pH 9–10, Zn Lolos Baku Mutu, Ammonia Tuntas: Rencana Limbah Cair Area Fluxing yang Realistis
Air bilasan flux galvanizing membawa Zn²⁺ dan NH₄⁺ tinggi. Rute dua tahap—presipitasi kimia dan, bila perlu, biologi—secara rutin menurunkan Zn ~95% dan ammonia hingga satuan mg/L, didukung data lapangan dan regulasi.
Ruang fluxing adalah sumber limbah cair “berat” di galvanizing. Larutan flux berbasis zinc chloride (ZnCl₂) dan ammonium chloride (NH₄Cl) meninggalkan jejak Zn²⁺ terlarut dan amonium (NH₄⁺) di air bilasan; bahkan, “kettle‑flux solutions can be ≈98% ZnCl₂ by weight” [nepis.epa.gov], dan setelah pembilasan awal, komponen kerja masuk ke larutan ZnCl₂ dan NH₃C1 [nepis.epa.gov]. Klasifikasinya tegas: “zinc, lead, and iron, which must be treated as hazardous” [nepis.epa.gov].
Di Indonesia, batas buang (PermenLH/PermenLHK) menuntut konsentrasi mg/L yang rendah—Zn lazimnya ≲5 mg/L, dan ammonia‑nitrogen juga di kisaran mg/L rendah. Contoh setempat: limbah pabrik ZnO dengan influen 79 mg/L Zn dipresipitasi menjadi 3,7 mg/L (95% removal) dan memenuhi baku mutu Menteri [researchgate.net] (kami menginferensikan target serupa mungkin berlaku untuk efluen galvanizing).
Karakter limbah flux dan konteks regulasi
Air bilasan flux secara khas membawa Zn²⁺ dan NH₄⁺ tinggi akibat komposisi bak flux (ZnCl₂/NH₄Cl) [nepis.epa.gov]. “Kettle‑flux solutions can be ≈98% ZnCl₂ by weight” sehingga bilasan yang tampak “encer” pun bisa memuat puluhan mg/L Zn [nepis.epa.gov]. Kaji ulang EPA menyebut limbah galvanizing mengandung “zinc, lead, and iron, which must be treated as hazardous” [nepis.epa.gov].
Regulasi Indonesia menahan Zn pada kisaran ≲5 mg/L dan ammonia‑N di mg/L rendah, dan studi Ratnawati dkk. (2020) pada industri ZnO menunjukkan bahwa target tersebut realistis via presipitasi hidroksida: 79 mg/L → 3,7 mg/L (95%) [researchgate.net]. Konteks regulasi ini juga dirujuk oleh studi tersebut [researchgate.net].
Presipitasi Zn berbasis pH 9–10
Tulang punggung pengolahan adalah presipitasi hidroksida: penyesuaian pH (~9–10) dengan Ca(OH)₂ atau NaOH mengubah Zn²⁺ menjadi padatan Zn(OH)₂ lewat reaksi Zn²⁺ + 2 OH⁻ → Zn(OH)₂ [researchgate.net]. Rentang optimalnya ~pH 9,0–9,5; pada pH 9,0–9,5, satu studi melaporkan 93–95% removal Zn [researchgate.net]. Ratnawati dkk. menambahkan alkali dan polimer 50 mg/L PAC (polyaluminum chloride, koagulan) untuk mempercepat; pada pH 9,5, Zn turun dari 79 menjadi 3,71 mg/L (95,3%) hanya dalam 10 menit reaksi [researchgate.net]. Bahkan pH 9,0 saja memberi 93,8% removal (Zn ≈4–5 mg/L) dengan reagen lebih sedikit [researchgate.net].
Untuk dosis yang konsisten dan aman, penggunaan dosing pump alkali memudahkan pengendalian pH. Karena partikel Zn(OH)₂ cenderung sulit mengendap (low settleability), koagulan/flokulan umumnya ditambahkan; PAC 50 mg/L dalam uji Ratnawati mempercepat penurunan kekeruhan (turbidity) [researchgate.net]—PAC tersedia sebagai koagulan PAC, dan opsi flokulasi tambahan bisa didukung flocculants. Praktik lapangan EPA juga mencatat pengolahan limbah galvanizing “by lime and polymer addition and pH adjustment” dengan hasil baik [nepis.epa.gov].
Setelah presipitasi, padatan hidroksida logam perlu diendapkan atau disaring. Kolam pengendap konvensional atau clarifier membantu memisahkan flok; untuk tapak terbatas, lamela settler memperkecil jejak lahan. Filtrasi akhir dapat memakai media seperti cartridge filter bila dibutuhkan “polishing”. Nilai keluaran: presipitasi kimia secara rutin menghilangkan >90% Zn; misalnya, awal ~80 mg/L turun ke ~3–5 mg/L (≈95%) [researchgate.net] [researchgate.net], jauh di bawah ambang lazim. Dosis (mis. 1,1 kg Ca(OH)₂ per kg Zn) dan polimer (puluhan mg/L) diskalakan menurut laju alir dan konsentrasi.
