Untuk setiap barrel minyak, industri menghasilkan 3–6 barrel air limbah—sekitar 3.400 miliar liter di AS pada 2019. Mengubahnya jadi air buangan kelas izin Indonesia butuh rangkaian tiga tahap: fisik, biologis, lalu polishing.
Industri minyak dan gas hidup berdampingan dengan air. Data menunjukkan setiap satu barrel minyak menghasilkan 3–6 barrel air “produced” atau air proses (www.spglobal.com). Pada 2019 saja, operasi di AS memproduksi ≈3.400 miliar liter air limbah (www.spglobal.com).
Komposisi air buangan ini kompleks: hidrokarbon bebas dan teremulsi, organik terlarut dengan BOD/COD tinggi (BOD: biochemical oxygen demand), amonia (NH₃) dari pemrosesan gas, garam terlarut, hingga logam berat. Di Indonesia, kerangka PP 82/2001 dan PermenLHK membatasi ketat buangan: BOD sering ≤20–30 mg/L, oil & grease ≤0,2–5 mg/L, NH₃–N ≪1–2 mg/L untuk badan air sensitif—contohnya izin laut yang menetapkan BOD₅≈9–11 mg/L dan oil & grease <0,2 mg/L pada efluen terolah (www.researchgate.net).
Jawabannya konsisten di literatur: rangkaian tiga tahap. Pertama, pemisahan fisik (API separator, flotasi) untuk menurunkan minyak bebas/terdispersi; kedua, oksidasi biologis untuk BOD dan amonia; ketiga, polishing tersier (filtrasi, adsorpsi, membran) untuk meraih standar akhir. Prinsip ini menekankan penghilangan ≥90–95% kontaminan sekaligus efisiensi energi, lumpur, dan tapak—selaras tren reuse, bahkan zero-liquid-discharge (ZLD).
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Beban influen dan target izin Indonesia
Target praktis yang diacu pabrikan global: BOD akhir <10–20 mg/L, COD <50–100 mg/L, oil & grease <1–5 mg/L, NH₃–N <1 mg/L, TSS <10 mg/L. Untuk izin lokal, acuan kelas mutu air (Kelas II/III) dan syarat spesifik, misalnya standar laut yang pernah menetapkan BOD ≈10 mg/L dan oil <0,2 mg/L (www.researchgate.net). Dengan batas serinci ini, desain harus data-driven dan modular—mudah ditambah polishing saat dibutuhkan.
Pemisahan minyak dan padatan primer
Tahap pertama adalah gravitasi dan flotasi untuk menangkap minyak bebas dan padatan mengendap. API oil–water separator (tangki pemisah minyak-air)—dirancang mengikuti API Std. 421—memanfaatkan waktu tinggal dan beda densitas (Stokes’ Law) untuk memisahkan fase (www.filtsep.com; nepis.epa.gov).
Desain API yang baik—volume memadai, beberapa jam waktu tinggal—mengkoalesensi droplet >150 µm. Kinerja tipikal di oilfield: 40–65% penghilangan minyak teremulsi tanpa koagulan (nepis.epa.gov), dengan efluen sering <100 mg/L bila influen <1.250 mg/L (skimoil.com). Kombinasi API + koagulan dapat meningkatkan penghilangan minyak hingga >80% (nepis.epa.gov). Konfigurasi “gun‑barrel” atau bertingkat (2–4 kompartemen) mencapai ~90% penghilangan minyak kasar dan TSS mengendap; lumpur diserok dan dibuang (www.filtsep.com; nepis.epa.gov).
Downstream, Dissolved Air Flotation/DAF (flotasi dengan gelembung mikro) menarget emulsi halus: bubble <50 µm menempel pada droplet/kolloid dan mengapungkannya untuk diskim (www.filtsep.com). Kasus kilang menunjukkan efluen DAF ≈22–24 mg/L oil, hampir semua minyak kasar tersingkir (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Praktiknya, penambahan polimer/koagulan di DAF disetel untuk mencapai >90% penghilangan minyak.
Untuk sistem fisik awal, pabrik modern menempatkan screen dan grit chamber sebelum API guna proteksi peralatan. Opsi komersial meliputi modul pemisahan fisik seperti waste-water-physical-separation serta pre-screening dengan automatic screen bila beban debris >1 mm tinggi.
Pada oil removal, unit koaleser atau paket seperti oil-removal lazim dipadukan dengan dosing koagulan via dosing-pump dan bahan kimia seperti PAC atau flocculants untuk mempercepat penggumpalan.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Metode dan metrik desain primer
Praktik desain bervariasi: API dengan waktu tinggal beberapa jam untuk koalesensi droplet >150 µm; namun metrik kunci lain menyebut API biasanya memberi 30–60 menit untuk kenaikan droplet, sementara DAF ≈10–20 menit waktu hidraulik dengan recycle 10–20% untuk membangkitkan gelembung (nepis.epa.gov; pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Digabung, tahap primer menurunkan oil/grease dari ratusan–ribuan mg/L ke O(10–50) mg/L dan TSS ke <50 mg/L (nepis.epa.gov; pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Praktik industri mengharapkan ≥80–90% total oil removal sebelum biologi (www.filtsep.com; nepis.epa.gov). Ini juga mengurangi toksisitas terhadap mikroba: hidrokarbon 50–100 mg/L bisa mengganggu proses biologis (www.filtsep.com).
