Industri pulp & kertas menghasilkan limbah cair sangat kuat—umumnya 50–200 m³ per ton produk dengan beban organik tinggi dari lignin, resin acids, dan bahan kimia proses (www.mdpi.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Contoh studi di pabrik pulp/board: COD ≈2.820 mg/L, BOD₅ ≈975 mg/L, TSS ≈784 mg/L, dan warna ≈6.660 unit Pt‑Co (www.mdpi.com). Limbah ini cenderung berbiodegradasi rendah (rasio BOD/COD <0,4), dengan AOX (adsorbable organic halides—indikator senyawa organik terklorinasi) dan warna tinggi dari residu lignin.

Standar Indonesia ketat: Keputusan Menteri (1995) menetapkan COD ≤350 mg/L, TSS ≤150 mg/L, BOD₅ ≤150 mg/L, pH 6–9 (123dok.com). Untuk mencapainya, rangkaian wajib tiga lapis: (1) klarifikasi primer untuk padatan tersuspensi, (2) pengolahan biologis kuat (anaerobik dan/atau aerobik) untuk beban organik, dan (3) advanced polishing—membran atau karbon aktif—untuk warna dan organik refrakter.

Karakteristik influen dan target kepatuhan

Data literatur menunjukkan bahkan setelah pengendapan sederhana 4 jam, TSS hanya turun ~30% dan COD ~15%—indikasi bahwa sebagian besar warna dan lignin koloidal tetap terlarut (www.mdpi.com). Karena itu, tahapan hilir harus menargetkan organik terlarut dan warna untuk memastikan kinerja akhir melampaui COD ≤350 mg/L dan TSS ≤150 mg/L (123dok.com).

Praperlakuan fisik: screening dan klarifikasi

Aliran influen melewati screen kasar (mis. 3–5 mm) dan grit chamber untuk menahan serpih kayu, serat, dan pasir; ini melindungi unit hilir dan memungkinkan recovery serat (www.mdpi.com). Pada level peralatan, opsi seperti manual screen menyediakan pemisahan sederhana di headworks.

Untuk beban dan laju variabel, automatic screen dapat memberikan pembersihan kontinu tanpa intervensi intensif. Paket pemisahan fisik pra‑biologis juga tersedia sebagai solusi terintegrasi melalui waste‑water physical separation.

Kemudian, clarifier primer (tangki sedimentasi) mengendapkan bulk TSS. Pengukuran empiris: clarifier 4 jam menurunkan TSS ~30% dan COD ~15% pada limbah pulp/board; contoh TSS 784→550 mg/L, COD 2.820→2.410 mg/L (www.mdpi.com). Unit klarifikasi dapat diwujudkan sebagai clarifier konvensional dengan HRT 4–6 jam atau setara “surface overflow rate”.

Alternatif footprint ringkas seperti lamela settler dan peningkatan kapasitas dengan tube settler umum digunakan dalam desain modern. Bila dibutuhkan, penambahan flokulan (flocculant) dapat meningkatkan efisiensi, namun menambah biaya dan produksi lumpur; pendekatan koagulasi‑flok lebih agresif bahkan dilaporkan mampu mencapai ~90% TSS dan ~85% COD (www.mdpi.com), namun itu pada dasarnya sudah masuk ke tahap tersier.

Angka kunci: harapkan 30–50% penurunan TSS dan ~10–20% penurunan COD pada klarifikasi primer (www.mdpi.com). Untuk kontrol bahan kimia yang presisi di tahap ini, penggunaan dosing pump mempermudah optimasi koagulan atau pH.

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Pengolahan biologis bertahap: anaerobik dan aerobik

Dengan beban organik tinggi, kombinasi dua langkah biologis optimal. Tahap pertama: reaktor anaerobik (mis. UASB—upflow anaerobic sludge blanket). Studi bangku pada limbah kertas daur ulang menunjukkan UASB mampu menghilangkan ≈80% COD pada kondisi mesofilik (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Contoh: UASB 70 L pada beban ~7,2 g COD/L·hari mencapai 80,6–80,8% removal di HRT ~15 jam (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Produksi biogas signifikan—≈0,07–0,09 m³ CH₄ per gram COD yang dihilangkan (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dalam desain, reaktor anaerobik berukuran untuk keluaran COD ~500 mg/L (≈80% removal dari 2.500 mg/L) lazim ditempuh HRT 12–24 jam pada UASB dengan seed yang baik. Sistem ini selaras dengan solusi anaerobic digestion skala industri.

