LUMPUR AKTIF DAN PROSES OKSIDASI DALAM PENGOLAHAN LIMBAH

Perkembangan teknologi dapat mempengaruhi kehidupan manusia. Hal ini terjadi karena dengan teknologi, manusia mendapatkan kemuekdahan dalam memenuhi kebutuhannya. Di lain pihak, teknologi yang tidak tepat penggunaaanya juga dapat membawa dampak negative bagi kehidupan manusia. Salah satu dampat tersebut adalah limbah yang dapat menimbulkan pencemaran lingkungan.

Air limbah mengandung berbagai macam bahan/zat, diantaranya zat organic. Zat organic yang berada dalam air limbah akan mengalami oksidasi oleh oksigen yang terdapat dalam air, se hingga akan menurunkan kadar oksigen yang terlarut dalam air (dissolve oxygen = DO). Kadar oksigen yang rendah (DO rendah) dapat berakibat kematian pada hewan-hewan air misanya ikan. Banyaknya oksigen yang digunakan untuk mengoksidasi limbah organic disebut BOD (Biological Oxygen Demand). Bila harga BOD dalam air terlalu besar akan dapat menimbulkan bau yang tidak sedap karena mengakibatkan oksidasi berlangsung tanpa oksigen (anaerob). Oksidasi anaerob menghasilkan gas NH₃, CH₄ dan H₂S yang berbau tidak sedap. Oleh karena itu air lembah harus diproses untuk mengurangi dampak yang daapt ditimbulkan tersebut.

Proses “lumpur aktif” (Activated sludge) adalah suatu proses aerobic (oksidasi dengan oksigen) yang berlangsung dalam suatu bak pengolahan limbah. Bak tesebut berisi partikel-partikel lumpur yang bercampur (tersuspensi) di dalam tangki aerasi. Lumpur aktif merupakan lumpur yang kaya dengan bakteri aerob. Bakteri dalam pertikel lumpur aktif  (sering disebut floc) berperan sebagai pelaku oksidasi yang terlarut dalam air, sehingga pada proses pengolahan limbah dengan lumpur aktih ini dapat menurunkan harga BOD.

Dalam proses lumpur aktif terdapat dua hal pentinng, yaitu Proses penambahan oksigen  dan pertumbuhan bakteri. Penambahan oksigen dilakukan dengan cara memompakan udara ke dalam air limbah atau memancarkan air limbah ke atas agar kontak dengan oksigen dari udara (aerasi). Untuk menguraikan bahan organic yang setara dengan 1 kg BOD diperlukan skitar 43 – 123 m³ udaar atau 0,7 – 0,9 kg oksigen/ jam.

Pada proses lumpur aktif diperlukan kolam tempat berlangsungnya oksidasi limbah Organic yang disebut kolam aerobic. Kolam oksidasi atau kolam aerobic adalah kolam dangkal yang mendapat penetrasi dari cahaya matahari hingga menembus dasar kolam, sehingga aktifitas fotosintesis alga dapat berlangsung di seluruh tempat. Proses yang terjadi di dalam kola mini adalah perombakan oksidasi senyawa-senyawa organic yang dilakukan oleh bakteri menjadi senyawa CO₂, H₂O, nitrat, sulfat dan fosfat. Untuk berlangsungnya proses ini, bakteri membutuhkan oksigen terlarut yang diperoleh dari proses fotosintesis dengan memanfaatkan CO₂ dan H₂O.

Berikut kita bahas berbagai macam limbah yang berbentuk cair. Macam-macam limbah cair banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya limbah rumah tangga, limbah industri dan limbah pertanian.

1. Limbah Rumah Tangga

Limbah rumah tangga merupakan limbah yang berasal dari perumahan, pusat perdagangan, perkantoran, hotel, rumah sakit, dan lain-lain. Limbah jenis ini sangat mempengaruhi tingkat kekeruhan, kebutuhan oksigen biokimia (BOD),  jumlah oksigen terlarut (chemical oxygen demand/COD), kandungan organik dan sistem pasokan air.

