Blowdown cooling tower di pabrik pulp & kertas membawa fosfat dan seng dari inhibitor korosi. Begini desain pengolahan berbasis pH adjustment dan presipitasi yang menurunkan keduanya ≥90% sebelum dialirkan ke ETP.
Blowdown cooling tower (CWBD, purge air pendingin untuk mengendalikan konsentrasi garam) kerap jadi “kotak hitam” yang menyimpan persoalan ganda: nutrien fosfat dan logam berat seng. Kajian mutakhir menunjukkan CWBD lazim memuat ion kesadahan, silika, dan garam logam dari corrosion inhibitors—umumnya fosfat dan zinc—dengan angka tipikal sekitar 1,2 mg/L Zn dan 6,6 mg/L PO₄³⁻ (mdpi.com) (mdpi.com).
Dampaknya jelas: fosfat adalah nutrien pemicu eutrofikasi, dan zinc toksik bagi biota air. Bahkan kolam cooling water kerap “phosphorus‑impaired,” sementara aturan buang semakin ketat pada P dan Zn (power-eng.com) (power-eng.com). Di sisi lain, kelangkaan air mendorong reuse; sejumlah pabrik di GCC memakai air limbah terolah sebagai make‑up cooling akibat kekurangan air (mdpi.com).
Secara operasi, pabrik perlu melakukan blowdown 10–50% dari make‑up untuk mencegah scale (sciencedirect.com). Artinya, mengelola aliran tinggi‑konsentrasi ini menjadi krusial—bukan hanya agar patuh regulasi, tetapi juga agar tidak mengganggu ETP (effluent treatment plant, instalasi pengolahan limbah cair utama pabrik) di hilir.
Karakteristik blowdown dan pendorong regulasi
Target kepatuhan berlapis. Regulasi Indonesia (Permen LHK) memperbolehkan hingga 10 mg/L Zn dan 10 mg P/L untuk limbah industri ke sewer, serta pH 6–9 (policy.thinkbluedata.com) (policy.thinkbluedata.com). Namun panduan yang lebih ketat seperti rancangan US NPDES (National Pollutant Discharge Elimination System) menargetkan Zn <1 mg/L dan Cr <0,2 mg/L (power-eng.com). Sistem perlu mengoreksi pH dan menghapus Zn serta fosfat secukupnya agar aman di kedua rezim.
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Tujuan pengolahan dan metrik kinerja
Tujuan inti: menurunkan Zn dan fosfat hingga rendah—idealnya Zn <1–2 mg/L dan PO₄³⁻ <0,5–1 mg/L—tanpa penalti energi/biaya besar. Strategi kuncinya:
- Penyesuaian pH (pH adjustment) ke sekitar 9–10 untuk presipitasi hidroksida logam.
- Penghilangan Zn: presipitasi Zn sebagai Zn(OH)₂ atau ZnCO₃, dengan harapan ≥90% removal. Studi menunjukkan menaikkan pH ~9,5 plus koagulan menurunkan Zn 95% (jrtppi.id).
- Penghilangan fosfat: presipitasi PO₄³⁻ sebagai fosfat logam (mis. Ca₃(PO₄)₂ atau FePO₄) dengan target ≥90%. Dosis koagulan pada klarifier lazim menghilangkan >95% fosfat dari air limbah (power-eng.com).
- TSS (total suspended solids) pasca‑kimia minimal, mis. <50 mg/L, untuk menjaga kejernihan sebelum discharge.
Skema proses pengolahan bertahap
Rancangan alir praktis: (1) Equalization/Neutralization → (2) Presipitasi/Koagulasi → (3) Klarifikasi/Pemisahan Padatan → (4) Filtrasi Polishing → (5) Discharge ke ETP.
- Equalization tank (penyangga debit/kualitas, dengan aduk dan probe pH) menerima aliran CWBD kontinu 10–50% dari aliran cooling untuk meredam fluktuasi (sciencedirect.com). Dosing otomatis dapat ditopang dengan dosing pump akurat dan ancillary equipment yang sesuai.
- pH adjustment/reaktor presipitasi: alkali (kapur Ca(OH)₂ atau NaOH) dinaikkan ke pH ~9,0–10,0 agar Zn²⁺ mengendap sebagai Zn(OH)₂, dan kalsium/fosfat membentuk Ca‑phosphates (jrtppi.id) (mdpi.com). Contoh: seeding pada pH 9,5 menghapus 95,3% dari ~80 mg/L Zn menjadi ~3,7 mg/L; waktu reaksi ~10–20 menit (jrtppi.id).
- Koagulasi: ferric chloride (FeCl₃) atau PAC (polyaluminum chloride) membentuk sweep flocs Fe(OH)₃ yang “menyapu” PO₄³⁻ (membentuk FePO₄) serta partikel Zn(OH)₂. Dosis tipikal ordo 50–200 mg/L FeCl₃; stoikiometri konservatif Fe:P ≈ 3:1 (massa). Menambahkan ~30–50 mg/L FeCl₃ dapat mengendapkan ~10 mg/L PO₄. Alternatif alumunium dapat dipenuhi via koagulan PAC tergantung spesifikasi air.
