Limbah pabrik bir itu kuat dan fluktuatif. Desain tiga tahap—equalization (EQ), anaerobik laju tinggi (UASB), lalu polishing aerobik (SBR)—terbukti memangkas >70–90% beban organik dan menghasilkan biogas, seraya memenuhi baku mutu buang.
Air limbah brewery lazimnya “berotot”: COD (Chemical Oxygen Demand, kebutuhan oksigen kimia) 2.000–7.000 mg/L dan BOD₅ (Biochemical Oxygen Demand 5 hari) 2.000–5.000 mg/L, dengan TSS (padatan tersuspensi) 300–1.500 mg/L dan rasio BOD/COD ~0,7—indikasi mudah terurai secara biologis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Debit berdenyut mengikuti batch brew dan siklus CIP; penggunaan air tipikal 5–15 hL per hL bir (500–1.500 L/hL) dengan lonjakan saat wort run dan pembersihan (www.sciencedirect.com). Karena flare-up ini, tanki equalization direkomendasikan untuk buffer debit dan stabilisasi beban serta pH sebelum biologis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.netsolwater.com).
Pada tahap headworks, penyaringan kasar membantu menahan padatan seperti spent grain dan gumpalan ragi; opsi seperti automatic screen berjalan kontinu dan menjadi bagian dari pra‑perlakuan fisik yang umum pada instalasi limbah industri.
Fouling Membran RO: Biang 24% OPEX & Strategi Operator Desalinasi
Equalization tank dan penyanggaan beban
Equalization basin (tanki penyangga) meredam fluktuasi debit/beban dari operasi brew intermiten, memberi waktu tinggal 6–24 jam agar umpan ke bioreaktor stabil. Pada fasilitas Heineken, EQ bekerja 8 jam (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), menghasilkan efek pra‑treatment minor: ~3,9% pengurangan COD dan ~2,9% BOD₅ via pengendapan/hidrolisis (fungsi utamanya buffering, bukan removal) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
EQ yang well‑mixed memfasilitasi hidrolisis parsial (pemecahan polisakarida/protein menjadi asam organik sederhana) dan harmonisasi pH (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Untuk desain, jika debit rata‑rata 1.000 m³/hari (≈41,7 m³/jam), maka EQ 8–12 jam setara ~350–500 m³, dengan margin 10–20% lazimnya ditambahkan (www.netsolwater.com).
Kontrol pH di EQ umum dilakukan dengan dosing kimia; perangkat seperti dosing pump dan perlengkapan pendukung membantu menjaga konsistensi umpan sebelum masuk tahap anaerobik.
Reaktor anaerobik laju tinggi (UASB)
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, reaktor anaerobik aliran ke atas) pada 30–35 °C (mesofilik) memetabolisme mayoritas organik menjadi biogas. Untuk limbah brewery, UASB lazim mencapai ~60–90% removal COD/BOD; studi Parawira dkk. (500 m³ UASB, HRT ~24 jam) mencatat 57% removal COD pada suhu ambien (www.researchgate.net), sementara pabrik full‑scale di Korea (Ahn dkk.) mencatat >80% removal COD rata‑rata selama 7 tahun (www.researchgate.net).
Di Ethiopia, UASB pada limbah brewery mencapai 88% removal BOD₅ dan 88% COD, dengan efluen COD ~530 mg/L dari influen ~4.300 mg/L (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Varian modern ber‑internal circulation dapat mendekati >95% removal organik bila dioptimalkan (www.eco-business.com; www.eco-business.com).
Parameter kunci: OLR (organic loading rate) umumnya beberapa hingga ~10 kg COD/m³·hari, dan model laboratorium menunjukkan yield metana optimal pada ~8 g COD/L·hari (www.researchgate.net). Yield biogas berkisar 0,30–0,35 m³ CH₄/kg COD yang dihilangkan. Skala besar: brewery Thailand (debit 17.000 m³/hari, ~82.500 kg COD/hari) memproduksi ~30.000 Nm³ biogas/hari (76% CH₄) (www.eco-business.com; www.eco-business.com), yang dapat menyuplai boiler/genset dan memangkas biaya bahan bakar ~30–45% (www.researchgate.net).
Keuntungan lain: sludge jauh lebih sedikit dibanding aerobik murni, dan di iklim hangat seperti Indonesia (ambien ~28–32 °C sebagaimana kasus Ethiopia) UASB kerap beroperasi tanpa pemanas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Untuk implementasi sistem, penyedia anaerobic/aerobic digestion menawarkan paket peralatan sesuai kebutuhan beban organik.
Kinerja UASB dan kualitas efluen
Dalam studi Heineken, influen ke UASB ~4.300 mg/L COD dan 1.290 mg/L BOD₅, menghasilkan efluen ~530 mg/L COD dan 156 mg/L BOD₅—cukup drastis tetapi masih di atas baku mutu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Efluen UASB biasanya tanpa DO (dissolved oxygen), mengandung amonia/asam organik, bahkan bisa meningkatkan N dan P terlarut akibat mineralisasi organik—sehingga perlu polishing aerobik untuk oksidasi residu dan nitrifikasi (www.researchgate.net).
Polishing aerobik dengan SBR
SBR (Sequencing Batch Reactor, reaktor lumpur aktif ber‑siklus) beroperasi dalam tahapan waktu: isi, aerasi, pengendapan, decant. Siklus tipikal 6–12 jam dengan ~50% waktu untuk aerasi dan mixing (clearfox.com). Pada polishing, >90% sisa BOD/COD dapat dihilangkan pada SRT (sludge retention time) menengah; Khumalo dkk. melaporkan hingga ~90% removal COD pada 20–25 °C untuk HRT/SRT lebih panjang (5–7 hari), sementara skenario HRT/SRT lebih pendek memberi ~50–60% removal (www.mdpi.com).
