Air Quench Galvanizing: Desain Treatment yang Menjatuhkan Zn ke Batas mg/L

Di balik kilau lapisan seng, ada angka air dan logam berat yang tak bisa dinegosiasi. Hot‑dip galvanizing memakai ≈0,5–3,0 m³ air per ton baja untuk quench/clean (pendinginan dan bilas pasca pencelupan panas) menurut iwaponline.com (iwaponline.com). Dengan baku mutu yang membatasi Zn pada orde mg/L (Permen LH 5/2014 menyiratkan ≈5 mg/L atau kurang), pabrik butuh efisiensi removal >90% dalam praktik.

Kuncinya: saring partikel Zn, presipitasi Zn terlarut sebagai Zn(OH)₂ dengan pH ≈9–10, lalu endapkan di clarifier. Rangkaian ini didukung uji dan lapangan—dari pengurangan kekeruhan 99,7% hingga efluen Zn ≈3–5 mg/L—dengan rujukan teknis dari EPA dan studi galvanizing global (researchgate.net).

Karakteristik efluen quench galvanizing

Sekitar 60% dari ~13 juta ton Zn/tahun dunia masuk ke galvanizing (∼72–75 kg Zn per ton baja; iwaponline.com) (iwaponline.com). Tangki pendingin/bilas saja memakai ~2.300 L air segar per ton (≈2,3 m³/t; iwaponline.com), sebagian besar (95%) jadi air limbah (~400–3000 L/t baja; iwaponline.com).

Efluen quench membawa Zn sebagai partikel halus (scrap, spatter) dan Zn terlarut (sering 10–ratusan+ mg/L) plus logam lain (Fe, Cu, dll.) dan pH yang meningkat dari bilas alkali. Satu studi melaporkan Zn di bilasan galvanizing dari ~70 hingga 33.800 mg/L (iwaponline.com) (iwaponline.com). Dengan regulasi Indonesia (mis. Permen LH 5/2014) yang membatasi Zn pada mg/L rendah (≈5 mg/L atau kurang), kebutuhan removal >90% menjadi keniscayaan.

Filtrasi partikel tersuspensi

Langkah pertama adalah pemisahan fisik untuk menangkap partikel Zn. Screening kasar 0,5–1 mm cocok sebagai pra‑treatment; unit seperti manual screen lazim dipakai sebelum filtrasi halus.

Filter bag/cartridge 10–100 µm atau filter media dapat menangkap partikel mikron. Karena flok hidroksida logam dan spatter Zn mudah menyumbat (nepis.epa.gov), sistem screening mendahului polishing. Dalam praktik, sistem bag/cartridge yang dirancang baik dapat menghapus 85–99% TSS/kekeruhan (researchgate.net).

Contoh uji pabrik: dosis alum menurunkan kekeruhan dari 557 menjadi 1,4 NTU (99,7%; NTU adalah satuan kekeruhan; researchgate.net). Tanpa koagulan, Zn partikulat tetap dapat dihapus >90% oleh filtrasi saja, jika ukuran pori tepat. Cartridge filter lazim untuk polishing; untuk debit besar, filter media seperti sand silica bisa diadopsi. Acuan desain: efluen filtrasi >90% removal padatan; frekuensi ganti/bersih biasanya saat ΔP ~50–80 kPa.

Untuk penangkapan halus 1–100 mikron di hilir dan perawatan mudah, cartridge filter memberi kontrol beban padatan sebelum presipitasi.

Presipitasi kimia berbasis pH

Target utama adalah membentuk Zn(OH)₂ via penyesuaian pH. Presipitasi (pengendapan kimia untuk membentuk padatan tak larut) dioptimalkan dengan menaikkan pH ke 8,5–10; kelarutan Zn(OH)₂ minimum pada pH ≈9–10, dan untuk banyak sistem seng, presipitasi praktis tuntas pada pH 9,0–9,5 (researchgate.net).

Caustic alkali (NaOH atau Ca(OH)₂) didosis untuk mencapai ~pH 9–10, bergantung pada kapasitas buffer air limbah. Data bench menunjukkan pada pH 9,5 (dengan koagulan tepat), kadar Zn turun dari ~80 menjadi ~3,7 mg/L (95,3% removal; researchgate.net), dan bahkan pH≈9,0 memberi ~93,8% removal (efluen Zn <5 mg/L; researchgate.net).

Contoh dari EPA memperlihatkan relevansi kontrol pH: menaikkan aliran kaya logam ke pH 9 menurunkan Pb terlarut ke ~0,2 mg/L dibanding 0,8 mg/L pada pH 7,5 (nepis.epa.gov). Secara stoikiometri, dibutuhkan kira‑kira 2 mol OH⁻ per mol Zn untuk membentuk Zn(OH)₂. Dalam praktik, dosis NaOH mungkin pada orde 100–300 mg/L untuk air limbah dengan Zn puluhan mg/L, tergantung pH awal dan buffer.

Dosing yang presisi memerlukan metering yang stabil; pompa seperti dosing pump menjaga pH setpoint selama fluktuasi beban.

Koagulasi dan flokulasi pendukung

Koagulan (garam Fe/Al) atau polimer membantu aglomerasi flok Zn(OH)₂ yang halus. Satu studi menemukan dosis alum rendah (50–150 mg/L) dengan 10 menit pengadukan meningkatkan kejernihan dan removal secara signifikan (researchgate.net). Dalam desain, rapid mix 30–60 detik dilanjutkan slow mix 5–10 menit memadai untuk presipitasi dan pertumbuhan flok. Koagulan/flokulan tersedia luas, termasuk opsi seperti coagulants dan flocculants untuk skenario beban variabel.

