Limbah finishing tekstil sarat warna dan organik bandel. Data menunjukkan kombinasi koagulasi–flokulasi, biologis/MBR, lalu AOP atau membran menutup celah sampai reuse.
Di pabrik pewarnaan/printing, air limbah datang bukan sekadar keruh—ia berwarna pekat dengan COD (chemical oxygen demand, kebutuhan oksigen kimia) 300–800 mg/L, BOD (biochemical oxygen demand, kebutuhan oksigen biokimia) 100–400 mg/L, dan pH 6–11, dengan intensitas warna ratusan unit Pt‑Co (iwaponline.com). Volume jenis limbah ini diperkirakan mencapai sekitar 20% dari total limbah industri global (iwaponline.com).
Dampaknya bukan main: zat warna stabil dan sering toksik; literatur bahkan menyebut “penghilangan warna dari air limbah tekstil dengan teknologi yang lebih murah dan ramah lingkungan masih menjadi tantangan besar” (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Maka, arsitektur baku untuk patuh baku mutu Indonesia merangkai: pra‑treatment/equalization, koagulasi–flokulasi untuk menyapu warna dan padatan tersuspensi, oksidasi biologis atau MBR (membrane bioreactor), lalu pemoles lanjutan—AOP (advanced oxidation processes, proses oksidasi lanjut) atau filtrasi membran—untuk zat warna “bandel” dan senyawa organik toksik (iwaponline.com) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).
Karakter limbah dan sasaran kinerja
Target desain tipikal: mereduksi warna secara agresif di depan (koagulasi–flokulasi), memangkas BOD/COD secara biologis, lalu menangani residu dengan AOP atau membran. Semua angka kunci—COD 300–800 mg/L, BOD 100–400 mg/L, warna ratusan Pt‑Co, pH 6–11—menuntun sizing unit proses dan jatah bahan kimia (iwaponline.com).
Koagulasi–flokulasi untuk warna dan TSS
Koagulasi–flokulasi (pembentukan flok bermuatan netral agar mudah mengendap) adalah langkah depan yang “terbukti” untuk menurunkan warna dan TSS. Koagulan umum: garam aluminium seperti alum dan polyaluminum chloride serta garam besi, sering dibantu polimer. pH biasanya disetel mendekati netral atau agak asam agar terbentuk Al(OH)3/Fe(OH)3. Dosis kerja umumnya puluhan hingga beberapa ratus mg/L; optimasi memakai jar test (uji bejana berpengaduk) untuk melihat pengendapan dan kejernihan.
Efeknya terasa. Studi melaporkan penghilangan warna bisa tembus 90–95% dengan dosis alum yang dioptimalkan; Merzouk dkk. mencapai ≈94% penghilangan Reactive Red dengan 40 mg/L alum (link.springer.com). Bahkan sludge IPAM (kaya hidroksida Al/Fe) “murah” mampu ~55% penghilangan warna dan ~35% penurunan COD pada limbah tekstil riil dalam uji batch (link.springer.com). Secara umum, warna lebih mudah hilang di pH asam (~3–5) ketika spesies Al/Fe mengendap efektif (link.springer.com) (link.springer.com).
Untuk TSS/turbiditas, koagulasi lazimnya menghabisi >80–90%. COD/BOD hanya turun parsial (10–50%) karena banyak organik tetap terlarut; pada studi WTR, koagulasi memberi ~35% reduksi COD (link.springer.com), sehingga tahap biologis/lanjutan tetap wajib.
Konsekuensinya: terbentuk sludge hidroksida logam dalam volume signifikan (sering 2–5% dari volume air limbah), perlu pengentalan/dewatering, dan dihilangkan dengan biaya terkontrol. Residual Al/Fe di efluen harus dijaga, termasuk lewat penyesuaian pH untuk menghindari residu Al tinggi. Secara desain, banyak fasilitas menargetkan ≥90% TSS dan ≥60–90% warna hilang di tahap koagulan.
Di lapangan, pemakaian coagulants dan bantuan flocculants presisi didorong oleh injeksi kimia akurat—di sini dosing pump krusial untuk mencapai dosis puluhan–ratusan mg/L yang konsisten. Pemisahan flok dilakukan di clarifier atau via flotasi udara terlarut seperti DAF, mengikuti hasil jar test dan footprint fasilitas.
