Limbah migas sarat H₂S, amonia, fenol, VOC, dan logam berat yang bisa “mematikan” proses biologis. Mengupas strategi dua langkah: pretreatment hulu untuk menurunkan beban toksik, lalu penambahan PAC di bioreaktor untuk menstabilkan kinerja—dengan data kinerja dan patokan baku mutu Indonesia.
Air limbah migas—dari produced water (air terproduksi; air yang keluar bersama hidrokarbon) hingga sour water (air proses kaya H₂S/NH₃)—sering membawa “racun kejut” (shock toxins) yang melumpuhkan biologi. Senyawa seperti hidrogen sulfida/H₂S, amonia, fenol, volatile organic compounds/VOCs (benzena/toluena), logam berat, dan by‑product kaustik harus dipangkas di hulu. Bukti lapangan menunjukkan, setelah toksik utama dilucuti di pretreatment, penambahan powdered activated carbon/PAC (karbon aktif serbuk) di bioreaktor menyerap sisa racun dan menstabilkan proses (Yokogawa, EPA).
Strategi ini dirancang untuk mengejar baku mutu Indonesia: COD ≤200 mg/L, sulfida ≤0,5 mg/L, NH₃‑N ≤5 mg/L, fenol ≤2 mg/L (Permen LH 19/2010), sambil mendorong hasil proses dan menekan biaya.
Toksikan kunci dan baku mutu
Komposisi khas produced water meliputi: H₂S dan NH₃ (dapat mencapai g/L di sour water), fenol terlarut, BTEX (benzena/toluena/ksenana sebagai VOC aromatik), sianida/tiocianat (dari unit stripping dan caustic), logam berat (Ni, Cr), serta kaustik (NaOH) (Yokogawa, data operator Indonesia). Senyawa ini bersifat akut terhadap mikroba dan hayati perairan; H₂S terlarut dan hidrokarbon termasuk toksikan utama di perairan tawar (ScienceDirect).
Patokan Jakarta via Permen LH 19/2010 sejatinya sekelas praktik terbaik global. Data operator mematok COD ≤200 mg/L, oil & grease ≤25 mg/L, sulfida ≤0,5 mg/L, NH₃‑N ≤5 mg/L, fenol ≤2 mg/L (ResearchGate). Studi lapangan bahkan mencatat fenol ~11,6 mg/L pasca filtrasi sederhana—di atas batas—sehingga butuh polishing hingga level ppb–ppm (123dok). Rekomendasi: sampling rinci dan pemantauan online (mis. analyzer H₂S/NH₃ kontinu) untuk mendeteksi lonjakan toksik.
Pretreatment hulu untuk beban toksik
Sour Water Stripping. Sour water dari unit crude/FCC/coker umumnya diolah di satu‑dua menara stripping uap. Urutannya: degassing lebih dulu (melepas H₂, CO₂, hidrokarbon ringan), lalu acid‑gas stripper (pH ~7–8) untuk H₂S, disusul ammonia stripper (pH ~10–11) untuk NH₃ (Yokogawa). Pabrikan mencatat penghilangan “essentially all ammonia and hydrogen sulfide”, dan praktiknya mencapai >95–99% untuk keduanya (Yokogawa). Gas H₂S murni diarahkan ke sulfur recovery unit/sulfuric acid plant (Yokogawa).
Desain krusial: kontrol pH dan integrasi panas sering menuntut menara terpisah atau pH bertahap agar H₂S dan NH₃ optimal terlepas (Yokogawa). Pada tahap ini, pemisahan fisik di hulu—paket primary treatment—membantu menjaga beban ke stripper tetap stabil.
Air Stripping VOC. VOC (benzena, toluena, aromatik C₁–C₃) sebaiknya ditangkap awal via air/headspace stripping atau vakum. Pada rasio udara‑air 20–100:1 dan 30–50°C, satu tahap air stripping dapat menghilangkan >90% benzena (ResearchGate); satu studi melaporkan >99% benzena, >93% toluena, ~93% xylena pada kondisi moderat (ResearchGate). Desain biasa menargetkan benzena <1 mg/L. Untuk intake yang fluktuatif, automatic screen membantu menjaga headloss dan operasi tower stabil.
Penghilangan minyak/padatan. API separator/hidroklon memisahkan minyak free dan padatan mengendap. Target operasi <10–25 mg/L minyak bebas penting karena emulsi minyak memperparah toksisitas dan mengganggu koaleser. Perawatan separator/skim tank dan tangki degas wajib dijaga. Kajian EPA menekankan minyak sisa di aerasi dapat memfoul floc dan menambah COD (EPA). Untuk tahap ini, modul oil removal efektif memangkas minyak bebas sebelum biologi.
