Daur ulang air laundry: mutu air yang dibutuhkan, aliran yang dapat dipakai ulang, rangkaian pengolahan, neraca air dan garam, risiko higiene, dan penghematan

Sebuah laundry komersial yang melayani beberapa hotel memakai sekitar 12 m³ air sumur sehari. Untuk menghemat, pemilik memasang tangki plastik yang menampung air bilas akhir dari empat mesin cuci, lalu memompanya kembali ke mesin sebagai air pracuci. Bulan pertama, pemakaian air turun sekitar seperempat dan pemilik puas. Bulan ketiga, keluhan mulai datang: tangki berbau seperti selokan, linen putih kusam dan keabu-abuan, dan seorang pelanggan hotel mengembalikan handuk yang berbau apak.

Teknisi menemukan bahwa air di tangki tertahan sampai dua hari pada akhir pekan dengan suhu hangat dan sisa pelembut, sehingga bakteri tumbuh dan dinding tangki berlendir. Tidak ada saringan serat, tidak ada desinfeksi, dan tidak ada yang menguji air itu. Pompa tangki juga tersambung langsung ke pipa air bersih tanpa pemisah, sehingga ada risiko air bilas tersedot balik ke jaringan air bersih. Daur ulang air bukan ide yang salah; yang kurang adalah perhitungan mutu, waktu simpan, higiene, dan pemisahan. Bab ini menjelaskan hal-hal itu.

Batas pembahasan

Bab ini membahas daur ulang air di laundry dari sisi teknisi: pemakaian air, mutu yang dibutuhkan, aliran yang dapat dipakai ulang, tangki bilas, pengolahan, neraca garam, higiene, penghematan, komisioning, dan pemantauan. Daur ulang air untuk air minum tidak dibahas. Washer-extractor dan level air ada di Bab 10 · Laundry tentang washer-extractor; limbah cair laundry dan cara memangkas bilasan di Bab 17 · Laundry tentang limbah cair laundry dan IPAL; higiene linen dan alur kotor-bersih di Bab 14 · Laundry tentang higiene linen; biofilm di Bab 5 · Biologi & Mikrobiologi tentang biofilm di pipa, tangki, dan mesin; pemulihan panas air buang di Bab 11 · Utilitas tentang efisiensi energi utilitas laundry; aliran balik dan pemisahan di ruang laundry rumah sakit di Bab 18 · Bangunan & Fasilitas tentang proyek ruang laundry rumah sakit; pengolahan pendahuluan, filtrasi, dan penukar ion di Bab 17 tentang pengolahan pendahuluan dan sedimentasi, Bab 20 tentang filtrasi media dan karbon aktif, dan Bab 21 tentang pelunak dan penukar ion; pemantauan di Bab 23 tentang pemantauan efluen dan operasi harian IPAL. Ketentuan daur ulang air untuk laundry rumah sakit dan fasilitas kesehatan mengikuti peraturan dan pedoman higiene yang berlaku.

Pemakaian air dan mutu yang dibutuhkan

Pemakaian air laundry dan peluangnya

Washer-extractor biasa memakai sekitar 8 sampai 15 liter air per kilogram linen kering, tergantung program, jenis linen, dan setelan level air; mesin terowongan dengan aliran berlawanan memakai lebih sedikit karena air bilas dipakai ulang di dalam mesin. Penghematan air adalah salah satu cara mengurangi biaya tagihan air, dan penghematan sumber daya sama pentingnya dengan penghematan energi.

Air dipakai di beberapa tahap: pracuci, cuci utama, beberapa bilas, dan penetral atau pelembut. Bilas akhir biasanya paling bersih dan paling banyak, sedangkan air pracuci dan cuci utama paling kotor. Daur ulang air (water recycling) adalah pemakaian kembali air yang sudah dipakai di satu tahap untuk tahap lain, langsung atau setelah diolah. Peluang daur ulang terbesar ada pada pemakaian air yang lebih bersih untuk tahap yang tidak memerlukan air sebersih itu. Memangkas jumlah bilasan dan menyetel level air, seperti di Bab 17 · Laundry tentang limbah cair laundry dan Bab 10 · Laundry tentang washer-extractor, sering menjadi langkah pertama yang lebih murah dari daur ulang.

