Limbah rig offshore makin kompleks dan aturannya makin ketat. Membrane Bioreactor (MBR)—biologi + membran—datang dengan footprint kecil, kinerja tinggi, dan desain modular yang pas di dek sempit.
Di tengah desingan winch dan sempitnya ruang dek, satu angka menekan operator rig: ≤25 mg/L minyak & lemak dan ≤200 mg/L COD di air buangan—batas yang ditegaskan Permen Lingkungan Hidup No.19/2010 untuk minyak dan gas di Indonesia (researchgate.net; researchgate.net). Di banyak rezim lepas pantai lain, ambang minyak & lemak berkisar <10–30 mg/L—bahkan 42 ppm di UKCS.
Masalahnya, aliran limbah berubah-ubah: dari produced water (emulsi minyak-dalam-air yang distabilkan surfaktan), brine lumpur bor dan cutting, hingga air cuci peralatan—lengkap dengan biocide dan corrosion inhibitor yang justru menstabilkan emulsi (mdpi.com). Di lapangan tua—contohnya Indonesia—produced water bisa meledak menjadi “lebih dari 8 juta barel per hari” seiring penuaan sumur, bahkan hingga ~90% dari fluida yang terpompa (researchgate.net).
Jika dulu operator mengandalkan pemisahan gravitasi/API dan reinjeksi—fokus pada free oil saja (researchgate.net)—kini target sub‑25 mg/L minyak dan pengendalian COD mendorong lompatan teknologi. Publikasi ilmiah soal “hydrocarbons wastewater treatment” melonjak >20× dalam dua dekade terakhir (mdpi.com), seiring pasar MBR global tumbuh ~7,9% per tahun (CAGR) hingga 2028 (businesswire.com).
Keunggulan Proses Membrane Bioreactor (MBR)
MBR menggabungkan degradasi biologis dengan filtrasi membran. Intinya sederhana: biomassa dipegang oleh membran ultrafiltrasi (UF) atau mikrofiltrasi (MF), sehingga tak butuh clarifier besar. Operasi di Mixed Liquor Suspended Solids/MLSS (padatan tersuspensi campuran) hingga ~12.000 mg/L dimungkinkan (mdpi.com), mengecilkan volume aerasi/reaktor dan menggunting footprint ~25–40% dibanding sistem activated sludge konvensional (thembrsite.com; thembrsite.com).
Menurut Judd (2024), area tangki proses MBR ~42% lebih kecil daripada sistem konvensional (thembrsite.com), dan jejak fasilitas total turun ≈24–29% (thembrsite.com). Perbandingan “meja laboratorium” memperlihatkan MBR menggantikan clarifier sekunder dan filter tersier (UV atau pasir) dalam satu tangki kompak—tetap memenuhi baku mutu (mdpi.com).
Kinerja terukur di industri minyak: instalasi MBR menunjukkan penghilangan COD ~84–99%, dengan sistem teroptimasi mencapai >95% COD removal plus nitrifikasi lengkap di air limbah berminyak (thembrsite.com). Sebagai pembanding, pengolahan sekunder konvensional umumnya menghilangkan ~85–95% BOD melalui flokulasi (mdpi.com).
Secara fisik, membran UF—umumnya serat berongga PVDF (polyvinylidene fluoride)—berpori ~0,04 µm (pureaqua.com)—menjamin padatan tersuspensi dan patogen tersaring mendekati nol. Tinjauan mdpi.com juga mencatat MBR meniadakan clarifier sekunder dan mencapai Sludge Retention Time/SRT (waktu tinggal lumpur) panjang—memberi disinfeksi sangat baik, kontrol nutrien, serta yield lumpur sangat rendah (mdpi.com). Dengan SRT panjang dan resirkulasi kontinu, nitrifier tumbuh optimal, sementara isu pengendapan lumpur yang buruk praktis hilang (mdpi.com; mdpi.com). Untuk reuse on‑site atau buang, efluen MBR dapat mencapai target ketat ala onshore (mis. COD ~~<20 mg/L) dan pada dasarnya tanpa droplet minyak tersuspensi.
