Dari bak celup dengan kadar garam setara air laut hingga target “tanpa buangan” (Zero Liquid Discharge), peta jalan pengolahan limbah tekstil kini bertumpu pada dua poros: biologi yang tahan garam dan desalinasi membran berenergi tinggi.
Di pabrik pencelupan dan finishing, garam bukan bumbu—ia pengungkit proses. Data terbitan menyebut limbah tekstil lazimnya membawa total padatan terlarut 1–10 g/L TDS (total dissolved solids, jumlah padatan terlarut) www.redalyc.org. Bahkan, bak celup bisa mencapai 6% NaCl (60 g/L) atau 5,6% Na₂SO₄ www.mdpi.com—angka yang bagi instalasi domestik sudah “hipersalin”.
Regulasi efluen Indonesia kerap mengutamakan beban organik dan toksik (COD, warna), sementara salinitas sendiri jarang diatur eksplisit www.researchgate.net. Praktiknya, pabrik tetap harus mengelola air garam tinggi—meski ambang TDS tidak tercantum tegas.
Baca juga: Pengolahan limbah secara kimia
Skala dan sumber salinitas proses
Sampel efluen pencelupan berkisar 1–10 g/L garam www.redalyc.org. Untuk serat selulosa, NaCl atau Na₂SO₄ ditambahkan guna menetralkan muatan serat—tipikalnya 20–100 g garam per kg kain; satu industri diperkirakan membuang ~0,2 juta ton garam per tahun ke lingkungan www.redalyc.org. Pada beberapa kasus (pewarnaan reaktif), efluen tetap bertingkat persen—sekitar 6 wt% NaCl—meski sudah diencerkan, sehingga pemisahan membran jadi keharusan www.mdpi.com.
Pra-perlakuan fisik sederhana membantu menstabilkan beban awal, misalnya penangkapan debris melalui screens dan oil removal sebelum unit lanjut.
Dampak salinitas pada proses biologis
Salinitas tinggi mengganggu pengolahan biologis. Dalam uji reaktor batch berurutan SBR (sequencing batch reactor, operasi batch fleksibel), penurunan COD memburuk ~20% saat TDS influen 3000 mg/L dibanding kondisi non-salin; di 6000 mg/L, removal COD tinggal ~75% dari baseline dan penyerapan fosfat kolaps www.researchgate.net. Studi lain pada activated sludge (lumpur aktif) menemukan bahwa di 1 g/L TDS dan kadar pewarna moderat, removal COD ~81%; di 5 g/L turun ke ~59%; dan di 10 g/L anjlok ke ~15%, plus wash-out biomassa di atas 5 g/L www.redalyc.org.
Pada penelitian SBR tersebut, nitrifikasi tetap >97% bahkan di 6000 mg/L, tetapi removal fosfat gagal di atas ~1,5 g/L www.researchgate.net. Studi lain mengonfirmasi bahwa 0,5–5% garam menurunkan koefisien transfer volumetrik (Kᵥₐ) nitrifier >20% www.redalyc.org. Singkatnya, sistem aerobik konvensional bekerja baik hanya hingga ~1–3 g/L TDS, dan merosot cepat di atas itu www.researchgate.net www.redalyc.org.
Pada implementasi, SBR modern seperti sequence batch reactor digunakan untuk fleksibilitas operasi dan handling beban variabel.
Proses biologis toleran garam
Ketika desalinasi penuh tidak feasible, opsi halotoleran/halofilik (biomassa tahan garam) menawarkan jalan menurunkan COD/warna di efluen salin. Konsorsium halofilik dari lingkungan asin (contoh: salt pans) terbukti mendekolorisasi 600 mg/L berbagai azo dye (Congo Red, Direct Black G, Amaranth, Methyl Red, Methyl Orange) tuntas dalam 8–24 jam dan bertahan dari 0 hingga 80 g/L NaCl—bahkan di ≥60 g/L laju tetap tinggi pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Nama-nama seperti Halomonas, Salinivibrio, Halobacterium, dan Haloarchaea kerap muncul pada komunitas ini pmc.ncbi.nlm.nih.gov.
Pada granular aerobik (AGS, aerobic granular sludge), reaktor yang diinokulasi kultur halofilik mempertahankan granula besar stabil (0,8–1 mm) dan produksi EPS (extracellular polymeric substances, matriks biofilm) di 40–85 g/L garam. Sebaliknya, lumpur aktif biasa kolaps di ~20–40 g/L. Pada 85 g/L NaCl, reaktor halofilik tetap memproduksi EPS dan menahan ~100 mg Na⁺/g biomassa (vs 125 mg/g pada sludge biasa), indikasi regulasi osmotik yang lebih baik www.liebertpub.com.
