Limbah pabrik pulp dan kertas lazimnya berwarna cokelat akibat lignin dan senyawa organik terkait seperti klorolignin dan tannin. Warna diukur dalam satuan Pt‑Co (platinum‑cobalt) atau ADMI (unit warna terlarut). Tiga strategi fisikokimia paling umum untuk dekolorisasi adalah coagulation/flocculation (C/F), adsorpsi activated carbon (AC), dan membrane filtration. Secara kuantitatif, koagulasi bisa menghilangkan sekitar 90–96% warna, AC 95–97%, dan membran (UF/NF/RO) pada kisaran 90%+; biaya bervariasi ~$0,2–2 per m³ tergantung proses dan wilayah www.mdpi.com www.mdpi.com.

Koagulasi/Flokulasi Kimia

Mekanisme: koagulan seperti alum, garam besi, atau kapur menetralkan muatan koloid dan mengendapkan organik bermassa molekul besar (polimer lignin, tannin); flokulan membantu penggabungan partikel untuk pengendapan.

Efektivitas: uji laboratorium menunjukkan penurunan warna tinggi. Dosis alum 1,2 g/L pada pH≈6 menurunkan warna 96% pada efluen pulp yang sudah primary‑treated www.mdpi.com. Kapur Ca(OH)₂ ~1,4 g/L pada pH≈11 menghilangkan ~91,6% www.mdpi.com, sedangkan MgSO₄ 3,4 g/L ~89% www.mdpi.com. Turbiditas dan TSS ikut turun (>90% dalam uji tersebut). Efektivitas terkait target lignin bermassa molekul tinggi, misalnya ~1.000–8.000, yang mudah terkoagulasi; EPA juga melaporkan fraksi pada “deckers” berkisar 400–4.000 MW nepis.epa.gov.

Kondisi operasi: pH optimum krusial—alum terbaik di pH≈6; kapur/MgSO₄ butuh pH alkalis (9–11) www.mdpi.com www.mdpi.com. Kebutuhan dosis relatif tinggi (1–3 g/L). Umumnya diawali sedimentasi primer sebelum C/F untuk mengendapkan padatan; di lapangan, ini identik dengan penggunaan unit seperti clarifier.

Biaya & residu: skema fisikokimia penuh (settling + koagulasi + adsorpsi) diperkirakan sekitar $2,09/m³ efluen www.mdpi.com. Penambahan koagulan membangkitkan lumpur cukup besar (hingga ~0,16 L per m³ pada 1,2 g/L alum) www.mdpi.com. Harga koagulan relatif rendah ($0,2–0,5/kg untuk alum), namun dosis besar membuat OPEX signifikan. Studi hibrida melaporkan biaya ~6,78 Baht (~$0,20)/m³ untuk proses koag‑adsorpsi terintegrasi ph02.tci-thaijo.org. Untuk pengendalian dosis bahan kimia di C/F, pabrik biasanya mengandalkan sistem injeksi presisi seperti dosing pump dan koagulan komersial coagulants serta flocculants yang kompatibel dengan air limbah.

Kekuatan/limitasi: C/F terbukti matang dan mudah diskalakan; unggul menghilangkan warna massal dari koloid lignin dan organik tersuspensi. Sisa warna sering berasal dari kromofor terlarut berukuran lebih kecil. C/F saja kerap belum cukup untuk standar reuse yang ketat; umum dipakai sebagai pretreatment atau polishing awal.

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Adsorpsi Karbon Aktif

Mekanisme: granular atau powdered activated carbon menyerap organik terlarut—aromatik hidrofobik, zat warna, fragmen lignin kecil—ke matriks berluas permukaan tinggi.

Efektivitas: sangat tinggi. Studi menggunakan powdered AC (dari limbah plastik) melaporkan 96,5% penghilangan warna dan 94,3% lignin pada kontak 7 jam, 1,25 g/100 mL, pH 8 link.springer.com. Studi lain mencatat 97% penghilangan warna pada 2 g/L AC dalam 1 jam www.icontrolpollution.com. Kajian isoterm umumnya menunjukkan perilaku Langmuir–Freundlich; kesetimbangan tercapai dalam ~1–7 jam tergantung pengadukan dan dosis www.icontrolpollution.com link.springer.com.

Parameter operasi: dosis AC lazim 1–5 g/L (1000–5000 mg/L) tergantung beban warna; kenaikan dosis memberi hasil berkurang (diminishing returns). Waktu kontak umum 1–4 jam, meski banyak penghilangan terjadi pada jam pertama www.icontrolpollution.com link.springer.com. Dalam konfigurasi polishing, media seperti activated carbon lazim ditempatkan sesudah C/F.

