Kilang minyak modern menelan air dalam skala raksasa dan mengubah 80–90% di antaranya menjadi limbah. Inilah desain terintegrasi—dari API separator hingga RO—yang dirancang untuk memenuhi baku mutu Indonesia dan membuka jalan reuse.
Krisis air bukan teori di hilir migas. Tinjauan global memperkirakan penyulingan minyak/petrokimia dunia pada 2020 mengonsumsi ≈3,99×10^7 m³/hari, sekitar ~16% dari pemakaian air global, dan 80–90% dari air yang dipakai berubah menjadi air limbah terkontaminasi (www.sciencedirect.com) (www.sciencedirect.com). Regulasi memperketat—termasuk Indonesia melalui Permen LH 19/2010 yang menahan minyak-&-lemak pada kisaran 15–25 mg/L (tergantung fasilitas), dengan batas BOD/COD dan amonia yang ketat (123dok.com).
Di level proses, air limbah kilang adalah campuran kompleks hidrokarbon, sulfida, amonia, minyak, padatan tersuspensi/terlarut, dan logam berat—sebagaimana disorot literatur: “complex mixture of hydrocarbons, sulphides, ammonia, oils, suspended and dissolved solids, and heavy metals” (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Strategi kian bergeser ke reuse; studi Brasil melaporkan konsumsi air efektif ≈0,9 m³ per m³ minyak yang diproses (≈254.000 m³/hari pada output kilang Brasil 2009) (www.intechopen.com), sementara U.S. EPA menilai membrane bioreactors (MBR) dapat menghasilkan air “clarified and potentially reusable” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Baca juga: Pengolahan Air Secara Fisika
Beban air dan regulasi
Kisaran minyak & lemak bebas/teremulsi di air limbah kilang bisa puluhan hingga ratusan mg/L; BOD/COD terlarut sering ratusan hingga ribuan rendah mg/L (tergantung unit operasi) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Baku mutu industri generik lazimnya menuntut BOD <30–50 mg/L, COD <100–200 mg/L, minyak & lemak <5–20 mg/L, dan NH₃–N <10–15 mg/L untuk buang; praktik modern membidik BOD dan minyak satuan digit mg/L serta amonia beberapa mg/L untuk margin patuh dan reuse (rujuk standar Indonesia via 123dok.com).
Pemisahan minyak primer
Tahap pertama adalah pembongkar beban kasar: pemisah gravitasi minyak‑air tipe API separator (American Petroleum Institute; bak berbasis gravitasi) atau CPI (corrugated‑plate interceptor; pelat beralur untuk koalesensi). API dirancang mengangkat droplet minyak ≥150 μm dan mengendapkan padatan kasar, dengan penghilangan minyak bebas tipikal 60–99% (www.watertechnologies.com). CPI menghadirkan footprint kecil: analisis menunjukkan volume CPI ~1/4 dari API konvensional untuk laju 1.000 m³/jam (pt.scribd.com). Parameter kunci: waktu tinggal hidrolik beberapa menit, aliran laminar, dan skimming rutin minyak/lanau.
Pada tahap ini, unit pemisahan minyak bebas bisa diperkuat dengan paket koaleser mandiri seperti solusi oil removal untuk menjaga kandungan minyak ke level pra‑flotasi yang stabil tanpa menambah klaim kinerja di luar data.
Baca juga:
Flotasi udara terlarut
Setelah API/CPI, Dissolved Air Flotation (DAF; flotasi dengan mikrogelembung udara) menjadi sasaran minyak teremulsi dan partikel halus. Dengan koagulan/flokulan yang tepat, DAF lazim menyingkirkan ~70–85% minyak residual serta 50–80% TSS—gabungan API+DAF menurunkan minyak & lemak ~90% (misalnya dari ~100–200 mg/L ke <20 mg/L) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.watertechnologies.com). Studi Kakil dkk. melaporkan API+DAF menghapus ~75% COD masuk (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Dari sisi energi/biaya, pretreatment ini sangat efisien: konsumsi energi spesifik gabungan API+DAF ~0,091 kWh/m³ dibanding ~0,86 kWh/m³ untuk MBR—sekitar ~10× lebih rendah energi dan ~6× lebih murah (NPV) untuk volume limbah yang sama (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Implementasi praktis sering memakai unit seperti DAF yang didukung injeksi koagulan dan flokulan via dosing pump untuk kontrol jarak dekat terhadap pembentukan flok.