Mutu air yang dibutuhkan setiap tahap

Setiap tahap mempunyai kebutuhan yang berbeda:

1. Pracuci: membasahi linen dan melepas kotoran lepas; air yang sedikit keruh dan sedikit sadah masih dapat diterima.
2. Cuci utama: deterjen dan alkali bekerja; kesadahan, besi, dan bahan yang menghabiskan pemutih mengganggu.
3. Bilas tengah: membuang deterjen dan kotoran; air harus jauh lebih bersih dari air bilas sebelumnya.
4. Bilas akhir dan penetral: menentukan bau, warna, rasa linen di kulit, dan sisa bahan kimia; memerlukan air yang bersih, lunak, rendah besi, dan bebas bakteri.

Mutu yang biasa diperhatikan adalah kekeruhan dan padatan, kesadahan, besi, zat terlarut atau konduktivitas, pH, warna dan bau, dan jumlah bakteri. Air daur ulang biasanya dipakai pada tahap yang lebih awal dan lebih kotor dari tahap asalnya, tidak sebaliknya.

Aliran yang dapat dipakai ulang

Air abu-abu (greywater) adalah air bekas pakai yang dinamai demikian karena tampilannya yang keruh keabu-abuan, dan pasokan air abu-abu yang cukup diperlukan untuk memenuhi kebutuhan. Di laundry, aliran yang sering dipakai ulang:

1. Air bilas akhir: relatif bersih dan sering hangat; kandidat utama untuk pracuci atau cuci utama mesin berikutnya.
2. Air bilas tengah: lebih kotor; dapat dipakai untuk pracuci setelah disaring.
3. Air pendingin dari pendinginan bertahap air panas sebelum pembuangan, bila ada.
4. Seluruh air buangan setelah diolah: memerlukan rangkaian pengolahan, tetapi memberi penghematan terbesar.

Di industri lain, larutan bekas juga dipakai ulang langsung untuk proses berikutnya. Prinsipnya sama: larutan yang masih membawa bahan aktif, seperti alkali dari cuci utama, dapat menghemat bahan kimia bila dipakai ulang dengan sengaja, tetapi juga membawa kotoran yang terlarut di dalamnya.

Daur ulang langsung dengan tangki bilas

Sistem paling sederhana menampung air bilas di tangki dan memompanya kembali ke mesin. Bagian yang diperlukan:

1. Saringan serat sebelum tangki, supaya serat tidak menumpuk dan menyumbat pompa serta katup mesin.
2. Tangki tertutup yang mudah dikuras dan dibersihkan, dengan pelimpah ke saluran buangan dan pengukur level.
3. Batas waktu simpan: air yang tidak terpakai dalam waktu tertentu, misalnya beberapa jam, dibuang otomatis, terutama sebelum malam dan akhir pekan.
4. Desinfeksi atau pendinginan: klorin dosis rendah, sinar ultraviolet, atau pembuangan rutin, menurut keputusan perancang.
5. Pengendali mesin: mesin diatur memakai air tangki hanya untuk tahap yang ditetapkan, dengan air bersih sebagai cadangan bila tangki kosong.
6. Pemisahan dari air bersih: pipa air daur ulang tidak tersambung langsung ke jaringan air bersih. Sambungan silang (cross-connection) adalah sistem pipa yang menghubungkan pasokan air minum dengan sistem air bukan minum, dan bahayanya digolongkan bahaya rendah dan bahaya tinggi. Pemisahan dan pencegah aliran balik di ruang laundry dibahas di Bab 18 · Bangunan & Fasilitas tentang proyek ruang laundry rumah sakit.

Sistem dengan waktu simpan singkat dapat menghemat air sekitar 30 persen. Waktu simpan yang singkat juga yang membuat sistem ini aman dari pembusukan.

