Limbah cair laundry dan IPAL

Modul sistem laundry membuka pembahasan limbah dengan satu kalimat yang mengubah cara memandangnya: limbah bukan anomali, melainkan hasil langsung dari cara sistem dirancang dan dijalankan, dan ia membawa jejak keputusan yang diambil pada air, kimia, arsitektur proses, mesin, dan panas. Modul yang sama menyebut instalasi pengolahan air limbah (IPAL) sebagai penjaga keseimbangan, bukan tempat membuang kesalahan.

Satu studi terhadap air limbah sebuah laundry komersial memperlihatkan mengapa pandangan ini perlu. Selama 30 hari pengambilan sampel, pH air limbah rata-rata sekitar 5,6 dengan rentang 3,3–6,8, sepertiga sampel berada di bawah rentang pH 5–9 yang dipakai sebagai acuan di lokasi studi, dan konsentrasi surfaktan anionik berkisar dari sekitar 12 sampai lebih dari 1.000 mg/L. Limbah laundry tidak selalu basa, dan tidak seragam.

Bab ini ada karena setiap keputusan di bab-bab sebelumnya, dari dosis alkali sampai jumlah bilasan, akhirnya muncul di saluran buang. Bedanya dengan rak Air di Bab 2 · Air & Pengolahan Air dan Bab 3 · Air & Pengolahan Air: rak itu membahas alur pengolahan air limbah, koagulasi, pemisahan, dan desinfeksi secara umum; bab ini membaca limbah laundry sebagai akibat proses dan sebagai alat diagnosis.

Batas pembahasan

Bab ini membahas limbah cair dari proses cuci. Desain unit pengolahan dibahas di rak Air. Baku mutu yang berlaku ditentukan oleh jenis usaha, lokasi, dan persetujuan teknis atau izin pembuangan masing-masing fasilitas, misalnya ketentuan air limbah domestik bila laundry bergabung dengan IPAL hotel atau ketentuan daerah untuk usaha laundry. Bab ini tidak menyalin angka baku mutu; fasilitas mengambilnya dari dokumen izinnya sendiri. Angka pada contoh kerja adalah ilustrasi.

Pengambilan sampel air limbah membawa bahaya kimia dan biologis. Air buang cuci utama panas dan basa, air bilas akhir dapat asam, dan limbah laundry layanan kesehatan membawa bahaya biologis. Sampel diambil dari titik yang ditetapkan dengan sarung tangan dan pelindung mata, dan bak atau sumur pengumpul tidak dimasuki tanpa prosedur ruang terbatas, karena limbah yang membusuk dapat menghasilkan hidrogen sulfida yang beracun dan oksigen dapat kurang; prosedur itu mencakup pengukuran gas, ventilasi, dan orang siaga di luar. Air buang cuci utama dapat melukai bila terpercik saat panas. Pekerja yang menangani limbah laundry layanan kesehatan menjaga kebersihan tangan dan mengikuti program vaksinasi fasilitas. Pernyataan ini berasal dari pengetahuan keselamatan umum dan dicatat di peta sumber.

Sumber beban dari tiap tahap

Modul menyebut tiga asal beban limbah: sisa kimia yang tidak terbilas sempurna, kotoran yang terlepas dari linen, dan air bilasan yang dipakai untuk menjaga hasil akhir. Bila dipetakan ke tahap program dari bab arsitektur program:

Dua sifat langsung terlihat. Pertama, beban organik dan kimia terkumpul di awal program, sedangkan debit terbesar ada di bilasan. Kedua, pH air buang berubah dari basa kuat ke asam dalam satu siklus. Studi di atas tidak menjelaskan penyebab pH asamnya, dan tidak satu pun dari 30 sampelnya bersifat basa. Titik pengambilan sampel, porsi air bilas akhir, dan jenis kimia yang dipakai adalah kemungkinan yang belum diuji; yang dapat dipastikan hanyalah bahwa pH limbah laundry tidak dapat diandaikan dari pH cuci utama.

