Kilang modern mengejar residu organik tinggalan hingga “nyaris nol” agar lolos ambang fenol 0,5–1 mg/L dan menutup siklus air untuk reuse. Data lapangan menunjukkan dua kuda kerja—GAC dan AOP—sering dikawinkan, lalu diakhiri membran RO untuk kualitas tertinggi.
Air buangan kilang setelah primary/secondary treatment masih menyisakan organik “refrakter” berkadar rendah—fenol, PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons), hingga pestisida—yang bandel terhadap proses biologis. Untuk memenuhi batas buang ketat seperti fenol 0,5–1 mg/L dan menghasilkan air reuse, unit tersier wajib hadir. Di Tiongkok, satu pabrik petrokimia mengolah ~67.000 m³/hari dan meng‑reuse ~70% untuk make‑up cooling tower (suez.com).
Target operasionalnya bukan kompromi: menyingkirkan >90% COD/BOD tersisa dan praktis seluruh fenol, sementara sistem terintegrasi (biologi, koagulasi, adsorpsi, AOP) membidik >95% total organik. Regulasi makin ketat; standar petrokimia Tiongkok membatasi COD efluen 60 mg/L (mdpi.com). Konsekuensinya, kilang menambah UF/RO dan polishing (GAC/AOP) dalam train tersier.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Kontaminan refrakter dan target kepatuhan
Kombinasi fenol, PAHs, dan pestisida yang lolos treatment awal menuntut polishing yang mampu mereduksi COD/BOD tersisa >90% dan “menghabiskan” fenol. Praktik terbaik menggabungkan proses biologis, koagulasi, adsorpsi, hingga AOP untuk mencapai >95% removal organik total, menyasar angka COD 60 mg/L di bawah standar baru (mdpi.com). Contoh reuse internal ~70% di Chengdu menegaskan keekonomian air sirkulasi (suez.com), mendorong adopsi UF/RO sebagai lapis akhir.
Adsorpsi GAC untuk jejak organik
GAC (granular activated carbon, karbon aktif granular) adalah tahap adsorpsi matang untuk “mengilapkan” efluen biologis: afinitasnya tinggi ke senyawa hidrofobik dan aromatik seperti fenol/cresol. Uji percontohan menunjukkan removal COD ~95–97%. Kolom GAC dengan 80% pengisian bed pada pH≈5,7 mencatat 96,7% removal COD dari limbah kilang (mdpi.com). Dalam sistem tiga tahap (electrocoagulation + bioreactor + GAC), kolom GAC berbasis limbah pertanian menghilangkan ~97% COD tersisa dan praktis 100% fenol serta cresol (mdpi.com).
Hasil bangku dengan GAC berbasis kayu menunjukkan ~95% BOD dan 88% TOC dihilangkan (mdpi.com). Implikasinya, GAC lazimnya menurunkan COD dari ratusan mg/L menjadi jauh di bawah 50 mg/L. Di banyak instalasi, GAC menjadi “polisher” akhir pasca MBR/AOP. Untuk aplikasi ini, media seperti activated carbon granular umum dipilih karena kemudahan integrasi ke train tersier.
Catatan operasional: media GAC akan jenuh sehingga perlu regenerasi atau penggantian—biaya besar OPEX. Satu studi melaporkan ~70% total biaya operasi jatuh pada perawatan termasuk regenerasi GAC (mdpi.com). Energi rendah (hanya pompa/blower), jejak lahan moderat, limbah padat minim (karbon terpakai), serta tanpa by‑product toksik. Keterbatasannya: GAC tidak memusnahkan polutan, rentan fouling oleh padatan tersuspensi/oleum, dan performa dipengaruhi pH/kekerasan air. Pretreatment partikel kasar dengan media pasir silika seperti sand‑silica filter membantu menjaga bed tetap bersih.
AOP: ozon, UV/H2O2, dan Fenton
AOPs (advanced oxidation processes) membangkitkan radikal hidroksil (•OH) untuk memecah organik refrakter dan lazim dipasang sebagai unit tersier atau pra‑RO. Kombinasi electrocoagulation + sistem fotokatalitik ZnO mencatat ~94% penurunan COD dari umpan kilang ~900 mg/L hanya dalam 60 menit (mdpi.com). Fenton oxidation (H2O2 + Fe²⁺) juga dilaporkan mencapai >95% reduksi COD saat diikuti polishing.
