L. Untuk injeksi koagulan PAC pada air limbah, PAC cair industri menjadi pilihan umum, dan kontrol dosis presisi menggunakan dosing pump menjaga konsistensi proses. Busa flotasi (float) dikentalkan menjadi ~4–6% padatan lalu dikirim ke pengolahan sludge. Secara keseluruhan, tahap primer mampu mereduksi 90–99% minyak mengambang bebas dan 30–70% TSS; kombinasi API+DAF dilaporkan menurunkan ~85–95% minyak serta BOD/COD ~20–70% (www.watertechnologies.com).
Baca juga:
Penyangga beban hidrolik dan kendali pH
Tangki equalization (EQ) meredam fluktuasi debit dan beban; pH biasanya disetel di sini—sering diasamkan ke ~6–7—untuk optimalkan koagulasi dan lindungi unit biologi. Saat terjadi tumpahan besar, tangki simpan/settling minyak (atau corrugated plate interceptor) bisa berfungsi sebagai skimmer antara.
Perangkat pendukung seperti ancillaries wastewater membantu instrumentasi, aerasi buffer, dan sistem transfer yang stabil sebelum air masuk ke bioreaktor.
Biologi sekunder: oksidasi organik dan nitrifikasi
Setelah polishing fisik, efluen (FOG ≲20 mg/L namun BOD/COD masih tinggi) memasuki pengolahan sekunder untuk mengoksidasi organik terlarut dan menurunkan amonia. Activated sludge (ASP) atau proses biofilm merupakan pilihan klasik. Desain kolam aerasi menargetkan hydraulic retention >8 jam, MLSS (mixed liquor suspended solids) ~2–4 g/L, dan DO (dissolved oxygen) ~2 mg/L. Benchmark: activated sludge lazim mencapai 85–95% penghilangan BOD dan 50–95% COD (dari efluen primer) (www.watertechnologies.com), plus penghilangan minyak residu ~80–99% dan fenol ~95–99% (www.watertechnologies.com). Paket proses activated sludge ini menjadi tulang punggung banyak kilang.
Alternatif kompak berintensitas tinggi adalah MBBR (moving bed biofilm reactor) dan MBR (membrane bioreactor). MBBR menggunakan media biofilm tersuspensi; penggunaan media luas permukaan tinggi seperti honeycomb bio media mendorong densitas biomassa. Banyak kilang modern membangun MBR anoksik–aerobik untuk performa tinggi dan jejak kecil; pilot menunjukkan ≈97% penghilangan COD dan ≈96% penghilangan minyak (www.sciencepublishinggroup.com) dengan efluen sejernih air minum. Laporan skala penuh mencatat NH₃‑N <0,5 mg/L di efluen MBR (www.sciencepublishinggroup.com). Setting khas MBR: SRT (sludge retention time) >20 hari dan membran berpori 0,04–0,1 mm, menghasilkan permeat turbidity <0,2 NTU.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Penghilangan nutrien dan kontrol nitrogen
Degradasi crude melepaskan amonia (sering 5–20 mg/L NH₃‑N). Nitrifikasi penuh untuk memenuhi limit 8 mg/L NH₃‑N (id.scribd.com) memerlukan zona aerasi dengan kontak ~24–48 jam. Banyak desain menambah tahap anoksik (denitrifikasi) bila nitrogen total perlu ditekan; urutan anoksik MBBR + aerobik MBBR telah menunjukkan penghilangan nitrat nyaris tuntas (www.sciencepublishinggroup.com). Paket nutrient removal mendukung konfigurasi ini saat target N dan P ketat, sementara dukungan nutrien bakteri tersedia melalui nutrient untuk stabilitas floc dan settling.
Manajemen lumpur: yield, pengentalan, pembuangan
Pengolahan biologi menghasilkan sludge sekunder dengan yield ~0,5–0,7 kg bahan kering per kg BOD yang dihilangkan (lihat tabel Veolia: www.watertechnologies.com). Sludge dikentalkan hingga ~3–5% padatan sebelum pembuangan atau insinerasi. Penghilangan FOG di primer mengurangi sludge berminyak di klarifier biologi; namun minyak yang lolos ke bioreaktor dapat terakumulasi di floc dan memerlukan pengeluaran lumpur terkontrol.
