Dari saringan kasar hingga membran canggih, rancangan multi‑tahap ini mengupas warna, BOD/COD, dan padatan—menargetkan standar ketat setara EU BAT dengan BOD ≈25 mg/L.
Air limbah pabrik pulp dan kertas adalah “koktail” serat, lignin, dan senyawa organik terlarut. Klarifikasi primer memangkas 80–90% TSS (total suspended solids), tetapi “hampir tidak menyentuh” BOD—itulah sebabnya tahap biologis dan polishing lanjutan menjadi penentu hasil akhir (www.mdpi.com) (www.intechopen.com).
Skema berikut merangkum praktik industri: pra‑perlakuan fisik dan klarifikasi, dilanjut anaerobik untuk beban sangat tinggi, lalu aerobik berkecepatan tinggi. Polishing dengan karbon aktif, oksidasi lanjut (AOP), dan membran UF/NF/RO mendorong warna ke “nyaris nol” dan COD ke kisaran puluhan mg/L—menyasar BOD ~25 mg/L seperti ditegaskan EU BAT (eur-lex.europa.eu).
Karakter limbah dan target kinerja
Contoh nyata: limbah pabrik kertas daur ulang dilaporkan pada COD ~3.300–6.300 mg/L dan BOD₅ ~1.650–4.000 mg/L (BOD₅ = biochemical oxygen demand 5 hari; COD = chemical oxygen demand) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Setelah klarifikasi 80–90% TSS, “ratusan hingga ribuan” mg/L COD masih tersisa—yakni ~70–80% dari BOD/COD masuk. Maka tahap biologis wajib hadir (www.mdpi.com).
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Pra‑perlakuan fisik dan klarifikasi primer
Alur dimulai dari penyaringan dan pemisahan pasir (bar rack, de‑sanding), sesuai praktik di pabrik; unit fisik seperti pemisahan fisik air limbah mengamankan fase awal sebelum proses kimia.
Penyisihan debris >1 mm berjalan kontinu melalui automatic screen di saluran masuk, menurunkan beban ke sedimentasi primer.
Klarifikasi primer (sedimentasi) rutin mencapai sekitar 80–90% penyisihan TSS. Satu studi menyebut “…rata‑rata 80% TSS, tetapi BOD hampir tidak berkurang” (www.mdpi.com). Klarifier dua tahap dengan waktu tinggal panjang (~2–4 jam) lazim dirancang untuk 70–90% padatan mengendap dan ~20–30% organik terlarut berkurang (www.mdpi.com).
Klarifikasi berbantuan kimia memperdalam hasilnya. Koagulasi (alum/besi/kapur/MgSO₄) menaikkan aglomerasi; uji ko‑aglomerasi menunjukkan hingga ~90% pengurangan kekeruhan dan TSS plus penurunan BOD/COD signifikan (www.mdpi.com). Dosis ~3.400 mg/L MgSO₄ selepas pengendapan gravitasi mencatat ~89–90% penurunan kekeruhan, COD, TSS, dan warna (Mehmood et al.) (www.mdpi.com); kombinasi pengendapan primer + 1,4 g/L kapur memberi ~94% kekeruhan dan 86% COD turun (www.mdpi.com).
Untuk operasi stabil, koagulan yang sesuai dapat dialirkan via coagulants dan diikuti penguatan flok via flocculants, dengan pengukuran presisi memakai dosing pump.
Unit pengendap utama seperti clarifier menjadi jantung tahap ini, menjaga sedimen serat dan padatan keluar dari aliran ke tahap biologis.
Tahap biologis: anaerobik dan aerobik
Untuk beban BOD sangat tinggi (>2.000–3.000 mg/L), banyak pabrik menempatkan anaerobik lebih dulu. Reaktor UASB (upflow anaerobic sludge blanket), EGSB (expanded granular sludge bed), atau laguna anaerobik menguraikan mayoritas COD pada kondisi mesofilik/termofilik (mesofilik = suhu sedang; termofilik = suhu lebih tinggi), dengan sistem pencernaan biologis sebagai platform proses.