Modul juga menulis bahwa penambahan kimia untuk mengompensasi masalah lain, kenaikan suhu, atau perpanjangan waktu proses sering berujung pada limbah yang lebih berat, bukan proses yang lebih efektif. Hubungan ini adalah bentuk lain dari pelajaran bab lima faktor: kompensasi di hulu punya harga di hilir.

Debit dan konsentrasi berfluktuasi

Modul menyebut fluktuasi sebagai sifat bawaan limbah laundry: debit dan konsentrasi mengikuti ritme produksi, jam sibuk, jenis linen, dan variasi proses. Satu mesin besar membuang ratusan liter dalam satu atau dua menit pada setiap pembuangan, lalu tidak membuang apa-apa selama tahap berikutnya berjalan. Beberapa mesin yang dijadwalkan bersamaan menghasilkan puncak debit yang jauh di atas rata-rata harian.

Konsentrasi juga berubah. Studi laundry komersial tidak menemukan pola dalam konsentrasi bahan organik selama periode pengambilan sampel, dan mencatat konsentrasi kebutuhan oksigen kimiawi yang sangat bervariasi. Akibat praktisnya: satu sampel sesaat tidak mewakili limbah laundry. Penilaian beban memerlukan sampel komposit yang mengikuti debit, atau sampel dari bak ekualisasi yang sudah tercampur.

Parameter yang diukur

Parameter berikut umum dipakai untuk limbah laundry. Angka contoh berasal dari satu studi laundry komersial dan bukan acuan umum.

Kebutuhan oksigen kimiawi (chemical oxygen demand, COD) dan kebutuhan oksigen biokimiawi (biochemical oxygen demand, BOD) dijelaskan di Bab 1 · Air & Pengolahan Air dan Bab 2 · Air & Pengolahan Air. Untuk laundry, perbandingan BOD terhadap COD memberi petunjuk seberapa besar beban organik dapat diolah secara biologis, karena sebagian surfaktan dan pengkelat terurai lambat. Pernyataan ini berasal dari pengetahuan pengolahan limbah umum dan dicatat di peta sumber.

Mengambil sampel yang mewakili

Karena limbah laundry berfluktuasi, cara pengambilan sampel menentukan arti angkanya. Tiga aturan kerja dipakai rak ini.

1. Komposit menurut debit. Sampel kecil diambil berkala sepanjang jam operasi, dan volume tiap sampel sebanding dengan debit saat itu, lalu dicampur. Hasilnya mewakili beban rata-rata. Bila debit tidak diukur, sampel dari keluaran bak ekualisasi yang tercampur baik adalah pendekatan terbaik.
2. Ukur di tempat untuk parameter yang cepat berubah. pH dan suhu diukur segera di lapangan, karena keduanya berubah dalam wadah, seperti dibahas di bab pH dan pengukuran.
3. Ikuti laboratorium untuk parameter lain. Wadah, pengawetan, dan batas waktu analisis COD, BOD, minyak dan lemak, serta surfaktan mengikuti ketentuan laboratorium yang dipakai, dan setiap sampel dicatat waktu, titik, dan keadaan produksinya. Oksidator sisa, seperti klorin atau hidrogen peroksida, mengganggu uji BOD dan COD, sehingga keberadaannya dicatat dan penanganannya mengikuti aturan laboratorium.

Titik penaatan, yaitu titik tempat baku mutu dinilai, ditetapkan dalam izin. Sampel dari saluran satu mesin berguna untuk diagnosis proses, tetapi tidak dipakai untuk menilai penaatan.

Ekualisasi dan penyangga

Modul menempatkan stabilitas sebagai tujuan utama IPAL, bukan hasil terbaik sesekali, dan menyebut penyangga sebagai bagian arsitektur sistem limbah yang menghaluskan fluktuasi debit dan konsentrasi. Memperbesar kapasitas tanpa mengelola aliran dan beban yang masuk tidak memberi kestabilan.