Presipitasi & oksidasi kimia. Logam (Fe, Al, Zn) dipresipitasi dengan penyesuaian pH; toksikan mudah teroksidasi (mis. sulfida) dioksidasi ringan; fenol dapat diturunkan via Fenton/ozon. Contoh, advanced oxidation pada sour water yang sudah di‑strip (Fenton, UV/H₂O₂) mampu hampir menghapus fenol dan menurunkan fitotoksisitas (WO2017106007A1). Dosing yang presisi dibantu dosing pump untuk kontrol pH/oksidan yang stabil.
Gabungan langkah‑langkah ini menghilangkan mayoritas toksisitas akut. Unit sour water yang prima bisa menurunkan H₂S/NH₃ hingga hampir habis (Yokogawa), sementara air stripping modern menahan beban BTEX sebelum mencapai mikroba.
Bioreaktor dengan PAC untuk stabilitas
Pasca pretreatment, biologi—activated sludge, MBBR (moving bed biofilm reactor), SBR (sequence batch reactor), hingga MBR (membrane bioreactor)—menangani organik sisa. Pada fase ini, penambahan PAC di bak aerasi atau reaktor khusus terbukti meningkatkan stabilitas dan kualitas efluen (EPA, EPA). Konfigurasi biologi yang relevan mencakup activated sludge, opsi biofilm seperti MBBR, mode batch fleksibel SBR, dan integrasi membran di MBR.
Adsorpsi organik resisten. Banyak toksikan (fenol, aromatik polisiklik, farmasetik) sangat adsorbabel. Uji bangku menunjukkan PAC menyerap ~80% fenol dalam ~10 menit (ResearchGate). Pada skala pilot/penuh, penambahan PAC membantu mengangkut kontaminan yang lambat didegradasi; studi terbaru mencatat ~99% removal farmasetik persisten (carbamazepine, diazepam) yang sebelumnya lolos (ScienceDirect). Grade PAC industri seperti PAC dan PAC cair untuk industri lazim dipakai pada fase ini.
Peredam kejut toksik. Literatur EPA (1978) mendapati “penambahan karbon serbuk pada plant activated sludge … melindungi sistem biologis dari shock atau beban toksik” (EPA). Dalam satu kasus, penambahan PAC meniadakan efek toksik uji hayati (tidak ada kematian ikan pada efluen 100%) meski efluen tak terolah bersifat toksik (EPA).
Performa COD/BOD/TSS meningkat. Uji penuh di kilang Sun Oil: dosis PAC 10–20 mg/L menurunkan BOD efluen ~76% dan TSS ~56% dibanding proses dasar (EPA). Studi AC‑AS (activated carbon–activated sludge) melaporkan 90% penghilangan COD, DOC, dan anilina tercapai 30–58 jam lebih cepat dibanding reaktor kontrol tanpa PAC (ScienceDirect). Operator juga melaporkan lebih sedikit foaming dan aerasi lebih baik ketika memakai PAC (EPA, EPA).
Sludge lebih sedikit, mengendap lebih baik. Dosis PAC membentuk biofloc yang lebih kompak; EPA mencatat volume sludge turun 60–70% dalam jangka panjang (EPA). PAC berfungsi sebagai media lekat mikroba (menaikkan MLSS) dan mencipta mikro‑lingkungan anaerob sehingga padatan volatil lebih terdegradasi. Penghematan pembuangan sludge dilaporkan bisa mencapai ~$50 ribu/tahun pada plant besar (EPA).
Biaya efektif. Basis data historis menunjukkan biaya dosis PAC sekitar ~$0,02–0,05 per m³ diolah (1,7–4,3 sen per 1.000 galon) (EPA). Beberapa operasi meregenerasi PAC melalui kolom GAC; opsi media granular sejenis tersedia seperti activated carbon.
Parameter implementasi PAC
PAC umumnya didosis kontinu/intermiten ke bak aerasi pada kisaran ~10–100 mg/L; uji laboratorium menentukan kapasitas adsorpsi toksikan kunci. Pencampuran diperlukan agar PAC tersuspensi; pada plant dewasa, PAC ikut disirkulasikan via return sludge. Pada MBR, PAC juga menekan fouling membran sembari menyerap toksikan (temuan ini dilaporkan dalam studi yang sama). Nitrifikasi tidak menurun akibat PAC, sehingga penghilangan nutrien berjalan normal.
Kontrol operasional mencakup pemantauan MLSS, pH, serta COD/BOD efluen untuk optimasi feed. Dosis presisi dapat dibantu pompa dosing. Untuk mencegah carryover PAC ke efluen akhir, gunakan unit polishing seperti clarifier atau filter efluen tipe cartridge. Bila konfigurasi yang dipilih MBR, opsi MBR tetap selaras dengan strategi PAC.
