Hingga ~85% aliran limbah pabrik pulp datang dari bleach plant—mengandung lignin, warna tinggi, dan AOX—dan butuh pengolahan berlapis untuk lolos baku mutu. Inilah rancangan komprehensif berbasis data untuk insinyur lingkungan, dari anaerobik–aerobik hingga AOP dan membran.
Bleaching effluent pabrik kraft adalah “beban berat”: dominan organik turunan lignin, warna pekat, dan senyawa organik terklorinasi (AOX, adsorbable organic halides). Sampai ~85% limbah cair pabrik berasal dari bleach plant menurut IntechOpen, membawa sekitar 10–35 kg BOD dan 30–70 kg COD per ton pulp kering‑udara ADt (air‑dry tonnes) (Table 5: tautan 1, tautan 2). Satu survei bahkan melaporkan ~10 kg BOD₅ dan ~35 kg COD per ton dari bleaching dengan ~1,2 kg AOX (IntechOpen).
Warna yang sangat tinggi datang dari fragmen lignin bermassa molekul besar (IntechOpen). Rasio BOD₅/COD mentah rendah (~0,3–0,5) menandakan biodegradabilitas yang buruk. Di Indonesia, baku mutu pembuangan (Por. 51/1995) menetapkan BOD₅ 150 mg/L dan COD 350 mg/L dengan pH 6–9 untuk limbah gabungan pulp & kertas—setara ~25,5 kg BOD₅ dan 59,5 kg COD per ton (Scribd). Tidak ada limit AOX lokal, namun praktik terbaik global membatasi ~1,5 kg/ton (CWE Journal).
Artinya, sistem harus menurunkan COD >90% sekaligus memotong warna/PAR dan AOX secara drastis. Optimasi proses hulu—misalnya low‑kappa cooking plus oxygen delignification—dapat memangkas beban COD terbuang sekitar separuh (IntechOpen), tetapi residu tetap signifikan. Sektor pulp & kertas kerap dicap sebagai polutan berat, bahkan diperingkat ~6 secara global (MDPI)—mendorong ambisi zero‑discharge dan advanced treatment seperti closed‑loop bleaching.
Baca juga:
Pra‑perlakuan mekanis dan penyetaraan pH
Rangkaian awal yang kokoh dimulai dari pemisahan fisik: screening dan grit removal. Unit pemilahan fisik limbah dengan manual screen untuk debris >1 mm menjaga stabilitas pompa dan downstream. Tahap netralisasi–equalization memerlukan kontrol pH dan kimia yang presisi; pompa bahan kimia seperti dosing pump akurat menjaga pH di koridor proses sebelum masuk reaktor biologis.
Biologi dua tahap: anaerobik–aerobik
Urutan konvensional adalah digesti anaerobik lalu polishing aerobik. Reaktor anaerobik tipe UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) atau fixed‑bed lazimnya menghilangkan sekitar separuh COD masuk. Studi upflow packed‑bed pada limbah bleaching pulp tekstil menunjukkan 52–55% penyisihan COD pada HRT (hydraulic retention time) 12 jam (SciELO). Analisis molekuler mengindikasikan AOX ikut berkurang lewat reduktif dechlorination; satu studi melaporkan ~40–46% penyisihan AOX dalam operasi mantap (SciELO). Hasil lebih tinggi—sekitar ~80–90% untuk AOX—memerlukan kosubstrat atau kondisi lebih “keras” (SciELO; ResearchGate).
Sistem ANAMMOX atau UASB menghasilkan efluen dengan ~30–50% COD awal masih tersisa, namun fraksi BOD menurun tajam—rasio BOD₅/COD dari ~0,35 menjadi ~0,2 (SciELO). Keuntungan kunci: energi tertangkap sebagai biogas, sekitar 0,3–0,5 m³ CH₄ per kg COD yang dihilangkan. Solusi paket digesti anaerobik–aerobik memudahkan integrasi di pabrik eksisting.
Di hilir, proses aerobik—activated sludge, MBBR (moving bed biofilm reactor), atau MBR (membrane bioreactor)—memoles efluen dan menghabiskan beban biodegradable tersisa. Activated sludge dipakai di ≈60–75% instalasi biotreatment pabrik pulp (IntechOpen) dan lazimnya mencapai >80–90% pengurangan BOD/COD lanjutan tergantung waktu tinggal. Contoh, reaktor activated sludge/BOD diikuti ozonasi mencatat ~75–80% reduksi COD dan warna (PMC). Untuk desain, kolam aerasi ekstensif atau MBR dengan SRT (sludge retention time) 8–15 hari—sering diset ≥10 hari—ditakar untuk mencapai COD <250 mg/L dan BOD₅ <50 mg/L. Dosis nutrien N dan P plus kontrol pH ditambahkan agar bakteri optimal; paket nutrient mempermudah kontrol harian.
Secara total, dua tahap biologi mampu menghilangkan ~90–95% BOD/COD masuk—misalnya anaerobik ~50% lalu aerobik ~80% dari sisa (SciELO; PMC). Isu operasional seperti bulking dan penanganan lumpur tetap perlu dimitigasi, tetapi hasilnya efluen berturbiditas rendah yang memenuhi angka BOD/COD baku mutu (Scribd)—dengan sisa organik terutama fragmen lignin resisten. Implementasi activated sludge konvensional tersedia sebagai unit proses siap integrasi.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
AOP untuk warna dan AOX persisten
Pasca biologi, komponen persisten—terutama warna dan AOX—biasanya masih tertinggal. Advanced Oxidation Processes (AOP) seperti ozon (O₃), Fenton (H₂O₂/Fe²⁺), photo‑Fenton (UV/H₂O₂/Fe), atau UV/H₂O₂ dipakai untuk mineralisasi. Uji bangku menunjukkan AOP cepat memangkas COD namun warna hanya sebagian. Ozonasi (Zaki dkk.) mencapai ≈88–93% penghilangan COD tetapi baru ~41–47% untuk warna pada kondisi optimum dengan waktu kontak ~9–12 menit (MDPI; MDPI). Photo‑Fenton mencatat ~90–94% penghilangan COD namun warna sekitar ~40% (MDPI).
