Ketika Harmful Algal Bloom mendadak mengganas hingga >10^6 sel/L, pretreatment standar ambruk, SDI melonjak, dan RO terancam shut down. Inilah matriks respons—dari DAF, koagulasi-flokulasi, hingga KMnO4 dan ozon—berbasis data lapangan dan studi terkini.
Pada 2008–09, bloom masif Cochlodinium di Teluk Oman memaksa banyak SWRO berhenti berbulan-bulan; satu pabrik melaporkan 100% penggantian membran RO setelah kejadian itu (www.waterworld.com). Hari ini, kejadian seperti itu tidak lagi anomali—analisis terbaru menyebut insiden HAB (Harmful Algal Bloom: ledakan alga berbahaya yang menaikkan beban padatan dan toksin umpan jauh di atas desain) mengintensif di kawasan tertentu seperti Asia dan Timur Tengah, meski tidak naik seragam secara global (www.waterworld.com; www.whoi.edu).
Tradisional open-intake RO yang hanya mengandalkan saringan dan filter media kerap tak sanggup saat bloom, karena backwash konstan pun tak mencegah fouling kilat di membran (www.pumpsandsystems.com). Saat gelombang partikel, organik, dan toksin datang, angka SDI15 (Silt Density Index 15 menit: indikator kecenderungan fouling) bisa menembus ambang desain—tegaskan batas operasional seperti SDI15 >3–4 sebagai tanda bahaya (www.researchgate.net; www.researchgate.net).
Artikel ini merangkum rencana kontinjensi praktis untuk operator dan manajer: bagaimana memonitor, kapan mengaktifkan DAF (dissolved air flotation: flotasi udara terlarut), bagaimana menaikkan dosis koagulan, kapan menerapkan kalium permanganat (KMnO4) atau ozon, dan kapan menurunkan beban ke train SWRO sampai kualitas pretreatment pulih.
Mengatasi Fluktuasi COD/BOD Limbah Pabrik Bir dengan Tangki EQ
Pemantauan risiko dan pemicu operasional
HAB sering melesat hingga >10^6 sel/L, cepat meng-overwhelm filter konvensional dan mendorong fouling RO (www.pumpsandsystems.com). Pengawasan harus kontinu di intake: sensor klorofil, pengukuran SDI online, hingga lonjakan kekeruhan (indikasi awal bloom) (www.researchgate.net). Sistem peringatan dini berbasis penginderaan jauh seperti prakiraan NOAA bisa menjadi trigger aksi (www.whoi.edu).
Set titik keputusan yang jelas: pre-alert saat klorofil naik atau SDI15 >3%/menit; eskalasi saat hitungan sel >10^5/mL; mode darurat saat >10^6/mL dan air berubah warna. Gunakan target SDI sebagai kendali mutu—SDI15 harus tetap <3%/menit pasca-pretreatment; jika melonjak, hentikan feed RO dan lanjutkan setelah air yang diretreat kembali memenuhi spesifikasi.
DAF sebagai pretreatment utama
DAF bekerja dengan menambahkan koagulan (contoh: ferric chloride) dan flokulan, lalu gelembung udara mikro menempel pada flok alga dan mengapungkannya untuk di-skim. Banyak pabrik SWRO di Teluk rutin menempatkan DAF di depan filter media saat ancaman HAB (www.waterworld.com). Dalam rencana darurat, pastikan unit DAF siaga atau train yang bisa di-spool masuk dalam hitungan jam.
Angka kinerja penting: desain DAF mampu menghilangkan >99% sel alga dari air bloom (www.researchgate.net). Pilot di Al-Dur Bahrain mencatat >99% removal dengan DAF+koagulasi (www.researchgate.net). Shuwaikh SWRO di Kuwait (DAF+UF) menjaga SDI15 di bawah 2,5–3,5 selama bloom (www.researchgate.net), dibanding level tak dapat diterima tanpa DAF; sebaliknya, filter media ganda saja sering gagal (kasus Oman/Arabian Gulf 2008–09 dengan kegagalan 100% membran, www.waterworld.com).
