Menyulap Limbah Pencuci Gas Tanur Tiup Jadi Air Proses: Klarifier + Presipitasi Kimia, Reuse hingga 95%+

Realitas di tanur tiup modern: air blowdown scrubber gas datang sangat keruh—Total Suspended Solids (TSS, padatan tersuspensi total) berada di kisaran 1–10 g/L atau 1.000–10.500 mg/L, dengan Total Dissolved Solids (TDS, padatan terlarut total) sekitar ~350–500 mg/L dan kesadahan ~230 mg/L sebagai CaCO₃ (Yokogawa).

Logam berat seperti Zn, Pb, dan Cd cenderung “menumpang” pada partikel halus berukuran <20 μm, sementara Cr dan Ni biasanya kurang bergantung ukuran partikel (ACS Publications). Di fase terlarut, kadarnya sering masih di rentang satuan hingga puluhan mg/L—padahal batas regulasi meminta level sub‑mg/L (misalnya Pb ~0,05 mg/L, Zn ~2 mg/L; dokumen standar). Artinya, sistem harus mampu menurunkan TSS >99% dan mereduksi mayoritas logam terlarut ke ambang pelepasan atau reuse.

Klarifier dan pemekatan lumpur

Tahap pertama adalah klarifikasi (sedimentasi/thickener) yang kuat untuk menggugurkan padatan kasar hingga halus. Unit klarifikasi hidrolik besar atau lamella berkapasitas tinggi lazim mencatat >90–95% removal TSS (Monroe Environmental; Yokogawa). Contoh konkret: thickener berdiameter 100 kaki pada lini BF menghasilkan efluen TSS ~15 mg/L dengan underflow 5% padatan (Monroe Environmental).

Secara desain, panduan seperti surface overflow rate dan beban padatan diarahkan agar TSS residual <20 mg/L demi melindungi tahap hilir. Praktiknya, efluen klarifier sering sudah memenuhi atau melampaui standar pabrik baja—misalnya 15 mg/L TSS (Monroe Environmental). Untuk implementasi, penggunaan unit clarifier dapat dikombinasikan dengan opsi laju tinggi seperti lamela settler atau tube settler saat footprint menjadi kendala.

Klarifier biasanya dibantu flokulasi (penambahan koagulan atau polimer dosis rendah) dengan rake horizontal untuk memadatkan slurry ke underflow yang lebih pekat. Penggunaan bahan coagulants dan flocculants umum dilakukan sebagai bagian dari optimasi flok. Hasilnya, debu oksida besi ratusan hingga ribuan mg/L di air cucian tersapu >90%, membentuk lumpur berat (kaya Fe dan membawa Zn/Pb/Cd teradsorpsi) untuk pengeringan serta pembuangan atau potensi guna ulang.

Presipitasi kimia logam berat

Setelah padatan tersingkir, air klarifikasi masih memuat logam terlarut (Zn, Pb, Cd, Ni, dan sebagian Fe). Langkah berikutnya adalah presipitasi pada pH tinggi dengan penambahan alkali—umumnya Ca(OH)₂ atau NaOH—untuk mendorong reaksi M²⁺ + 2OH⁻ → M(OH)₂(s) pada pH 9–11. Dalam praktik, tahap ini mengangkat removal menjadi ~98–99% untuk banyak logam. Pang dkk. (2009) melaporkan >99% removal Zn(II) dan Cu(II) (awal ~5–90 mg/L) pada pH 8,7–11,1, dan ~98% untuk Pb pada pH optimal (ResearchGate).

Catatan kinerja: Pb kerap membentuk garam basa sehingga perlu dorongan koagulan alum atau koagulan polialuminium agar tembus <0,05 mg/L (ResearchGate). Dalam skema operasi, hal ini bisa diakomodasi dengan pemilihan koagulan berbasis polialuminium seperti opsi PAC/ACH, serta pengumpanan kimia yang stabil memakai dosing pump untuk kontrol pH yang presisi.