Polishing tersier: filtrasi, adsorpsi, dan membran
Untuk memenuhi standar akhir atau reuse, tahap tersier memoles kontaminan residual. Filtrasi media cepat pasca‑sekunder menghapus padatan tersuspensi dan droplet minyak tersisa; filtrasi media granular lazim memberi 75–95% TSS removal (dari efluen klarifier) dan 65–95% oil removal, menurunkan turbidity ke <5 NTU dan BOD/COD turun lagi 20–30% (www.watertechnologies.com). Media seperti sand silica mengatasi partikel 5–10 mikron. Untuk lapisan multibed, anthracite berumur pakai 15–20 tahun memperbaiki penangkapan fraksi halus.
Adsorpsi karbon aktif efektif menyapu organik jejak (fenol, BTEX, PAH). Granular activated carbon pasca sand filter dapat menghapus >90% fenol/PAH; Veolia mencatat 91–98% BOD dan 86–94% COD removal setelah sekunder+GAC polishing (www.watertechnologies.com). Unit filtrasi karbon dapat dirakit dengan media activated carbon sesuai kapasitas.
Untuk reuse atau baku ketat, polishing membran adalah state‑of‑the‑art. Ultrafiltration (UF, membran 0,01–0,1 µm) menjamin nol padatan tersuspensi dan hampir semua minyak tersisa; tahapan berikutnya nanofiltration (NF) atau reverse osmosis (RO) mengupas garam terlarut dan organik kecil. Tinjauan terbaru menempatkan hybrid UF–RO sebagai yang paling menjanjikan untuk reclaim efluen kilang (www.sciencepublishinggroup.com). Implementasi ultrafiltration sebagai pretreatment menstabilkan beban ke RO. Untuk air payau, paket brackish RO menurunkan TDS hingga batas tipikal industri, sementara penghilangan kekerasan bertekanan lebih rendah dapat ditangani nano‑filtration. Praktisnya, UF‑RO memberi permeat dengan minyak nyaris nol, COD <10 mg/L, dan konduktivitas minimal; sebuah kilang melaporkan UF‑RO menghasilkan air reuse yang memenuhi spesifikasi make‑up boiler.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Disinfeksi dan oksidasi lanjut
Bila perlu menghancurkan organik resisten, ozon atau H₂O₂/UV (advanced oxidation processes) dapat diterapkan; AOP juga mendisinfeksi. Disinfeksi akhir dapat dilakukan dengan UV atau klorinasi, walau residu klorin tinggi berpotensi membentuk organoklorin sehingga UV sering dipilih untuk lingkungan sensitif. Perangkat ultraviolet menawarkan disinfeksi tanpa bahan kimia dengan biaya operasi rendah.
Kinerja, kapasitas alir, dan jejak energi
Keluaran efluen target: ≤50 mg/L BOD₅, ≤100 mg/L COD, minyak <10 mg/L (ideal <5 mg/L), dan NH₃‑N <2–5 mg/L sebelum buang (id.scribd.com). Banyak unit melampaui ini: pilot MBR anoksik–oksik mencatat ~97% penghilangan COD (dari ~1000 mg/L ke ~25 mg/L) dan 96,6% penghilangan minyak (www.sciencepublishinggroup.com).
Efisiensi total yang diharapkan: penghilangan FOG ~98–99%; BOD ~95%; amonia ~90%. Ada studi kasus dengan >95% BOD removal dan efluen akhir <3 mg/L (www.sciencepublishinggroup.com). Data tabel (Veolia) menyiratkan kombinasi primer+sekunder dapat menghapus ≥90% BOD dan praktis seluruh minyak (www.watertechnologies.com; www.watertechnologies.com).