Bak ekualisasi melakukan tiga hal untuk limbah laundry:

1. Meratakan debit. Puncak pembuangan ditampung lalu dialirkan ke pengolahan dengan debit yang lebih tetap.
2. Mencampur pH. Air buang basa dari cuci utama dan air buang asam dari bilas akhir bercampur dan sebagian saling menetralkan, sehingga koreksi pH yang diperlukan lebih kecil dan lebih stabil. pH campuran bukan rata-rata pH aliran; hasilnya ditentukan oleh alkalinitas dan keasaman tiap aliran, seperti dibahas di bab pH dan pengukuran. Air buang pemutih klorin yang bertemu air bilas akhir yang asam di bak dapat melepaskan gas klorin, sehingga bak diberi ventilasi dan klorin sisa dikendalikan di hulu.
3. Mendinginkan. Air buang panas bercampur dengan air bilasan yang lebih dingin dan kehilangan panas di bak.

Ukuran bak ekualisasi ditentukan oleh pola pembuangan harian, bukan hanya volume harian. Bab 2 · Air & Pengolahan Air membahas dasar ekualisasi. Contoh kerja pertama menghitung debit rata-rata dan beban harian sebagai titik awal.

Penyaring serat sebelum bak ekualisasi dan pompa mengurangi penyumbatan, karena serat lepas dari linen dan pasir dari kotoran menumpuk di saluran dan pompa.

Rangkaian pengolahan yang umum

Rangkaian pengolahan limbah laundry biasanya dimulai dari penyaringan serat dan pasir, ekualisasi, dan penyesuaian pH, lalu diikuti pengolahan fisika-kimia seperti koagulasi dan flokulasi untuk padatan dan sebagian surfaktan, dan pengolahan biologis untuk bahan organik terlarut. Surfaktan yang tinggi dapat menimbulkan busa di bak aerasi dan mengganggu perpindahan oksigen. Pilihan rangkaian dan rancangannya dibahas di Bab 2 · Air & Pengolahan Air dan Bab 3 · Air & Pengolahan Air; yang ditekankan di sini adalah bahwa setiap unit bekerja lebih stabil bila beban dari hulu stabil. Pernyataan tentang busa berasal dari pengetahuan pengolahan limbah umum dan dicatat di peta sumber.

IPAL sebagai cermin hulu

Modul menyebut IPAL yang sering bermasalah sebagai sinyal tentang proses di hulu, dan perubahan mendadak pada karakter limbah sering berkorelasi dengan perubahan proses pencucian. Modul juga menyebut limbah sebagai indikator yang jujur: perubahan warna, bau, atau kestabilan limbah sering memberi petunjuk lebih awal tentang ketidakseimbangan sistem dibandingkan keluhan hasil cuci.

Beberapa hubungan yang dapat dipakai:

Tabel ini adalah hipotesis awal untuk diuji dengan data proses, sejalan dengan cara berpikir di Bab 3 · Sistem, Diagram & Diagnosis; perubahan limbah menunjuk arah, bukan sebab yang pasti. Log dosis dan log program menjadi pembanding yang paling berguna.

Batas IPAL dan tanggung jawab proses

Modul menegaskan bahwa IPAL memiliki batas, dan bila batas itu terus dilampaui, perbaikan yang hanya berfokus pada IPAL makin mahal dan tidak efektif; tanggung jawab kembali ke sistem secara keseluruhan. Beberapa beban lebih murah dicegah di hulu daripada diolah di hilir:

• dosis kimia berlebih karena dispenser tidak dikalibrasi atau formula tidak diskalakan, seperti di bab dispenser dan bab penskalaan dosis;
• cuci ulang yang menggandakan kimia, air, dan beban limbah untuk linen yang sama;
• klorin sisa yang dapat mengganggu pengolahan biologis;
• pH ekstrem dari pembuangan satu jenis tahap tanpa pencampuran.

