Tanpa pretreatment yang kuat, amonia, H2S, fenol, dan minyak di limbah kilang bisa melumpuhkan unit biologi dan bahkan memangkas kapasitas produksi. Data terbaru menunjukkan stripping sour water di hulu plus dosis powdered activated carbon (PAC) di bioreaktor menstabilkan proses dan menekan COD secara nyata.
Air limbah kilang (refinery effluent) adalah campuran toksik organik dan anorganik—amonia, hidrogen sulfida (H₂S), fenol, senyawa sulfur, hingga jejak logam berat—yang bisa menghambat bahkan mematikan proses biologis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (digitalrefining.com). Satu studi melaporkan COD sekitar ≈2.500 mg/L (mg per liter) dengan sulfida tinggi (contoh awal 8,2 mg/L; “Items ,ND”) dan organik refrakter seperti aromatik polisiklik serta fenol (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Tanpa pretreatment efektif, beban toksik seperti itu “dapat menciptakan kondisi overload” di instalasi biologi dan bahkan memaksa penurunan kapasitas kilang (pall.com). Karena itu, penghilangan komponen paling inhibitor di hulu—sebelum mencapai unit biologis—menjadi kunci untuk konsistensi mutu efluen dan kepatuhan regulasi (target BOD/COD lazimnya di kisaran ratusan rendah mg/L).
Baca juga:
Profil toksisitas dan beban awal
Kompleksitas limbah kilang berasal dari beragam sumber proses. Sour water (kondensat proses) sarat NH₃/H₂S adalah salah satu aliran paling toksik. Selain itu ada minyak/bahan tersuspensi, fenol dan aromatik klorinasi, hingga logam berat Cr, Cu, Ni. Tanpa pengkondisian hulu, senyawa-senyawa ini memicu “toxic shock” dan bulking di biotank (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Pemisahan minyak dan padatan hulu
Unit pemisahan fisik—API/CPI separator, DAF (dissolved air flotation), hydrocyclone—digunakan paling awal untuk mengurangi minyak bebas/emulsi dan TSS agar unit hilir terlindungi. Paket physical separation berfungsi sebagai pengaman dari “oil shunts” dan toksin terikat padatan yang bisa melapisi flok dan membawa surfaktan inhibitor.
DAF lazim dipasangkan dengan koagulasi untuk mempercepat pengendapan; koagulan seperti yang tersedia pada coagulants dapat meningkatkan agregasi partikel, diikuti flokulasi yang menaikkan efisiensi pengendap (flocculants). Untuk target minyak bebas, opsi pemisahan ke level sangat rendah didukung oleh sistem DAF serta unit oil removal sebagai pre-treatment.
Manfaat langsungnya: mencegah fouling pada heat exchanger dan sour-water stripper oleh hidrokarbon (pall.com). Pall menegaskan bahwa “oil carryover” ke sour-water stripper dapat memicu “overload condition” di WWT dan memaksa “reduce refinery capacity” (pall.com).
Stripping H₂S/NH₃ pada sour water
Sour-water stripping unit (SWS)—mengekspos air ke uap (steam) dan kontrol pH—dirancang spesifik untuk memvolatilisasi dan mengeluarkan H₂S/NH₃ dari air proses (pall.com). Operasi SWS yang baik dapat menghilangkan >90–95% amonia bebas dan H₂S (dikembalikan sebagai acid gas); H₂S diarahkan ke sulfur recovery, sementara amonia bisa direcover atau dilepas sesuai sistem (pall.com).
Prasyaratnya, minyak di umpan sour water harus diminimalkan terlebih dulu agar kolom stripper tidak terfouling—tanpa itu, risiko bleed minyak ke biotank meningkat tajam dan memicu pelanggaran efluen (pall.com).
