Reaksi redoks dalam lumpur aktif

Penerapan konsep Elektrolit dan Redoks Dalam Pengolahan Air Kotor

Konsep elektrilit dan redoks terdapat dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Reaksi pembakaran dan perkaratan logam merupakan contoh reaksi redoks yang terjadi dalam keseharian kita. Didalam tubuh kita terkandung berbagai jenis elektrolit, di mana di dalamnya berlangsung reaksi redoks, yitu dalam metabolisme dan hantaran singal oleh sel syaraf. Aki dan berbagai jenis baterai menggungkan reaksi redoks sebagai sumber listrik. Baterai terdiri dari suatu oksidator dan suatu reduktor serta suatu elektrolit. Aki, sebagai contoh terdiri dari logam timbel (Pb) sebagai anode, oksida timberl (PbO₂) sebagai katode, dan asam sulfat sebagai elektrolitnya. Reaksi peruraian oleh mikroorganisme juga merupakan reaksi redoks. Nah, pada kesempatan kali ini akan kami bahas pemanfaatan konsep redoks dan elektrolit pada penglahan kimbah yaitu metode Lumpur aktif.

Pernahkah Anda mengamati air sungai di desa atau di hutan? Umumnya air sungai di sana bersih, sehingga dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari sepertiuntuk mencuci, untuk mandi, bahkan untuk air minum. Tidak demikian halnya dengan di daerah perkitaan atau daerah industri. Air sungai di daerah itu seringkali kotor dan berbau tidak sedap. Hal itu terjadi karena banyaknya sampah atau limbah yang dibuang ke saluran air dan akhirnya masuk ke sungai. Di negara maju, air harus diolah terlabih dahulu sebelum dialirkan ke sungai, sehingga sungainya tetap bersih dan dapat digunakan untuk rekreasi.

Salahg satu jenis limbah dalam air kotor adalah limbah organik, yaitu limbah yang merupakan sisa-sisa makhluk hidup. Limbah seperti itu dapat berasal dari rumah tanga maupun industri. Limbah organik dapat diolah dengan memanfaatkan aksi bakteri pengurai yang disebut bakteri aerob. Air kotor (sewage) mengandung berbagai macam limba, seperti bahan organik, lumpur, minyak, oli, bakteri patogen, virus, garam-garaman, pestisida, detergen, logam berat, dan berbagai macam limbah plastik. Oleh karena itu, air kotor harus diproses untuk mengurangi sebanyak mungkin limbah-limbah tersebut.

Berbagai macam parameter digunakan untuk menggambarkan keadaan air limbah. Misalnya kekeruhan, zat padat tersuspensi, kandungan zat pada terlarut, kesamaan (pH), jumlah oksigen terlarut (dissolved oxygen =DO), dan kebutuhan oksigen biokimia (biochemical oxygen demand = BOD).

Do adalah ukuran jumlah oksigen terlarut. Oksigen terlarut dapat berasal dari uadra atau dari hasil fotosintesis tumbuhan air. Oksigen terlarut ini dibutuhkan oleh hewan-hewan air untuk pernafasannya. Hewan-hewan air dapat bertahan hidup jila kandungan oksigen terlarut (DO) tidak kurang dari 5 ppm. Oksigen terlarut juga digunakan oleh bakteri aerob dalam menguraikan sampah organik (oxygen-demanding materalis) yang terdapat di dalam air. Banyak oksigen yang diperlukan oleh bakteri aerob untuk menuraikan sampah organik dalam suatu contoh air disebut BOD. Semakin banyak sampah organik dalam air, semakin besar nilai BOD. Sebaliknya, kandungan oksigen terlarut (DO) akan semakin kecil.

Pengolahan air limbah dapat dibagai dalam tiga tahap, yaitu tahap primer, sekunder, dan tersier. Pengolahan tahap primer dimaksudkan untuk memisahkan sampah yang tidak larut an pengendapan(sedimentasi). Tahap sekunder dimaksudkan untuk menghilangkan BOD, yaitu dengan cara mengoksidasinya. Selanjutnya, tahap tersier dimaksudkan untuk menghilangkan sampah lain yang masih ada, seperti limbah organic beracun, logam berat, dan bakteri. Pengolahan tahap tersier dilakukan untuk pegolahan air bersih. Pada bagian berikut akan dibahas salah satu cara perngolahan air limbah pada tahap sekunder, yaitu cara Lumpur aktif (activated sludge process).

Lumpur aktif adalah Lumpur yang kaya dengan bakteri aerob, yatiu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara mengalami biodegenari (oxygen-demanding materials).

Bakteri aerob mengubah sampah organik dalam air menjadi biomassa dari gas CO₂. sementara nitrogen organik diubah menjadi ammonium dan nitrat, fosforus organik diubah menjadi fosfat.

Biomassa hasil degradasi tetap berada dalam tangki aerasi hingga bekteri melewati massa pertumbuha cepatnya (lonh phase). Setelah itu akan mengalami flokulasi membentuk padatan yang lebih mudah mengendap. Dari tangki pengendapan, sebagian lumpur dibuang, sebagian lain disirkulasikan ke dalam tangki aerasi. Kombinasi antara bakteri dalam konsentrasi tinggi dan lapar (dalam Lumpur yang disirkulasi) dengan jumlah nutrient yang banyak (dalam air kotor), memungkinkan penguraian dapat berlangsung dengan cepat. Penguraian dengan metode Lumpur aktif hanya memerlukan beberapa jam, jauh lebih cepat dibandingkan dengan penguraian serupa yang terjadi secara alami dalam selokan atau air sungai.