Limbah pewarna tekstil sarat warna dan organik bandel. Inilah arsitektur sistem komprehensif—koagulasi/flokulasi, oksidasi lanjut (AOP), dan membran—yang ditulis untuk insinyur lingkungan dan disetel ke standar Indonesia.
Industri tekstil menghabiskan >90 miliar m³ air per tahun, dan pewarnaan menyumbang porsi signifikan polusi air industri global (Greenpeace East Asia/Planet Custodian). Air limbahnya ekstrem: beban organik tinggi, COD (chemical oxygen demand, kebutuhan oksigen kimia) ratusan hingga ribuan mg/L, pewarna azo/anthraquinone yang sukar terdegradasi dengan warna intens ratusan hingga ribuan unit ADMI (skala warna) (MDPI).
TSS (total suspended solids) bisa puluhan hingga ribuan mg/L, pH lazimnya basa, terdapat garam dari agen fiksasi dan jejak logam berat dari zat warna/mordan. Secara fisik, “doughnut turbidity and color” disebut sebagai target penanganan—yakni turbiditas dan warna harus dijinakkan terlebih dulu. Di Indonesia, Permen LHK P.16/2019 mengunci ambang ketat: pabrik kecil (<100 m³/hari) wajib memenuhi BOD≤60 mg/L, COD≤150 mg/L, TSS≤50 mg/L, dan true color ≤200 Pt‑Co (Kementerian LHK; untuk kapasitas lebih besar ketentuannya lebih ketat di tautan yang sama).
Karakter efluen dan target regulasi
Efluen pewarnaan tekstil memadukan warna pekat, TSS tinggi, dan matriks anorganik (garam) yang mempersulit proses hilir. Atribut ini, ditopang beban COD yang bisa menembus ribuan mg/L dan unit ADMI yang berada di ratusan–ribuan, menjadikan pendekatan multi-tahap bukan pilihan, melainkan keharusan (MDPI).
Target Indonesia—BOD, COD, TSS, dan warna—menetapkan garis finish yang jelas untuk insinyur proses. Rancang bangun yang baik menempatkan ekualisasi, netralisasi pH, dan removal warna/partikulat di depan, lalu polesan untuk organik resisten (recalcitrant) dan desalinasi bila dibutuhkan untuk reuse (Kementerian LHK).
Koagulasi–flokulasi kimia tahap awal
Koagulasi–flokulasi adalah langkah “knockdown” untuk koloid dan warna. Koagulan—alum, ferric chloride/sulfate, hingga polyaluminum chloride—menetralisasi muatan koloid zat warna; flokulan (mis. polyacrylamide) membantu pembentukan flok yang dapat mengendap. Optimasi jar‑test mengatur dosis dan pH (sering kali sedikit basa) tempat removal mencapai puncak. Koagulan komersial seperti polyaluminum chloride dapat diaplikasikan sebagai PAC yang stabil pada rentang pH proses.
Data lapangan memperkuatnya: Daud dkk. (2023) menunjukkan pada limbah batik, alum 1,5 g/L di pH≈8 menurunkan ~92% turbiditas, ~88% warna, ~70% COD, dan 100% TSS (NCBI). Studi lain melaporkan capaian serupa (sering >80–90% “TAAS Solid” dan removal warna) pada pH/dosis tersetel (NCBI).
Garam besi berperilaku setara; pada beberapa kasus, PAC mendekati 100% removal warna di dosis ~0,8 g/L (ResearchGate). Namun, mengejar removal COD total bakal menggelembungkan dosis kimia, sehingga fokus tahap ini adalah koloid tersuspensi dan molekul warna. Sludge terbentuk ~10–50% dari volume suspensi influen, lalu diendapkan/dewatering.
Secara operasional, TSS 90–100% bisa dilepas, warna >80%, COD 50–80%, dengan turbiditas akhir turun hingga <10 NTU (NCBI). Dosis presisi berbasis dosing pump meminimalkan konsumsi bahan kimia. Pengendapan dilakukan di clarifier untuk pemisahan flok yang efisien.
Ekonominya berskala sen, dari beberapa puluh sen hingga beberapa dolar per m³ tergantung dosis. Alum dan FeCl₃ murah namun menghasilkan sludge kaya logam; koagulan maju/polymer‑assisted meningkatkan efisiensi. Minat pada koagulan “hijau” (mis. Moringa, tanin) tumbuh meski data terbatas. Secara keseluruhan, koagulasi yang tertata memotong beban padatan ~90% dan warna ~70–90% (NCBI).
