Scale Pit–API–DAF: Rancangan Limbah Air Pabrik Canai Baja yang Mengembalikan 80–90% Air

Pabrik canai panas/dingin menghasilkan limbah berat: mill scale (oksida besi) dan oli/grease dari coolant dan pelumasan. Meski demikian, pabrik baja modern mendaurulang air dalam porsi besar: studi Colla dkk. menunjukkan pabrik terintegrasi menarik ≈28,6 m³/ton dan membuang 25,3 m³/ton—hanya ≈3,3 m³/ton konsumsi bersih (www.mdpi.com). Dalam praktik, sekitar 88–94% air masuk didaurulang (www.mdpi.com), dan survei pabrik baja di Tiongkok mengonfirmasi reuse tinggi: 25 dari 31 (~81%) melampaui 70% reuse, dan sekitar 32% melampaui 90% (iwaponline.com).

Di Indonesia, fasilitas Krakatau Posco mengolah 17.000 m³/hari air proses (termasuk efluen canai) dan memanfaatkan ulang sekitar 700 m³/hari (lestari.kompas.com)—mengacu pada “baku mutu” nasional untuk dibuang ke laut atau reuse (lestari.kompas.com). Di fasilitas tersebut, air baku secara eksplisit diolah untuk pembuatan baja, dengan konduktivitas <80 µS setelah reverse osmosis (RO) penuh (lestari.kompas.com).

Komposisi limbah dan neraca air

Air limbah canai didominasi mill scale (oksida besi) dan oli/grease, plus jejak logam. Target akhir: reclaim air jauh di atas 80%—angka yang sejalan dengan praktik pabrik baja modern (88–94% recycle; www.mdpi.com). Untuk konteks, tungku busur listrik (EAF) bahkan bisa mencapai ≈1,6 m³/ton konsumsi bersih (www.mdpi.com). Di Tiongkok, sekitar 81% pabrik melaporkan >70% reuse dan ~32% menembus 90% (iwaponline.com).

Scale pit dan pengendapan padatan berat

Gerbang pertama adalah scale pit—bak sedimentasi dalam untuk menjatuhkan mill scale dan pasir. Waktu tinggal tipikal ~30–60 menit (nepis.epa.gov) agar partikel 50–100 μm turun. Desain lazim: bak persegi panjang memanjang (perbandingan panjang:lebar ≥5:1) dengan kedalaman ~8–10 m atau lebih, dilengkapi skimmer minyak di permukaan dan pompa lumpur di dasar. Sludge berat dikeruk berkala—misalnya mingguan dengan grab/clamshell—dan kerap didaur ulang ke pabrik sinter.

Data lapangan menopang pendekatan ini. Studi US EPA menunjukkan trio scale pit di hot strip mill menangkap ≈4.085 ton skala besi dalam 11 bulan (≈124 t/hari), setara ~1.300 mg/L padatan tersuspensi total, TSS (total suspended solids, ukuran konsentrasi padatan dalam mg/L) pada influen (nepis.epa.gov), sehingga efluen pit melaporkan “low net quantities of TSS” (praktis hampir seluruh oksida besi tertangkap; nepis.epa.gov). Catatan penting: pit ini tidak menurunkan kadar minyak/grease; studi yang sama mencatat tidak ada efek terhadap oil/grease (nepis.epa.gov).

Pemisahan minyak API dan flotasi DAF

Setelah skala disisihkan, target berikutnya adalah minyak dan partikel ringan. Rangkaian standar menggabungkan pemisah gravitasi API (American Petroleum Institute, pemisah minyak‑air berbasis densitas) dan DAF (dissolved air flotation, flotasi udara terlarut). Pada API separator, tangki alir mendatar (L:W ≈5:1) dioperasikan pada kecepatan <3 ft/menit untuk mengapungkan minyak bebas (free oil, tidak teremulsi) dan mengendapkan padatan (parsianfarab.com). Kinerja tipikal: 80–90% free oil terskim (parsianfarab.com). Untuk unit ini, opsi produk industri seperti oil removal relevan pada tahapan pemisahan minyak bebas.

Air keluar API kemudian memasuki DAF. Di sini, air jenuh udara diinjeksi membentuk mikrogelembung yang menempel pada droplet minyak dan partikel halus, lalu mengapungkannya sebagai sludge permukaan (parsianfarab.com). DAF lazim menangani beban minyak/TSS hingga ~500 mg/L dan menghilangkan ≈95% minyak dan TSS (parsianfarab.com). Aplikasi praktis sering menambahkan koagulan atau flokulan sebelum DAF untuk memperbesar aglomerat; pengumpan bahan kimia yang akurat seperti dosing pump dibutuhkan, bersama paket bahan kimia coagulants dan flocculants. Solusi DAF siap pakai setara dengan unit DAF di pasar.

