penerapan konsep redoks dalam pengolahan limbah

Aplikasi Redoks di dalam Proses Pengolahan Limbah 

         Sebagian besar industri pasti menghasilkan limbah, baik yang berbentuk gas, padat, maupun limbah yang berbentuk cair. Sebelum limbah itu dapat dibuang, limbah harus dipastikan telah aman bagi lingkungan dan makhluk hidup. Oleh karena itu perlu adanya pengolahan khusus baik secara fisika, kimia, maupun biologi untuk memastikan bahwa limbah bebas dari zat tersuspensi maupun zat terlarut yang membahayakan sekitar. Adapun proses pengolahan limbah industri itu sendiri sangat beragam. Penentuan pengolahan didasarkan pada berbeagai macam aspek seperti kandungan di dalam limbah dan bentuk dari limbah tersebut.   

Beberapa industri memanfaatkan lumpur aktif yang mengandung bakteri dan jamur untuk menguraikan limbah cair karena dianggap sebagai metode yang cukup efektif. Prinsip dari penggunaan metode lumpur aktif ini adalah terjadinya proses oksidasi pada bahan atau zat-zat organik maupun anorganik agar dapat diolah dengan mudah di tahap selanjutnya. Lumpur aktif dijadikan sebagai katalis yang membutuhkan oksigen untuk proses oksidasi. Secara singkatnya, dari proses oksidasi ini akan terjadi degradasi bahan ketika mikroba dan jamur tumbuh dan terdispersi.

Lumpur aktif mengandung bakteri-bakteri aerob yang berfungsi sebagai oksidator bahan organik tanpa menggunakan oksigen terlarut dalam air sehingga harga BOD dapat dikurangi. Zat-zat organik dioksidasi menjadi CO2,H2O, NH⁴⁺ dan sel biomassa baru. Proses lumpur aktif berlangsung di tangki aerasi. Dikolam tersebut berlangsung proses oksidasi limbah organik (karbohidrat, protein, minyak). Hasil oksidasi senyawa-senyawa organic adalah CO2, H2O,sulfat, nitrat, dan fosfat. Oksigen yang diperoleh untuk olsidasi diperoleh dari proses fotosintesa alga yang hidup ditangki aerasi.

Tahap-tahap Metode Lumpur Aktif

1. Tahap awal

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

        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)à2 NO₃^- (aq)

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

            Senyawa NO3 à gas nitrogen bebas

b. Pemisahan fosfor

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

                          Al₂(SO₄)₃+14H₂O(s) + 2 PO₄^3-(aq)à2 AIPO₄(s) + 3 SO₄^2-(aq) + 14 H₂O(l)

                           5 Ca(OH)₂(s) + 3 HPO₄^2-(aq)à 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. Disinfektan

Disinfektan ditambahkan pada tahap ini untuk menghilangkan mikroorganisme seperti virus dan materi organic penyebab bau dan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakan untuk irigasi atau keperluan industri, contoh: Cl₂. Reaksi: Cl₂(g) + H₂O(l)àHClO(aq) + H⁺(aq) + Cl^-(aq)

6. Pengolahan padatan lumpur

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

Akan tetapi dalam pelaksanaannya metode lumpur aktif  menemui kendala-kendala seperti:

1. Diperlukan areal instalasi pengolahan limbah yang luas, karena prosesnya berlangsung                        lama.

2. Menimbulkan limbah baru yakni lumpur bulki akibat pertumbuhan mikroba berfilamen                        yang berlebihan.

3. Proses operasinya rumit karena membutuhkan pengawasan yang cukup ketat.

 Reaksi redoks atau reaksi reduksi dan oksidasi dipelajari dalam kimia dimana pada umumnya terjadi di alam maupun dalam percobaan kimia. Reaksi ini melibatkan penurunan bilangan oksidasi yang selanjutnya disebut dengan reaksi reduksi, dan kenaikan bilangan oksidasi yang disebut dengan reaksi oksidasi. Ilmu tentang reaksi redoks banyak kita jumpai di kehidupan nyata. Salah satunya adalah pemanfaatan lumpur aktif sebagai bahan dalam proses pengolahan limbah industri. Di dalam proses pengolahan limbah tersebut terdapat reaksi reduksi dan oksidasi yang terjadi.

Daftar Pustaka :

http://imroatulchusniah.blogspot.com/2012/05/reaksi-redoks-pengolahan-limbah-lumpur.html?m=1http://rizqidiaz.blogspot.com/2012/02/penerapan-konsep-reaksi-redoks-dalam.html?m=1