Pengurangan di hulu juga mengubah beban limbah secara terukur, sehingga dampak perubahan formula dapat dibuktikan dengan sampel komposit sebelum dan sesudah perubahan, dinormalkan per kilogram linen, dan diulang beberapa hari karena variasinya besar.

Contoh kerja: neraca beban harian

Laundry menjalankan tiga mesin, masing-masing 8 siklus per hari. Setiap siklus memakai sekitar 1.200 L air. Konsentrasi COD rata-rata komposit air buang, dari sampel mengikuti debit, 1.500 mg/L.

Volume harian:

$$V = 3 \times 8 \times 1.200 = 28.800\ \text{L} \approx 28{,}8\ \text{m}^3$$

Beban COD harian:

$$m_{\text{COD}} = 1.500\ \text{mg/L} \times 28.800\ \text{L} = 43.200.000\ \text{mg} \approx 43\ \text{kg/hari}$$

Bila operasi berjalan 10 jam, debit rata-rata sekitar 2,9 m³/jam. Puncaknya jauh lebih besar: bila dua mesin membuang 300 L bersamaan dalam 2 menit, debit sesaat mencapai 600 L per 2 menit, setara 18 m³/jam, sekitar enam kali rata-rata. Puncak inilah yang menentukan volume bak ekualisasi serta ukuran saluran dan pompa yang mengisinya, sedangkan pompa dari bak ke pengolahan dirancang mendekati debit rata-rata; itulah tujuan ekualisasi. Angka pembuangan 300 L dalam 2 menit adalah ilustrasi.

Contoh kerja: suhu campuran air buang

Dalam satu jam, bak ekualisasi menerima 400 L air buang cuci utama pada 70 °C dan 1.600 L air bilasan pada 35 °C. Anggap kalor jenis sama dan abaikan kehilangan panas:

$$T_{\text{campur}} = \frac{400 \times 70 + 1.600 \times 35}{2.000} = \frac{28.000 + 56.000}{2.000} = 42\ \text{°C}$$

Suhu ini lebih rendah daripada air buang cuci utama, tetapi masih di atas suhu yang sesuai bagi sebagian proses biologis. Bila jadwal membuat beberapa mesin membuang cuci utama bersamaan tanpa bilasan, suhu sesaat bak naik jauh lebih tinggi. Ekualisasi yang cukup dan, bila dinilai layak, pemulihan panas dari air buang seperti di bab panas dan utilitas menurunkan suhu yang masuk pengolahan.

Contoh kerja: memangkas bilasan

Program memakai tiga bilasan masing-masing 300 L dan satu bilas akhir 150 L, ditambah pracuci 300 L dan cuci utama 200 L, total 1.550 L per siklus. Massa kimia yang akhirnya dibuang dianggap tetap 2,0 kg per siklus, karena dosis tidak berubah. Konsentrasi rata-rata kimia di air buang:

$$C_{3} = \frac{2.000\ \text{g}}{1.550\ \text{L}} \approx 1{,}29\ \text{g/L}$$

Bila satu bilasan dipangkas, volume menjadi 1.250 L dan konsentrasi rata-rata $2.000/1.250 = 1{,}60$ g/L, naik sekitar 24%. Massa kimia tetap adalah pendekatan pertama. Air berkurang 300 L, tetapi massa kimia yang dibuang tidak berkurang, dan bab arsitektur program menunjukkan bahwa sisa di linen dan kebutuhan penetral justru naik. Penghematan air yang sebenarnya menurunkan beban limbah adalah yang disertai penurunan dosis kimia yang terbukti tidak mengurangi hasil.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan aturan bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Sampel diambil dari titik yang ditetapkan dengan sarung tangan dan pelindung mata, dan bak atau sumur pengumpul tidak dimasuki tanpa prosedur ruang terbatas.