Target kinerja: API mengejar minyak <50 mg/L; DAF mendorong <5–10 mg/L. Kombinasi ini lazim mencapai TSS <100 mg/L dan minyak & lemak <10–20 mg/L pada keluaran primer, sekaligus memangkas beban BOD/COD 50–80% (www.watertechnologies.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Biologi untuk BOD dan amonia
Sisa utama pascapretreatment adalah organik terlarut (BOD/COD), amonia, sulfida, fenolik, dll. Pengolahan biologis aerob jadi tulang punggung, entah activated sludge (AS; lumpur aktif) atau moving‑bed biofilm reactor (MBBR; biofilm bergerak). Sistem menjaga DO (dissolved oxygen) 2–4 mg/L untuk oksidasi organik dan nitrifikasi amonia; zona anoksik (denitrifikasi) bisa ditambahkan bila perlu total nitrogen rendah, meski banyak desain mengejar nitrifikasi saja.
Penghilangan BOD/COD: operasi AS/MBBR yang baik umumnya mencapai ~75–95% BOD removal—misalnya laguna aerasi setelah pretreatment menghasilkan 75–95% reduksi BOD (www.watertechnologies.com). Setelah primer, BOD masuk sering <200 mg/L; 90% removal memberi keluar BOD ≲20 mg/L. Pada pilot, MBBR menghapus 70–89% BOD residual (final 40–75 mg/L) ketika dipoles oksidasi lanjutan (www.researchgate.net).
Amonia (NH₄–N): dengan umur lumpur tinggi (menahan nitrifier) dan aerasi cukup, >80–90% NH₄–N biasanya teroksidasi. Pada berbagai pembebanan, MBBR melaporkan penghilangan amonia 45–86% (menjadi 2–6 mg/L) (www.researchgate.net). Beban desain umum: 0,5–1,0 kg BOD/(m³·hari), MLSS (mixed liquor suspended solids) ~3.000–5.000 mg/L, energi aerasi ~0,3–0,5 kWh/m³.
Konfigurasi yang lazim diimplementasikan termasuk MBBR dan activated sludge. Kestabilan start‑up dapat dibantu dengan inokulum dan nutrien—sejalan dengan praktik “proper seeding and nutrient balance”—melalui starter bakteri dan nutrien bakteri tanpa menambah klaim di luar data.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Polishing tersier dan reuse
Polishing akhir dipilih untuk menutup kesenjangan baku mutu atau spesifikasi reuse. Filtrasi media dan membran seperti ultrafiltration (UF; membran pori mikro) efektif menangkap padatan/koloid; pasca‑UF, minyak & lemak umumnya <1–2 mg/L. Untuk tahap ini, unit ultrafiltration kerap dipadukan dengan pra‑saringan mikro seperti cartridge filter untuk menjaga umur membran.
Adsorpsi: granular/powdered activated carbon (GAC/PAC) menyerap organik residu (fenol, warna, hidrokarbon jejak). Menara GAC dapat menambah 10–50% penurunan COD/BOD sekaligus memangkas minyak jejak—membuka jalan minyak <1 mg/L dan COD puluhan mg/L. Opsi ini sejalan dengan penggunaan activated carbon dan PAC berkualitas seperti PAC.
Advanced Oxidation Processes (AOP; ozon, UV/H₂O₂, Fenton) memecah organik refrakter; laporan menunjukkan AOP pascabiologi dapat mengurangi organik persisten 50–90% di aliran kilang. Catatan: AOP berpotensi menginaktivasi biomassa bila ditempatkan prabiologi, sehingga lazim diposisikan setelah biologi atau untuk regenerasi karbon.