Untuk AOX, kasus nyata menunjukkan Fenton/UV dapat memotong hingga ~85–95% dalam kondisi kuat (ResearchGate). Konsekuensinya, Fenton memerlukan pH 2–3 dan H₂O₂ tinggi (biaya naik), sedangkan ozon lebih netral tapi kurang efektif pada AOX dan berisiko menghasilkan bromat/klorat jika ada halida. Praktiknya, AOP ditempatkan setelah biologi: efluen kraft hasil AS/UASB yang di‑ozonasi pada pH ≥8 menghasilkan ~75% pengurangan COD dan 77–80% warna (PMC). Untuk konfigurasi UV/H₂O₂, sumber radiasi dapat memanfaatkan unit ultraviolet berbiaya operasi rendah.
Polishing membran UF–NF
Alternatif polishing adalah filtrasi membran yang menahan organik bermassa besar dan lignin penyebab warna. UF (ultrafiltration) atau NF (nanofiltration) keramik telah diuji pilot pada efluen bleaching. Studi di Jerman melaporkan urutan UF→NF menghilangkan ~40% COD tersisa dan ~66% lignin (proksi warna) (PMC). Dalam kondisi optimal, UF+NF mencapai hingga ~73% pengurangan lignin dengan ~35–45% penghilangan COD (PMC).
NF dengan cutoff ~1 kDa hanya meloloskan molekul sangat kecil, sehingga warna banyak tertahan. Praktiknya, efluen UF/MBR menjadi umpan NF; retentat dikembalikan ke proses atau ditangani lebih lanjut (mis. insinerasi atau digesti). Langkah membran juga menurunkan AOX bila terikat pada organik besar atau tersuspensi. Trade‑off utama adalah biaya modal dan pembuangan konsentrat, namun hasilnya efluen sangat jernih dengan AOX rendah (sering <10 mg/L AOX, <50 mg/L COD) yang layak reuse. Implementasi dapat memakai solusi UF sebagai pretreatment MBR atau NF sebagai polishing; portofolio RO, NF, dan UF memberi opsi konfigurasi sesuai beban warna.
Rangkaian terpadu dan target kinerja
Skema terpadu yang robust: screening/grit removal → netralisasi/equalization → reaktor anaerobik (UASB atau packed‑bed, HRT ~8–12 jam) → aerobik activated sludge atau MBR (SRT 10+ hari) → AOP (mis. ozon atau UV/H₂O₂) → membran NF. Headworks dapat memakai automatic screen dengan removal debris kontinu untuk debit tinggi dan paket periferal pengolahan guna stabilitas operasi.
Angka performa dari literatur menunjukkan >90–95% penghilangan COD total dengan reduksi warna/AOX substansial. Biologi saja biasanya memangkas COD efluen dari 3000–5000 mg/L menjadi beberapa ratus mg/L (SciELO; PMC). AOP kemudian mengoksidasi 80–90% dari sisa organik (MDPI) dan memutus kromofor, sedangkan NF menyapu turbiditas/moieties warna residual.
Target akhir pembuangan yang realistis: BOD₅ <100 mg/L, COD <300 mg/L—memenuhi baku 1995 Indonesia (Scribd)—dengan penghilangan warna terlihat di kisaran ~70–90%. Sebagai acuan, kombinasi AS+ozone pernah dilaporkan menghilangkan ~77% warna (PMC). Sistem ini juga memangkas AOX secara drastis (sasaran di bawah ~1–2 kg/ton pulp atau beberapa µg/L); studi seperti Zaki dkk. dan Ribeiro dkk. menunjukkan penurunan AOX orde 80–90% melalui AOP (ResearchGate).
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Arah industri dan pertimbangan energi
Tren di Amerika Selatan dan Asia adalah penutupan loop air; referensi BAT Eropa mencatat pabrik maju mampu mencapai beban COD akhir hanya ~5–20 kg/ton pulp (IntechOpen; IntechOpen). Secara ekonomi–lingkungan, biogas dari tahap anaerobik menutup porsi besar kebutuhan energi pabrik, sementara biaya incremental AOP dan membran (energi ozonasi, fouling membran) adalah trade‑off terhadap risiko ketidakpatuhan dan nilai reuse.
Data konsisten mendukung pendekatan multi‑barrier: anaerobik untuk penyisihan COD berkecepatan tinggi (plus energi), aerobik untuk polishing beban biodegradable, dan AOP/membran yang ditargetkan untuk warna/AOX bandel. Portofolio membran seperti UF dan NF memudahkan “tuning” akhir, sementara basis biologi dapat dibangun di atas activated sludge atau MBR dengan dukungan dosing kimia yang presisi. Hasilnya: efluen berada jauh di dalam regulasi tipikal (mis. COD <300 mg/L, AOX rendah) dan sejalan dengan ambisi zero‑liquid‑discharge pabrik pulp modern (PMC; ResearchGate).
Sumber data dan angka kinerja berasal dari studi dan panduan resmi: IntechOpen, IntechOpen, IntechOpen, SciELO, SciELO, PMC, MDPI, ResearchGate, dan Scribd.