Data full-scale: menambah DAF meningkatkan removal potensi fouling biologis (BGP, bacterial growth potential: potensi tumbuh bakteri) ~40% dan biopolimer ~16% dibanding DMF saja (www.mdpi.com); 65–85% beban partikulat disisihkan pada tahap pertama filtrasi setelah DAF (www.mdpi.com). Optimasi dosis koagulan krusial: tipikal 0,5–5 mg Fe³⁺/L. Pada Fe(III) 0,5 mg/L, removal BGP hanya ~17%; pada 3,6 mg/L Fe (koagulasi+filtrasi), BGP removal ~53% (www.mdpi.com; www.mdpi.com). Rencana harus mencantumkan eskalasi bertahap—misalnya mulai ~1 mg/L Fe³⁺ dan naik sesuai kebutuhan—menggunakan dosing pump akurat. Efluen DAF kemudian dipoles dengan filter media dalam dan/atau UF dengan backwash sering; siapkan penanganan sludge DAF (volume meningkat drastis saat bloom).
Koagulasi dan flokulasi adaptif
Saat HAB, kekeruhan dan organik melonjak; tingkatkan dosis koagulan (contoh ferric chloride atau alum) di atas normal. Koagulasi konvensional 7,5 mg Fe(III)/L dibutuhkan untuk ~85% removal kekeruhan saat bloom, sementara DAF dengan ferrate (Fe(VI)) mencapai >99% removal ATP (adenosine triphosphate: proksi biomassa alga) (www.researchgate.net). Lakukan jar test sejak dini untuk mengkalibrasi dosis demi target SDI15 (~2–3%/menit pasca-pretreatment). Pertimbangkan koagulan siap pakai seperti PAC/ACH atau PAC berkualitas tinggi sesuai ketersediaan.
Koagulan baru seperti ferrate menunjukkan hasil dramatis: hampir seluruh sel alga terbuang, 99,99% inaktivasi pada pH optimal, dengan sludge 88% lebih sedikit daripada FeCl3 (subjek biaya/ketersediaan, www.researchgate.net). Intensitas/lamanya flokulasi perlu diperlambat-diperpanjang agar terbentuk flok lebih padat; tambahkan bahan bantu dengan flokulan polimer dosis kecil bila perlu, dan pantau kekeruhan serta SDI pasca-flokulasi untuk mencegah pecah flok.
Filtrasi media dan UF lanjutan
Walau ada DAF, sisa sel masih mungkin lolos. Dua tahap DMF (dual-media filtration: filtrasi media ganda) dengan koagulasi inline dapat mengurangi >80% indeks partikulat (SDI15) dan 94% MFI (Modified Fouling Index) tanpa DAF, namun removal fouling organik (AOC, BGP) tetap moderat (24–41%) pada kondisi low-chlorine (www.mdpi.com; www.mdpi.com). Dalam kondisi blowout, kurangi run time filter menjadi <4 jam atau berdasarkan alarm, dan tambahkan tahap polishing ketiga atau UF bila tersedia.
Media granular seperti pasir silika dan antrasit membantu menangkap residu flok, sedangkan cartridge filter di hilir pretreatment menahan partikel sisa sebelum memasuki train RO air laut. Jadikan “SDI target” sebagai titik kendali—SDI15 harus tetap <3%/menit pasca-pretreatment; jika melonjak, hentikan feed RO dan lanjutkan kembali setelah air memenuhi spesifikasi.