Setelah anaerobik, pengolahan aerobik (mis. activated sludge) mengoksidasi sisa organik. Dengan MLSS ~3–5 g/L (mixed liquor suspended solids—padatan tersuspensi dalam campuran), DO >2 mg/L (dissolved oxygen), dan aerasi 8–12 jam, activated sludge dapat menghilangkan >85–90% BOD₅ residual. Literatur industri menegaskan kombinasi anaerobik+aerobik memberikan “efisiensi lebih tinggi” dan emisi/energi lebih rendah dibanding salah satu saja (www.sciencedirect.com).

Skenario konservatif: COD 2.500→500 mg/L setelah anaerobik, lalu 500→50 mg/L setelah aerobik (≈98% total). Implementasi activated sludge selaras dengan activated sludge, sementara opsi kompak dengan filtrasi membran biologis dapat diadopsi via MBR (membrane bioreactor). Untuk start‑up biologis yang cepat, kultur bakteri awal lazim digunakan; pendekatan komersial tersedia namun tidak dibahas angkanya di sini.

Tersier dan advanced polishing: warna dan organik refrakter

Pasca sekunder, warna (lignin) sering masih tinggi dan jejak toksikan (AOX, fenolik) bisa tersisa. Koagulasi/flokulasi kerap menjadi langkah kimia pendahuluan. Uji laboratorium menunjukkan alum ~1,2 g/L pada pH ~6 setelah pengendapan primer menghilangkan ~92% COD, ~98% TSS, dan ~96% warna (www.mdpi.com). Opsi koagulan/flokulan industri tersedia sebagai coagulants dan flocculants.

Filtrasi kain atau pasir sanggup menghilangkan >80% TSS tersisa, tetapi tidak menyasar COD terlarut (www.mdpi.com). Untuk media pasir/dual‑media, opsi komersial seperti sand silica dapat digunakan sebagai bed polishing.

Adsorpsi karbon aktif (GAC/PAC) efektif untuk warna dan COD residual. Uji laboratorium: PAC 5 g/L selama ~4 jam menurunkan COD dari ~2.500→26,6 mg/L (≈99,0% total) dan warna dari ~255→30,6 Pt‑Co—praktis menghilangkan warna tampak (“<37 color units”) (www.mdpi.com). Dosis lebih rendah (1–3 g/L) mencapai 80–95% dari efek tersebut; di pilot, GAC sering memberikan ~70–90% penghilangan warna dan >50% COD—namun 5 g/L diakui dosis tinggi. Solusi karbon aktif tersedia melalui activated carbon.

Advanced oxidation processes (AOPs) seperti ozon, ozon/UV, atau Fenton mengurai lignin berwarna. Studi ozonasi melaporkan ~84% COD dan ~96% penghilangan warna (www.mdpi.com). Fenton (Fe/H₂O₂) dengan UV dapat memineralisasi >90% COD dan polifenol (www.mdpi.com). Kendati demikian, AOP berbiaya energi tinggi dan biasanya dipakai untuk stream paling sulit atau mengolah konsentrat NF.

Filtrasi membran memberi effluent sangat “polished”. UF (ultrafiltration—membran untuk partikel/koloid) menghilangkan sisa partikel/koloid dan menghasilkan permeat bening (www.mdpi.com). Tahap UF dapat diterapkan memakai ultrafiltration sebagai pretreatment.

Di hilir, NF/RO (nanofiltration/reverse osmosis) menghilangkan >95–99% organik dan warna residual—memberi kualitas mendekati air minum (www.mdpi.com). Implementasi NF dapat merujuk pada nano‑filtration, sedangkan RO air payau tersedia sebagai brackish water RO. Paket terintegrasi juga tersedia sebagai membrane systems untuk utilitas industri/municipal.

Dalam praktik, reject RO bisa dikembalikan ke tahap awal atau diolah AOP sebelum pembuangan. Polishing membran secara realistis mencapai COD/TSS akhir <20 mg/L dan effluent jernih (www.mdpi.com). Untuk disinfeksi akhir atau reuse, UV/chlorination kerap dipakai; opsi tanpa bahan kimia tersedia melalui ultraviolet. Spesifikasi air daur ulang tipikal: COD <50 mg/L, warna <50 Pt‑Co.