Daur ulang dengan pengolahan

Untuk memakai ulang lebih banyak air, termasuk air cuci utama, air buangan diolah lebih dulu. Rangkaian yang umum:

1. Saringan serat dan ekualisasi, seperti di Bab 17 tentang pengolahan pendahuluan dan sedimentasi.
2. Pemisahan padatan dan minyak: koagulasi dan pengendapan, pengapungan udara terlarut, atau pengolahan biologis.
3. Filtrasi media dan karbon aktif untuk sisa padatan, warna, dan bau, seperti di Bab 20 tentang filtrasi media dan karbon aktif.
4. Membran ultrafiltrasi untuk padatan halus dan bakteri, dan osmosis balik bila zat terlarut harus diturunkan. Secara teori tidak ada garam yang lolos membran RO, sehingga RO dipakai untuk menghentikan penumpukan garam, dengan konsentrat sebagai limbah yang harus dibuang.
5. Pelunakan bila kesadahan naik, seperti di Bab 21 tentang pelunak dan penukar ion.
6. Desinfeksi dan tangki simpan dengan waktu simpan terbatas.

Makin tinggi bagian air yang dipakai ulang, makin banyak tahap pengolahan yang diperlukan, dan makin besar biaya listrik, bahan kimia, membran, dan perawatannya. Titik yang tepat ditentukan dengan neraca air dan biaya, tidak dengan keinginan memakai ulang sebanyak mungkin.

Neraca air dan penumpukan garam

Zat terlarut seperti garam dari deterjen, alkali, dan pelunak tidak hilang oleh saringan, pengendapan, atau pengolahan biologis. Bila sebagian air terus dipakai ulang, zat terlarut menumpuk sampai keadaan tetap. Dengan $r$ bagian air yang dipakai ulang, $C_b$ zat terlarut air baku, dan $\Delta C$ kenaikan zat terlarut di setiap kali pakai, zat terlarut air buangan dalam keadaan tetap kira-kira:

dengan $C_{\text{tetap}}$, $C_b$, dan $\Delta C$ dalam mg/L, dan $r$ sebagai pecahan antara 0 dan 1. Bila aliran yang dipakai ulang dilewatkan unit yang menyisihkan bagian $\eta$ dari zat terlarutnya, misalnya RO, rumusnya menjadi:

Rumus ini menunjukkan bahwa daur ulang setengah air menggandakan kenaikan zat terlarut, dan daur ulang delapan puluh persen tanpa penyisihan garam menaikkannya lima kali. Zat terlarut yang tinggi mengganggu kerja deterjen, menambah sisa garam di linen, dan menaikkan zat terlarut efluen yang akhirnya dibuang.

Risiko higiene dan mutu cucian

Air daur ulang membawa mikroba dan bahan organik dari linen kotor. Pada suhu hangat dan waktu simpan yang lama, bakteri tumbuh cepat, dan dinding tangki serta pipa ditumbuhi biofilm seperti di Bab 5 · Biologi & Mikrobiologi tentang biofilm. Risiko yang perlu dikendalikan:

1. Bau apak pada linen: dari bakteri di air bilas yang dipakai ulang di tahap akhir, atau dari tangki yang berlendir.
2. Kontaminasi ulang: air daur ulang yang dipakai setelah tahap disinfeksi termal atau kimia membawa kembali mikroba ke linen yang sudah bersih. Alur kotor-bersih dan disinfeksi di Bab 14 · Laundry tentang higiene linen menentukan tahap mana yang boleh menerima air daur ulang.
3. Linen infeksius dan fasilitas kesehatan: pemakaian ulang air mengikuti pedoman higiene dan peraturan yang berlaku, dan sering dibatasi atau dilarang untuk tahap tertentu.
4. Kusam dan noda: kesadahan, besi, dan sisa padatan yang menumpuk di air daur ulang.
5. Sambungan silang: air daur ulang yang tersedot balik ke jaringan air bersih. Literatur instalasi bangunan, misalnya, menulis bahwa pihak pengelola air setempat harus diberi tahu bila sistem pemakaian ulang air abu-abu akan dipasang.

