Serius, Limbah Scrubber Kapal Tak Bisa Sembarangan: Ini Desain Koagulasi–Klarifikasi–Filtrasi yang Lolos Batas PAH

Washwater dari marine scrubber itu kotor, asam, dan sarat residu pembakaran. Studi menunjukkan, pada mesin 15 MW, debit open-loop bisa tembus 200–500 L/s dan membawa Zn, V, Cu, Ni hingga PAH seperti fenantren dan naftalena (enveurope.springeropen.com) (enveurope.springeropen.com). Air ini juga cenderung asam akibat SOx/NOx terlarut, plus oli, partikel halus, dan logam berat (nepis.epa.gov).

Regulasi mengetat. IMO/MARPOL Annex VI menuntut pH ≥ 6,5 (diukur 4 m dari lambung kapal) dengan perubahan ≤ +2 unit; turbidity ≤ 25 NTU di atas nilai air masuk; dan PAH ≤ 50 μg/L, dihitung sebagai ekivalen fenantren pada 45 m³/MWh (liqtech.com) (liqtech.com) (enveurope.springeropen.com). Tak ada batas logam spesifik di IMO (no metal limits are given). Indonesia—penandatangan MARPOL—menerapkan PP 22/2021 (mencabut PP 19/1999) yang efektif melarang pembuangan polutan tanpa izin (peraturan.bpk.go.id). Praktiknya, seluruh effluent harus minimal setara batas IMO sebelum dilepas, dan residu padat (sludge) wajib dibongkar ke fasilitas pelabuhan—bukan dibuang ke laut atau dibakar di kapal (nepis.epa.gov) (enveurope.springeropen.com).

Strategi Tiga Tahap dan Target Desain

Desain inti mengandalkan: (a) koagulasi/flokulasi kimia untuk mengagregasi partikel halus, droplet oli, dan logam ke dalam flok; (b) klarifikasi—settling berpelat (lamella) atau flotasi udara terlarut (DAF, dissolved-air flotation)—untuk memisahkan flok; serta (c) filtrasi/polishing dengan media granular, karbon aktif, atau membran untuk menekan sisa PAH dan logam terlarut (researchgate.net) (mdpi.com). Rangkaian ini dirancang untuk konsisten melampaui 90% penghilangan TSS/kekeruhan di tahap awal, menurunkan PAH ke ≤ 50 μg/L (idealnya <10 μg/L), dan menjaga pH sesuai koridor IMO (enveurope.springeropen.com).

Koagulasi/Flokulasi berbasis Fe/Al

Pada tahap koagulasi, garam besi/aluminium seperti ferric chloride, alum, atau polyaluminum chloride (PAC) didosiskan untuk menetralkan muatan dan memprecipitasi logam terlarut. Dosis tipikal 0,01–0,1% v/v dari debit, dengan waktu campur/hidrolisis singkat ~30 detik agar flok cepat terbentuk (patents.google.com) (patents.google.com).

Penyesuaian pH (mis. NaOH) sering dibutuhkan agar logam terpresipitasi optimal. Polimer flokulan kationik (mis. polyacrylamides) kemudian dijalankan untuk bridging dan mempercepat pengendapan (nepis.epa.gov). Praktik lab menunjukkan koagulasi + DAF yang dirancang baik konsisten menghilangkan ~90–95% kekeruhan; DAF mencapai ~95% dibanding sedimentasi ~90% (researchgate.net) (researchgate.net). Pada pH netral, koagulan Fe/Al lazimnya menangkap ≥90% Ni, Cu, Zn dari air industri (nepis.epa.gov).

PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons—senyawa hidrokarbon aromatik polisiklik) bersifat hidrofobik, sehingga umumnya ikut terikat pada padatan tersuspensi dan terambil bersama flok. Sisa PAH terlarut/kolodial kemudian dipoles di tahap berikut. Dalam uji unit washwater scrubber (mis. sistem Wartsila), kombinasi koagulasi+flokulasi, oil-skimming, flotasi/GAC menghasilkan pembersihan bleed-off yang “sangat tinggi”, flok terangkat dan dikumpulkan untuk dibuang (nepis.epa.gov) (nepis.epa.gov).