Pengelolaan lumpur dan potensi pemulihan Zn
Lumpur hasil pengendapan berisi hidroksida logam; “galvanizing sludge” lazimnya mengandung ~8–18% Zn berdasarkan bobot kering [mdpi.com]—cukup tinggi untuk pertimbangan pemulihan zinc. Secara stoikiometri, ~1,5 kg Zn(OH)₂ terbentuk per kg Zn yang diambil. Unit pengeringan/penanganan lumpur dapat mengacu pada solusi sludge treatment. Sementara itu, efluen jernih pasca‑endap terutama berisi ion kalsium dan klorida, dengan sisa Zn ≲ beberapa mg/L.
Ammonia: pergeseran NH₄⁺/NH₃ dan kebutuhan biologis
Bilasan flux juga memuat NH₄⁺ dari NH₄Cl. Kenaikan pH (untuk presipitasi logam) menggeser keseimbangan NH₄⁺ → NH₃ (pKa ≈ 9,25) sehingga sebagian terkelupas (stripping), tetapi sering masih tersisa signifikan. Jika baku buang NH₃–N sangat ketat (mis. mendekati nol, <1–2 mg/L), tahap biologis nitrifikasi—dan bila perlu denitrifikasi—direkomendasikan. Dalam nitrifikasi aerob, bakteri kemoautotrof mengoksidasi NH₄⁺→NO₂⁻→NO₃⁻, lazimnya >90% removal; sistem aerasi counter‑current mencapai hingga 98% removal ke <1 mg/L NH₃–N [nepis.epa.gov]. Desain realistis—SBR (sequence batch reactor) dan MBBR (moving bed biofilm reactor)—rutin menurunkan ammonia tinggi (puluhan mg/L) ke satuan mg/L.
Logam berat dapat menghambat nitrifier, sehingga pra‑penghilangan Zn krusial [mdpi.com] [mdpi.com]. Setelah Zn ≲5 mg/L, toksisitasnya terhadap nitrifier minimal; sebagai contoh, kadar Zn hingga ~5 mg/L berdampak kecil pada AOB (ammonia‑oxidizing bacteria, bakteri pengoksidasi amonia), sementara ~20 mg/L memicu inhibisi irreversibel [mdpi.com]. Integrasi unit biologis dapat berbasis MBBR atau SBR. Karena air bilasan umumnya berkadar BOD rendah, denitrifikasi mungkin memerlukan karbon eksternal (mis. metanol).
Hasil terukur: nitrifikasi yang dirancang baik memotong NH₄–N >90%; menara aerasi counter‑current mencapai 98% removal (efluen <1 mg/L) [nepis.epa.gov]. Jika lahan/biaya menekan, tornya gas‑stripping dapat dipertimbangkan (uji mencapai removal serupa [nepis.epa.gov]), meski reaktor biologis umumnya lebih ringkas dan cost‑effective untuk alir kontinyu.
Ukuran sistem dan capaian kinerja
Rencana dua tahap ini diringkas sebagai berikut. Tahap kimia: tambahkan alkali (kapur atau NaOH) hingga pH ≈9–10 agar Zn mengendap sebagai Zn(OH)₂ [researchgate.net]; ko‑dosis koagulan seperti PAC 50 mg/L mempercepat pengendapan [researchgate.net]. Tahap biologis: bila batas NH₄–N sangat rendah, alirkan efluen jernih ke reaktor aerasi untuk nitrifikasi (± denitrifikasi), yang lazimnya menurunkan NH₃–N >90% dan kerap mencapai <1–2 mg/L [nepis.epa.gov]. Zn sisa yang kini <5 mg/L tidak signifikan mengganggu nitrifier [mdpi.com] [mdpi.com]. Denitrifikasi dapat menyusul bila persyaratan nitrat/pH menuntutnya.
Contoh kuantitatif: untuk 100 m³/hari efluen flux pada 80 mg/L Zn dan 50 mg/L NH₄–N, dosis sekitar 10–12 kg/hari Ca(OH)₂ (atau NaOH) cukup untuk mencapai pH 9–9,5. Ini mempresipitasi ≈95% Zn (menyisakan ≤4 mg/L). Lumpur Zn(OH)₂ yang terbentuk (≈1,5 kg/kg‑Zn) perlu dikeringkan. Setelah padatan dipisah, NH₄–N ~50 mg/L masuk ke unit biologis. Unit biologis 500 m³ (HRT 6–8 jam; DO ~2 mg/L—HRT = hydraulic retention time/waktu tinggal hidrolik; DO = dissolved oxygen/oksigen terlarut) mampu menitrifikasi >90% menjadi <5 mg/L NH₄–N (menghasilkan ~7 mg/L NO₃–N). Keluaran ini umumnya memenuhi batas ketat di banyak yurisdiksi. Data panduannya: ~95% removal Zn [researchgate.net] dan ~98% removal NH₃ [nepis.epa.gov].
Catatan desain dan verifikasi
Cakupan presipitasi Zn: pH 9–10 efektif, dengan capaian 93–95% pada pH 9,0–9,5 dan efluen Zn ~3–5 mg/L pada kasus awal ~80 mg/L [researchgate.net] [researchgate.net]. Koagulasi/flokulasi memperbaiki keterendapan Zn(OH)₂ yang rendah. Untuk separasi padatan, opsi merangkum clarifier hingga unit kompak seperti lamela settler. Setiap pilihan desain—setpoint pH, dosis koagulan, ukuran reaktor—wajib divalidasi melalui uji lab atau pilot dengan air limbah flux aktual [researchgate.net].