Kalium permanganat sebagai respons cepat
KMnO4 (kalium permanganat) di hulu dapat mengoksidasi dinding sel alga dan membentuk partikel MnO2 yang “melapisi” sel, meningkatkan densitasnya sehingga lebih mudah diendapkan/terfiltrasi; sebagian toksin juga terinaktivasi (www.researchgate.net). Studi pabrik RO di Marbella, Spanyol, menunjukkan dosis ~0,45–0,8 mg/L “sangat memperbaiki” performa dengan mengeliminasi alga dan organik, dengan kenaikan biaya produksi ringan (~US$3–5 per 1.000 m³) (www.researchgate.net; www.researchgate.net).
Pedoman kontinjensi: mulai pada ~0,5 mg/L, lalu sesuaikan berdasar warna residual dan kekeruhan, dengan kontrol ORP (oxidation‑reduction potential: indikator oksidasi) atau residual permanganat (target residual kecil sebagai konfirmasi dosis). Gunakan dosing pump untuk stabilitas injeksi, dan pastikan fasilitas penyimpanan/penakar tersedia. Catatan: dosis tinggi bisa memberi warna merah muda atau menaikkan sludge MnO2, sehingga dipakai jangka pendek dan diikuti removal MnO2 (DAF atau pengendapan). KMnO4 mungkin tidak sepenuhnya memecah semua toksin dan dapat melepaskan DOM (dissolved organic matter) dari sel yang lisis; evaluasi permeat untuk Mn (baku kesehatan ada, ~0,1 mg/L). KMnO4 umumnya lebih aman pada air payau dibanding klorin bebas (tidak ada isu bromat).
Resep CIP Clean In Place: Caustic + Asam + PAA untuk Brewery
Ozonasi untuk toksin HAB
Ozon (O3) adalah oksidator kuat untuk melisiskan sel dan mendegradasi sianotoksin seperti microcystin dan cylindrospermopsin. Residual ~0,2 mg/L dengan waktu kontak beberapa menit dapat sepenuhnya mendegradasi banyak sianotoksin umum; ozon sering mencapai >90% removal microcystin, meski toksin alkaloid seperti saxitoxin membutuhkan dosis lebih tinggi (www.researchgate.net).
Penerapan bisa di intake atau sebelum DAF, namun air laut mengandung bromida yang dapat teroksidasi jadi bromat (karsinogen teratur). Karena itu, langkah ozon harus diikuti degasser cepat atau filtrasi karbon aktif; menempatkan tahap activated carbon membantu meminimalkan bromat. Ozon lebih mahal daripada KMnO4 dan memerlukan kontrol keselamatan, tetapi unggul dalam menghancurkan toksin. Pra-kualifikasi protokol dosis (mis. 0,5–1,0 mg/L, waktu kontak 5–10 menit) untuk skenario terburuk, atur ventilasi/degassing, dan verifikasi off‑gas—pastikan <0,1 mg/L di efluen untuk memenuhi standar pembuangan (www.researchgate.net).
Opsi kimia dan proses lainnya
H2O2 (hidrogen peroksida) dapat menewaskan alga melalui ROS, lazim di danau dan ballast water, namun lisis sel berisiko memacu bioavailabilitas toksin; beberapa studi menunjukkan peningkatan toksisitas sementara pada sel epitel setelah perlakuan H2O2 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jika dipakai, uji pilot pada 5–20 mg/L; H2O2 terurai menjadi air/oksigen, tanpa produk samping halogen, namun jarang dipakai pada pretreatment air laut dan bisa butuh dosis tinggi—jadikan opsi terakhir.
Klorinasi darurat (mis. 1–2 mg/L Cl2 bebas) akan melisiskan alga dan inaktivasi sel; banyak pabrik telah memiliki program klorinasi periodik. Untuk respons HAB, dosis dapat dinaikkan singkat di intake lalu dikuenching dengan bisulfit sebelum membran RO (www.mdpi.com). Kekurangan: klorin cepat melepaskan toksin dan membentuk DBP terbrominasi; gunakan hanya jika tidak ada oksidator lain dan setelah konfirmasi deklorinasi menggunakan agen deklorinasi.