Baca juga: Sea Water Reverse Osmosis
AOP untuk zat warna persisten
Setelah koagulasi dan langkah biologis, zat warna “bandel” kerap tersisa. AOP (advanced oxidation processes, proses yang menghasilkan radikal seperti •OH untuk memecah molekul kompleks)—misalnya Fenton/photo‑Fenton, ozonasi, UV/H2O2, atau fotokatalisis TiO2/UV—menutup jarak itu.
Kinerjanya tinggi. Uji pilot menunjukkan AOP mampu mendegradasi >90% zat warna residual dan COD; photo‑Fenton (Fe2+ + H2O2 + UV/sinar matahari) mencapai ≈75–93% penghilangan zat warna kompleks dalam 1–2 jam (iwaponline.com) (iwaponline.com). Pada satu uji, photo‑Fenton menurunkan COD 75,3% (final ≈12 mg/L dari ~49 mg/L) dalam 90 menit dengan sinar matahari (iwaponline.com). Studi lain mendapatkan >93% dekolorisasi campuran zat warna via photo‑Fenton; ketika AOP dikombinasikan dengan adsorpsi singkat, penghilangan warna dan organik ≈98% dalam 60 menit (iwaponline.com).
Opsi proses meliputi Fenton/photo‑Fenton (optimal di pH ≈3), ozonasi (O3), UV/H2O2, dan fotokatalisis heterogen (contoh TiO2/UV). Proses teraktivasi/terkombinasi seperti catalytic ozonation atau electro‑Fenton dapat mempercepat laju; UV/H2O2 efektif pada ikatan azo namun butuh energi. Catatan penting: AOP memineralisasi organik menuju CO2/H2O namun dapat membentuk intermediate (sebagian toksik), sehingga kerap memerlukan polishing lanjutan (misalnya adsorpsi). Biaya juga signifikan: Fenton butuh reagen (H2O2, Fe) dan kontrol pH; UV butuh listrik. Angka operasi tipikal: H2O2 puluhan–ratusan mg/L, waktu reaksi 30–90 menit, energi 0,5–2,0 kWh/m3 untuk proses UV bertenaga (iwaponline.com).
Dalam skema, AOP adalah “last mile” setelah biologis/MBBR atau sebagai sirkulasi balik dari clarifier. Kombinasi AOP+adsorpsi yang mencapai ≈98% penghilangan warna/organik dalam 1 jam membuktikan potensi dekolorisasi mendekati tuntas (iwaponline.com). Pada tahap adsorpsi, media seperti activated carbon lazim dipilih; untuk UV berbasis oksidasi, reaktor ultraviolet menjadi opsi integrasi.
Membran UF, NF/RO, dan MBR
Membran mengunci sisa padatan dan organik secara fisik, baik untuk polishing maupun reuse. UF (ultrafiltration, pori ±0,01–0,1 µm) menangkap koloid dan sisa padatan halus dengan reduksi turbiditas/TSS >90%, tetapi penghilangan warna terbatas—banyak zat warna (≤1–10 kDa) lolos; satu pilot UF melaporkan hanya ~7–35% penghilangan warna (www.scielo.org.za). Karena itu, UF paling efektif sebagai pretreatment sebelum membran lebih ketat atau untuk menahan biomassa, misalnya pada MBR. Unit ultrafiltration kerap ditempatkan tepat sebelum NF/RO.
NF/RO (nanofiltration/reverse osmosis) menahan zat warna terlarut, garam, dan mayoritas organik. NF (contoh poliamida spiral‑wound NF90) pada ~8–15 bar mampu menolak 80–95% COD/warna; pada uji, NF90 menurunkan COD umpan ~486 mg/L menjadi ~24 mg/L (≈95% penghilangan) dan penolakan warna >90% (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za). NF yang lebih longgar (SR90) hanya memenuhi kualitas reuse pada sampel warna muda. RO bisa lebih jauh—literatur mencatat hingga 99% reduksi COD, namun pada tekanan lebih tinggi (15–25 bar) (www.scielo.org.za). Permeat sekaligus turun TDS/kemasinan, membuka peluang reuse. Untuk tahap ini, nano‑filtration dan reverse osmosis brackish sering dipakai sebagai polishing akhir.
Tantangannya: fouling. Data pilot menunjukkan flux drop >25–60% dalam hitungan jam akibat adsorpsi zat warna/pemblokiran pori (www.scielo.org.za). Pretreatment koagulasi hampir wajib untuk mencegah fouling cepat; pembersihan kimia berkala tetap dibutuhkan. Meski begitu, kualitas permeat sangat tinggi—studi menyimpulkan permeat NF pada efluen zat warna reaktif memenuhi kriteria reuse berbagai warna (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za).