Biaya & penanganan: AC mahal (orde $0,5–2,0/kg) dan harus diregenerasi atau diganti saat jenuh. Pabrik besar dapat memakai kilogram per m³ efluen—misalnya 5 kg/m³ pada kondisi optimum www.mdpi.com. Pembuangan karbon jenuh atau reaktivasi termal menambah biaya. Karena AC bisa menurunkan warna hingga sangat rendah (sering di bawah deteksi), ia disukai untuk polishing berkualitas tinggi; estimasi OPEX untuk AC (plus koagulasi) sekitar ~$2,31/m³ www.mdpi.com. Terdapat biaya empiris lebih rendah di beberapa studi tropis (≈$0,2/m³), kemungkinan mencerminkan ongkos tenaga kerja/bahan kimia yang lebih rendah dan desain proses lebih sederhana ph02.tci-thaijo.org.

Kekuatan/limitasi: AC serbabisa untuk spektrum organik; namun tidak menurunkan TSS atau beban anorganik, dan kinerja turun saat jenuh. Untuk aliran berwarna sangat tinggi (mis. ~20.000 Pt‑Co dari bleach filtrate), AC saja kemungkinan butuh volume sangat besar nepis.epa.gov. Kombinasi dengan C/F di hulu membuat AC fokus pada kromofor terlarut berukuran kecil.

Filtrasi Membran (UF/NF/RO)

Mekanisme: membran bertekanan memisahkan berdasar ukuran/muatan. Ultrafiltration (UF, molecular weight cut‑off ~1–100 kDa) menghilangkan koloid dan organik besar; nanofiltration (NF, cutoff ~200–1000 Da) dan reverse osmosis (RO) menahan hampir semua organik terlarut, termasuk molekul pewarna kecil. Implementasi industri lazim memakai tahap seperti UF, diikuti NF, dan RO proses air payau seperti RO brackish tergantung target kualitas.

Efektivitas: UF/NF dapat menghilangkan 90–99% warna. Pilot EPA pada efluen bleach kraft menunjukkan UF (membran polisulfon) menurunkan warna total ~91% nepis.epa.gov. Dalam studi yang sama, UF menahan 97–99% kromofor warna pada basis konsentrat nepis.epa.gov. Sistem NF/RO modern lebih ketat, sering mencapai >95% penghilangan COD dan warna (uji bangku pada efluen kertas melaporkan >90% COD/warna dengan NF) nepis.epa.gov. Permeatnya sangat jernih dan cocok untuk reuse.

Pertimbangan operasi: membran butuh pretreatment rapi; padatan/kolloid tinggi mempercepat fouling. Umumnya perlu pemisahan fisik/kimia (screening, settling, C/F) untuk proteksi membran; solusi lapangannya meliputi physical separation dan automatic screen. Tekanan operasi bervariasi (UF ~2–5 bar, NF ~10–30 bar, RO 25–60 bar). Flux menurun tanpa pembersihan berkala; energi ~0,5–2 kWh/m³. UF terutama menghilangkan fragmen lignin bermassa molekul tinggi (MW 4.000–8.000) nepis.epa.gov; NF/RO menangkap kromofor yang lebih kecil.

Biaya: CAPEX/OPEX tinggi. Modul membran dan pompa bertekanan mahal; pabrik UF/NF skala penuh bisa bernilai jutaan USD, penggantian membran (~3–5 tahun) jadi OPEX utama. Energi bisa dominan (terutama RO). Praktiknya, membran sering dipakai sebagai polishing atau loop reuse. Data operasional menunjukkan beberapa dolar per m³ termasuk amortisasi kapital, sementara angka universal per‑m³ yang mudah disitir tidak tersedia nepis.epa.gov. Sebagai konteks, UF satu tahap beberapa dekade lalu pernah dinilai “attractive vis‑à‑vis alternative technologies” nepis.epa.gov, namun skala modern dan harga energi kini mendorong biaya lebih tinggi.

Kekuatan/limitasi: membran memberi kualitas efluen tertinggi (warna nyaris nol) tanpa bahan kimia tambahan dan memungkinkan daur ulang air dalam pabrik. Namun fouling serius—minyak, pitch, biocides di air pulp menyumbat membran; perlu pembersihan berkelanjutan/CIP. Membran tidak menghilangkan minyak bebas atau padatan inert, dan menghasilkan konsentrat yang perlu dikelola (backwash/konsentrat).

Baca juga: 

Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air

Perbandingan Efektivitas dan Biaya

Efektivitas: C/F mengangkat mayoritas warna koloid (sering >90%) www.mdpi.com www.mdpi.com, namun meninggalkan sebagian kromofor terlarut. AC dan membran menargetkan sisa ini—kombinasi C/F+AC bisa menghasilkan air nyaris tak berwarna (mis. <37 Pt‑Co, “no visible color”) www.mdpi.com. Dalam banyak uji, urutan settling + koagulasi alum (1,2 g/L) + granular AC menghasilkan warna akhir <50 Pt‑Co www.mdpi.com. UF/NF dapat berdiri sendiri menghilangkan >90% warna, asalkan pretreatment sempurna.