Implementasi pada kapal mensyaratkan dosing presisi. Dosis koagulan dapat diotomasi dengan dosing pump agar stabil saat debit berubah, sementara pilihan koagulan Fe/Al seperti PAC memudahkan adaptasi kualitas air asupan. Untuk bridging flok, flocculants kationik umum dipakai di tahap ini.

Klarifikasi: Settling Berpelat atau DAF

Setelah koagulasi/flokulasi, pemisahan flok dilakukan secara gravitasi atau flotasi. DAF (dissolved-air flotation) efektif untuk beban oily/kolodial dan dapat mengapungkan >90% padatan terflokulasi; kekeruhan turun konsisten ke <5 NTU—jauh di bawah ambang 25 NTU (researchgate.net). Alternatifnya, tangki pengendap dengan pelat miring (lamella) mampu mencapai ≥90% penghilangan padatan tersuspensi pada waktu tinggal yang tepat.

Di praktik lapangan, beberapa sistem scrubber kapal menaruh multi-cyclone pre-filter yang mengeliminasi >90% partikel >30–40 μm sebelum tangki pengendap (nepis.epa.gov). Lumpur (sludge) yang terkonsentrasi ditarik periodik; effluent terklarifikasi sudah memenuhi syarat kekeruhan namun masih membawa sebagian polutan terlarut/kolodial.

Dari sisi kapasitas, desain yang baik menarget ≥95% SS hilang di klarifier/DAF. Dalam uji US EPA, pengolahan bleed-off (koagulasi+DAF+skimming) menghasilkan sludge 0,1–0,4 kg per MWh daya mesin (nepis.epa.gov), sementara open-loop menghasilkan ≈0,6% dari berat bahan bakar sebagai padatan (nepis.epa.gov). Untuk 15 MW pada bleed-off 0,07 m³/MWh (freshwater scrubber), outputnya “beberapa ratus kg” sludge basah per hari.

Pemilihan peralatan mengikuti profil beban. Unit kompak seperti lamella settler mengurangi jejak area, sementara DAF unggul di beban minyak/kolodial pasca-koagulasi.

Filtrasi dan Polishing PAH/Logam

Tahap polishing memakai filter granular dan/atau membran. Kombinasi multimedia filter dan karbon aktif granular (GAC) lazim untuk menangkap sisa fines dan menyerap organik hidrofobik. Secara riset, UF (ultrafiltration) bisa menurunkan ~91–92% PAH bobot menengah—fenantren, fluoranten, piren—sementara adsorpsi GAC mereduksi ke level μg/L (mdpi.com). Opsi lebih agresif, nanofiltration/reverse osmosis, memberi removal organik lebih tinggi namun berbiaya.

Praktiknya, beberapa sistem di kapal mengombinasikan sentrifugasi untuk mengentalkan lumpur, lalu supernatan dialirkan ke unit membran; pemantauan memastikan pH/turbidity/PAH memenuhi batas sebelum discharge (patents.google.com) (patents.google.com).

Secara kinerja, polishing berbasis membran atau adsorpsi kerap memotong PAH >80–90%; studi MBR melaporkan removal 66–85% untuk 16 PAH prioritas (mdpi.com). Untuk jalur media, kombinasi media pasir, activated carbon, dan cartridge filter memoles sisa fines/organik. Untuk jalur membran, ultrafiltration menjadi pilihan kompak di kapal; opsi nano-filtration relevan bila target organik terlarut lebih ketat daripada batas IMO saat ini.

Catatan metal: setelah presipitasi/filtrasi, konsentrasi logam diekspektasi turun di bawah IMOWQS (no UN regs), dan pada konteks Eropa, input pascatreatment tetap di bawah kriteria kronis (nepis.epa.gov).