Baca juga:
Material Membran dan Manajemen Fouling
Pilihan membran krusial untuk emulsi berminyak/umpan slurry. Emulsi mempercepat fouling; karena itu membran keramik kerap dipilih berkat durabilitasnya (mdpi.com). Giustra dkk. menyebut keramik lebih disukai dibanding polimerik karena stabilitas mekanik yang unggul pada salinitas tinggi dan umpan kaya hidrokarbon (mdpi.com). Di sisi biaya, serat UF polimer modern (mis. PVDF) tetap lazim digunakan berkat siklus backwash dan CIP (clean‑in‑place) yang kuat.
Untuk beban minyak/solid berat, pretreatment seperti hydrocyclone dan media filter dipasang untuk melindungi MBR. Sistem MBR juga toleran terhadap shock load bila biomassa sudah diaklimasi. Pada “slop” stream ekstrem, kinerja MBR meningkat jelas ketika dipadukan dengan media biofilm (MB‑MBR): uji coba menunjukkan >90% TOC (total organic carbon) removal pada influen 100% slop, dibanding ~87% di MBR konvensional (mdpi.com). Catatan operasional: menjaga pH >5,8 vital untuk nitrifikasi; bubuk karbon aktif (powdered activated carbon) di bioreaktor juga bisa meningkatkan removal organik resisten (thembrsite.com).
Rangkaian Kompak: Dari Separasi Awal ke Polishing
Skema yang disarankan: pemisahan padatan/minyak kasar → MBR biologis → polishing.
Pretreatment: hydrocyclone atau API separator mengeluarkan droplet minyak kasar dan grit. Praktik industri menunjukkan hydrocyclone sendiri mampu menghilangkan sekitar 90–95% minyak kasar pada beban moderat; satu studi melaporkan ~95% removal untuk droplet >20 µm dari influen 25 ppm (mdpi.com). Hydrocyclone juga menahan sebagian besar pasir/cuttings. Klarifier persegi kecil atau unit flotasi dapat mengikuti untuk minyak ringan/solid halus; kombinasi siklon + DAF mencatat >98% removal padatan tersuspensi dan droplet >10 µm, menghasilkan TPH ~5–10 mg/L bahkan dari influen 2000 mg/L (mdpi.com). Untuk tahap ini, opsi perangkat separasi fisik seperti unit pre‑treatment (screens & oil removal) dan automatic screen membantu menahan debris sejak awal, sedangkan polishing minyak bebas dapat ditangani melalui oil removal sebelum MBR.
Tahap MBR: air pra‑klarifikasi dialirkan ke tangki MBR berisi modul membran UF terendam (serat berongga, ~0,04 µm PVDF; pureaqua.com) sambil biomassa mendegradasi BOD/COD. Parameter tipikal: HRT (waktu tinggal hidrolik) beberapa jam dan SRT beberapa hari (dituning untuk salinitas/hidrokarbon). Di sektor minyak, MBR menunjukkan >95% COD removal dan nitrifikasi lengkap (thembrsite.com), sehingga bahkan bila COD influen ~150–200 mg/L, efluen MBR mudah memenuhi target 50–200 mg/L. Umumnya BOD/COD efluen <10% dari influen—COD 200 mg/L menjadi <20 mg/L (sering lebih rendah dengan optimasi) (thembrsite.com; mdpi.com). Pada tahap ini, membran memerangkap hampir semua padatan dan emulsi minyak—turbiditas efluen nyaris nol. Implementasi praktis bisa mengandalkan MBR terintegrasi dengan modul ultrafiltration untuk konsistensi kualitas efluen.
Polishing: jika perlu, tambahkan filter karbon aktif granular/GAC untuk menyerap hidrokarbon residu—praktik menunjukkan ~80–90% penghilangan tambahan organik terlarut setelah MBR (mdpi.com). Alternatif disinfeksi melalui UV atau klorin. Dalam rancangan kompak, polishing ini dapat diisi oleh media activated carbon dan unit disinfeksi ultraviolet untuk keluaran siap buang atau reuse ringan.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Modularisasi dan Kemasan Kontainer
Unit MBR modern bisa dibuat skid/container untuk instalasi cepat di offshore dengan minim pekerjaan sipil. Modul serat PVDF berpori <0,04 µm (pureaqua.com) menahan emulsi minyak dan biomassa dalam satu tangki terendam. Contoh komersial: kontainer “MBR‑C” yang mengemas fine drum screen + bioreaktor + modul UF dalam kontainer ~20’ (pureaqua.com). Paket ini sudah termasuk blower, pompa, dan panel kontrol dalam skid ~5–10 m³—pas untuk keterbatasan ruang anjungan.