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Limbah asam/kaustik: isolasi dan detoksifikasi
Selain sour water, kilang menghasilkan limbah asam (mis. wash water gas asam, spent acid) dan kaustik (spent caustic dari alkilasi/naphthenate). Spent caustic mengandung 1–2% minyak/organik terdispersi, fenol terlarut, dan naphthenate emulsi—secara umum tidak langsung dialirkan ke biotank (digitalrefining.com). Literatur menegaskan “komponen toksik spent caustic harus dikurangi sebelum masuk ke fasilitas biologi konvensional” (digitalrefining.com).
Secara praktis, spent caustic sering diarahkan ke oksidasi khusus atau insinerasi (menggunakan CO₂ [34] atau peroksida). Titik kritisnya ada pada netralisasi: pH <3 dapat membebaskan gas H₂S/merkaptan, dan netralisasi “menghasilkan limbah air sekunder” yang harus ditangani (digitalrefining.com).
Polishing kimia/fisika terarah
Setelah beban toksik utama dilepas, langkah polishing bisa mencakup presipitasi logam (Cr, Cu, Ni) dan adsorpsi/oksidasi terarah untuk organik persisten. Menara karbon aktif granular (GAC) kadang dipakai untuk tahap akhir: satu studi menunjukkan polishing GAC menurunkan COD residual ≈36% dan amonia ≈34% sehingga efluen memenuhi standar reuse/discharge (sinoucarbon.com) (sinoucarbon.com). Media karbon aktif yang sesuai tersedia pada activated carbon.
Standar kinerja dan konteks regulasi
Regulasi Indonesia—mis. Peraturan Pemerintah No. 82/2001 serta keputusan sektoral—mewajibkan batas BOD₅, COD, dan fenol di rentang 10^1–10^2 mg/L. Praktik terbaik global menggabungkan pretreatment fisik/kimia yang kuat dengan proses biologis berkapasitas tinggi untuk mencapai penghilangan COD >90%, BOD setara, dan fenol efluen umumnya <0,5–1 mg/L.
Contoh pilot menunjukkan tahapan biokimia multistage mampu menghilangkan >99% sulfida: tahap awal menurunkan dari 8,2 menjadi 1,9 mg/L (≈77%) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), dan keseluruhan alur memangkas COD influen ~2.554 mg/L menjadi ~110–190 mg/L (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Di banyak kilang modern, unit biologis seperti activated sludge dan biofilm berkecepatan tinggi seperti MBBR menjadi tulang punggung pengolahan utama.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
PAC di bioreaktor: mekanisme dan peran
PAC (powdered activated carbon, karbon aktif bubuk) ditambahkan langsung ke aeration basin/mixed liquor untuk menyerap inhibitor residual dan organik refrakter, sehingga mikroba terlindungi dari shock. Sistem ini hibrida: adsorption–biodegradation; karbon menangkap senyawa hidrofobik (mis. minyak, fenolik, aromatik terklorinasi), sementara biomassa mendekomposisi fraksi terlarut (sinoucarbon.com) (nepis.epa.gov). Media karbon aktif yang sama juga dikomersialkan sebagai activated carbon untuk aplikasi air/limbah.
Secara operasional, PAC menjadi “penguat” lumpur aktif: partikel karbon menyediakan area permukaan untuk pertumbuhan biofilm, meningkatkan perilaku flok, dan kerap menurunkan SVI (sludge volume index, indikator kemudahan mengendap) (sinoucarbon.com) (nepis.epa.gov).
Bukti kuantitatif peningkatan proses
Di satu uji lumpur aktif untuk limbah kilang, saat COD influen melonjak ke 2.162 mg/L (melampaui desain 1.200 mg/L), COD efluen awalnya 79,4 mg/L (49% removal). Setelah satu kali dosis PAC, COD efluen keesokan harinya turun menjadi 44,9 mg/L (69% removal)—turun ≈43% dibanding sebelumnya (sinoucarbon.com). Parameter proses ikut membaik: DO di mixed liquor naik dari 1,89 menjadi 2,13 mg/L; MLSS (mixed liquor suspended solids) melonjak dari 1.377 menjadi 3.958 mg/L; dan SVI turun drastis dari 232 menjadi 111 mL/g—flok jauh lebih kompak (sinoucarbon.com). Penelitian EPA juga mencatat “peningkatan compactability dan laju pengendapan lumpur” dengan PAC (nepis.epa.gov).