Ketika footprint menjadi isu, klarifikasi kompak seperti lamela-settler dan tube-settler meningkatkan kapasitas 3–4× dibanding klarifier konvensional, sementara clarifier konvensional tetap relevan untuk detensi 0,5–4 jam pada padatan tersuspensi.
Oksidasi biologis untuk BOD/COD dan nitrogen
Setelah minyak tersingkir, panggung utama adalah biologi—mengoksidasi organik terlarut (BOD/COD) dan amonia. Sistem aerob seperti activated sludge atau MBBR (moving bed biofilm reactor) menangani penghilangan organik ≈95% (www.filtsep.com).
Hitungan sederhana: bila target akhir BOD₅≈25 mg/L, maka BOD influen ≲500 mg/L untuk satu tahap aerob (www.filtsep.com). Untuk beban lebih tinggi, satu tahap anaerob awal (menghilangkan ~75% BOD/COD) diikuti aerob mampu menangani hingga ≈2.500 mg/L BOD/COD (www.filtsep.com).
Implementasi komersialnya luas: paket activated-sludge untuk konfigurasi konvensional, moving-bed-bioreactors-mbbr untuk beban fluktuatif, dan sequence-batch-reactor-sbr ketika footprint harus ringkas dengan operasi batch fleksibel.
Untuk nitrifikasi andal serta degradasi organik kompleks, desain aerob biasanya memakai SRT (sludge retention time) panjang 10–20+ hari. Studi bangku menunjukkan MBR (membrane bioreactor; biologi + membran UF) menghapus >80% COD dan 99+% amonia pada limbah petrokimia (www.sciencedirect.com). Di skala penuh, activated sludge di hulu migas mendapati efluen BOD₅ <20 mg/L dan NH₄–N sering <1–2 mg/L dengan nitrifikasi. Unit membrane-bio-reactors-mbr populer untuk jejak lahan kecil dan penahanan biomassa, umumnya menghasilkan BOD/COD <5–10 mg/L dan nitrat mendekati latar.
Media biofilm berluas permukaan tinggi seperti honeycomb-bio-media dapat meningkatkan kepadatan biomassa pada MBBR/IFAS. Untuk start-up cepat dan stabilitas, fasilitas sering menginokulasi dengan waste-water-consumables dan mengoptimalkan nutrisi bakteri memakai nutrient.
Baca juga:
Kendali amonia: nitrifikasi, denitrifikasi, stripping
Amonia dari TEG regeneration, H₂S scavenger, atau tail-gas scrubber wajib ditangani. Bakteri nitrifikasi sensitif: di atas ~50–70 mg/L NH₃‑N terjadi inhibisi berat; studi kilang menyebut nitrifikasi “ekonomis dan terkendali” hingga ~50 ppm NH₃‑N saja (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Jika terjadi lonjakan (mis. >200 mg/L), jalur bypass stripping amonia dengan kolom air-strip dan penyesuaian pH NaOH bisa ditambahkan; rancangan semacam ini dilaporkan menurunkan beban ke level yang dapat ditangani subsistem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Setelah stripping, NH₃ gas dapat dipulihkan atau dialirkan ke stack. Tanpa beban ekstrem, aerasi nitrifikasi (DO tinggi, SRT panjang, zona anoksik terpisah bila perlu) mengoksidasi ≥95% amonia menjadi nitrat. Denitrifikasi anoksik dengan sumber karbon dapat ditambahkan bila batas N ketat atau untuk reuse.
Kinerja biologi dan kebutuhan energi
Dengan tuning tepat, tahap biologis menghilangkan >95% BOD, ~90–98% NH₃ (dengan nitrifikasi), dan 75–90% total nitrogen bila dilakukan denitrifikasi. Parameter desain: MLSS 3–8 g/L, F/M ≈0,05–0,2, waktu detensi 6–12 jam. Kebutuhan oksigen tinggi—sekitar 1–1,5 kg O₂/kg BOD teroksidasi—menjadikan blower sebagai biaya operasi utama. Pemantauan canggih (proxy online BOD/COD, analyzer amonia) plus kendali otomatis berbasis nitrate/NH₃ kini lazim untuk mengoptimalkan aerasi dan bioadditive.
Untuk stabilitas aerasi, kontrol buih dengan antifoam membantu mempertahankan transfer oksigen dan kinerja klarifikasi.
