Proses produksi, aktivitas rumah
tangga menghasilkan limbah dalam jumlah yang besar. Sebagai produk samping,
keberadaan limbah tidak dikehendaki. Pada proses produksi, limbah memerlukan
proses pengolahan terlebih dahulu sebelum dibuang ke badan air. Setelah air
limbah tersebut memenuhi baku mutu air limbah yang ditetapkan, limbah dapat
dibuang langsung karena dianggap sudah memenuhi persyaratan yang ditetapkan.
Salah satu industri dan kegiatan
yang menghasilkan air limbah dalam jumlah yang cukup besar antara lain adalah
aktivitas pengilangan minyak bumi. Air limbah ini berasal dari proses pemompaan
minyak dari sumur menuju ke permukaan tanah. Air digunakan dalam proses
tersebut antara lain digunakan sebagai ‘injector’
dalam proses enhanced oil recovery (EOR).
Proses ini dilakukan pada sumur-sumur minyak yang sudah tua dimana kandungan
minyak dalam reservoir sudah jauh menurun dari cadangan minyak sebelum proses
eksploitasi. Tak jarang, proses penyuntikan air ke dalam reservoir tersebut
disertai dengan sejenis senyawa surfaktan. Senyawa ini berfungsi untuk
menurunkan tegangan permukaan minyak sehingga viskositas minyak turun dan mudah
mengalir.
Proses injeksi air
dalam enhanced oil recovery (EOR)
Dalam proses injection (penyuntikan) menggunakan air, air didorong ke dalam
sumur injector menuju reservoir yang mengandung minyak. Hal ini dilakukan agar
minyak yang terdapat di dalam pori-pori batuan terdorong keluar untuk
selanjutnya dapat disedot oleh pompa minyak. Dengan penyuntikan minyak ke dalam
reservoir, tekanan minyak di dalam batuan tersebut akan dijaga tetap stabil
sehingga memudahkan proses naiknya minyak melalui pipa menuju permukaan tanah.
Proses pemisahan minyak dan air
Pada dasarnya, minyak bumi
(hidrokarbon) merupakan senyawa yang tidak polar dan tidak larut di dalam air.
Minyak dan air merupakan dua fluida yang tidak bisa menyatu (immiscible fluid). Karena tingkat
kerapatan jenis yang berbeda, minyak dan air akan berada pada posisi yang
berbeda. Mengingat minyak memiliki densitas yang lebih rendah daripada air,
minyak akan selalu mengapung di air.
Sebagian besar limbah yang
dihasilkan dari proses produksi minyak berupa campuran minyak dan air, dengan
fase kontinyunya adalah air. Sementara itu, minyak merupakan zat yang
terdispersi. Perbedaan ukuran partikel minyak yang terdispersi di dalam air
menyebabkan perlakuan yang berbeda. Sebagai contoh, partikel minyak yang
berukuran besar dapat dipisahkan dari air dengan menggunakan alat API (American
Petroleum Institute) separator. Alat ini akan efektif untuk partikel minyak
yang berukuran minimal 150 um. Sementara itu, partikel yang lebih kecil harus
menggunakan metode atau teknik lain, di antaranya adalah flotation, pemisahan
melalui membrane.
Pemisahan yang paling sulit
adalah ketika ukuran minyak yang terdispersi sangat kecil, di bawah ukuran 20
um, bahkan 5 um. Minyak ini dapat menjadi teremulsi di dalam air, bahkan
menjadi minyak yang terlarut.
Ukuran partikel gelembung minyak yang terdispersi dalam air
API separator
API separator menggunakan prinsip
gaya gravitasi dalam proses pemisahan minyak dan air. Alat ini, pada
praktiknya, tidak hanya berfungsi untuk memisahkan minyak dan air, akan tetapi
memisahkan padatan tersuspensi dari air limbah. Dalam alat tersebut, terdapat
dua bagian, yaitu inlet dan outlet. Limbah yang mengandung minyak terdispersi
dimasukkan ke dalam alat melalui saluran inlet. Sementara itu, air limbah yang
telah mengalami pengolahan akan dikeluarkan melalui saluran outlet. Di dalam
alat tersebut, di pasang beberapa lempeng logam yang berfungsi untuk
menggabungkan partikel-partikel/ gelembung-gelembung minyak yang berukuran
kecil (coalescence). Semakin besar
ukuran gelembung minyak, semakin cepat pula minyak tersebut bergerak ke
permukaan air. Sehingga, minyak yang berukuran kecil akan membutuhkan waktu
yang sangat lama untuk mencapai permukaan air. Dengan demikian, partikel minyak
yang berukuran kecil akan menyulitkan proses pemisahan.
API separator
Prinsip kerja API separator
menggunakan hukum Stokes, yang menyatakan bahwa rise of velocity (laju pergerakan naik) sebuah gelembung minyak
bergantung pada ukuran gelembung, densitas, dan karakteristik air.
Dimana,
- v =
kecepatan gerak naik (cm/s)
- g =
konstanta gravitasi
- D = diameter gelembung minyak (cm)
- μL= viskositas air
Dari persamaan Stokes di atas,
dapat diketahui bahwa kecepatan gerak naik berbanding lurus dengan kuadrat
diameter gelembung minyak. Oleh karena itu, semakin besar diameter partikel
minyak, semakin cepat pula partikel minyak tersebut bergerak menuju permukaan
air. Selanjutnya, kecepatan gerak naik minyak juga dipengaruhi oleh viskositas
fluida fase kontinyu, dalam hal ini adalah air. Dengan demikian, untuk
mempercepat gerak partikel minyak, viskositas air harus diturunkan. Salah satu
cara untuk menurunkan nilai viskositas air adalah dengan menaikkan suhu. Sehingga,
dalam praktiknya, penggunaan panas untuk menaikkan suhu air diperlukan.
Dengan dioperasikannya alat
tersebut, air limbah akan terpisah menjadi tiga bagian besar, yaitu material
padat yang tersuspensi, yang akan mengendap di bagian dasar alat. Bagian yang
kedua adalah lapisan minyak yang berada di permukaan air. Selanjutnya, yang
terakhir adalah air yang sudah terbebas dari partikel minyak dan zat padat.
Meskipun demikian, alat ini mempunyai
keterbatasan. Tidak semua partikel minyak dapat terpisahkan dari air.
Gelembung-gelembung minyak yang berukuran halus akan sangat sulit untuk
dipisahkan. Sehingga, proses pemisahan berikutnya memerlukan metode lain, di
antaranya adalah metode flotation atau metode pemisahan menggunakan membrane
(noerhidajat)
selanjutnya: Dissolved air flotation
selanjutnya: Dissolved air flotation