2. Limbah Industri.

Sifat-sifat limbah industri relatif berfariasi tergantung pada sumbernya. Limbah jenis ini mempengaruhi tingkat kekeruhan, BOD, COD, kandungan organiknya, dan sruktur kimia air akibat masuknya zat-zat organik yang mencemari.

3. Limbah Pertanian.

Limbah ini berasal dari proses sedimentasi akibat erosi lahan, unsur kimia limbah hewan atau pupuk (umumnya fosfor dan nitrogen), dan unsur kimia dan pestisida.

Untuk mencegah meluasnya pengaruh limbah pada masyarakat, diperlukan penanggulangan komperhensif terhadap limbah. Teknologi pengolahan air limbah merupakan hal yang sangat penting dalam upaya memelihara kelestarianlingkungan. Teknik-teknik pengolahan air limbah, secara umum dibedakan menjadi tiga metode, yaitu sebagai berikut :

1. Pengolahan secara Fisika

Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air limbah, limbah cair didinginkan agar bahan-bahan  mudah mengemudah dipisahkan (tersuspensi untuk ukuran besar dan yang mudah mengendap) dan bahan-bahan yang terapung mudah disisihkan . Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien  dan murah untuk menyisihkan bahan teruspensi yang berukuran besar.

2. Pengolahan secara Kimia

Pengolahan limbah secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap, seperti koloid, logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik yang beracun, dengan cara menambahkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahan-bahan ini pada prinsipnya melalui sifat-sifat bahan tersebut, yaitu bahan yang tidak mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi); baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi reduksi dan berlangsung sebagai reaksi oksidasi.

Pengendapan bahan tersuspensi yang tidak mudah larut dilakukan dengan menambahkan larutan elektrolit, yang mempunyai muatan berlawanan dengan muatan koloidnya. Hal itu bertujuan agar terjadi netralisasi muatan koloid sehingga partikel-partikel yang sulit mengendap menjadi dapat diendapkan.

Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan menambahkan larutan alkali (misalnya air kapur) sehingga terbentuknya larutan hidroksida logam-logam tersebut.

Khusus untuk krom heksavalen (Cr⁶⁺) sebelum diendapkan sebagai kromium (III) hidroksida (Cr(OH)₃) terlebih dahulu direduksi menjadi trivalent (Cr³⁺) dengan  menambahkan reduktor (FeO₂ atau Na₂S₂O₅).

Penyisihan bahan-bahan organic beracun (misalnya fenol dan sianida) pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl₂), kalsium permanganate, maupun ozon hydrogen peroksida.

3. Pengolahan secara Biologi.

Semua air limbah yang biodegradable (dapat diuraikan oleh bakteri) dapat diolah secara biologi. Pengolahan secara biologi dipandanng sebagai pengolahan yang paling murah dan effisien.

Salah proses biologi yang banyak digunakan seperti yang telah diterangkan di atas, yaitu dengan proses lumpur aktif.

Pada proses lumpur aktif, bakteri aerob mengubah sampah organic dalam air  limbah menjadi biomassa dan gas karbondioksida. Nitrogen organic dirubah menjadi ammonium dan nitrat sedangkan fosforus organic menjadi fosfat.  Biomassa tetap berada dalm tangki aerasi, kemudian akan membentuk padatan yang mudah mengendap. Sebagian lumpur dibuang, dan sebagian disirkulasikan dalam tangki aerasi yang disirkulasikan dengan jumlah nutrient yang banyak. Hal ini memungkinkan penguraian dapat berlangsung dengan cepat.

Proses lumpur aktif dirancang untuk mendapatkan kualitas air limbah hasil pengolahan (effluent) yang spesifik. Adapun tujuan dalam mengatur dan mengendalikan kondisi operasional adalah untuk memastikan bahwa kualitas effluent terjaga dengan biaya operasional minimal.

Soal dan Mater yang berkaitan :

1. LUMPUR AKTIF DAN PROSES OKSIDASI DALAM PENGOLAHAN LIMBAH
2. REAKSI OKSIDASI REDUKSI
3. REAKSI OKSIDASI REDUKSI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
4. soal reaksi redoks1
5. soal reaksi reduksi oksidasi