Air Semprot Continuous Casting: Desain “scale pit–oil separator–filter” yang mengubah limbah jadi pasokan ulang

Continuous casting (CC, penuangan baja cair secara berkelanjutan) dikenal “haus air”: konsumsi tipikal 250–300 m³ per ton hot metal (www.mheavytechnology.com). Namun, lebih dari 90% air itu beroperasi dalam loop tertutup (recirculating cooling) (samcotech.com; www.mattech-journal.org).

Masalahnya justru pada aliran kecil namun sangat tercemar dari zona pendingin sekunder—“spray water” (air semprot; air pendingin yang menyentuh produk)—yang hanya sekitar 20–30 m³/jam per strand (www.mheavytechnology.com). Di sinilah scale oksida besi (93% Fe₂O₃) dan minyak pelumas menumpuk.

Solusinya bukan kimia canggih, melainkan disiplin mekanik bertahap: scale pit (bak pengendapan khusus scale), oil–water separator (pemisah minyak–air), dan filtrasi tekanan. Tiga langkah ini menurunkan TSS (Total Suspended Solids, padatan tersuspensi total) dan oil & grease ke level reuse, sekaligus selaras dengan praktik pabrik baja global (www.westechwater.com; trea.com; www.mdpi.com).

Karakteristik air limbah continuous casting

Menurut M. Heavy Technology, air semprot CC yang tercemar memuat 5–7 g/L TSS—93% di antaranya adalah scale Fe₂O₃—dan ≈30 mg/L minyak. Satu strand dengan 20 m³/jam dapat melepaskan ~500–700 kg padatan per jam.

Kenaikan temperatur pada aliran ini umumnya ~5–7 °C di atas makeup. Di banyak yurisdiksi, termasuk standar Kementerian Lingkungan Hidup (MoEF) Indonesia, efluen pascatreatment diharapkan jauh di bawah TSS 50 mg/L (TSS ≪ 50 mg/L) dan oil & grease 5–20 mg/L—angka indikatif yang menuntut train multistage.

Secara ringkas, beban per strand untuk aliran tercemar: debit 20 m³/jam (≈480 m³/hari), TSS 5.000–7.000 mg/L, oil & grease ~30 mg/L, dan ΔT ~5–7 °C (sumber: www.mheavytechnology.com; www.westechwater.com).

Rangkaian pengolahan tiga tahap

Desain kompak yang diusulkan: (1) scale pit gravitasi untuk menangkap scale kasar, (2) oil–water separator tipe API atau coalescing untuk minyak ringan, (3) filtrasi media untuk fines dan jejak minyak emulsi. Vinyl‑lined steel scale pit (bak baja berlapis vinil) bertindak sebagai primary settler.

Pada tahap pemisahan minyak, unit tipe upflow atau coalescer polipropilena ditempatkan setelah scale pit, sementara minyak permukaan di pit diambil dengan skimmer (www.westechwater.com). Penerapan separator coalescing sekelas oil removal memudahkan mencapai residu minyak satu digit mg/L.

Untuk polishing minyak emulsi dan droplet kecil, opsi Dissolved Air Flotation (DAF, flotasi dengan udara terlarut)—sering disertai flocculant—umum dipakai di pabrik baja (www.westechwater.com; trea.com). Opsi ini bisa diakomodasi dengan paket DAF bila target efluen lebih ketat.

Skala pit dan pengendapan primer

Loading hidrolik (debit per luas, m³/jam·m²) efektif: ~1,0–1,2 m³/jam·m² (www.mheavytechnology.com). Untuk 20 m³/jam, diperlukan luas bak ~17–20 m². Dengan kedalaman 3–4 m, volumenya ≈50–80 m³ dan waktu tinggal ~2–4 jam.

Reduksi TSS di overflow sangat tajam: dari ~6.000 mg/L menjadi ~300 mg/L (≈95% removal) (www.mheavytechnology.com; www.mheavytechnology.com). Dasar miring atau scraper mengumpulkan lumpur (oksida besi) untuk didewater; praktiknya, screw conveyor kontinu atau filter press dapat mengeluarkan ~2–3 ton sludge basah/hari per strand (sekitar 100–200 kg/jam padatan).

Pemisahan minyak dan polishing

Separator API/coalescing umumnya diset pada waktu tinggal 15–20 menit (≈5–7 m³ volume) pada debit 20 m³/jam. Dikombinasikan dengan skimmer, >90–95% minyak (dari ~30 mg/L) dapat dihilangkan, menurunkan kadar ke ≲5 mg/L—target umum untuk reuse.

Jika perlu peningkatan agregasi partikel halus, koagulasi/flokulasi (contoh: garam besi atau polimer, tanpa menambahkan angka baru) dapat disisipkan sebelum clarifier sekunder atau DAF; studi industri mencatat praktik ini memperdalam pemurnian (www.mdpi.com). Dosing yang akurat dapat dilakukan dengan dosing pump, menggunakan coagulants dan flocculants sesuai kebutuhan beban koloid.

Filtrasi media bertekanan

Setelah netral (tidak menambah angka baru), aliran melewati filter media. Konfigurasi duplex pressure filter—dua unit paralel—efektif: contoh dua filter masing‑masing ~2 m² pada fluks 10 m³/m²·jam untuk menangani 20 m³/jam dan memungkinkan siklus backwash.