Untuk bantuan flokulasi, polimer dapat dipilih dari portofolio flocculants industri, sedangkan rantai pasok bahan tersedia melalui water & wastewater chemicals.
Oksidasi lanjut untuk organik resisten
Pasca koagulasi (dan sering juga setelah biologis), zat warna dan organik terlarut residual bertahan. AOP (advanced oxidation processes) membangkitkan radikal hidroksil (•OH) yang non‑selektif mengurai polutan: Fenton (Fe²⁺ + H₂O₂, dapat dikatalisis UV/chelating), ozonasi (O₃), UV/H₂O₂, fotokatalisis (TiO₂/UV), hingga oksidasi elektrokimia. Pada skala bangku, AOP kerap melepas >90% warna dan mereduksi sebagian besar COD residual; contoh, sistem photo‑Fenton heterogen menurunkan 90–98% warna zat warna reaktif hanya dalam hitungan menit (PMC).
Dengan COD awal sangat tinggi, AOP biasanya ditempatkan setelah biologis. Data lapangan menunjukkan bioreaktor up‑flow menurunkan COD ke ~50–80 mg/L, lalu tahap Fenton menjatuhkan COD ke ~20–40 mg/L dan warna ADMI ke digit tunggal (MDPI). Pada metrik energi, median electrical energy per order (E_EO, energi per satu log reduksi) untuk Fenton ~0,98 kWh/m³/log—lebih rendah dibanding 3–4 kWh/m³ untuk ozonasi atau fotolisis; AOP berbasis ultrasonik bahkan ~971 kWh/m³ (MDPI).
Di satu pabrik viskosa skala penuh (47.000 m³/hari), Fenton bed terfluidisasi sebagai pasca‑treatment mencapai ~85% removal warna dan ~90% COD (COD efluen pasca‑bio ~60→20–40 mg/L) pada biaya energi ~3,2 kWh/m³ dan biaya bersih CNY 1,62/m³ (~USD 0,23/m³) (MDPI, MDPI). Konsekuensinya, Fenton menuntut pengasaman ke pH≈3–4 dan menghasilkan sludge besi, sedangkan ozon/UV menghindari sludge namun sensitif terhadap matriks air dan konsumsi energi. Implementasi UV/H₂O₂ menggunakan modul ultraviolet disinfection sebagai sumber foton.
Parameter kunci desain meliputi dosis oksidator, waktu kontak, dan pH. Fenton lazimnya pada H₂O₂ 0,1–0,5 g/L dengan rasio Fe/oksidator 1:1–1:3 (berat) di pH~3; ozonasi menargetkan 5–20 mg/L O₃ dalam menit‑menit kontak. Kinerja diukur lewat sisa COD, TOC (total organic carbon), dan warna; capaian COD dua digit (20–50 mg/L) dan warna <10 ADMI umum dilaporkan (MDPI). Dosis aman dan stabil disokong sistem injeksi berbasis dosing pump.
Membran untuk polishing dan reuse
Teknologi membran—UF (ultrafiltration), NF (nanofiltration), RO (reverse osmosis)—menyediakan penghalang fisik bagi zat warna, garam, dan organik. UF mampu menurunkan padatan tersuspensi dan molekul pewarna besar (~90% penolakan zat warna), NF ~95–99% penolakan zat warna/garam, dan RO mendekati removal total organik dan garam; Buscio dkk. (2016) menunjukkan NF menghilangkan ~98% zat warna reaktif (PMC). UF bahkan dapat menurunkan organik berwarna ~90%.
Permeat RO berkualitas tinggi: uji pilot dengan elemen komersial mencapai >97% removal TOC dan warna, memenuhi standar reuse (PMC). Pengujian terbaru dengan membran RO komersial (mis. DuPont Filmtec BW dan serat Vontron) pada efluen dyeing/finishing menghasilkan permeat dengan COD <30 mg/L dan konduktivitas <100 μS/cm pada recovery ~60–70% (PMC). Untuk aplikasi ini, lini RO industri seperti brackish water RO umum dipilih, sementara pilihan membran komersial meliputi membrane Filmtec.
Pretreatment wajib: efluen harus diklarifikasi (koagulasi/flokulasi, filtrasi) sebelum membran untuk menekan fouling. Meski demikian, fouling organik/garam tetap terjadi sehingga cleaning/backwash berkala diperlukan. Tekanan operasi tipikal—UF: 1–5 bar; NF: 5–15 bar; RO: 15–40 bar—dengan konsumsi energi ~1–5 kWh/m³ tergantung recovery dan salinitas. Penolakan garam sangat tinggi; permeat RO mendekati kualitas deionisasi, memudahkan reuse dan menahan zat warna pada aliran konsentrat yang perlu dikelola lebih lanjut (PMC).