Clarifier dan unit pengendap

Setelah presipitasi/flokulasi, slurry dialirkan ke clarifier (bak pengendap) untuk memisahkan padatan Zn(OH)₂ dari air. Waktu tinggal hidraulik 0,5–2 jam lazim untuk pengendapan hidroksida logam. Laju beban permukaan (surface overflow rate) dipertahankan ≤0,05–0,2 m³/m²·h (360–1.440 m³/m²·d) agar flok sempat mengendap. Sebagai contoh, pada 0,1 m³/m²·h, debit 10 m³/jam memerlukan ~100 m² area (10 m² per 1 m³/jam). Dalam praktik, laju permukaan yang jauh lebih rendah (mis. 0,01 m³/m²·s, atau 0,36 m³/m²·h) dipakai untuk presipitat halus. Laju limpasan weir sebaiknya <0,5 m³/m²·h.

Dengan flok yang terbentuk baik, clarifier mampu menghapus >95% Zn(OH)₂ terpresipitasi; kombinasi flokulasi/clarifikasi rutin mencapai >90–95% removal Zn (researchgate.net) (researchgate.net). Salah satu studi melaporkan efluen akhir Zn ~3–4 mg/L setelah klarifikasi penuh (researchgate.net) (researchgate.net). TSS (Total Suspended Solids) residu pada efluen jernih biasanya <10–20 mg/L, sering <5 mg/L.

Untuk jejak lahan yang lebih kompak, plate clarifier (lamella) menghemat ruang; opsi seperti lamela settler umum dipakai pada footprint terbatas. Untuk konfigurasi konvensional, clarifier rectangular atau aliran horizontal tetap menjadi tulang punggung pengendapan Zn(OH)₂.

Penanganan lumpur presipitasi

Lumpur yang mengendap (Zn(OH)₂ plus padatan koagulan) dipompa dari dasar clarifier. Zn(OH)₂ bersifat gelatinous; pengentalan (gravitasi atau dewatering) direkomendasikan. Belt atau plate press dapat menaikkan kadar padatan >20% untuk pembuangan atau [pemulihan seng](https://beta.co.id/blog/lumpur-kaya-seng-dari-quench-galvanizing-b3-yang-jadi-bahan-baku).

Estimasi yield: menghapus 1 kg Zn menghasilkan ~1,6 kg Zn(OH)₂ (massa molar 99 vs Zn 65, sehingga bobot lumpur ~2,5× massa Zn). Contoh, mengolah 80 mg/L Zn di 100 m³ menghasilkan ~8 kg Zn (sebagai ≈20 kg Zn(OH)₂) dalam sludge harian.

Kinerja efluen dan hasil lapangan

Kombinasi treatment (filtrasi + presipitasi + pengendapan) menurunkan Zn dari puluhan mg/L hingga jauh di bawah batas buang. Pada skala lab, kadar Zn dipangkas dari 79 ke ~3,7 mg/L (95,3% removal; researchgate.net); bahkan pada pH 9,0 tercapai 93,8% removal (≈4,9 mg/L; researchgate.net). pH pasca‑treatment kemudian dinetralkan agar masuk rentang 6,0–9,0 sesuai aturan. Logam terlarut lain (Cu, Fe, dll.) turut mengendap pada pH ini sehingga removal multi‑logam tercapai (researchgate.net).

Validasi di pabrik HDG penuh yang memakai EOP “konvensional” (koag‑flok + sedimentasi + filtrasi) menunjukkan efluen memenuhi regulasi. Laporan fasilitas galvanizing nyata memperlihatkan bilasan pendingin masuk treatment di ~98–272 mg/L Zn dan keluar ~<10 mg/L (iwaponline.com). Secara umum, sistem presipitasi hidroksida dianggap “best practicable technology” untuk limbah pelapisan logam (panduan EPA mengasumsikan presipitasi hidroksida dapat memenuhi batas; nepis.epa.gov).

Angka-angka desain kunci

• Dosis kimia: ~200–300 mg/L Ca(OH)₂ (atau ekuivalen NaOH) untuk 50–100 mg/L Zn; dikonfirmasi via jar‑tests.
• Setpoint pH: ∼9,0–9,5 (optimum sesuai kimia kelarutan; researchgate.net).
• Waktu tinggal: total mixing + reaksi ~10–20 menit; clarifier ~0,5–2,0 jam.
• Laju permukaan: ~0,1 m³/m²·h (360 m³/m²·d) atau lebih rendah.
• Efisiensi removal: >95% Zn, >99% TSS/kekeruhan (researchgate.net).

Dengan menerapkan filtrasi padatan berurutan, diikuti presipitasi hidroksida dan pengendapan clarifier, fasilitas rutin memenuhi kriteria buang Zn ketat (<5 mg/L atau lebih rendah) dengan efektivitas >90%, dikonfirmasi oleh uji pilot dan instalasi yang ada (researchgate.net) (researchgate.net). Rangkaian ini juga menurunkan COD dan kekeruhan (uji menunjukkan >69% COD dan >99% kekeruhan; researchgate.net), menjadikannya desain yang tangguh dan berbasis data untuk air limbah galvanizing.