Tahapan-tahapan Pengolahan Air Limbah dengan Metode Lumpur Aktif (Aplikasi Redoks)

Tahapan-tahapan Pengolahan Air Limbah dengan Metode Lumpur Aktif – Salah satu aplikasi dari reaksi reduksi dan oksidasi yakni pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif. Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ± 95% bakteri dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reaktor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam air limbah. Reaksi:

Organik + O₂ → CO₂ + H₂O + Energi

Tahapan-tahapan Pengolahan Air Limbah dengan Metode Lumpur Aktif (Aplikasi Redoks)

Kemajuan industri tekstil, pulp, kertas, bahan kimia, obat-obatan, dan industri pangan di samping membawa dampak positif juga berdampak negatif. Dampak negatif yang ditimbulkan antara lain menghasilkan air limbah yang membahayakan lingkungan, karena mengandung bahan-bahan kimia dan mikroorganisme yang merugikan.

Cara mengatasi air limbah industri adalah dengan melakukan pengolahan air limbah tersebut sebelum dibuang ke lingkungan. Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan metode biologi. Metode ini merupakan metode paling efektif dibandingkan metode kimia dan fisika. Salah satu metode biologi yang sekarang banyak berkembang adalah metode lumpur aktif.

Bacaan Lainnya:

Teori Atom Bohr Serta Kelebihan dan Kelemahannya.

Tahapan-tahapan Pengolahan Air Limbah dengan Metode Lumpur Aktif

Secara garis besar berikut merupakan tahapan dari pengolahan air limbah menggunakan aplikasi redoks (reaksi reduksi dan oksidasi):

1. Tahap Awal (Pemisahan benda-benda asing)

Pada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing seperti kayu, bangkai binatang, pasir, dan kerikil. Sisa-sisa partikel digiling agar tidak merusak alat dalam sistem dan limbah dicampur agar laju aliran dan konsentrasi partikel konsisten.

2. Tahap Primer (Pengendapan)

Tahap ini disebut juga tahap pengendapan. Partikel-partikel berukuran suspensi dan partikel-partikel ringan dipisahkan, partikel-partikel berukuran koloid digumpalkan dengan penambahan elektrolit seperti FeCl₃, FeCl₂, Al₂(SO₄)₃, dan CaO.

3. Tahap Sekunder

Tahap sekunder meliputi 2 tahap yaitu tahap aerasi (metode lumpur aktif) dan pengendapan. Pada tahap aerasi oksigen ditambahkan ke dalam air limbah yang sudah dicampur lumpur aktif untuk pertumbuhan dan berkembang biak mikroorganisme dalam lumpur. Dengan agitasi yang baik, mikroorganisme dapat melakukan kontak dengan materi organik dan anorganik kemudian diuraikan menjadi senyawa yang mudah menguap seperti H₂S dan NH₃ sehingga mengurangi bau air limbah. Tahap selanjutnya dilakukan pengendapan. Lumpur aktif akan mengendap kemudian dimasukkan ke tangki aerasi, sisanya dibuang. Lumpur yang mengendap inilah yang disebut lumpur bulki.

4. Tahap Tersier

Tahap ini disebut tahap pilihan. Tahap ini biasanya untuk memisahkan kandungan zat-zat yang tidak ramah lingkungan seperti senyawa nitrat, fosfat, materi organik yang sukar terurai, dan padatan anorganik. Contoh-contoh perlakuan pada tahap ini sebagai berikut:

a. Nitrifikasi/denitrifikasi

Nitrifikasi adalah pengubahan amonia (NH₃ dalam air atau NH₄⁺) menjadi nitrat (NO₃^–) dengan bantuan bakteri aerobik. Reaksi:

2 NH₄⁺_(aq) + 3 O₂_(g) → 2 NO₂^–_(aq) + 2 H₂O_(l) + 4 H⁺_(aq)

2 NO₂^–_(aq) + O₂_(g) → 2 NO₃^–_(aq)

Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas seperti N₂, NO, dan NO₂.

Senyawa NO₃^– → gas nitrogen bebas

b. Pemisahan fosfor

Fosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi/penggumpalan dengan garam Al dan Ca, kemudian disaring.

Al₂(SO₄)₃ . 14 H₂O_(s) + 2 PO₄³^-_(aq) → 2 AIPO₄(s) + 3 SO₄^2-_(aq) + 14 H₂O_(l)

5 Ca(OH)₂_(s) + 3 HPO₄^-2_(aq) → Ca₅OH(PO₄)₃_(s) + 6 OH^-_(aq) + 3 H₂O_(l)

c. Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zat pencemar, pewarna, dan bau tak sedap.

d. Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecil seperti bakteri dan virus.

e. Rawa buatan untuk mengurai materi organik dan anorganik yang masih tersisa dalam air limbah.

5. Tahap Disinfektan

Disinfektan ditambahkan pada tahap ini untuk menghilangkan mikroorganisme seperti virus dan materi organik penyebab bau dan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakan untuk irigasi atau keperluan industri, contoh Cl₂.

Reaksi: Cl_2(g) + H₂O_(l) → HClO_(aq) + H⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

6. Tahap Pengolahan Padatan Lumpur

Padatan lumpur dari pengolahan ini dapat diuraikan bakteri aerobik atau anaerobik menghasilkan gas CH₄ untuk bahan bakar dan biosolid untuk pupuk.

Demikianlah bagaimana tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif sebagai salah satu aplikasi dari reaksi reduksi dan oksidasi atau yang lebih dikenal dengan singkatan Redoks. Jadi ada enam tahapan secara umum mulai dari tahap awal pemisahan benda-benda asing, sampai dengan tahap pengolahan padatan lumpur. Dan semoga bermanfaat.

[Pustaka: Tahapan-tahapan Pengolahan Air Limbah dengan Metode Lumpur Aktif dalam Rumus Kimia; Google Images; Redoks dalam Kimia Tingkat SMA/MA]