Banyak studi melaporkan penyisihan COD ~70–85% pada limbah pulp/kertas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Contoh: Bakraoui dkk. mencatat 80,8% COD dan 90% TSS terambil pada OLR (organic loading rate) 7,3 g/L·hari pada UASB untuk limbah pabrik kertas daur ulang (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Hasil sampingnya signifikan: biogas ~50–60 L metana per kg COD yang dihilangkan (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), menurunkan kebutuhan O₂ bersih. Selepas anaerobik, COD sisa biasanya turun satu ordo magnitudo.
Tanpa pra‑anaerobik, seluruh beban masuk ke aerobik—namun sistem ber‑aerasi lama/berlaju tinggi mampu menangani. Opsi meliputi activated sludge, trickling filter, MBBR (moving bed biofilm reactor) seperti MBBR, atau MBR (membrane bioreactor) seperti MBR.
Target umumnya >90% BOD total tersisih dengan reduksi COD substansial. Praktik activated sludge di pabrik pulp beroperasi pada MLSS (mixed liquor suspended solids) ~2.000–6.000 mg/L, HRT (hydraulic retention time) 4–8 jam, umur lumpur 5–15 hari (www.intechopen.com). Hasil gabungan primer + sekunder sering dilaporkan: 85–98% BOD₅ dan 60–85% COD tersisih (www.intechopen.com); Cabrera (2017) menegaskan pabrik pulp kimia modern mencapai ~90% BOD dan TSS ~85–90% melalui primer + sekunder (www.intechopen.com).
Kebutuhan penghilangan nutrien relatif lebih rendah, tetapi nitrifikasi sering tercapai bila dipersyaratkan: nitrogen 20–50% dan fosfor 40–85% lazim (www.intechopen.com). Untuk skenario itu, unit nutrient removal sering diintegrasikan.
Untuk menjaga operasi aerasi, bahan antifoam seperti antifoam kerap digunakan saat pembentukan buih mengganggu transfer oksigen.
Baca juga:
Warna dan COD sisa setelah biologis
Pasca aerasi dan klarifikasi sekunder, COD sisa umumnya masih 50–200 mg/L pada operasi baik, dan warna dari lignin/kloro‑organik cenderung bertahan. Untuk patuh ketat, tahap tersier/lanjutan dibutuhkan (eur-lex.europa.eu).
Tersier fisik‑kimia dan adsorpsi
Koagulasi/flokulasi sebagai tersier (alum/besi/PACl) mampu memangkas organik dan warna, namun adsorpsi dan membran sering lebih efektif untuk polishing akhir. Adsorpsi karbon aktif—PAC/GAC—menarik lignin dan klorofenol; kombinasi koagulasi lalu kolom GAC melaporkan ~99% warna hilang dan ~90% penurunan senyawa fenolik (www.mdpi.com). Dosis PAC 3–5 g/L berdiri sendiri pun menyapu sisa COD/warna. Dalam praktik, unit activated carbon menjadi tulang punggung tahap ini.
Oksidasi lanjut (AOP: ozonasi, Fenton, UV/H₂O₂, atau oksidasi elektrokimia) dapat “memineralisasi” >90% COD/warna sisa (www.mdpi.com). Contoh: reaktor Fenton berbantu surya menghapus “lebih dari 90% COD dan total polifenol”; pilot oksidasi elektrokimia meraih ~84% COD dan 96% warna turun (www.mdpi.com). Catatan: AOP intensif energi dan berbiaya, pemakaiannya kembali ke keekonomian (www.mdpi.com).
Membran UF/NF/RO untuk polishing akhir
Pisah membran adalah rute terbukti. UF/mikrofiltrasi paska biologi menyapu padatan sisa dan menyajikan umpan bersih untuk NF/RO. Studi menunjukkan permeat UF limbah P&P berkualitas tinggi dan sering bisa di‑reuse in‑process (www.mdpi.com). Unit ultrafiltration biasa ditempatkan sebelum membran tekanan tinggi.
NF/RO kemudian menahan organik terlarut dan warna. Satu kasus lapangan: NF menghasilkan permeat “bebas warna dan senyawa organik” dari efluen sekunder pabrik (www.mdpi.com). Konsetrat sering didaur ulang atau dioksidasi lebih lanjut. Implementasi nano filtration umum dipadukan dengan RO air payau seperti brackish-water RO untuk target COD dan warna yang sangat ketat.
Analisis ekonomi menyimpulkan UF/NF kemungkinan solusi terbaik untuk efluen pulp yang ketat—memampukan reuse air dan “zero‑liquid‑discharge”—disertai manfaat tak berwujud: penghematan air baku dan emisi lebih rendah, meski CAPEX tinggi (www.mdpi.com).
