Di hilir pabrik pencelupan, warna pekat dan COD (chemical oxygen demand, beban oksidasi kimia) menumpuk sampai melewati baku buang. Di Indonesia, kawasan Sungai Citarum jadi contoh telanjang: beberapa pabrik membuat sungai “hitam” oleh beban zat warna dan logam berat, memacu pengetatan standar efluen (bluewaterlab.co).

Andalan lama pabrik adalah koagulasi–flokulasi (alum, garam besi, polyaluminum chloride/PAC), kerap ditopang flokulan polimer bermassa molekul tinggi. Secara praktik, garam anorganik menangkap partikel besar/terkoloid (mengendapkan zat warna tak larut atau kompleks dye–logam), namun kewalahan menghadang zat warna larut atau rekalsitran seperti reactive azo dan anthraquinone (bluewaterlab.co).

Variabilitasnya lebar. Pada limbah reaktif nyata, dosis 6000 mg/L alum (pH 2,4) hanya memberi ~90% penghilangan warna, sementara 2000 mg/L PAC (pH 4,1) mencapai 100% dekolorisasi (bluewaterlab.co). Dalam studi yang sama PAC—sebagai koagulan polimer anorganik—mengalahkan alum pada dosis jauh lebih rendah (~1,2 g/L vs 6 g/L) (bluewaterlab.co). Kombinasi koagulan dengan flokulan polimer kationik bisa menambah efek: uji PAC + polielektrolit organik menurunkan kekeruhan 98,6% tetapi hanya ~36% warna—sinyal bahwa residu warna kerap tersisa.

Secara umum, koagulan polimer bermassa molekul tinggi atau “hibrida” (mis. polyferric chloride + polyacrylamide) lebih lihai menangkap warna dibanding garam berat molekul rendah. Contohnya, komposit poly‑ferric‑titanium‑silicate mencatat penyisihan dye/warna >80% (mdpi.com). Studi lain menunjukkan koagulan ganda (poly‑ferric chloride/PFC + polyacrylamide kationik) meningkatkan penyisihan warna signifikan dibanding masing‑masing sendiri, sekaligus menurunkan dosis (mdpi.com).

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Kinerja koagulasi dan beban lumpur

Koagulasi biasanya hanya menurunkan COD dan BOD (biochemical oxygen demand, beban oksigen biologis) sebagian—literatur mencatat >50% penurunan BOD tetapi COD sisa tetap tinggi pascaflokulasi (mdpi.com). Dampak sampingnya: volume lumpur besar. Lumpur tekstil berbahaya (kaya dye organik, logam berat, nutrien) (bluewaterlab.co) dan mahal dikeringkan/dibuang; di Bangladesh, 41,7% percetakan membuang lumpur koagulan secara terbuka (bluewaterlab.co).

Singkatnya, koagulasi/​flokulasi + polimer mampu mencapai penyisihan warna sedang hingga tinggi (50–100%) untuk banyak zat warna larut, tapi butuh dosis kimia berat dan menghasilkan lumpur bulky (bluewaterlab.co). Biaya didominasi bahan kimia (~$0,2–1,0 per m³ untuk koagulan/​polimer, tergantung dosis) plus ongkos angkut/pembuangan lumpur (sering $10–50/ton).

Di lapangan, padatan kimia biasanya dipisahkan di unit klarifikasi; integrasi peralatan seperti clarifier mempermudah pengendapan flok hasil PAC dan flokulan polimer, sementara injeksi dosis presisi didukung dosing pump.

Advanced oxidation: Fenton dan ozonasi

AOP (advanced oxidation processes, proses oksidasi lanjut) bekerja dengan merusak ikatan kromofor zat warna, bukan sekadar mengendapkan. Reagen Fenton (H₂O₂ + katalis Fe²⁺) terbukti hampir menghapus warna limbah tekstil: satu studi pada limbah nyata melaporkan 100% penghilangan warna dan >90% penurunan COD, memenuhi standar reuse (mdpi.com), sementara koagulasi‑flokulasi konvensional tidak efektif terhadap zat warna non‑biodegradabel tersebut (mdpi.com).

Secara mekanistik, Fenton hanya butuh H₂O₂ dan garam besi, beroperasi pada suhu ruang tanpa peralatan spesifik, optimum pada pH asam (~3), dan menghasilkan lumpur besi hingga ratusan mg/L (dari presipitasi Fe³⁺) yang harus dipisahkan (mdpi.com). Keunggulan AOP termasuk reduksi lumpur karena organik dioksidasi menjadi CO₂ dan H₂O (bluewaterlab.co); pada Fenton, lumpurnya mayoritas besi hidroksida (sering <10% dari COD berbasis massa) (bluewaterlab.co).

Ozonasi (mengalirkan O₃ ke influen) sama garangnya: ozon saja dapat mendenaturasi >85–99% zat warna dalam uji laboratorium. Pada efluen wol yang sudah diolah biologis, ozonasi 58 mg/L selama 40 menit mencapai 98–99% dekolorisasi (mdpi.com). Varian katalitik/peroxone (O₃+H₂O₂ atau katalis logam) memacu pembentukan •OH; satu studi mencatat ~87% warna dan ~73% COD dihapus oleh ozonasi katalitik berlapis nano (mdpi.com).