Sistem berbasis biofilm seperti MBBR (moving bed biofilm reactor) dan MBR (membrane bioreactor) juga digunakan. MBBR komersial memanfaatkan media berluas permukaan tinggi seperti honeycomb bio media untuk pertumbuhan biofilm yang tahan variasi beban. MBR menggabungkan reaktor biologis dengan membran UF (ultrafiltration) dan tersedia pada paket MBR untuk kualitas reuse.
Catatan penting: data skala besar MBR untuk efluen sangat salin masih terbatas, dan semua pendekatan biologis memerlukan inokulasi dari sumber asin serta aklimasi bertahap; laju removal tetap turun bila garam benar-benar melampaui ~25 g/L www.researchgate.net www.liebertpub.com. Konsensus desain berbasis data: reaktor halofilik dapat menangani ~50–80 g/L NaCl, sedangkan lumpur konvensional perlu bertahan di bawah ~3–5 g/L www.liebertpub.com pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Unit biologis komprehensif tersedia sebagai paket sistem biologis untuk integrasi di IPAL tekstil.
Desalinasi berbasis membran (RO, NF, UF)
Untuk benar-benar mengeluarkan garam, membran adalah opsi utama. RO (reverse osmosis) menolak >99% garam monovalen seperti NaCl/Na₂SO₄. Dalam praktik, efluen hasil polishing MBR/UF yang masuk RO dapat menghasilkan kualitas nyaris air tawar: satu studi mencapai 99,95% penghilangan garam setelah tahap ultrafiltrasi (UF, penyaringan membran ukuran pori sangat halus) pubs.acs.org. Pada eksperimen itu, UF 5000 Da MWCO (molecular weight cut-off) lebih dulu mengonsentrasikan pewarna (dari ~998 menjadi 7953 mg/L) dan membiarkan hampir semua NaCl/Na₂SO₄ lolos (>99,42%); berikutnya RO bertekanan tinggi atau BMED (bipolar-membrane electrodialysis, elektrodialisis membran bipolar) menghilangkan garam. Hasilnya: desalinasi nyaris lengkap untuk reuse pubs.acs.org. Secara kontinu skala penuh, RO lazim mencapai 90–98% penolakan garam dengan recovery 70–80%.
Skema membran terintegrasi dapat dirancang sebagai paket RO/NF/UF untuk aplikasi industri. Tahap praperlakuan dengan ultrafiltration efektif melindungi RO dari fouling oleh organik/warna, dan NF (nano-filtration, membran selektif multivalen) pada unit nano-filtration membantu menurunkan hardness pada tekanan lebih rendah dibanding RO.
Namun, RO butuh tekanan tinggi (2–5 MPa) dan sensitif terhadap fouling. Biaya modal dan penggantian signifikan: satu pabrik besar di Tiongkok (50.250 m³/hari untuk reuse) membutuhkan 5.280 membran RO (US$500 per unit) dan 1.224 membran UF (US$2.167 per unit) www.mdpi.com—setara ~US$1,41 juta hanya untuk inventaris membran dan ~US$1,41 juta/tahun untuk penggantian. Konsumsi energi tipikal RO (25–40 bar) berkisar 3–6 kWh/m³. Membran komersial seperti FilmTec RO dan Toray UF/RO umum dipakai pada skema ini.
Praktik lapangan memerlukan kontrol scaling/fouling; program antiscalant tersedia sebagai membrane antiscalants, dengan pembersihan berkala melalui membrane cleaners untuk memulihkan kinerja.
Baca juga: Pengolahan Air Secara Fisika
Manajemen konsentrat dan opsi elektrodialisis
Tantangan terbesar RO adalah konsentrat brine (reject). Pada 70–80% recovery, 20–30% alir masuk menjadi brine yang memuat garam 5–10 kali lipat konsentrasi feed. Opsi pengelolaan meliputi evaporasi/kristalisasi, dilusi, atau perlakuan lanjut. Skema gabungan NF/RO sering merecover ~75–80% air www.researchgate.net; sisa 20–25% brine kemudian dikonsentrasikan atau diuapkan. Studi juga mengevaluasi NF/RO + oksidasi lanjutan untuk mengondisikan brine sebelum pemisahan mineral www.researchgate.net. Alternatif lain, ED (electrodialysis) atau evaporasi termal dapat mengkristalkan garam.
ED/BMED (bipolar-membrane electrodialysis) menambah opsi pemulihan. Setelah pewarna dipisahkan via UF ketat (TUF), Lin dkk. mengalirkan permeat kaya Na₂SO₄ ke stack BMED dan mengonversi Na₂SO₄ menjadi H₂SO₄ dan NaOH sembari menghasilkan air ultrapure—praktis mendekati ZLD (zero liquid discharge, tanpa buangan cair) dengan “limbah” garam berubah jadi bahan kimia berguna pubs.acs.org. Skema ini menunjukkan hampir semua garam dapat direklamasi, dengan konsekuensi kebutuhan membran dan daya ekstra.