Kapasitas alir: IPAL “central” perlu disetel untuk peak wet‑weather flow. Aturan praktis: banyak desain memakai ~0,5–1,0 m³/jam per kapasitas barel‑per‑hari. Contoh, kilang 100.000 bbl/hari bisa menghasilkan ~5.000–10.000 m³/hari air limbah, sehingga kapasitas desain ~200–400 m³/jam. Sertakan equalization minimal 24–48 jam untuk menangani lonjakan.
Energi & tapak: aerasi (sekunder) dan membran (bila digunakan) adalah konsumen energi terbesar. Sistem advance (MBR, RO) ber‑OPEX lebih tinggi tetapi footprint jauh lebih kecil. Trade‑off: aerasi MBR ~30–50% lebih boros energi dibanding ASP, namun menghindari kebutuhan lahan klarifier. Di iklim tropis lembap, pendinginan deodorization atau penangkapan VOC dari tangki mungkin diperlukan.
Ringkasan rekomendasi desain (jangkar teknis)
- Unit API (primary clarifier): separator 5:1 L:W, tambah coalescing plates bila ruang memadai, skimmer otomatis dan sludge hopper. Target minyak residual <100 mg/L. Desain dan angka rujukan: docsbay.net; www.thewastewaterblog.com.
- DAF polishing: pasang DAF (dengan koagulasi) setelah API; rancang waktu tinggal ~15–30 menit; ekspektasi ~80% penghilangan minyak/emulsi dan organik pada kondisi optimal (www.researchgate.net). Dukung kimia koagulasi dengan PAC cair dan dosing presisi via dosing pump.
- Equalization basin: sediakan buffer aliran ≥1 hari dengan kontrol pH. Sistem pendukung melalui ancillaries mempermudah operasi.
- Activated sludge sekunder: desain beban BOD ~1,0–1,5 kg/m³·hari, MLSS ~2–3 g/L, DO 2–3 mg/L. Sertakan nitrifikasi (~24 jam kontak). Target >90% BOD removal. Paket proses tersedia sebagai activated sludge.
- Proses aerobik lanjut: pertimbangkan MBBR atau MBR untuk >95% removal dan layout ringkas; hasil pilot MBR menunjukkan efluen jauh melampaui standar (www.sciencepublishinggroup.com; www.sciencepublishinggroup.com).
- Polishing tersier: pasang multimedia filter atau cloth filter diikuti karbon aktif; untuk reuse, tambahkan UF + RO. Pastikan minyak akhir ≤5 mg/L dan BOD/COD sesuai target klien (umumnya 10–20 mg/L). Media yang lazim dipakai termasuk sand silica dan anthracite, serta activated carbon untuk adsorpsi.
- Monitoring: monitor oil‑in‑water kontinu, plus uji lab bulanan untuk BOD, COD, NH₃, fenol, dsb., untuk pembuktian kepatuhan.
- Penanganan sludge: sludge dari API/DAF dikeringkan (centrifuge atau filter press) dan diinsinerasi atau co‑processed. Kelebihan activated sludge dapat distabilisasi (digesti) bila diperlukan.
Tren adopsi teknologi dan reuse
Data industri menunjukkan adopsi proses ber‑rate tinggi dan membran meningkat untuk konservasi air. Kajian 2024 menemukan ~82 studi publikasi tentang reuse efluen kilang (2002–2023), Asia memimpin (Iran, Irak, China, India) (www.sciencepublishinggroup.com). Sekitar separuh aplikasi yang ditinjau menggunakan langkah berbasis membran (UF, RO) (www.sciencepublishinggroup.com). Pergerakan ini mencerminkan kebutuhan kepatuhan sekaligus efisiensi sumber daya: menggunakan efluen olahan untuk boiler atau cooling dapat memangkas asupan air baku secara drastis.
Dengan rancangan yang disiplin pada angka—misalnya oil removal API 60–99%, DAF ≥80% untuk minyak/organik, BOD sekunder ~90%, dan solid removal tersier ~80–95% (www.watertechnologies.com; www.researchgate.net)—IPAL kilang modern dapat konsisten memenuhi batas Indonesia (id.scribd.com) sambil membuka peluang reuse berbasis membran.