Penghematan dan memilih tingkat daur ulang

Penghematan air, bahan kimia, dan energi

Penghematan daur ulang datang dari tiga sumber:

1. Air: volume air baku yang tidak dibeli atau dipompa, dan air limbah yang tidak dibuang.
2. Panas: air bilas akhir yang hangat mengurangi pemanasan air pracuci atau cuci utama, seperti pemulihan panas di Bab 11 · Utilitas tentang efisiensi energi utilitas laundry.
3. Bahan kimia: sisa alkali dan deterjen di air daur ulang dapat mengurangi dosis tahap berikutnya, bila dosis disetel ulang dengan pengukuran.

Biaya yang dikurangkan dari penghematan itu adalah listrik pompa, bahan kimia pengolahan dan desinfeksi, perawatan, penggantian membran dan media, dan waktu operator. Daur ulang juga mengubah IPAL: debit air limbah turun, tetapi konsentrasinya naik, sehingga beban per volume di IPAL perlu dihitung ulang seperti di Bab 16 tentang karakteristik air limbah.

Memilih tingkat daur ulang

Urutan langkah yang umum, dari yang paling murah dan paling aman:

1. Kurangi dulu: setel level air menurut muatan, pangkas bilasan yang berlebihan, dan perbaiki kebocoran, seperti di Bab 10 · Laundry tentang washer-extractor dan Bab 17 · Laundry tentang limbah cair laundry. Air yang tidak dipakai tidak perlu diolah.
2. Pakai ulang langsung yang paling bersih: air bilas akhir ke pracuci, dengan tangki bervolume kecil, waktu simpan singkat, dan pemisahan dari air bersih.
3. Olah sebagian: air bilas tengah dan sebagian air buangan diolah dengan saringan, pemisahan padatan, dan filtrasi untuk tahap awal.
4. Olah penuh: seluruh air buangan diolah sampai mutu bilas, dengan membran dan desinfeksi, bila biaya air dan pembuangan tinggi atau pasokan air terbatas.

Setiap langkah dinilai dengan tiga pertanyaan: berapa air dan panas yang dihemat, berapa biaya dan kerja tambahannya, dan apakah mutu linen serta higiene tetap terjaga. Langkah berikutnya diambil hanya bila langkah sebelumnya sudah berjalan baik dan datanya mendukung. Bagi banyak laundry kecil, langkah pertama dan kedua sudah memberi sebagian besar penghematan yang masuk akal.

Komisioning dan pemantauan sistem daur ulang

Komisioning (commissioning) adalah pemeriksaan dan pengujian sistem sebelum dipakai rutin. Sistem daur ulang diperiksa sebelum dan sesudah dipakai:

1. Uji awal: kekeruhan, konduktivitas, kesadahan, besi, pH, dan bakteri di air daur ulang dibandingkan dengan sasaran setiap tahap.
2. Uji linen: putihnya, bau, rasa di kulit, dan sisa pH linen dibandingkan dengan linen yang dicuci dengan air bersih, seperti cara membandingkan di Bab 8 · Data & Pengukuran tentang uji perbandingan sederhana.
3. Uji pemisahan: pencegah aliran balik dan celah udara diperiksa dan dicatat.
4. Pemantauan rutin: konduktivitas dan kekeruhan harian, bakteri berkala, waktu simpan, dan pembersihan tangki, seperti rencana pemantauan di Bab 23 tentang pemantauan efluen.
5. Batas berhenti: bila air daur ulang melewati batas mutu, mesin otomatis beralih ke air bersih dan tangki dikuras.

Linen yang tampak bersih belum membuktikan bahwa air daur ulang aman. Bau, sisa garam, dan bakteri tidak selalu terlihat; mutu linen dan air diuji.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: bagian air bilas akhir. Laundry mencuci 1.000 kg linen per hari dengan 12 liter per kg, jadi memakai $1.000 \times 12 = 12.000$ L atau 12 m³ per hari. Bila bilas akhir memakai 3 L per kg, air bilas akhir harian 3 m³, yaitu $3/12 = 25$ persen pemakaian. Memakainya ulang untuk pracuci menghemat sampai 3 m³ per hari, sesuai penghematan bulan pertama pada kasus pembuka.