Namun ozon tidak larut baik dan harus dibangkitkan on‑site (umumnya corona discharge), sehingga intensitas energinya tinggi: >2–3 kWh per m³ air yang diolah. Meta‑analisis menghitung kebutuhan ~3,34 kWh/m³‑order penghilangan polutan, hampir 3× Fenton (0,98 kWh/m³‑order; “kWh/m³‑order” adalah EE/O, energi per orde/log penurunan polutan) (mdpi.com). Fenton—dengan input energi rendah—punya biaya per log removal terendah, sedangkan O₃ tersandung biaya operasi tinggi (mdpi.com). Di satu instalasi skala penuh Fenton (IPLT tekstil di Tiongkok), biaya operasi ~CNY 1,62/m³ (~$0,23/m³) untuk memenuhi standar ketat (mdpi.com); sebaliknya, biaya daya ozon (plus peralatan) umumnya beberapa kali lipat itu—nilai pasti $/m³ bergantung kadar dan waktu operasi. Potensi produk samping seperti aldehida perlu dikelola.

Di sisi operasional, injeksi H₂O₂ dan garam besi pada Fenton lazim diatur dengan dosing pump untuk kontrol rasio dan pH (Fenton optimal ~3), sebelum padatan besi dipisah di unit klarifikasi.

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Kecocokan menurut kimia zat warna

Pemilihan rute sangat ditentukan kimia zat warna dan ekonomi proses. Zat warna larut dengan ikatan lemah (banyak reactive atau acid dyes pada katun) kerap responsif terhadap koagulasi—penyisihan tinggi (>80–90%) dapat dicapai pada pH/dosis optimum (bluewaterlab.co). Sebaliknya, azo dan poliaromatik (direct, vat, disperse, metal‑complex) biasanya lolos dari flokulasi; dibutuhkan perombakan oksidatif.

Reagen Fenton unggul di sini: pada pH dan rasio H₂O₂:Fe teroptimasi ia mendekati 100% penghilangan warna bahkan untuk efluen “non‑biodegradabel” (mdpi.com). Ozon pun lazim mencapai >85% dekolorisasi dan dapat meningkatkan biodegradabilitas—rasio BOD₅/COD naik dari ~0,23 menjadi ~0,61 pada satu laporan (mdpi.com).

baca juga: Boiler Cleaning Chemicals

Benchmark biaya dan opsi hibrida

• Koagulasi (garam tradisional): modal rendah (klarifier sederhana), biaya kimia rendah (USD <$0,2/m³ untuk alum/​polimer), tetapi beban biaya pembuangan lumpur berat. Lumpur sering berbiaya puluhan USD per ton. Penyisihan ≤80% warna untuk banyak zat warna (bluewaterlab.co; bluewaterlab.co). Pada tahap ini, penggunaan PAC dan flokulan lazim ditemui di pabrik.
• Koagulan polimerik: biaya kimia moderat lebih tinggi (polyacrylamide/​polielektrolit bermuatan ~$1000–2000/ton), tetapi dosis lebih rendah. Efektivitas bisa >80% untuk banyak zat warna, namun tetap belum tuntas untuk warna paling sulit (mdpi.com; bluewaterlab.co).
• AOP Fenton: modal moderat (tangki pencampur), reagennya relatif murah (H₂O₂ ~$0,5–1,5/kg), energi sangat rendah (~0,98 kWh/m³‑order). Mencapai ~90–100% penghilangan warna pada dye rekalsitran (mdpi.com). Contoh biaya skala penuh ~$0,23/m³ (Tiongkok) (mdpi.com). Biaya tambahan utama: asam/basa untuk pH, dan penanganan lumpur besi.
• Ozonasi: CAPEX tinggi (generator ozon), OPEX tinggi (3–4 kWh/m³ pada praktik terbaik), lumpur minimal. Cocok untuk polishing menuju warna sangat rendah. Dekolorisasi 85–99% pada uji (mdpi.com; mdpi.com), namun pengurangan COD bersih tipikal 50–80%. Biaya daya kemungkinan beberapa persepuluhan $/m³ (plus pemeliharaan). Potensi produk samping (aldehida) perlu dikendalikan.

Tidak ada satu metode yang cocok untuk semua dye. Koagulasi—terutama dengan aditif polimer—efektif secara biaya untuk padatan massal dan dye larut, sementara AOP (Fenton, O₃) disiapkan untuk “10–20% terakhir” warna yang bandel. Komposisi efluen jadi penentu: aliran dominan azo‑stabil layak langsung AOP. Untuk aliran campur, ETP hibrida (mis. anaerobik + koagulasi + Fenton) sering memberi kombinasi patuh regulasi vs biaya terbaik.

Secara kuantitatif, kisaran penyisihan dan biaya yang dilaporkan: 63–97% penghilangan warna (berdasarkan metode) (researchgate.net), ≥85–100% untuk metode AOP pada dye model (mdpi.com; mdpi.com), serta CAPEX/OPEX total sekitar ~$0,2–0,5 per m³ untuk sistem yang menuntaskan polusi (mdpi.com; researchgate.net).

Sumber yang digunakan meliputi ulasan dan pilot industri. Ulasan komprehensif “Zhang et al. 2021” melaporkan Fenton mencapai 100% penghilangan warna vs koagulasi yang tidak efektif (mdpi.com), serta kuantifikasi energi AOP (Fenton ~0,98 kWh/m³ vs ozonolisis ~3,34 kWh/m³) (mdpi.com). Studi semi‑industrial “Arous et al. 2024” menemukan proses terintegrasi koag+filtrasi+ion exchange menghapus ~97% warna pada ~€0,17/m³ (researchgate.net; researchgate.net). Studi eksperimental lain mendokumentasikan koagulan polimerik (PAC, PFC+polimer) mencapai 80–100% penyisihan dye (bluewaterlab.co; mdpi.com).