Secara selektif, PAC efektif terhadap toksin persisten: dosis 100 mg/L mampu menghilangkan >90% aromatik refrakter (1,2-diklorobenzena, triklorobenzena, lindane) yang hampir tidak tersentuh biomassa biasa (nepis.epa.gov). Pada uji skala penuh di kilang, penambahan PAC menurunkan COD efluen sebesar 18% dibanding kontrol—setara ~2% peningkatan efisiensi penghilangan COD total (nepis.epa.gov). Uji bangku juga menunjukkan perbaikan kecil pada minyak & grease: efluen 0,5–2,0 mg/L lebih rendah (nepis.epa.gov).
Catatan penting: PAC punya pengaruh terbatas pada parameter yang sudah bagus, seperti fenol, fosfor, atau TOC (“sedikit efek”) (nepis.epa.gov). Ada pula trade-off operasional: jika partikel PAC menerobos, SS efluen bisa sedikit naik—perlu ditimbang terhadap keuntungan kinerja (nepis.epa.gov).
Dosis dan ekonomi PAC
Literatur melaporkan rentang dosis tipikal dari belasan hingga ratusan mg/L (contoh 12–100 mg/L, disesuaikan beban; dosing bisa kontinu atau “pulse” saat beban puncak) (nepis.epa.gov). Pada satu kasus skala penuh, PAC ditambahkan ke tangki aerasi sekunder “sekali tiap setengah bulan” rata-rata, dipicu oleh beban tinggi (sinoucarbon.com).
Secara biaya, PAC yang terpakai terutama terikut di cake pengeringan lumpur bertekanan dan kemudian diinsinerasi; jika bisa diregenerasi dan didaur ulang, “biaya operasi dapat sangat berkurang” (sinoucarbon.com). Tanpa regenerasi, program PAC menambah biaya bahan/penanganan—meski tetap jauh di bawah belanja modal untuk bed GAC penuh. Keseimbangan terbaik dicapai dengan mengelola penambahan padatan dan manfaat stabilitas.
Baca juga:
Implikasi operasional dan pemantauan
Pertahanan utama adalah pretreatment hulu: SWS untuk NH₃/H₂S (>90–95% stripping), pemisahan minyak/TSS, serta isolasi/oksidasi untuk limbah kaustik/asam (pall.com) (digitalrefining.com). Setelah itu, PAC menjadi “polis asuransi” untuk meredam inhibitor residual dan variasi beban—dengan bukti kenaikan DO, MLSS, penurunan SVI, dan penurunan COD efluen dari 79 menjadi 45 mg/L pada satu kasus (sinoucarbon.com) (nepis.epa.gov).
Pemantauan kunci: konsistensi COD/BOD efluen <100–200 mg/L, serta fenol, sulfida, dan amonia rendah; korelasikan pemakaian PAC harian dengan mutu efluen untuk optimasi. Integrasi tahap pra-biologis canggih—analog dengan “stripping awal”—terbukti menurunkan sulfida dari 8,2 menjadi 1,9 mg/L (≈77%) di tahap pertama dan memungkinkan biotank akhir mencapai COD ~110 mg/L (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Hasil-hasil ini konsisten dengan laporan bahwa kombinasi pretreatment kuat dan penguatan biologis oleh PAC menghasilkan operasi stabil, dengan margin aman terhadap guncangan toksik (nepis.epa.gov) (nepis.epa.gov).
Sumber utama data dan analisis: studi peer‑review dan laporan industri, termasuk EPA (nepis.epa.gov) (nepis.epa.gov), studi kasus terbaru (sinoucarbon.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), dan tinjauan teknis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (digitalrefining.com).