Chromium(III) mengendap baik di pH 8–9; Ni(II) di pH 8–10. Beberapa desain memakai dua tahap: pembentukan ferrous hydroxide pada pH ~6–7 untuk mengeliminasi sisa sianida atau Cr, lalu dosis alkali kedua untuk Zn/Pb/Cd. Setelah penyesuaian pH, slurry dialirkan ke klarifier/thickener kedua untuk pemisahan sludge hidroksida logam. Konsentrasi padatan underflow biasanya beberapa persen; contoh Monroe menunjukkan ~5% padatan underflow (Monroe Environmental). Sludge presipitat (kaya hidroksida Fe, Al, Zn, Pb, dsb.) kemudian dikeringkan dan ditangani sebagai limbah B3 atau berpotensi didaur ulang (misal pemulihan besi). Secara keseluruhan, presipitasi kimia lazim memberikan removal **99%+** untuk target logam, menurunkan konsentrasi hingga level sangat rendah (sering <0,1 mg/L; ResearchGate).

Kualitas air olahan dan strategi reuse

Dengan TSS dan logam berat ditekan, air hasil klarifikasi dan netralisasi siap kembali ke layanan utilitas pabrik. Praktik terkini di pabrik baja terintegrasi mencatat daur ulang air ~90% (MDPI). Colla dkk. melaporkan pabrik terintegrasi umumnya me‑reuse 88% air masuk, dengan konsumsi bersih hanya 1,6–3,3 m³ per ton baja (MDPI).

Di Tiongkok, strategi closed‑loop agresif menurunkan pengambilan air baku dari ~29 ke ~2,5 m³/ton antara 2000–2020, mencapai ~98% reuse (IWA Publishing). Prinsipnya konsisten: air scrubber yang sudah bersih diputar lagi ke sistem pendingin dan pembersih gas BF, atau dipakai di sinter plant, coke plant, dan area lain.

Contoh historis: Interlake steelworks di Chicago menerapkan sistem resirkulasi gabungan scrubber BF/sinter dan mengeliminasi net wastewater discharge (U.S. EPA). Sebelum resirkulasi, pabrik melepas ~2 lbs polutan per ton hot metal; sesudahnya, net discharge menjadi negatif (intake > output), dengan kenaikan biaya O&M sekitar US$275.000/tahun namun menghemat setara dua siklus pengerukan dan tetap patuh baku mutu (U.S. EPA).

Secara praktis, air olahan (pH ternetralkan dan logam <0,1 mg/L) dapat kembali memberi makan gas scrubber, cooling towers, atau wash‑water proses. Kadang diperlukan bleed berkala atau sedikit makeup air baru untuk mengendalikan akumulasi garam terlarut, tetapi mayoritas debit bisa di‑reuse. Dengan konfigurasi ini, target reuse air >95% realistis, memangkas air baku per ton baja menjadi beberapa meter kubik (sering <2 m³/t)—cocok dengan tolok ukur “green steel” (standar industri hijau Indonesia, misalnya, menargetkan ≤1,8 m³/t air baku; MDPI; IWA Publishing).

Untuk menunjang operasi jangka panjang, peralatan pendukung pengolahan air—seperti sensor, mixer, dan kontrol—dapat dipaketkan sebagai water treatment ancillaries guna menjaga stabilitas loop recycle.

Ringkasan desain dan implikasi operasional

Susunan sistem ringkasnya: klarifikasi tahap awal untuk menurunkan TSS dari 1–10 g/L ke belasan mg/L, lalu presipitasi kimia pH 9–11 untuk mengendapkan logam sebagai hidroksida, diakhiri klarifikasi kedua dan pengolahan lumpur. Kombinasi ini menurunkan TSS dan logam ke level regulasi, membuka reuse hampir menyeluruh atas efluen scrubber BF dan memangkas penggunaan air baku pabrik sebesar 80–95% (MDPI; IWA Publishing). Seluruh angka dan klaim didukung sumber peer‑review dan laporan industri: profil air limbah dari Yokogawa; perilaku logam di sludge dari ACS Publications; kinerja klarifier dari Monroe Environmental; efisiensi presipitasi dari Pang dkk.; dan praktik reuse/neraca air pabrik dari Colla dkk. serta Liang dkk. Batas regulasi logam berat (0,05–2 mg/L) dirujuk dari dokumen standar, sedangkan contoh resirkulasi Interlake dan implikasi biaya diambil dari U.S. EPA.