Contoh upgrade plant: penambahan Fenton + UF (ultrafiltration, membran pori halus) dengan dosis H2O2 ~300 mg/L (rasio H2O2:Fe = 3:1), pH ~2,3, dan polishing UF memangkas COD dari ~160 mg/L menjadi <50 mg/L, memenuhi standar buang (mdpi.com). Dosis kimia presisi menuntut peralatan injeksi stabil; pompa injeksi seperti dosing pump digunakan untuk H2O2 maupun FeSO4.
AOP unggul pada fenol dan aromatik. Ozonasi katalitik (ozon yang dipercepat katalis/foto) telah membantu efluen sekunder lolos ambang COD 60 mg/L (mdpi.com). Satu pilot ozonasi katalitik (katalis γ‑Al₂O₃, ~40 mg/L O₃, waktu kontak 1 jam) stabil selama 9 bulan, memberi ~38% removal COD sekali lintas dengan efluen turun hingga ~50 mg/L (mdpi.com).
Biaya‑energi patut dicatat: ozon harus dibangkitkan di lokasi, UV/H2O2 memerlukan daya lampu dan bahan kimia H2O2. Menambahkan UF pada pretreatment Fenton+AC menurunkan COD dari ~150 mg/L ke <50 mg/L (dengan 3:1 H2O2/FeSO₄ di 300 mg/L) (mdpi.com), namun OPEX naik ~20% (~+1 USD/m³ untuk unit/kimia tambahan) (mdpi.com). OPEX khas AOP (ozonasi/UV) bisa melampaui $0,50–1,00/m³ hanya untuk energi/reagen, bergantung dosis dan beban.
Unit UV (ultraviolet) untuk pasangan UV/H2O2 biasanya berupa reaktor bertekanan rendah/menengah; di sisi peralatan, opsi UV system relevan untuk mengendalikan pathogen sekaligus mendukung AOP.
Baca juga:
By‑product dan sinergi karbon‑ozon
Beberapa AOP berpotensi membentuk by‑product (misal, bromat dari ozonasi air yang mengandung bromida), sehingga kontak lanjutan atau adsorpsi—seringkali GAC—tetap diperlukan. Penelitian menunjukkan sinergi: dosis ozon rendah membuka senyawa yang sukar diadsorpsi, sementara karbon menangkap hasil oksidasi. Di air limbah domestik, kombinasi dosis ozon 0,20–0,30 g O₃ per g DOC (dissolved organic carbon) dengan ~10 mg/L PAC (powdered activated carbon) memaksimalkan removal micropollutant (sciencedirect.com). Untuk implementasi PAC pada tahap koagulasi/filtrasi, produk PAC menjadi opsi adsorben serbuk yang lazim.
Membran untuk reuse tingkat tinggi
Untuk target reuse tinggi, membran—UF, NF, dan RO—menjadi standar setelah tersier konvensional karena memisahkan hampir semua padatan tersuspensi serta terlarut secara fisik. RO (reverse osmosis) dipilih saat target mendekati air segar untuk make‑up pendingin, proses, bahkan reuse tidak langsung. Dalam proyek kilang Sino‑asing, train UF→RO menghasilkan permeat sekitar 40 mg/L COD (dari umpan jauh lebih tinggi), setara >95% removal organik, dan air ini di‑reuse untuk cooling sebesar 65–70% kebutuhan air pabrik (watertechonline.com). Kaidah praktisnya: RO mencatat >99% removal organik terlarut dan garam.
Membran butuh pretreatment rapi. Satu pilot di Indonesia memakai filtrasi multimedia lalu UF sebelum RO; permeat RO memenuhi spesifikasi air pendingin, sementara konsentrat RO (COD masih tinggi) ditangani dengan MBR (membrane bioreactor) dan kemudian polishing GAC (tandfonline.com). Ini selaras dengan praktik: UF melindungi RO dari minyak/lemak; RO menghasilkan air reuse; konsentrat ~30–35% yang tidak terecover ditangani biologis lalu dipoles.