Membran tekanan: Nanofiltration/Reverse Osmosis (NF/RO) menyasar reuse mutu tinggi; RO menghapus >95% garam sisa dan nyaris semua organik, menghasilkan permeat dengan BOD <5 mg/L dan minyak <1 mg/L—dengan trade‑off energi ~3–6 kWh/m³ dan isu konsentrat. Implementasi komersial umumnya memakai nano‑filtration untuk pengurangan kesadahan/organik dan brackish‑water RO untuk polishing akhir. Pada konfigurasi tertentu, MBR menghasilkan efluen “clarified and potentially reusable” asalkan pra‑treatment mengeluarkan minyak terlebih dulu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Disinfeksi (klorin atau UV) tetap relevan untuk kepatuhan mikrobiologi dan pencegahan biofouling pada reuse; opsi tanpa bahan kimia dengan biaya operasi rendah tersedia melalui ultraviolet. Rangkaian pilihan polishing ini selaras dengan praktik industri (www.aquasust.com).
Kinerja, energi, dan lumpur
Hasil keluaran tipikal: minyak & lemak <5–10 mg/L (sering <1 mg/L pada reuse), BOD efluen <30 mg/L umum, dan COD <100 mg/L—atau lebih rendah setelah polishing. Dengan operasi AS/MBBR yang baik dan pretreatment memadai, BOD <20 mg/L adalah target realistis jika masukannya ~200 mg/L (≈90% removal) (www.watertechnologies.com). Amonia (NH₃–N) lazim dikendalikan <10 mg/L; banyak fasilitas modern membidik <1–5 mg/L dengan SRT tinggi untuk nitrifier dan kontrol DO yang stabil.
Padatan tersuspensi menyusut ke <30 mg/L pada primer, ≲10 mg/L pascasekunder, dan <5 mg/L setelah filter polishing. Produksi lumpur signifikan: ~0,4–0,6 kg VSS per kg BOD yang dihilangkan. Contoh: menghapus 100 kg BOD/jam pada 90% menghasilkan ≈36 kg VSS/jam.
Energi/biaya: pretreatment (API/DAF) ≈0,1 kWh/m³ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); aerasi sekunder ~0,3–0,5 kWh/m³; polishing lanjutan (RO/AOP) menambah ~1–5 kWh/m³. Studi menunjukkan API+DAF jauh lebih ekonomis per m³ COD yang dihapus dibanding MBR sendiri—karena beban besar ditangani murah via gravitasi/flotasi dan membran hanya dipakai bila ekonominya masuk (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Untuk aplikasi yang menuntut lini membran komprehensif, portofolio membrane systems memberi rute RO/NF/UF yang disesuaikan tanpa menambah angka di luar data.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Tren desain pabrik modern
WWTP kilang beralih ke sistem “smart” dengan monitor daring (alarm minyak, analyzer BOD) dan otomasi. Teknologi hibrida berkembang: MBBR atau integrasi anaerob‑aerob untuk efisiensi dan, di beberapa tempat, Zero Liquid Discharge (ZLD) melalui kristalisasi pasca‑MBR. Proyek kilang baru di Indonesia semakin memasukkan desain recycle air tinggi; membran dan AOP sedang dipilotkan untuk memenuhi target reuse dan baku mutu nasional (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Optimasi digital dan kontrol berbasis ML (mis. fed‑batch DO control) muncul sebagai alat keandalan modern.
Kesimpulan desain terintegrasi
Plant “state‑of‑the‑art” mengombinasikan pemisahan minyak‑air yang tangguh (API/CPI + DAF), reaktor biologi berkapasitas tinggi (AS/MBBR), dan polishing tersier (filtrasi, GAC/PAC, AOP, membran). Rangkaian ini menghapus >90% minyak, BOD, dan TSS, serta >80% amonia—mengantar efluen ke standar buang ketat atau bahkan kualitas reuse (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.watertechnologies.com). Basis desain harus data aktual influen (debit dan beban polutan) serta kepatuhan baku mutu lokal, termasuk Permen LH 19/2010 (123dok.com). Dengan kombinasi proses yang sudah teruji dan orientasi recycling, kilang modern dapat meraih kepatuhan regulasi sekaligus penghematan air signifikan (www.aquasust.com).