Contoh 1: sampel komposit menurut debit di IPAL hotel. Teknisi IPAL sebuah hotel mengambil satu sampel tiap jam selama empat jam, dengan debit 1,5; 4,5; 3,0; dan 1,0 m³/jam (angka latihan), untuk komposit 2,0 L. Volume tiap sampel sebanding debitnya:

$$v_i = V_{\text{komposit}} \times \frac{Q_i}{\sum Q} = 2{,}0\ \text{L} \times \frac{Q_i}{10{,}0}$$

Hasilnya 300, 900, 600, dan 200 mL. Bila tiap jam diambil sama banyak, 500 mL, jam keempat yang hanya membawa 10% debit mendapat bobot 25%, dan komposit tidak lagi mewakili beban rata-rata. pH dan suhu tetap diukur di tempat pada setiap pengambilan.

Contoh 2: membandingkan formula di laundry rumah sakit. Sebelum formula diganti, beban COD rata-rata 43 kg/hari untuk 2.400 kg linen per hari; sesudahnya 40 kg/hari untuk 2.000 kg linen per hari (angka latihan, dari sampel komposit beberapa hari).

$$\frac{43.000\ \text{g}}{2.400\ \text{kg}} \approx 17{,}9\ \text{g/kg}, \qquad \frac{40.000\ \text{g}}{2.000\ \text{kg}} = 20{,}0\ \text{g/kg}$$

Beban harian turun sekitar 7%, tetapi beban per kilogram linen naik sekitar 12%. Penurunan harian berasal dari produksi yang lebih kecil, bukan dari formula. Formula baru belum terbukti mengurangi beban, dan pengukuran diulang beberapa hari lagi sebelum keputusan diambil.

Contoh 3: harga cuci ulang di laundry hotel. Laundry pada contoh kerja neraca beban harian menjalankan 24 siklus produksi per hari, 1.200 L per siklus, dengan COD komposit 1.500 mg/L. Angka cuci ulang 6% (angka latihan) menambah sekitar 1,44 siklus per hari:

$$V = 0{,}06 \times 24 \times 1.200 = 1.728\ \text{L}, \qquad m_{\text{COD}} = 1.500\ \text{mg/L} \times 1.728\ \text{L} \approx 2{,}6\ \text{kg/hari}$$

Menurunkan cuci ulang ke 2% menghemat sekitar 1.150 L air dan 1,7 kg COD per hari. Angka ini batas bawah, karena program perlakuan ulang biasanya memakai dosis lebih tinggi, seperti di bab sortir dan penskalaan dosis. Mencegah cuci ulang di hulu lebih murah daripada mengolah bebannya di IPAL.

Salah tafsir yang sering muncul

Salah tafsir pertama adalah menganggap limbah laundry selalu basa. Air buang bilas akhir asam, dan sampel sesaat dapat menunjukkan pH asam.

Salah tafsir kedua adalah menilai limbah dari satu sampel sesaat.

Salah tafsir ketiga adalah menganggap IPAL yang lebih besar menyelesaikan masalah limbah. Beban yang berfluktuasi memerlukan ekualisasi, dan beban yang berlebih perlu dicegah di hulu.

Salah tafsir keempat adalah menganggap penghematan air selalu menurunkan beban limbah. Massa kimia yang dibuang ditentukan dosis.

Hubungan dengan bab lain

Bab 1 · Air & Pengolahan Air memberi dasar parameter mutu air. Bab 2 · Air & Pengolahan Air dan Bab 3 · Air & Pengolahan Air memberi dasar alur pengolahan, ekualisasi, koagulasi, dan pemisahan. Bab 3 · Sistem, Diagram & Diagnosis memberi cara menyusun hipotesis dari gejala. Di rak Laundry, bab ini bersandar pada bab air, kimia pembersih, oksidator, arsitektur program, penskalaan dosis, dan panas dan utilitas, serta menjadi dasar bab konsistensi operasi, K3, dan biaya per kilogram.

Latihan dan pembahasan

Tuliskan rumus, satuan, dan asumsi yang dipakai. Angka dalam soal adalah data latihan.