Contoh 2: penumpukan zat terlarut tanpa penyisihan. Air baku 300 mg/L, dan setiap kali pakai menambah 400 mg/L. Dengan $r = 0{,}5$, $C_{\text{tetap}} = 300 + 400/0{,}5 = 1.100$ mg/L; dengan $r = 0{,}8$, $C_{\text{tetap}} = 300 + 400/0{,}2 = 2.300$ mg/L.

Contoh 3: ukuran tangki bilas. Setiap siklus bilas akhir empat mesin menghasilkan sekitar 0,3 m³, dan pracuci mesin berikutnya memerlukan 0,25 m³. Tangki 0,6 m³ menampung dua siklus, cukup untuk mengatasi beda waktu antarmesin tanpa menyimpan air terlalu lama.

Contoh 4: dosis klorin tangki. Untuk menjaga klorin sisa sekitar 2 mg/L di 3 m³ air daur ulang, diperlukan sekitar $3 \times 2 = 6$ g klorin tersedia, belum termasuk klorin yang dipakai bahan organik di air. Dengan larutan hipoklorit sekitar 100 g/L klorin tersedia, itu sekitar 60 mL, dan kebutuhan sebenarnya ditetapkan dengan uji klorin sisa.

Contoh 5: penghematan dan biaya sederhana. Penghematan 3 m³ per hari selama 300 hari kerja adalah 900 m³ per tahun. Bila biaya air bersih dan pembuangan yang dihindari $B$ per m³, penghematan kotor $900\,B$ per tahun, dikurangi listrik pompa, desinfeksi, dan perawatan; masa balik modal dihitung seperti di Bab 11 · Utilitas tentang efisiensi energi utilitas laundry.

Contoh 6: konsentrasi air limbah naik. Sebelum daur ulang, laundry membuang 12 m³ per hari dengan COD 800 mg/L, yaitu 9,6 kg per hari. Setelah 3 m³ dipakai ulang, beban yang dibuang kira-kira sama, tetapi debitnya 9 m³, sehingga COD menjadi sekitar $9.600/9 = 1.070$ mg/L. IPAL menerima beban yang sama dalam volume yang lebih kecil.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan minta keputusan perancang, pemilik, atau pihak yang berwenang bila:

1. Pipa air daur ulang tersambung ke jaringan air bersih tanpa pemisah atau pencegah aliran balik yang sesuai.
2. Air daur ulang akan dipakai untuk bilas akhir linen fasilitas kesehatan tanpa dasar pedoman higiene yang berlaku.
3. Tangki daur ulang berbau busuk, berlendir, atau hasil uji bakterinya buruk, tetapi sistem tetap dipakai.
4. Desinfeksi memakai bahan kimia pekat tanpa pompa dosis, alat pelindung, dan perhitungan.
5. Pemasangan sistem memerlukan pemberitahuan atau izin yang belum diperoleh.
6. Air daur ulang akan dipakai setelah tahap disinfeksi termal atau kimia.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 10 · Laundry tentang washer-extractor memberi level air, Bab 17 · Laundry tentang limbah cair laundry dan IPAL memberi cara memangkas bilasan, dan Bab 14 · Laundry tentang higiene linen memberi alur kotor-bersih dan disinfeksi. Bab 5 · Biologi & Mikrobiologi tentang biofilm menjelaskan lendir di tangki dan pipa, Bab 11 · Utilitas tentang efisiensi energi utilitas laundry memberi pemulihan panas dan masa balik modal, dan Bab 18 · Bangunan & Fasilitas tentang proyek ruang laundry rumah sakit memberi pemisahan dan pencegah aliran balik. Unit pengolahan ada di Bab 17 tentang pengolahan pendahuluan dan sedimentasi, Bab 20 tentang filtrasi media dan karbon aktif, dan Bab 21 tentang pelunak dan penukar ion. Bab 23 tentang pemantauan efluen memberi rencana pemantauan, Bab 8 · Data & Pengukuran tentang uji perbandingan sederhana memberi cara membandingkan linen, dan Bab 16 tentang karakteristik air limbah memberi beban air limbah. Bab 25 tentang proyek integratif IPAL laundry kecil menggabungkan semuanya.

Latihan dan pembahasan