Pengaplikasian Sistem Lumpur Aktif dalam Proses Pengolahan Limbah Industri

Pengetahuan mengenai reaksi redoks sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya adalah penggunaan sistem lumpur aktif dalam pengolahan limbah dari industri. Dalam proses pengolahan limbah itu, terjadi reaksi yang melibatkan reduksi dan oksidasi.

Metode Sistem Lumpur Aktif sebagai Aplikasi Redoks

Redoks adalah sebuah istilah yang merujuk pada perubahan bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) dari atom-atom yang ada dalam reaksi kimia. Oksidasi terjadi saat sebuah molekul, atom, atau ion melepaskan elektronnya. Sebaliknya, reduksi terjadi saat elektron ditambahkan pada molekul, atom, atau ion.

Kedua proses, oksidasi dan reduksi, sebenarnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi yang disebabkan oleh transfer elektron, meskipun transfer ini tidak selalu terjadi. Oleh karena itu, oksidasi lebih tepat didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, sedangkan reduksi didefinisikan sebagai penurunan bilangan oksidasi.

Setiap industri umumnya menghasilkan berbagai jenis limbah, baik dalam bentuk gas, padat, maupun cair. Sebelum limbah tersebut dibuang, penting untuk memastikan bahwa limbah itu aman bagi lingkungan dan makhluk hidup yang ada.

Untuk tujuan ini, diperlukan metode pengolahan yang sesuai, baik melalui proses fisika, kimia, maupun biologi, agar limbah tersebut bebas dari zat berbahaya, baik yang tersuspensi maupun terlarut. Proses pengolahan limbah di industri pun sangat bervariasi.

Reaksi redoks atau reaksi oksidasi, merupakan topik yang dipelajari dalam kimia dan umumnya terjadi di alam serta dalam percobaan sehari-hari. Pengetahuan mengenai reaksi redoks dapat ditemukan dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya adalah penggunaan lumpur aktif dalam pengolahan limbah industri. Dalam proses tersebut, reaksi reduksi dan oksidasi berlangsung.

Beberapa industri bahkan menggunakan metode lumpur aktif yang mengandung bakteri dan jamur untuk mengurai limbah cair, karena dianggap sebagai metode yang cukup efisien.

Tahapan Metode Lumpur Aktif

Berikut adalah tahapannya metode sistem lumpur aktif.

Tahap Awal

Pada tahap awal, penting untuk memisahkan limbah cair dari kontaminan seperti bangkai hewan, kerikil, dan material lainnya. Tindakan ini diperlukan supaya proses di tahap berikutnya tidak terhambat. Selanjutnya, material tersebut perlu digerus agar tidak mengganggu alat yang digunakan.

Tahap Primer

Setelah tahap awal dilalui, proses pengendapan limbah diperlukan untuk memisahkan partikel-partikel berukuran besar. Selanjutnya, limbah tersebut dicampur dengan larutan elektrolit seperti FeCl2, CaO, FeCl3, dan Al2(SO4)3. Tujuan dari langkah ini adalah untuk mengagregasi partikel-partikel berukuran sedang.

Tahap Sekunder

Limbah selanjutnya dicampurkan dengan lumpur aktif yang kaya akan mikroba pengurai. Setelah itu, oksigen dimasukkan ke dalam limbah untuk memaksimalkan proses oksidasi. Mikroba yang mendegradasi bahan organik dan anorganik akan menghasilkan gas H2S dan NH3 (ammonia).

Tahap Tersier

Setelah itu, proses nitrifikasi berlangsung pada tahap tersier. Reaksi kimia yang terjadi bisa dinyatakan dengan persamaan berikut ini.

• 2NH4+ (aq) + 3O2 (g) → 2NO– (g) + 2 H2O (l) + 4H+ (aq),
• 2NO2– (aq) + O2 (g) → 2NO3 (aq).

Selanjutnya, nitrat direduksi menjadi gas N2, NO, dan NO2 melalui suatu proses yang dinamakan denitrifikasi. Setelah tahap ini, fosfor dipisahkan menggunakan metode koagulasi dengan garam Ca dan Al, menghasilkan gumpalan.

Pada tahap ini, zat-zat pencemar diabsorpsi dari limbah, termasuk bau tidak sedap dan pewarna yang berasal dari limbah itu sendiri. Selain itu, dilakukan penyerapan serta penyaringan terhadap partikel-partikel yang lebih kecil seperti bakteri dan virus agar limbah cair dapat dibuang dengan aman untuk lingkungan.

Prinsip Dasar Pengolahan Limbah dengan Metode Redoks Lumpur Aktif

Prinsip inti dari sistem lumpur aktif ini melibatkan dua proses utama, yaitu bioreaktor (tangki aerasi) dan tangki sedimentasi. Pada sistem ini, biomassa dan limbah cair dicampurkan secara menyeluruh dalam sebuah reaktor dan dilakukan aerasi.

Pengolahan Limbah Cair dengan Metode Lumpur Aktif

Limbah cair adalah sisa buangan berbentuk cair yang sudah tidak terpakai lagi, seperti dari rumah tangga, industri, dan pertanian. Berdasarkan karakteristiknya, pengolahan limbah cair dibagi menjadi tiga: fisika, kimia, dan biologi.

Pengolahan fisika memisahkan zat padat tak larut melalui proses seperti pengendapan dan filtrasi. Pengolahan kimia memakai bahan kimia untuk menghilangkan zat pengotor. Sementara itu, pengolahan biologi memanfaatkan mikroorganisme untuk menguraikan bahan organik menjadi bentuk lebih sederhana, baik secara aerob (dengan oksigen) maupun anaerob (tanpa oksigen).

Salah satu metode biologis yang populer adalah lumpur aktif (activated sludge). Metode ini menggunakan bakteri aerob untuk memecah polutan organik dalam air limbah. Prosesnya meliputi tahap prapengolahan (menghilangkan benda padat besar), aerasi (menambahkan oksigen untuk mendukung pertumbuhan bakteri), pengendapan (memisahkan lumpur aktif dari air bersih), dan pengolahan lumpur kembali.

Metode atau sistem lumpur aktif memiliki keunggulan seperti efisiensi tinggi dalam menurunkan BOD dan COD, fleksibilitas menghadapi variasi limbah, serta biaya operasional yang relatif rendah. Namun, tantangannya adalah kebutuhan energi besar untuk aerasi dan risiko pengendapan lumpur yang kurang baik. Meskipun demikian, teknik ini tetap menjadi pilihan utama karena efektivitasnya.