Biaya/ekonomi: untuk C/F+AC, biaya didorong bahan kimia dan pembuangan lumpur. Kasus hibrida melaporkan biaya bahan kimia ~$2–2,3/m³ www.mdpi.com. Pilot Thailand mengestimasi langkah koag+AC hilir sekitar ~$0,20/m³, menyoroti perbedaan regional ph02.tci-thaijo.org. Membran punya biaya tetap tinggi; data praktik menunjukkan beberapa $/m³ untuk instalasi RO municipal di negara berkembang, dan untuk pabrik pulp, analisis menyebut polishing AC tersier sendiri ~$1–1,5/m³ www.mdpi.com. Untuk integrasi multi‑tahap reuse, paket membrane systems sering dipilih bila target kualitas sangat tinggi.

Kesesuaian Berdasar Tipe Senyawa Berwarna

Lignin/tannin bermassa molekul tinggi: koagulasi efektif (mengendapkan), AC juga menyerapnya, UF mengeluarkannya dari permeat. Kromofor/zat warna bermassa molekul rendah: koagulasi kurang efektif; AC baik; NF/RO paling tepat. Warna anorganik/besi tidak lazim pada efluen pulp; bila ada, koagulasi (mis. dengan PACl) dapat mengendapkan logam; AC minim efek pada logam.

Konteks Regulasi dan Praktik

Regulasi lingkungan umumnya menarget COD, BOD, TSS alih‑alih batas warna eksplisit; misalnya, baku mutu pembuangan Indonesia menyebut COD/TSS tetapi bukan warna www.mdpi.com. Namun untuk reuse atau standar estetika hilir, target <100 Pt‑Co lazim diadopsi. Pencapaian warna rendah biasanya beriringan dengan beban organik rendah.

Trade‑off Desain dan Skenario Biaya

Koagulasi/flokulasi adalah opsi berteknologi rendah dan murah diimplementasikan, tetapi menghasilkan lumpur dan sering butuh polishing. AC memberi penghilangan warna sangat tinggi, namun membutuhkan pasokan media dan penanganan karbon jenuh berkelanjutan. Membran menghasilkan kualitas terbaik, tetapi CAPEX/OPEX dan kompleksitas operasi tinggi, serta isu fouling dan manajemen konsentrat. Karena itu, konfigurasi hibrida seperti sedimentasi + C/F + AC (kadang ditambah polishing biologis) sering dipilih untuk mencapai target www.mdpi.com nepis.epa.gov.

Contoh berbasis data: koagulasi alum 1,2 g/L menurunkan warna 96% www.mdpi.com; AC 2 g/L selama 1 jam menghapus 97% warna www.icontrolpollution.com; laporan EPA menunjukkan UF meniadakan ~91% warna dari bleach‑plant nepis.epa.gov. Biaya bahan kimia untuk proses‑proses ini sering di kisaran $0,2–2/m³ www.mdpi.com ph02.tci-thaijo.org. Untuk pabrik besar 10.000 m³/hari, warna awal 5.000 Pt‑Co: mencapai 95% penghilangan via koagulasi saja mungkin pada ~($2/m³)×10.000 m³/hari = $20.000/hari biaya bahan kimia www.mdpi.com, sementara penambahan langkah AC (~$1–2/m³) atau NF akan menaikkan ongkos. Sebaliknya, target penurunan moderat (mis. 80%) bisa dicapai dengan dosis koagulasi lebih rendah pada fraksi biaya tersebut.

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Ringkasan dan Rujukan

Semua opsi signifikan menurunkan warna, dengan aplikasi berbeda: koagulasi/flokulasi cocok untuk penghilangan organik massal (90–95% pada kondisi optimal) www.mdpi.com www.mdpi.com; activated carbon efektif untuk warna residual (≥95%) www.icontrolpollution.com link.springer.com tetapi butuh media besar; membran >90% namun intensif modal dan perawatan nepis.epa.gov. Kombinasi metode (mis. C/F lalu AC) sering dipilih untuk menyeimbangkan biaya dan kualitas efluen www.mdpi.com.

Sumber data dan angka berasal dari studi teknik dan tinjauan mutakhir www.mdpi.com www.mdpi.com www.icontrolpollution.com link.springer.com nepis.epa.gov www.mdpi.com, serta estimasi biaya dari pilot dan literatur www.mdpi.com ph02.tci-thaijo.org.