Bahan bantu koagulan seperti kapur tohor (CaO) atau PACl dapat dipertimbangkan, namun pada air asin aluminat cenderung kurang terlarut, dan data CaO untuk alga minim—prioritas rendah.
Matriks respons bertingkat
Low-level alert: klorofil atau SDI15 naik (mis. >3%/menit) – pre‑alert. Tingkatkan frekuensi backwash dan naikkan dosis koagulan (~+20%). Perbanyak pemantauan.
Bloom moderat (hitung sel >10^5/mL): eskalasi. Mulai KMnO4 ~0,5 mg/L dan aktifkan DAF. Naikkan koagulan ke ~1–2 mg/L Fe³⁺. Jika unit ozon terpasang, mulai dosis ozon. Tingkatkan backwash cartridge bila ada dan sampling toksin (mis. microcystin via ELISA—enzyme immunoassay).
Bloom berat (perubahan warna nyata, >10^6/mL): mode darurat. Operasikan koagulan dan rangkaian DAF+filtrasi pada kapasitas maksimum. Pertimbangkan menghentikan feed RO jika pretreatment tak mencapai target (SDI ≥5 atau kekeruhan >5 NTU pasca-pretreat; NTU: satuan kekeruhan). Jika memungkinkan, alihkan sementara ke sumber lain (mis. deep intake, air tanah). Jadwalkan pembersihan intensif membran dan filter. Beri notifikasi regulator. Sepanjang periode, perketat pengecekan mutu air produk (residu toksin, UV254 tinggi) dan catat metrik keberhasilan, mis. “SDI15 turun dari 10% ke <3% setelah KMnO4+DAF”.
Target kinerja dan bukti biaya
Rencana harus menetapkan target kuantitatif: >90–99% removal sel alga di air masuk (www.researchgate.net), SDI15 <3%, MFI0.45 <5 s/L². Pantau dengan turbidity online dan sensor ATP. Implementasi oksidator seperti KMnO4 membawa dampak biaya yang relatif kecil: pada 0,5 mg/L, biaya naik hanya beberapa sen per m³ (www.researchgate.net), minor dibanding kerugian produksi saat pabrik berhenti. Rujuk peraturan terkait (mis. batas kontaminan air minum Indonesia) agar bahan kimia atau produk samping (Mn, bromat, klorit, dll.) tetap di bawah ambang legal.
Di lapangan, strategi gabungan—DAF yang dioptimasi, koagulasi terarah, dan oksidator sesuai kebutuhan seperti KMnO4/ozon—telah memulihkan SDI umpan ke level aman bahkan saat red tide, mencegah downtime katastropik (www.researchgate.net; www.mdpi.com).
Biaya IPAL Limbah Pabrik Bir: Bangun Sendiri atau Water as a Service?
Sistem dan perlengkapan pendukung
Penguatan pretreatment selama HAB praktis mengandalkan sinergi proses dan peralatan: unit DAF sebagai penahan utama, filter granular seperti sand silica untuk lapisan bawah dan anthracite untuk lapisan atas, serta membran UF untuk polishing. Di sisi kimia, pasokan koagulan stabil (mis. PAC/ACH) dan flokulan dibantu kontrol injeksi presisi dari dosing pump. Untuk kendali produk samping ozon, tempatkan karbon aktif. Proteksi akhir ke RO ditopang cartridge filter sebelum train SWRO, sementara agen deklorinasi menjaga membran dari oksidasi saat klorinasi darurat.
Sumber: Angka dan temuan dalam artikel ini bersandar pada studi peer‑review dan laporan industri dengan rujukan inline: Abushaban et al. (2021) merinci performa pretreatment saat bloom (www.mdpi.com), Chen et al. (2005) membahas mekanisme KMnO4 pada alga (www.researchgate.net), dan panduan desalinasi (Anderson et al., 2017; Boerlage et al., 2018) merangkum studi kasus (www.waterworld.com; www.researchgate.net). Semua URL dipertahankan untuk verifikasi.