Kombinasi API+DAF ini lazim menghasilkan residu minyak dalam air pada kisaran satu digit mg/L dan membuang sebagian besar TSS. Secara regulasi, capaian TSS ≈30 mg/L (rata-rata 30 hari) dianggap tercapai dengan klarifier dan flotasi (nepis.epa.gov), sejalan dengan peran clarifier di banyak skema industri.

Filtrasi multimedia dan polishing akhir

Tahap terakhir adalah filtrasi tersier untuk menyingkirkan sisa padatan halus dan memoles air agar siap reuse. Pilihan lazim meliputi filter multimedia (pasir/anthracite), filter kartrid, atau membran bila mutu sangat tinggi dibutuhkan. Salah satu pabrik memakai “high‑rate filters” media slag/batuan untuk mencapai TSS efluen sangat rendah—jernih untuk umpan cooling tower (givemechallenge.com). Pada tahap ini, media seperti sand silica dan anthracite lazim dipakai, dengan cartridge filter untuk polishing tambahan, dan activated carbon bila jejak minyak/organik perlu diturunkan lebih lanjut.

Untuk daur ulang ekstrem, ultrafiltrasi (UF) atau reverse osmosis (RO) dapat menyusul. Colla dkk. mencatat kopling UF dengan RO menghasilkan “very high quality” air yang layak reuse (www.mdpi.com). Di sinilah sistem ultrafiltration sebagai pretreatment dan paket brackish water RO—atau platform membrane systems—sering diposisikan, tanpa mengubah fakta bahwa spesifikasi mutu akhir ditentukan proses tiap pabrik.

Kriteria reuse berbeda menurut aplikasi: untuk make‑up cooling tower, TSS tinggal beberapa mg/L dengan kekeruhan rendah; untuk mutu sangat tinggi (mis. air descaling atau utilitas), konduktivitas dan kekerasan turut diperiksa. Catatan praktik: efluen filter yang jernih di contoh hot‑strip mill dipompa kembali ke cooling tower untuk reuse (givemechallenge.com).

Reuse proses dan keseimbangan air pabrik

Dengan train scale pit → API → DAF → filtrasi, air terolah pada umumnya kembali ke sirkuit pabrik, terutama sebagai air pendingin. Colla dkk. menggambarkan hot strip mill di mana setelah sedimentasi dan dekantasi, air “goes to the cooling tower” untuk reuse (www.mdpi.com). Contoh lapangan lain: efluen filter yang telah dipoles dipompa kembali ke cooling tower (givemechallenge.com).

Dari sisi angka, target reuse 80–90% realistis: pabrik terintegrasi umumnya mendaur ulang ~88–94% air masuk (www.mdpi.com), dan survei Tiongkok menunjukkan ~81% pabrik di atas 70% reuse serta ~32% melampaui 90% (iwaponline.com). Dampaknya besar: pada 1 ton baja, kebutuhan air segar turun dari ~28 m³ menjadi ≈3 m³ (www.mdpi.com). Di Indonesia, fasilitas Krakatau Posco menegaskan pendekatan ini—mengolah 17.000 m³/hari dan reuse sekitar 700 m³/hari dengan mutu yang memenuhi “baku mutu” (lestari.kompas.com; lestari.kompas.com; lestari.kompas.com).

Kepatuhan baku mutu dan indikator kinerja

Sistem di atas dirancang untuk memenuhi batas nasional “baku mutu” (mis. PermenLHK untuk TSS dan minyak). Target operasional: ≤30–50 mg/L TSS dan minyak mendekati nol, konsisten dengan asumsi EPA AS bahwa TSS 30 mg/L dapat dicapai dengan klarifier dan flotasi (nepis.epa.gov). Fasilitas Krakatau Posco secara eksplisit mengolah untuk “baku mutu” baik untuk buang ke laut maupun reuse (lestari.kompas.com).

Ringkasnya, train scale pit + API/DAF + filtrasi biasanya menghilangkan >95% TSS dan minyak, menghasilkan efluen yang memenuhi regulasi. Reuse umumnya melampaui 80%, menekan volume limbah ≈90% dan konsumsi air segar di tingkat sama, selaras dengan sasaran ekonomi sirkular (www.mdpi.com; iwaponline.com). Contoh metrik: satu hot strip mill India melaporkan air terpolish ~2–3 mg/L padatan sehingga bisa didaur ulang (givemechallenge.com); sebuah proyek Tiongkok menunjukkan UF+RO menghasilkan “very high quality” air (konduktivitas 80 µS) dan mendorong reuse ketimbang pembuangan (www.mdpi.com; lestari.kompas.com).