Polishing tersier dan jalur reuse
Untuk pemoles akhir, filtrasi multimedia, adsorpsi karbon, dan disinfeksi menutup gap menuju izin dan reuse. Filter multimedia dapat menggunakan pasir silika seperti sand-silica atau media antrasit anthracite untuk menangkap partikel 5–10 mikron.
Organik jejak—fenol/pelarut—kerap persisten; GAC (granular activated carbon) mengadsorpsi sisa COD/organoklorin, kerap mencapai >90% penghilangan organik jejak; uji bangku menunjukkan karbon aktif teraktivasi baik mampu menghapus 80–95% organik rendah dari efluen kilang. Implementasi GAC dapat memakai media activated-carbon dengan housing sesuai layanan.
Disinfeksi non-kimia berbiaya operasi rendah tersedia lewat ultraviolet (99,99% inaktivasi patogen), sedangkan untuk jalur membran, UF (ultrafiltration) sebagai pretreatment RO disediakan oleh ultrafiltration.
Untuk reuse, RO (reverse osmosis) sekunder menghasilkan air sangat murni; studi menunjukkan TDS efluen terpolish RO bisa <100 mg/L—layak untuk boiler feed atau injeksi (pubs.acs.org). Paket brackish-water-ro relevan hingga TDS inflow 10.000 mg/L, sementara nano-filtration dapat mengurangi hardness pada tekanan lebih rendah daripada RO.
Dalam kasus ekstrem, ZLD (RO + evaporasi/kristalisasi) memulihkan >95% air, menyisakan garam sebagai padatan—namun intensif energi (pubs.acs.org). Untuk kontrol kesadahan sebelum reuse, opsi resin penukar ion dan softener seperti ion-exchange-resin atau softener sering disertakan. Pemantauan kontinyu (kekeruhan, UV254, sisa klorin) menjaga suplai sesuai spesifikasi. Tren Industry 4.0 mendorong analytics untuk memprediksi upset dan menyesuaikan aerasi/dosing secara real time.
Integrasi unit, footprint, dan tren ZLD
Skema tersusun terbaik untuk fasilitas Indonesia: (1) pretreatment/API separator (menghapus ≥80–90% minyak/padatan) (nepis.epa.gov); (2) flotasi atau koaleser; (3) reaktor biologis aerob/anaerob—activated sludge, MBBR, atau MBR—mencapai ~90+% penghilangan BOD/COD dan menitrifikasi sebagian besar amonia (www.filtsep.com; www.sciencedirect.com); (4) polishing tersier (filtrasi, GAC, RO/evaporasi) untuk mencapai target efluen (pubs.acs.org).
Untuk perencanaan kapasitas, estimasi pengembang: tiap 10 MGD (mega-gallon/day) air limbah oilfield dengan 500 mg/L BOD memerlukan kira-kira 10.000–20.000 m³ kolam aerasi plus klarifier terkait, menghasilkan efluen BOD <20 mg/L dan oil <5 mg/L.
Tren Asia-Pasifik mendorong “zero discharge” dan full reuse. Implementasi RO tersier dan recovery brine dapat mencapai >90–95% pemulihan air, meski OPEX meningkat (pubs.acs.org). Skema high‑recovery seperti membrane distillation dan evaporasi kian muncul di oilfield; tiap tahap tambahan biasanya menurunkan kontaminan sekitar satu orde besaran—misal, biologi aerobik 95% BOD diikuti RO (95% salt rejection) menghasilkan BOD akhir ~1–2 mg/L dengan salinitas sangat rendah.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Hasil yang dapat diprediksi dan kepatuhan
Jika semua unit disetel sesuai praktik, hasilnya konsisten: BOD turun ≈90–98%, COD 80–95%, dozes of ammonia dioksidasi atau di‑stripping, sehingga air buangan menekan dampak lingkungan ke level yang dapat diabaikan. Angka‑angka kinerja ini—ditopang ulasan teknik dan studi kasus—memberi kepastian bagi insinyur dan manajer untuk memilih serta menskalakan setiap unit agar memenuhi regulasi dan sasaran keberlanjutan (www.filtsep.com; nepis.epa.gov; www.sciencedirect.com; pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.researchgate.net; pubs.acs.org).
Catatan produk terkait
Pra‑perlakuan: waste-water-physical-separation, automatic screen, oil-removal, daf, dosing-pump, pac, flocculants, lamela-settler, clarifier. Tahap biologis: activated-sludge, moving-bed-bioreactors-mbbr, sequence-batch-reactor-sbr, membrane-bio-reactors-mbr, honeycomb-bio-media, waste-water-consumables, nutrient, antifoam. Polishing: sand-silica, anthracite, activated-carbon, ultraviolet, ultrafiltration, brackish-water-ro, nano-filtration, ion-exchange-resin, softener.