MBR (membrane bioreactor, reaktor biologis dengan pemisahan membran) memadukan degradasi biologis dan ultrafiltrasi. Studi tekstil MBR melaporkan penghilangan COD ~90–95% dan padatan hampir habis; satu pilot mencapai 91% penghilangan COD (efluen ≈170 mg/L) dan 99,6% TSS, dengan umur lumpur panjang (bulanan), HRT rendah (~1–2 hari), dan membran UF ~0,08 µm (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Karena warna di MBR kerap tersisa moderat (~50–70%), polishing akhir tetap penting. Unit membrane bio‑reactors (MBR) sering menjadi inti “secondary treatment” sebelum AOP/NF.
Pendekatan membran membuka reuse hingga near‑zero discharge. Permeat NF (COD <30 mg/L, warna terbuang) dapat disirkulasi ke proses pewarnaan (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za). RO membuka opsi zero‑liquid‑discharge jika brine dipulihkan, meski CAPEX/OPEX dan energi (pompa 10–25 bar) tinggi—itulah mengapa membran lazim menjadi tahap tersier setelah bulk removal oleh koagulasi dan biologis. Paket membrane systems industri memudahkan orkestrasi unit UF–NF/RO untuk target reuse yang ketat.
Baca juga: Apa itu Chemical?
Rangkaian sistem terintegrasi
Skema komprehensif yang realistis:
1) Pra‑kondisioning: bar screen/grit dan equalization basin untuk meredam fluktuasi debit dan pH (Not explicitly cited, but standard in design.). Tahap bar screen dapat diwujudkan dengan manual screen atau otomatis, bergantung kontinuitas beban.
2) Koagulasi–Flokulasi: rapid mix, basin flokulasi, dan clarifier atau DAF dengan alum atau FeCl3. Rancang untuk ~90% TSS tersapu dan porsi besar warna hilang; sludge dibuang periodik dan ditangani (link.springer.com) (link.springer.com).
3) Reaktor Biologis: MBR atau activated sludge/MBBR untuk mengoksidasi organik terlarut (BOD/COD). Contoh, MBR SRT 24–48 jam mencapai ~90% penghilangan COD dan retensi padatan mendekati 100% (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
4) Polishing: tahap lanjutan untuk residu zat warna, berupa AOP (misal Fenton atau ozonasi) untuk memutus kromofor (iwaponline.com) (iwaponline.com), atau nanofiltrasi efluen terklarifikasi untuk penghilangan COD/warna nyaris tuntas (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za), atau disinfeksi UV/hipoklorit untuk memutus warna sisa. Banyak desain memilih hibrida: koag + AOP + adsorpsi atau membran.
Kinerja akhir dan contoh implementasi
Dengan rangkaian tersebut, capaian tipikal: BOD <20–50 mg/L, COD <100 mg/L, TSS <50 mg/L, dan warna “non‑detect” (air jernih). Bukti studi: kombinasi koagulasi + photo‑Fenton/decolorizing melampaui >97% penghilangan zat warna (iwaponline.com); permeat NF dapat langsung didaur ke pewarnaan (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za). Di Indonesia dan global, sistem modern makin mengadopsi MBR dan AOP; sebuah upgrade MBR industri di Indonesia meningkatkan kapasitas 2,5× sambil memenuhi standar buang langsung (termasuk warna) (supremewatertech.com).
Baca juga: Dissolved Air Flotation
Desain berbasis data dan trade‑off biaya
Kuncinya adalah desain berbasis data: kurva jar test untuk dosis koagulan, uji pilot untuk kinetika biologis dan flux membran, serta pengujian laboratorium (atau model RSM) untuk optimasi level reagen AOP© (link.springer.com) (iwaponline.com). Tingkat penghilangan tinggi sangat mungkin dicapai, namun selalu hadir trade‑off biaya/kompleksitas—dengan disiplin data ini, fasilitas finishing tekstil dapat patuh aturan efluen Indonesia sambil memulihkan air setinggi mungkin.
Sumber: studi telaah sejawat tentang pengolahan efluen tekstil (link.springer.com) (link.springer.com) (iwaponline.com) (www.scielo.org.za) (www.mdpi.com) (iwaponline.com), panduan regulasi, dan laporan industri telah disintesis menjadi pedoman desain ini.