Disinfeksi dan penyesuaian akhir
Efluen akhir melewati filtrasi ultrahalus atau pasir lambat dan didesinfeksi—UV/klorinasi—untuk batas mikroba. Perangkat UV seperti ultraviolet menutup tahapan ini tanpa bahan kimia tambahan.
Sebagai “polisher” mekanis, housing filtrasi halus—misalnya cartridge filter—sering ditambahkan sebelum desinfeksi. pH disesuaikan netral (6–9). Hasil akhirnya memenuhi target ketat: BOD <25–50 mg/L, COD <125 mg/L, TSS <30 mg/L, dan warna nyaris tak terlihat (eur-lex.europa.eu) (www.mdpi.com).
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Efisiensi tiap tahap dan hasil terukur
Rangkuman tipikal: Klarifier primer—80–90% TSS, ~20–30% COD/BOD; Anaerobik—70–85% COD; Aerobik—≥90% BOD₅ tersisa dan ~60–85% COD tersisa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.intechopen.com). Polishing lanjut menghapus >90% warna dan organik refrakter (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
Contoh laboratorium menegaskan: kombinasi flokulasi dan tahapan terkait menghasilkan penurunan COD total >90% (mis. 84% COD turun dalam satu langkah koag‑flok setelah primer; [50†L125‑L129]). Efluen akhir dapat memenuhi target EU‑BAT BOD ≈25 mg/L (eur-lex.europa.eu).
Di instalasi terkini, BOD akhir sering <20–30 mg/L, COD ~50–100 mg/L, dan nilai warna (mis. ADMI) mendekati nol setelah tersier (www.mdpi.com) (eur-lex.europa.eu). Satu pilot meraih 96% warna dan 84% COD turun dengan ozon pada konsentrat NF; studi lain mencatat >99% warna hilang via kimia/GAC (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
Konteks regulasi dan implikasi ekonomi‑lingkungan
Di Indonesia, angka lama mengarah ke BOD ~150 mg/L dan COD ~350 mg/L untuk pabrik pulp; praktik modern membidik jauh lebih rendah. Rujukan EU BAT untuk pabrik terintegrasi (serat daur ulang) menunjukkan 0,4–1,4 kg COD per ton produk—mengisyaratkan COD efluen ~50–100 mg/L pada debit tipikal—dan menegaskan “BOD sekitar 25 mg/L” pasca pengolahan penuh (eur-lex.europa.eu) (eur-lex.europa.eu).
Di sisi manfaat, anaerobik mengimbangi energi via biogas; UF/NF membuka peluang reuse dan ZLD (“zero‑liquid‑discharge”), menekan ambil air baku dan volume buang (www.mdpi.com). Dengan primer/sekunder saja, total padatan umumnya turun ~85–90% (www.mdpi.com) (www.intechopen.com), dan langkah lanjut “mengupas” fraksi sisa. Secara ringkas, rancangan ini menghadirkan desulfurisasi/depollutisasi kuat pada efluen pulp dengan hasil terukur (mis. >95% reduksi beban BOD/SS dan eliminasi warna mendekati penuh) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.mdpi.com).
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Sumber data dan kajian pendukung
Rancangan dan angka di atas ditopang studi/kajian mutakhir: Upadhyay dkk. dan Cabrera mereview praktik industri serta rentang penyisihan (BOD₅ 85–98%, COD 60–85%) (www.mdpi.com) (www.intechopen.com); Mehmood dkk. (2019) mendokumentasikan performa koagulasi primer (MgSO₄ 3.400 mg/L; 89–90% kekeruhan/COD/TSS/warna; kapur 1,4 g/L memberi ~94% kekeruhan dan 86% COD) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com); Mainardis dkk. (2022) membahas AOP/adsorpsi (warna >90–99% hilang; reuse; ZLD; trade‑off CAPEX) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com); Bakraoui dkk. (2019) memberi data UASB 80,8% COD (OLR 7,27 g COD/L·hari) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pedoman EU BREF (2014) menetapkan patokan ketat (BOD ~25 mg/L; 0,4–1,4 kg COD/ton) (eur-lex.europa.eu) (eur-lex.europa.eu). Semua angka di atas diambil dari sumber tersebut.