Hasil terukur dan tren kepatuhan
Studi penuh di Sun Oil: efluen TSS turun hingga ~56%, BOD ~76%, COD ~36% dibanding proses dasar saat PAC ditambahkan (EPA). Fenol—toksikan kunci—umumnya turun >90% dengan adsorpsi PAC plus biodegradasi; uji terpisah menunjukkan 80% fenol hilang oleh PAC dalam hitungan menit (ResearchGate). Pada “accident wastewater” ber‑toksisitas tinggi, kombinasi PAC/AS mencapai 90% penghilangan organik kompleks dan amonia dalam kira‑kira separuh waktu sistem konvensional (ScienceDirect).
Tren regulasi menguat. Standar ASEAN/Indonesia memposisikan efluen migas setara industri lain. Kegagalan menurunkan fenol dari ~10 mg/L ke <2 mg/L menuntut langkah lanjutan (ResearchGate, 123dok). Plant yang menggabungkan pretreatment (sour stripper, penghilangan minyak) dan biologi berpadu PAC konsisten lolos ambang Permen. Studi EPA mencatat contoh kilang yang setelah memasang PAC, efluen tak diencerkan lolos bioassay yang sebelumnya menunjukkan “100% mortality” (EPA, EPA).
Dampak ekonomi dan operasi
Penerapan PAC menunjukkan ROI cepat: biaya dosis ~$0,02–0,05 per m³ (EPA), disertai pengurangan biaya sludge (hingga ~$50 ribu/tahun pada plant besar) dan kenaikan uptime berkat berkurangnya upset biologi. Selain kepatuhan, manfaatnya meliputi potensi reuse air, pemulihan H₂S/S bernilai, dan footprint unit tersier (UV, ozon) yang lebih kecil saat BOD turun 50–75%. Unit disinfeksi seperti UV tetap relevan pada tahap akhir, dengan beban yang lebih ringan.
Rangka rekomendasi terukur
1) Stripping hulu lengkap. Optimalkan sour water stripper (laju steam, refluks) untuk >95% removal H₂S/NH₃. Uji periodik: target H₂S <1 ppm dan NH₃ <1 ppm pada effluent stripper. Untuk VOC, pasang air/vakum stripper yang ditaksir menahan beban puncak BTEX; target >90% benzena dan level akhir ~<0,1–0,5 mg/L (Yokogawa, ResearchGate).
2) Penghilangan minyak/padatan. Pelihara separator minyak/air untuk ≤10–20 mg/L O&G di influen biologi. Coalescer/hidroklon dan skim tank didorong. Modul oil removal berguna sebagai penguat tahap ini.
3) Biologi dengan PAC. Retrofit bak aerasi atau bangun MBBR/SBR dengan PAC. Mulai uji dosis 20–50 mg/L dan pantau tren efluen. Gunakan grade PAC ber‑iodine number tinggi (≥1.000 mg/g) untuk senyawa organik kilang. Dosis kontinu mengikuti hasil jar test—uji fenol menunjukkan 80% adsorpsi dalam 10 menit pada dosis moderat (ResearchGate). Ekspektasi: tambahan 30–50% penghilangan organik dan toleransi toksik lebih tinggi (EPA, ScienceDirect). Produk terkait seperti PAC dan PAC cair industri lazim dipakai.
4) Monitoring & kontrol. Pasang probe online untuk NH₄, H₂S, pH, dan monitor fenol bila tersedia—di hulu dan efluen bioreaktor. Lakukan uji toksisitas mikroba berkala. Korelasikan spike dengan dosis PAC atau alarm ke operasi stripper.
5) Keselamatan & lingkungan. Tangkap H₂S hasil stripping ke flare/scrubber; kendalikan off‑gas VOC dengan karbon atau oksidator termal. Pastikan carryover PAC ditahan oleh unit polishing seperti clarifier atau filter kartrid. PAC terikut sludge sering kali dapat ditimbun sebagai non‑B3—verifikasi regulasi lokal.
6) Tinjau & iterasi. Bandingkan toksisitas efluen terhadap izin secara kontinu. Jika muncul toksikan baru (mis. bahan kimia corrosion inhibitor), evaluasi adsorben sekunder atau jadwal PAC. Pantau pembaruan regulasi B3 Indonesia (HHP Industry Updates). Tren teknologi seperti MBR dengan daur‑ulang PAC dan vessel karbon granular layak dipilotkan.
Kesimpulan: kombinasi pretreatment yang kuat (stripping H₂S/NH₃, air stripping VOC, penghilangan minyak) dan polishing biologis berbantu PAC berulang kali menunjukkan lonjakan kinerja terukur—BOD ekstra >70% terangkat, penangkapan mikropolutan >99%, sludge turun 60%—serta efluen yang lebih stabil meski influen berfluktuasi (EPA, EPA). Dengan rancangan ini, plant migas dapat memenuhi baku mutu ketat Indonesia dan menjaga operasi tetap stabil.
