Penerapan Konsep Reaksi Redoks dalam Pengolahan Limbah ( Lumpur Aktif)

          Pernahkah kamu mengamati air sungai di desa atau di hutan ? Umumnya air sungai di sana bersih sehingga dapat digunakan untuk keperluan sehari – hari seperti muntuk mencuci, untuk mandi, bahkan untuk air minum. Tidak demikian halnya dengan di daerah perkotaan atau daerah industry. Air sungai di daerah itu seringkali kotor dan berbau tidak sedap. Hal itu terjadi karena benyaknya sampah atau limbah yang dibuang ke saluran air dan akhirnya masuk ke sungai. Di Negara maju, air harus diolah terlebih dahulu sebelum dialirkan ke sungai, sehingga sungainya tetap bersih dan dapat digunakan untuk rekreasi.

          Salah satu jenis limbah dalam air kotor adalah limbah organic, yaitu limbah yang merupakan sisa – sisa makhluk hidup. Limbah seperti itu dapat berasal dari rumah tangga maupun industry. Limbah organic dapat diolah dengan memanfaatkan aksi bakteri pengurai yang disebut bakteri aerob. Air kotor ( sewage) mengandung berbagai macam limbah, seperti bahan organic, lumpur minyak , oli, bakteri pathogen, 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 untuk menggambarkan keadaan air limbah misalnya kekeruhan, zat padat tersuspensi, kandungan zat padat terlarut, keasaman (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 udara atau dari hasil fotosintesis tumbuhan air. Oksigen terlarut ini dibutuhkan oleh hewan – hewan air untuk pernafasannya. Hewan – hewan air dapat bertahan hidup jika kandungan oksigen terlarut tidak kurang dari 5 ppm. Oksigen terlarut juga digunakan oleh bakteri aerob dalam menguraikan sampah organic ( oxygen-demanding materials ) yang terdapat dalam air. Banyaknya oksigen yang diperlukan oleh bakteri aerob untuk  menguraikan sampah organic dalam suatu contoh air disebut BOD. Semakin banyak sampah organic dalam air, semakin besar nilai BOD. Sebaliknya, kandungan oksigen terlarut (DO) akan semakin kecil.

          Pengolahan air limbah dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu tahap primer, sekunder, dan tersier. Pengolahan tahap primer dimaksudkan untuk memisahkan sampah yang tidak larut air, seperti lumpur, oli, dan limbah kasar lainnya. Hal ini dapat dilakukan dengan penyaringan dan 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 pengolahan air bersih. Pada bagian berikut akan dibahas salah satu cara pengolahan air limbah pada tahap sekunder, yaitu cara lumpur aktif ( activated sludge process ).

          Lumpur aktif adalah lumpur yang kaya dengan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organic dengan cara mengalami biodegradasi  (oxygen-demanding materials).

Pengolahan Air Limbah dengan Proses Lumpur Aktif

          Pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif konvensional (standar) secara umum terdiri dari bak pengendap awal, bak aerasi dan bak pengendap akhir. Secara umum proses pengolahannya adalah sebagai berikut. Air limbah ditampung ke dalam bak penampung air limbah. Bak penampung ini berfungsi sebagai bak pengatur debit air limbah serta dilengkapi saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang besar. Kemudian air limbah dalam bak penampung di pompa ke dalam bak pengendap awal.

          Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi (suspended solids) sekitar 30 – 40 %, serta BOD sekitar 25 %. Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi, bakteri heterotrofik berkembang dengan pesatnya. Bakteri tersebut diaktifkan dengan adanya aliran udara (oksigen) untuk melakukan oiksidasi bahan – bahan organic. Bakteri yang aktif dalam bak aerasi adalah Escherichia coli, Enterobacter, Sphaerotilus natans, Beggatoa, Achromobacter, Flavobacterium, dan Pseudomonas. Setelah itu akan mengalami flokulasi membentuk padatan yang lebih mudah mengendap.
          Dari bak pengendapan , sebagian lumpur dibuang, sebagian lain disirkulasikan ke dalam bak aerasi. Kombinasi antara bakteri dalam konsentrasi tinggi dan lapar (dalam lumpur yang disirkulasi) dengan jumlah nutrien yang banyak (dalam air kotor), memungkinkan penguraian dapat berlangsung dengan cepat. Peruraian dengan metode lumpur aktif hanya memerlukan beberapa jam, jauh lebih cepat dibandingkan dengan peruraian serupa yang terjadi secara alami dalam selokan atau air sungai.