Lapisan ganda pasir–antrasit merupakan standar di pengolahan air proses baja (www.mdpi.com). Media pasir silika dapat dirujuk pada sand silica, sedangkan antrasit tersedia sebagai anthracite berumur 15–20 tahun (sesuai deskripsi produk). Untuk jejak hidrokarbon terlarut, tahap adsorpsi karbon aktif seperti activated carbon dapat ditambahkan.

Filter housing bertekanan untuk aplikasi industri dapat menggunakan material baja tahan tekanan seperti steel filter housings hingga 150 PSI. Keluaran tipikal train ini: kekeruhan < 10 NTU (Nephelometric Turbidity Unit, satuan kekeruhan), TSS < 20–30 mg/L, dan minyak ≲ 2 mg/L—cukup untuk reuse.

Kinerja dan neraca massa

Untuk 20 m³/jam (~480 m³/hari), pada influen 5–6 g/L padatan (≈110 kg/jam), scale pit menangkap ~100–110 kg/jam sludge mentah dengan overflow ≈300 mg/L (www.mheavytechnology.com). Artinya ~6 kg/jam lolos ke hilir. Total padatan tertangkap harian ~2.400–2.600 kg (~3 ton), yang setelah dewatering via filter press atau vacuum belt dapat menjadi ~200–300 kg cake kering per hari.

Minyak 20–30 mg/L (≈0,6 kg/jam) dipangkas >90% oleh oil trap dan filter; residu 1–2 mg/L berarti hanya 20–40 g/jam dari 480 m³ yang tersisa—memenuhi batas reuse/discharge umum. Efluen akhir 5–20 mg/L TSS dan < 5 mg/L minyak adalah capaian realistis dalam konfigurasi ini.

Potensi reuse dan operasional loop tertutup

Dengan kualitas tersebut, air diresirkulasi kembali ke sistem pendingin CC. Di industri baja, reuse >80–90% adalah praktik baku (samcotech.com; www.mattech-journal.org). Untuk aliran 480 m³/hari (20 m³/jam), volume ini pada dasarnya menggantikan makeup dalam jumlah yang hampir sama.

Data global menunjukkan tren reuse ekstrem: studi melaporkan pabrik Tiongkok menurunkan konsumsi air baku per ton dari ~36 m³ menjadi ~2,5 m³ dengan mendaur ulang 98% airnya (iwaponline.com; iwaponline.com). Dalam loop CC, hanya diperlukan makeup untuk mengimbangi evaporasi dan blowdown; kehilangan evaporasi umumnya kecil (hanya beberapa persen dari aliran->{300 m³/h * ΔT, dll.} yang hilang sebagai panas).

Akibat akumulasi mineral terlarut, sebagian pabrik memasang unit reverse osmosis (RO) kecil pada kondensat atau blowdown untuk desalinasi reuse water (www.mdpi.com; www.mdpi.com). Solusi itu sejalan dengan paket brackish water RO (maksimum TDS 10.000) atau platform membrane systems untuk air industri.

Secara praktis, reuse 80–95% dari aliran terolah dimungkinkan (samcotech.com; www.mattech-journal.org). Contoh: jika 20 m³/jam diolah ke kadar rendah minyak/padatan, sekitar 18 m³/jam dapat dipakai ulang dan hanya ~2 m³/jam makeup segar yang dibutuhkan. Itu berarti penghematan ~384 m³/hari atau ~140.000 m³/tahun per strand pada angka reuse 80%—skala yang langsung memangkas biaya operasi dan volume pengambilan air.

Kepatuhan regulasi dan praktik industri

Indonesia mendorong reuse di atas pembuangan; kebijakan eksplisit tercantum dalam GR 22/2021 (enviliance.com; enviliance.com). Dengan train fisik—pengendapan gravitasi, skimming/pemisah minyak, dan filtrasi multimedia—penurunan padatan >90% dan minyak >90% adalah capaian realistis yang konsisten dengan praktik industri (www.westechwater.com; trea.com; www.mdpi.com).

Parameter desain kunci

Beberapa angka jangkar desain: scale pit luas ~17–20 m² untuk 20 m³/jam (loading ~1,0–1,2 m³/jam·m²), kedalaman 3–4 m (volume ≈50–80 m³), waktu tinggal ~2–4 jam. Oil separator dengan waktu tinggal 15–20 menit (≈5–7 m³) menurunkan minyak ke ≲5 mg/L; DAF opsional untuk minyak emulsi. Duplex sand/anthracite filter (dua unit paralel, masing‑masing ~2 m² pada 10 m³/m²·jam) menurunkan sisa fines; activated carbon opsional untuk jejak organik.

Kualitas keluaran tipikal: kekeruhan < 10 NTU, TSS < 20–30 mg/L, minyak ≲ 2 mg/L—selaras dengan reuse cooling. Train ini menutup loop CC hingga ~80–95% reuse dan memangkas kebutuhan air segar serupa, sembari memudahkan pemenuhan batas TSS ≪ 50 mg/L dan oil & grease 5–20 mg/L yang lazim diterapkan.