Dalam praktik, SRT 1–2 hari pada SBR andal memoles efluen UASB hingga memenuhi baku mutu. Di fasilitas Ethiopia, pasca‑UASB tahap aerasi menurunkan BOD₅ dari ~156 mg/L menjadi ~38 mg/L dan COD dari ~531 menjadi ~136 mg/L—selaras dengan target BOD₅ ≲50 mg/L dan COD ≲100–150 mg/L, serta klaim industri yang menyebut ~20 mg/L BOD₅ dan ~100 mg/L COD mungkin dicapai (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; clearfox.com).
Penghilangan nutrien juga mungkin: dalam studi Heineken, total nitrogen turun dari ~37 mg/L menjadi ~17 mg/L dan total fosfor dari ~30 mg/L menjadi ~16 mg/L (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Untuk amonia rendah, biasanya dibutuhkan aerasi lebih lama atau fase nitrifikasi khusus. Lumpur diendapkan tiap siklus dan dibuang sebagai sludge. Implementasi teknologi SBR tersedia sebagai paket seperti sequence batch reactor untuk aplikasi industri.
Desalinasi Tekanan Tinggi: Hemat Energi dari Desain Pipa & ERD SWRO
Hasil desain, biaya, dan regulasi
Rangkaian multi‑tahap (EQ → UASB → SBR) dapat mencapai removal sangat tinggi (>95% BOD/COD total). Kombinasi EQ 8 jam, UASB, dan SBR menghasilkan efluen sekitar COD ≈100 mg/L dan BOD₅ ≈20–50 mg/L pada berbagai studi (clearfox.com; pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Konversi karbon menjadi metana dapat menyuplai energi signifikan: contoh Thailand mengubah 82,5 tCOD/hari menjadi 30.000 m³/hari biogas (≈23.000 m³/hari CH₄), setara ~700–800 GJ/hari energi, menekan emisi CO₂ (www.eco-business.com; www.eco-business.com).
Biaya operasi UASB rendah: US$0,20–0,31 per m³ air olahan, bahkan ~US$0,1/m³ bila biogas dimanfaatkan (www.researchgate.net). Aerasi SBR memakan listrik sekitar 0,5–1 kWh/m³. Produksi lumpur moderat: ~0,05–0,2 kg TSS/kg BOD₅ yang dihilangkan—lebih sedikit daripada proses aerobik murni.
Dari sisi regulasi Indonesia (serupa banyak negara), target umum BOD₅ ≲50 mg/L dan COD ≲100–150 mg/L dapat dicapai oleh rangkaian UASB+SBR. Pada studi Heineken, setelah polishing aerobik efluen berada di BOD₅ ~38 mg/L dan COD ~136 mg/L (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Untuk badan air sensitif yang menuntut N < 10 mg/L dan P < 2 mg/L, dapat ditambahkan zona anoksik untuk denitrifikasi atau presipitasi kimia fosfor.
Skalabilitas baik dari skala kecil ke besar; selain UASB, varian seperti EGSB/hibrida menunjukkan >95% removal pada uji coba (www.eco-business.com). SBR dapat disusun modular—misalnya basin 50–500 m³ per 1.000 m³/hari—dengan kendali proses untuk robust. Dukungan operasi seperti kultur awal dan nutrien tersedia melalui consumables serta suplai nutrien bakteri untuk menjaga kinerja biologis (tanpa mengubah parameter desain yang dilaporkan).
Ringkasan desain berbasis data
Rangkaian EQ → UASB → SBR yang dirancang baik—EQ 8–12 jam untuk buffer beban/debit (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), UASB mesofilik dengan HRT sekitar 24 jam dan removal 70–90% COD serta pemulihan biogas (www.researchgate.net; www.researchgate.net; pmc.ncbi.nlm.nih.gov)—diikuti SBR dengan aerasi 4–8 jam per siklus (clearfox.com) mampu menurunkan efluen ke BOD di kisaran ≲30–50 mg/L. Benchmark praktis: ~500 m³ UASB untuk 1.000 m³/hari debit (www.researchgate.net), EQ 8 jam (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), dan siklus SBR 6–12 jam dengan ~50% aerasi (clearfox.com).
Antiscalant RO: Kunci Recovery Tinggi Tanpa Scaling & CIP Mahal
Referensi sumber
Shumbe T., Angassa K., Tessema I., et al. (2024). Performance evaluation of a brewery wastewater treatment plant: A case of Heineken Brewery, Addis Ababa, Ethiopia. Heliyon 10(23): e40719 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; pmc.ncbi.nlm.nih.gov). DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e40719.
Parawira W., Kudita I., Nyandoro M.G., Zvauya R. (2005). Industrial anaerobic treatment of opaque beer brewery wastewater in a tropical climate using a full-scale UASB reactor. Process Biochemistry 40(2): 593–599 (www.researchgate.net; www.researchgate.net). DOI:10.1016/j.procbio.2004.01.036.
Ahn Y.-H., Min K.S., Speece R.E. (2001). Full-scale UASB reactor performance in the brewery industry. Environmental Technology 22(4): 463–476 (www.researchgate.net). DOI:10.1080/09593332208618276.
Khumalo S.M., Bakare B.F., Tetteh E.K., Rathilal S. (2022). Sequencing Batch Reactor performance evaluation on orthophosphates and COD removal from brewery wastewater. Fermentation 8(7): 296 (www.mdpi.com). DOI:10.3390/fermentation8070296.
Eco-Business Asia Pacific (2011, May 15). Treating brewery wastewater for renewable energy boost (www.eco-business.com; www.eco-business.com).