Dewatering dan Pembuangan Sludge

Flok dan backwash menghasilkan sludge berkelembapan tinggi (~95–98%). Dewatering diperlukan untuk memangkas volume: sentrifus biasanya mengentalkan ke ~20% padatan kering; filter press bertekanan tinggi bisa >30% (patents.google.com). Setelah dewatering, cake masih mengandung logam/PAH/koagulan bekas; ia diklasifikasikan sebagai limbah B3 dan wajib dibongkar ke fasilitas darat—bukan ke laut atau incinerator onboard (nepis.epa.gov).

Data lapangan menunjukkan sludge dari freshwater scrubber bleed-off disimpan untuk disposal di darat (nepis.epa.gov). Secara global, penggunaan scrubber meningkat cepat—sekitar 3.000 kapal (data 2019) (enveurope.springeropen.com)—yang artinya tanpa pengelolaan, ribuan ton sludge berpotensi terbuang tiap tahun. Dewatering bisa memangkas volume 5–10×. Contoh perhitungan: kapal 15 MW menghasilkan ~0,3 kg sludge/MWh; beroperasi 24 jam menghasilkan ~360 kg/hari (basah) dan, setelah filter press, ~50 kg cake/hari. Di Indonesia, sludge demikian harus masuk landfill/insinerator B3 berizin sesuai PP 22/2021 dan Permen LH terkait.

Hasil Kinerja dan Kepatuhan

Diringkas: koagulasi/flokulasi (Fe/Al + polimer) menangkap partikel/logam; klarifikasi (DAF/settling) menghapus >90% padatan dan mengantar kekeruhan <5 NTU; filtrasi/polishing (media/membran + karbon aktif) menekan PAH/logam ke level aman (researchgate.net) (mdpi.com). Kombinasi koagulasi+DAF+GAC secara rutin menurunkan PAH di bawah ambang IMO (≤50 μg/L ekivalen fenantren pada 45 m³/MWh), dengan final turbidity ≪25 NTU dan pH terjaga (≥6,5; perubahan ≤ +2 unit) (liqtech.com) (liqtech.com) (enveurope.springeropen.com).

Di uji nyata scrubber, rangkaian koagulasi/DAF + oil-skimming + GAC memindahkan praktis semua PM/PAH; pH lepas berada ~7,6 dan nitrat <10 mg/L (nepis.epa.gov). Sludge terkumpul—~0,1–0,4 kg/MWh di uji US EPA atau ≈0,6% berat bahan bakar pada open-loop—kemudian ditangani via thickening dan dikirim ke darat (nepis.epa.gov) (nepis.epa.gov).

Kenaikan cepat adopsi scrubber global (3.000 unit terpasang pada 2019) mengharuskan plant onboard yang reliabel mencapai performa ini—bukan hanya demi IMO/MARPOL, tapi juga kepatuhan di perairan Indonesia (enveurope.springeropen.com) (peraturan.bpk.go.id). Target ketat—pH minimal 6,5; turbidity ≤ 25 NTU; PAH ≤ 50 μg/L—telah dibuktikan tercapai dengan rancangan tiga tahap ini, dengan removal >90% TSS/logam dan PAH turun ke μg/L (enveurope.springeropen.com) (researchgate.net) (mdpi.com).

Catatan Implementasi Perangkat

Untuk pretreatment dan polishing, ketersediaan perangkat komersial memudahkan integrasi: dosing kimia via dosing pump, koagulan PAC, unit klarifikasi seperti lamella settler atau DAF, media filter sand media dan activated carbon, polishing dengan cartridge filter, serta blok membran UF. Untuk sistem membran komprehensif lintas aplikasi, referensi membrane systems dapat dipertimbangkan sesuai keterbatasan ruang/energi di kapal.

Sumber: ulasan US EPA soal scrubber dan uji sistem (nepis.epa.gov) (nepis.epa.gov); regulasi IMO/EPA (liqtech.com) (enveurope.springeropen.com); telaah akademik (enveurope.springeropen.com) (mdpi.com); laporan industri (enveurope.springeropen.com) (nepis.epa.gov); regulasi Indonesia (peraturan.bpk.go.id). Semua angka parameter dan desain disarikan dari sumber tersebut.