1. Dua mesin masing-masing 10 siklus per hari, 1.000 L per siklus, dengan COD komposit 2.000 mg/L. Hitung volume harian dan beban COD harian dalam kilogram.
2. Bak menerima 300 L pada 65 °C, 900 L pada 32 °C, dan 150 L pada 28 °C dalam satu jam. Hitung suhu campuran.
3. Operator IPAL melaporkan busa berlebih di bak ekualisasi sejak Senin. Susun dua hipotesis di hulu dan data pembedanya.
4. Sampel sesaat yang diambil pukul 10.00 menunjukkan pH 4,5, padahal sampel komposit minggu lalu pH 7,8. Jelaskan kemungkinan penyebab perbedaan ini sebelum menyimpulkan ada pelanggaran.
5. Manajemen ingin mengurangi air 20% dengan memangkas bilasan. Susun pertimbangan dari sisi limbah dan mutu linen.
6. Laundry rumah sakit bergabung dengan IPAL rumah sakit. Sebutkan dua hal dari proses laundry yang perlu dikomunikasikan kepada pengelola IPAL, dan alasannya.

Kunci jawaban beralasan

1. $V = 2 \times 10 \times 1.000 = 20.000$ L $= 20$ m³; $m = 2.000 \times 20.000 = 40.000.000$ mg $= 40$ kg COD per hari.
2. $T = (300 \times 65 + 900 \times 32 + 150 \times 28)/1.350 = (19.500 + 28.800 + 4.200)/1.350 \approx 38{,}9$ °C.
3. Hipotesis A: dosis surfaktan naik, misalnya karena dispenser dikalibrasi ulang atau pompa berubah. Data: log kalibrasi dan konsumsi deterjen per kilogram linen sebelum dan sesudah Senin. Hipotesis B: formula atau produk deterjen berganti. Data: catatan versi formula induk dan pemetaan produk. Hipotesis C: jumlah bilasan dikurangi sehingga surfaktan yang sama terbuang dalam air yang lebih sedikit. Data: log program mesin dan pemakaian air per siklus. Bila konsumsi per kilogram naik tanpa perubahan formula atau program, A menguat; bila formula berganti pada Senin, B menguat; bila air per siklus turun, C menguat. Pihak IPAL juga diperiksa, misalnya perubahan aerasi atau pengadukan yang memperbesar busa. Pengukuran surfaktan di bak memastikan besar perubahannya.
4. Sampel sesaat pukul 10.00 dapat bertepatan dengan pembuangan bilas akhir yang asam dari beberapa mesin, sedangkan sampel komposit mencampur seluruh tahap. Kemungkinan lain adalah pH meter yang belum dikalibrasi, atau perubahan proses nyata sejak minggu lalu, misalnya dosis penetral yang naik. Sebelum menyimpulkan pelanggaran, periksa kalibrasi alat, titik dan cara pengambilan sampel yang ditetapkan izin, jadwal pembuangan pada jam itu, dan pH bak ekualisasi; bila titik penaatan adalah keluaran setelah ekualisasi, sampel sesaat dari saluran mesin tidak mewakili.
5. Memangkas bilasan menurunkan volume air tetapi tidak menurunkan massa kimia yang dibuang, sehingga konsentrasi limbah naik dan kebutuhan penetral di bilas akhir juga naik. Dari sisi linen, sisa alkali dan residu bertambah, seperti dihitung di bab arsitektur program. Alternatif yang lebih baik: peras antara yang diuji, penyesuaian dosis menurut model di bab penskalaan dosis, dan pengurangan cuci ulang. Setiap perubahan dinilai dengan pH linen, hasil linen uji, dan pengukuran limbah sebelum dan sesudah.
6. Pertama, jadwal dan debit pembuangan, termasuk puncak ketika beberapa mesin membuang bersamaan, agar ekualisasi dan pompa memadai. Kedua, jenis dan dosis kimia, terutama klorin, pengkelat, dan surfaktan, serta pH tiap tahap, karena klorin sisa dan pH ekstrem dapat mengganggu pengolahan biologis. Perubahan formula juga dikomunikasikan sebelum dijalankan.

Referensi