Baca juga: 

Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air

Proyeksi kinerja bertahap (100 m³ influen)

Influen mentah: COD ~2.500 mg/L; TSS ~800 mg/L; warna ~6.500 Pt‑Co.

Klarifier primer (4 jam): TSS turun ~30% (ke ~500 mg/L) dan COD turun ~15% (ke ~2.100 mg/L); warna turun ~20% (ke ~5.200) (www.mdpi.com).

Digesti anaerobik (HRT ~18 jam): menghilangkan ~80% COD tersisa (2.100→420 mg/L), menghasilkan metana; warna praktis tidak berubah karena lignin tidak dihapus anaerobik (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Reaktor aerobik (12–24 jam): menghilangkan ~90% COD residual (420→42 mg/L) dan menitrifikasi amonia; SS (biomassa) dikendalikan oleh clarifier sekunder, effluent ≈20 mg/L SS.

Filtrasi tersier: filter kain atau pasir mengurangi partikel residual (SS <10 mg/L). Implementasi via media berlapis dapat mengacu pada sand silica.

Koagulasi + GAC: koagulan diikuti GAC 4 jam (1–2 g/L) menurunkan COD lagi ~90–95% (ke ~3–5 mg/L) dan warna nyaris nol; data bangku menunjukkan kombinasi ini mendorong residual COD ke ~26 mg/L (www.mdpi.com). Aplikasi karbon aktif tersedia melalui activated carbon.

Polishing membran (opsional): UF/RO memastikan penghilangan jejak, menghasilkan COD ≪20 mg/L, TSS ~0, dan warna praktis nol (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Tahap UF dapat diwujudkan melalui ultrafiltration.

Kualitas effluent, reuse, dan ekonomika

Kualitas effluent dari train ini secara konservatif: COD 10–50 mg/L, BOD₅ <20 mg/L, TSS <10 mg/L, warna <50 Pt‑Co—jauh di bawah COD ≤350 mg/L dan TSS ≤150 mg/L yang disyaratkan di Indonesia (123dok.com). Nutrien (N, P) ikut ditekan oleh tahapan biologis berurutan; laju buangan lumpur moderat terutama dari unit anaerobik.

Potensi reuse air: polishing UF/RO memungkinkan reuse di pabrik (paper machine, cooling, dsb.). Studi mencatat pabrik Finlandia memangkas konsumsi air baku ≥75% via sirkulasi internal (www.mdpi.com). Satu kasus menemukan biaya UF ~US$19 juta dengan payback ~5 tahun jika air reuse dihargai €1/m³ (www.mdpi.com).

Energi dan biogas: digesti anaerobik menghasilkan biogas signifikan (≈0,07–0,09 m³ CH₄ per g COD yang dihilangkan di studi bangku) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mengimbangi energi aerasi; pernyataan ringkasnya, digesti anaerobik menghasilkan ~0,3–0,5 m³/kg COD. Secara operasional, tahapan biologis dapat ditopang dengan solusi biological digestion dan activated sludge yang matang di industri.

Biaya dan kelayakan: filtrasi kain ber‑OPEX rendah dapat memberi 81% TSS removal namun hanya ~10% COD removal (www.mdpi.com); penambahan PAC menaikkan penurunan COD, tetapi menambah biaya material. CAPEX membran tinggi, namun dapat terjustifikasi oleh manfaat reuse (www.mdpi.com). Dosis GAC 1–2 g/L kerap menjadi titik optimal (>90% warna) tanpa dosis laboratorium yang sangat tinggi 5 g/L (www.mdpi.com).

Hasil berbasis data: multi‑stage treatment tipikal mencapai “COD reduction ~99%, color removal ~99%, TSS removal ~98%” (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Praktiknya, pabrik dengan train ini membuang effluent nyaris tak berwarna dan BOD rendah—sering layak reuse. Dengan merancang tiap tahap pada target empiris (primer 30–50%, anaerobik 80–90%, aerobik ~90%, tersier >90%), pabrik siap memenuhi batas masa kini dan yang lebih ketat di masa depan (www.sciencedirect.com).

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Sumber data dan referensi

Sumber utama: ulasan industri/akademik dengan angka kinerja (www.sciencedirect.com) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com), regulasi Indonesia (123dok.com), dan uji treatability peer‑reviewed (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Kait rujukan tambahan tentang filtrasi/biaya/reuse: (www.mdpi.com) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).