Dalam konfigurasi hibrida UF/RO/BMED yang sama, studi tersebut melaporkan 99,5% recovery dye dan 99,95% desalinasi—menyisakan aliran limbah utama berupa asam/basa hasil pemulihan atau padatan yang manageable pubs.acs.org.
Arsitektur Zero Liquid Discharge (ZLD)
ZLD berarti tidak ada efluen cair yang dibuang: semua air direcover/dievaporasi, dan hanya garam/padatan yang dikeluarkan. Rangkaian tipikal: (1) praperlakuan kokoh (flokulasi/sedimentasi) untuk SS; (2) equalization/biologis bila mungkin untuk BOD/COD; (3) kaskade membran (MF/UF → RO/NF) untuk merecover ~70–90% air; (4) konsentrasi brine via evaporator termal atau ED/crystallizer untuk “10–30%” sisa hingga ekstraksi garam. Hasil akhir: hampir 100% water reuse dan hanya padatan yang dibuang www.sciencedirect.com.
Pada tahap awal, clarifier konvensional seperti clarifier mengurangi beban suspensi dengan waktu detensi 0,5–4 jam. Koagulasi dengan PAC tersedia sebagai PAC cair industri, diikuti filtrasi pasir antrasit seperti sand silica untuk polishing awal. Jejak organik/warna residual dapat ditangani dengan activated carbon sebelum membran tekanan tinggi.
Keunggulan ZLD: menghapus buangan efluen, memangkas pengambilan air baku drastis (sering >90%), dan memungkinkan recovery zat berharga—pewarna via UF, garam yang dipresipitasi, atau asam/basa dari BMED. Sektor tekstil dan desalinasi disebut paling siap ZLD karena aliran limbahnya pekat dan cocok untuk closed-loop www.sciencedirect.com. Namun, tantangannya adalah energi dan modal tinggi. Kajian (Jahan dkk., 2022) menegaskan OPEX/CAPEX jauh lebih besar daripada metode tradisional, dan banyak skema ZLD baru terbukti di pilot atau skala kecil; pendorong seperti kelangkaan air atau target keberlanjutan brand harus cukup kuat untuk membenarkannya www.mdpi.com.
Contoh praktik: di Asia, beberapa taman industri tekstil bergerak menuju ZLD. Satu studi di Tiongkok merancang ZLD 75.000 m³/hari berbasis UF/RO dan crystallizer; dilaporkan recovery air >95%. Sistem ZLD India (50 KLD lab sale) mengklaim reuse penuh. Integrasi cermat—misalnya penukar panas menyerap untuk evaporasi brine, atau ED hibrida—mendorong recovery air mendekati 98–99%. Pilot terintegrasi TUF–BMED memutar aliran 8% Na₂SO₄ menjadi air murni dan H₂SO₄/NaOH—hasil near-ZLD yang konkret pubs.acs.org.
Biaya, energi, dan skala membran
Konsekuensi langsung pendekatan membran: armada besar dan energi tinggi. Satu studi mencatat operasi 5.280 unit RO dan 1.224 unit UF untuk pabrik 50.000 m³/hari www.mdpi.com. Biaya penggantian membran dilaporkan ~US$1,41 juta/tahun, dan disebutkan pula bahwa biaya penggantian dapat melampaui setengah juta dolar AS per tahun pada sebagian studi. Di sisi energi, sistem ZLD umumnya dua kali lipat konsumsi energi dibanding IPAL buang-konvensional www.sciencedirect.com www.mdpi.com.
Untuk menjaga kontinuitas operasi, paket membrane systems yang modular membantu ekspansi bertahap, sementara peralatan pendukung seperti ancillaries memastikan dosing, instrumentasi, dan housing sesuai standar industri.
Baca juga: Cara Pengolahan Air Bersih
Ringkasan keputusan teknologi
Persoalan inti limbah tekstil dengan salinitas tinggi—umumnya 1–10 g/L dan bisa menembus 6% NaCl—adalah bahwa IPAL biologis konvensional menderita: metabolisme bakteri melambat, aktivitas sludge turun, dan floc bisa kolaps. Data menunjukkan salt-tolerant bioprocess dapat menghilangkan beban organik signifikan hingga ~5–10 g/L, bahkan dengan konsorsium halofilik mencapai puluhan g/L; namun plafon kinerja tetap ada www.redalyc.org www.liebertpub.com. Sebaliknya, membran (RO/NF/ED) mampu mengekstraksi garam sepenuhnya—contohnya 99,95% desalinasi dan 99,5% recovery dye pada skema UF/RO/BMED—namun memunculkan konsentrat brine yang wajib dikelola pubs.acs.org www.sciencedirect.com. Ujungnya, ZLD menyatukan keduanya untuk loop tertutup: berbagai pilot/kasus menunjukkan recovery air >90–95% dapat dicapai, dengan trade-off energi/biaya yang lebih tinggi www.sciencedirect.com www.mdpi.com.