Karena MBR meniadakan clarifier besar dan memakai modul membran bertingkat, satu train bisa direkayasa dalam modul kecil; analisis Judd menunjukkan kebutuhan volume bangunan ~30% lebih rendah daripada CAS (thembrsite.com). Perangkat pendukung seperti dosing kimia dan panel kontrol dapat dirakit ringkas—pompa kimia seperti dosing pump dan paket ancillaries membantu menghemat ruang.
Kapasitas, Energi, dan Jejak Lantai
Desain kapasitas MBR mengandalkan area membran dan volume reaktor. Dengan flux spesifik ~20 L/m²·jam (tipikal UF) dan siklus backwash terprogram, debit puncak 100 m³/hari butuh ~210 m² area membran. Aerasi—untuk suplai oksigen dan scouring membran—diukur sesuai pakem MBR, sekitar 0,5–1,0 kWh/m³ air terolah.
Efisiensi ruang: modul “cassette” serat berongga dapat ditumpuk dalam footprint ~2–3 m² per 1000 L/hari kapasitas. Analisis Judd menyiratkan area tangki MBR ~42% lebih kecil dari CAS (thembrsite.com), dan jejak fasilitas total ≈25–30% lebih kecil (thembrsite.com). Secara konkret, sistem MBR 100 m³/hari (MLSS 12 g/L) bisa menempati ~50 m² termasuk semua tangki (vs ~70 m² untuk plant konvensional)—cukup dalam satu modul multidek. Lumpur dari MBR dapat ditangani dengan filter press alih‑alih thickener besar untuk penghematan area.
Hasil Kinerja, Kepatuhan, dan Robustness
Kualitas efluen: dengan rangkaian cyclone/DAF → MBR → GAC, target Permen 19/2010 dan standar sejenis bisa dicapai. Pada pilot air limbah oily‑sludge, MBR dan MBBR menghilangkan >95% TOC dan hingga ~87–90% COD pada pembebanan penuh (mdpi.com). Diterapkan di sini, bila COD produced water mentah ~150–200 mg/L, tahap MBR saja membawa efluen di bawah batas 200 mg/L COD (thembrsite.com). Organik terlarut (O&G) efektif turun ke satuan mg/L “single digit” oleh kombinasi pretreatment‑MBR‑polishing (mdpi.com), TSS <5 mg/L berkat membran, dan patogen dieliminasi lewat SRT panjang + UF.
Reliabilitas: MBR terbukti stabil di salinitas tinggi dan fluktuasi temperatur; UF keramik atau PVDF berkualitas tinggi tahan fouling lebih baik (mdpi.com). Backwash otomatis dan CIP periodik menjaga flux; proses bio fleksibel—dengan pH terjaga dan, bila perlu, tambahan nutrien (mis. fosfor) kinerja >95% tetap stabil (thembrsite.com). Penambahan nutrien di reaktor dapat diotomasi melalui nutrient dosing dan dosing pump. Yield lumpur MBR signifikan lebih rendah dari CAS karena SRT panjang (mdpi.com)—mengurangi kebutuhan disposal, krusial di offshore.
Tren & skalabilitas: pasar MBR menguat (~7,9% CAGR hingga 2028; businesswire.com). Di sektor minyak, MBR skala besar telah diimplementasikan di kilang dan platform (thembrsite.com). Unit MBR kontainer modular untuk reuse air industri sudah tersedia, memudahkan ekspansi bertahap—cukup menambah kontainer paralel saat produksi meningkat atau regulasi makin ketat.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Intinya: Efektif, Kompak, Kepatuhan Terjaga
Menggabungkan pretreatment terarah (hydrocyclone, flotasi), MBR, dan filter polishing memberikan penghilangan organik sekitar 90–99% dan penurunan minyak sebanding—dalam paket sangat kompak. Hasilnya: efluen memenuhi standar ketat Indonesia maupun internasional, dengan footprint aerasi/reaktor ~30% lebih kecil dari CAS (thembrsite.com; thembrsite.com).