- Flokulasi/Klarifikasi: pengadukan lambat membesarkan flok, lalu klarifier dengan waktu tinggal 30–60 menit. Klarifier tipikal menghilangkan >90% TSS (lenntech.com). Opsi peralatan termasuk clarifier konvensional atau desain kompak lamela settler. Lumpur yang dihasilkan didominasi fosfat/hidroksida seng dan besi, dibuang berkala.
- Filtrasi polishing: sand/multimedia filter atau cartridge memastikan efluen jernih. Media pasir seperti sand silica umum dipakai; untuk proteksi akhir, cartridge filter menangkap partikel halus residual.
- Discharge/Recycle: efluen bergabung ke sewer/ETP pabrik dengan pH ~7–8 dan Zn/PO₄ ≪10 mg/L—idealnya <1–2 mg/L—tanpa mengganggu proses hilir. TDS/kesadahan tetap tinggi (karakter blowdown terkonsentrasi) dan ditangani ETP sesuai praktik lazim.
Baca juga:
Ukuran desain dan kinerja contoh
Untuk 1.000 m³/hari CWBD dengan Zn ≈ 5 mg/L dan PO₄ ≈ 10 mg/L: dosis Ca(OH)₂ menaikkan pH dari ~8 ke ~10 (kira‑kira 0,1 kg Ca(OH)₂ per m³), ditambah ~50 mg/L FeCl₃. Dengan konfigurasi ini, penghilangan >90% lazim, meninggalkan <0,5 mg/L Zn dan <1 mg/L PO₄ pada air jernih (jrtppi.id) (mdpi.com). Menggunakan lamella clarifier, >95% presipitat mengendap; lumpur 3–5% padatan; efluen ~<10 NTU (NTU: satuan kekeruhan) dan turun <1 NTU setelah polishing.
Operasi, konsumsi kimia, dan keberlanjutan
Opsi kimia ini robust dan berbiaya relatif rendah. Konsumsi bahan kimia moderat: ordo 0,1–0,3 kg Ca(OH)₂ dan 0,05–0,2 kg FeCl₃ per m³ terolah. Produk samping utama adalah lumpur hidroksida logam; volumenya <2% dari blowdown sehingga mudah ditangani. Energi kecil—pompa dan mixer—dibanding electrocoagulation (EC) atau proses termal (mdpi.com).
Hasil yang dapat dicapai dari pilot/kasus: Zn akhir <1 mg/L dan PO₄ <0,5–1 mg/L, memenuhi batas umum (jrtppi.id) (policy.thinkbluedata.com). pH stabil 7–8 (selaras standar 6–9; policy.thinkbluedata.com), sementara TDS/kesadahan tetap tinggi seperti karakter blowdown terkonsentrasi. Secara keseluruhan, rancangan ini mengeliminasi inhibitor korosi dan nutrien dari blowdown, menurunkan risiko eutrofikasi dan beban logam berat >90%.
Catatan teknologi: Soliman dkk. mencatat EC mampu menghapus silika hingga 99,5% tetapi dengan konsumsi energi >0,2–3,0 kWh/m³ (mdpi.com). Pendekatan kimia konvensional menukar sedikit efisiensi dengan biaya dan kompleksitas yang jauh lebih rendah.
Opsi reuse dan peran membran
Lenntech mengulas opsi reuse blowdown seperti RO (reverse osmosis) dan ZLD (zero liquid discharge) beserta kebutuhan pretreatment (lenntech.com). Dalam konteks ini, sistem membrane systems (RO/NF/UF) relevan bila targetnya adalah reuse yang lebih agresif, setelah tahap presipitasi‑klarifikasi mengurangi beban fouling.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Skala industri dan implikasi
Sebagai latar, efluen global pulp/kertas diperkirakan ≈40×10⁹ m³/tahun (fao.org). Menyelesaikan beban Zn/PO₄ pada sumbernya—di CWBD—memotong risiko lingkungan sejak hulu dan menghindari beban mendadak ke STP/ETP pabrik.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Ringkasan parameter rancangan
- pH target presipitasi: ~9–10; waktu reaksi: ~10–20 menit.
- Koagulasi: FeCl₃ 50–200 mg/L (Fe:P ≈ 3:1); contoh 30–50 mg/L FeCl₃ untuk ~10 mg/L PO₄.
- Klarifikasi: waktu tinggal 30–60 menit; penghilangan TSS >90%.
- Kualitas efluen: Zn <1–2 mg/L; PO₄ <0,5–1 mg/L; pH 7–8; TSS <50 mg/L; kekeruhan <1–10 NTU pasca‑polishing.
- Operasi: konsumsi Ca(OH)₂ 0,1–0,3 kg/m³; FeCl₃ 0,05–0,2 kg/m³; lumpur <2% volume blowdown.
Sumber utama: review komprehensif Soliman dkk. (mdpi.com) (mdpi.com), catatan Buecker tentang batas emisi emergen (power-eng.com) (power-eng.com), ringkasan reuse dari Lenntech (lenntech.com), studi kasus pH 9,5 + koagulan yang menghapus 95,3% Zn (79→3,7 mg/L) (jrtppi.id), serta pedoman ESCAP/UN untuk sewer (Zn ≤10 mg/L, total P ≤10 mg/L; pH 6–9) (policy.thinkbluedata.com) (policy.thinkbluedata.com).