Dalam kasus Indonesia tersebut, pembersihan UF setiap 14 hari menjaga fluks RO stabil (tandfonline.com). Sistem UF yang modular seperti ultrafiltration skala industri lazim dijadikan pretreatment wajib sebelum RO. Untuk tahap osmosis balik pada TDS menengah, paket brackish‑water RO relevan di kilang darat. Bila konsentrat diarahkan ke proses biologis membran, unit MBR menjadi pilihan paduan biologi‑membran untuk menghasilkan efluen yang siap dipoles karbon.
Recovey RO lazim 60–80% dan target reuse tinggi mendorong ke batas atas kisaran tersebut. Risiko fouling (silika, biofilm, minyak) menuntut backwash/cleaning teratur. Energi RO berkisar ~3–6 kWh/m³; OPEX umumnya USD 0,5–1,0/m³ untuk listrik dan bahan kimia membran—tercermin sebagai ~USD 1/m³ kenaikan biaya saat menambah UF dan membran di atas treatment konvensional (mdpi.com). CAPEX tinggi, jejak lahan moderat; imbalannya adalah kualitas tertinggi dan recovery air maksimum. Di wilayah kering, skema “zero liquid discharge” bahkan menguapkan/mengkristalkan reject; lebih umum, konsentrat ditangani MBR/GAC untuk menghindari brine limbah.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Perbandingan kinerja dan biaya
Efektivitas: GAC dan AOP sama‑sama mencapai removal tinggi, namun bekerja di sisi beban yang berbeda. Data terbitan menunjukkan GAC tunggal mampu menghilangkan ~95–97% COD tersisa dan seluruh fenolat pada polishing tersier (mdpi.com; mdpi.com). AOP juga bisa menorehkan >90% removal COD saat kondisi dioptimalkan (mdpi.com; mdpi.com). Banyak fasilitas memilih urutan AOP (misalnya ozon) untuk mengoksidasi senyawa yang sulit diadsorpsi, diikuti GAC guna menangkap by‑product teroksidasi dan residu; untuk micropollutant, ozon+karbon sering mengungguli salah satu saja (sciencedirect.com).
Biaya dan jejak: GAC ber‑energi rendah namun punya ongkos siklus media; satu analisis menunjukkan ~70% biaya operasi adalah perawatan (termasuk regenerasi GAC) (mdpi.com). AOP punya biaya kimia/listrik nyata (generator ozon, H2O2, lampu UV). Pada pilot menuju COD<50 mg/L, penambahan UF pasca Fenton Zn/Fe menaikkan OPEX ~20% (~$5–6/m³ total) (mdpi.com). Reuse berbasis membran paling mahal: selain CAPEX, kontribusinya sekitar $1/m³ pada studi tersebut (mdpi.com).
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Arah kebijakan dan konfigurasi berlapis
Di Asia—termasuk Indonesia—dorongan reuse dan target “zero‑discharge” mempercepat adopsi tersier lanjutan. Di Tiongkok, proyek kilang baru menargetkan ≥65% reuse internal (suez.com). Riset mutakhir mencatat AOP (Fenton, fotokatalisis, ozonasi) kian disorot untuk organik refrakter, sementara adsorpsi (karbon konvensional dan baru) tetap menjadi inti polishing (mdpi.com). Uji pilot/komersial menegaskan: kombinasi biologi + AOP + membran + GAC dibutuhkan untuk efluen sangat bersih atau reuse tinggi.
Kesimpulan praktis: untuk kilang yang mengejar reuse tinggi, konfigurasi berlapis paling rasional. GAC efektif (>95% removal organik di banyak laporan) namun menghasilkan media bekas; AOP memecah senyawa persisten dan menurunkan toksisitas dengan ongkos energi/kimia lebih tinggi; RO menghasilkan permeat COD ~40 mg/L atau lebih rendah, cocok untuk reuse, dengan recovery ~65–70% (watertechonline.com). Desain optimal kerap memakai AOP (melindungi membran dan memecah molekul besar), diikuti RO, serta polishing GAC pada reject atau permeat. Semua opsi perlu disejajarkan dengan regulasi lokal: Indonesia mengikuti standar ketat serupa GB30571 Tiongkok (COD ~50–100 mg/L), sehingga parameter desain (dosis, waktu kontak, luas area) harus diarahkan pada angka‑angka tersebut.