Dalam konfigurasi terintegrasi, UF kerap dipasang setelah biologis untuk polishing padatan (turun 95% turbiditas dan ~80–90% sisa warna), disusul NF/RO untuk desalinasi dan penghilangan warna akhir (PMC). Data dari fasilitas reuse menunjukkan >99% removal zat warna dan organik, dengan COD permeat pasca‑RO di bawah 10–20 mg/L (PMC). Tahap UF yang andal tersedia sebagai modul ultrafiltration, sedangkan keseimbangan fluks/penolakan zat warna sering dicapai dengan nano‑filtration.
Rancangan sistem komprehensif
Urutan tipikal untuk dyehouse tekstil: ekualisasi (penyeimbang aliran/pH), netralisasi pH, koagulasi–flokulasi (koagulan polialuminium/feri), klarifikasi (sedimentasi), oksidasi biologis (activated sludge atau MBR) untuk menghapus ~70–90% BOD/COD, AOP (mis. Fenton) untuk organik resisten/zat warna tersisa, dan membran (UF/NF/RO) untuk polishing warna/garam. Sistem klarifikasi hemat jejak dapat menggunakan lamella settler pada lahan terbatas.
Kinerja setiap tahap bersifat aditif: bila koagulasi–flokulasi menghapus 80% warna dan biologis memangkas COD 70%, maka AOP yang menghilangkan 85% sisa COD/warna akan mendorong COD <100 mg/L dan warna nyaris nol. Dalam praktik, konfigurasi ini konsisten menghasilkan COD akhir <50 mg/L dan dekolorisasi ke satu digit ADMI—sering memenuhi kriteria pembuangan Kelas I (MDPI; PMC).
Tahap biologis tersedia sebagai proses activated sludge konvensional atau hibrida membran membrane bioreactors (MBR) untuk kualitas effluent yang lebih stabil menuju UF/NF/RO.
Kinerja terukur dan beban energi
Data pilot/skala penuh meneguhkan desain: pabrik viskosa mencapai 90% removal COD dan 85% warna secara keseluruhan (MDPI); uji jar menunjukkan koagulasi mampu >90% TSS dan ~70–90% warna (NCBI); uji membran mencatat >95% total organik dihapus (PMC).
Secara energi/biaya, tahap Fenton yang tertata beroperasi ~3 kWh/m³ (~USD 0,20/m³) (MDPI), sedangkan membran menambah kira‑kira 1–3 kWh/m³ tergantung recovery. Integrasi modul membran/pretreatment tersedia sebagai paket membrane systems untuk industri.
Implikasi bisnis dan kepatuhan
Merancang sesuai standar Indonesia (dan global) butuh data awal yang kuat. Kombinasi koagulasi + biologis secara signifikan mengurangi beban pada tahap polishing yang mahal. Anggaran patut memasukkan harga bahan kimia (alum ~USD 0,1–0,3/kg; H₂O₂ ~USD 0,5–1/kg), energi (USD 0,10–0,20/kWh), dan modal untuk tangki/membran/reaktor AOP. Pemodelan berbasis data—mulai dari penentuan dosis berbantu AI hingga prediksi fouling—dapat memangkas biaya operasional.
Sebagai panduan, rantai treatment lengkap ini menghasilkan efluen BOD/COD/TSS sesuai batas Indonesia (Kementerian LHK) pada biaya unit sekitar USD 0,2–0,5/m³ (MDPI). Sistem reuse berbasis NF/RO mengubah efluen dari beban jadi sumber air, sejalan tekanan regulasi dan sasaran keberlanjutan.
Ringkasan teknik dan sumber
Pendekatan multi‑barrier terbukti: koagulasi/flokulasi adalah knockdown awal untuk padatan/warna (>80% removal) (NCBI), AOP memecah organik/zat warna tersisa (umumnya >80–90%) (PMC), dan membran menutup permainan (≫95% removal, kualitas reuse) (PMC). Dengan desain/operasi yang tepat, sistem ini mencapai standar pembuangan ketat sekaligus mengoptimalkan biaya/energi (MDPI; MDPI). Sumber numerik dan studi yang dikutip: Daud dkk. 2023 (NCBI); Xu dkk. 2021 (MDPI, MDPI); Buscio dkk. 2016 (PMC); Wei dkk. 2023 (PMC); Greenpeace East Asia (2020) (Planet Custodian); Kementerian LHK RI (2019, Permen P.16) (Scribd).
