“PENGAPLIKASIAN KONSEP REDOKS DALAM PENGOLAHAN AIR LIMBAH MENGGUNAKAN LUMPUR AKTIF”
LAPORAN TUGAS KIMIA
PENERAPAN KONSEP REDOKS DALAM MENGATASI MASALAH LINGKUNGAN
Disusun Oleh :
DIYAH ANGGRAENI AISIATUR ROSIDA (06)
Kelas X-J
SMA DARUL ULUM 1 UNGGULAN BPP-TEKNOLOGI
PETERONGAN JOMBANG
2014/2015
KATA PENGANTAR
Kami menyampaikan syukur kepada Allah SWT, atas petunjuk yang diberikan sehingga makalah yang membahas “PENGAPLIKASIAN KONSEP REDOKS DALAM PENGOLAHAN AIR LIMBAH MENGGUNAKAN LUMPUR AKTIF” yang sederhana ini dapat diselesaikan dengan baik. Dengan hasil penelitian ini kami susun untuk memenuhi tugas yang diberikan oleh guru pembimbing, disamping itu dapat membiasakan diri dalam meneliti dan menulis makalah serta dapat melatih untuk meningkatkan motivasi belajar dan juga dapat mendorong kita untuk lebih maju dalam berprestasi.Apa yang diuraikan ini sebagai ungkapan pengalaman penyusun melalui membaca, melihat, dan mendengar berita, baik di media elektro maupun media cetak. Harapan kami semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca terutama bagi diri kami sebagai penulis, dan dimanfaatkan sebagaimana mestinya.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa penulisan makalah ini jauh dari sempurna. Karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca.
Jombang, 12 Maret 2015
Penulis
DAFTAR ISI
Kata pengantar i
Daftar isi ii
BAB I PENDAHULUAN
Latar belakang 1
Rumusan Masalah 1
Tujuan Penelitian 1
BAB II PEMBAHASAN
Reaksi Redoks 2
Pengaplikasian Reaksi Redoks untuk Mengatasi Limbah Cair 2
BAB III PENUTUP
Kesimpulan 8
BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Jika diamati, sungai-sungai di daerah pemukiman seringkali kotor dan berbau tidak sedap. Hal itu diakibatkan oleh banyaknya sampah atau limbah cair yang dibuang ke saluran air dan akhirnya masuk ke sungai. Alangkah lebeih baik jika limbah cair tersebut harus diolah terlebih dahulu sebelum dialirkan ke sungai, sehingga sungainya tetap bersih dan airnya dapat digunakan oleh penduduk.
Dengan kemajuan ilmu pengetahuan yang pesat seperti saat ini, banyak ditemukan cara-cara untuk mengatasi permasalahan lingkungan yang dapat mengganggu kehidupan manusia, salah satunya melalui cabang ilmu pengetahuan Kimia. Cabang ilmu pengetahuan Kimia dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan lingkungan seperti mengatasi limbah cair. Pengolahan limbah ini dilakukan dengan cara menerapakan konsep-konsep redoks dengan memanfaatkan lumpur aktif sebagai bahan utama.
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan reaksi redoks?
2. Bagaimana cara pengolahan limbah cair menggunakan lumpur aktif?
C. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui dan memahami konsep dasar reaksi redoks.
2. Mengetahui dan memahami aplikasi redoks dalam mengatasi limbah cair.
3. Mengetahui dan memahami cara pengolahan limbah cair menggunakan lumpur aktif.
BAB 2
PEMBAHASAN
A. Reaksi Redoks
Reaksi reduksi oksidasi atau reaksi redoks merupakan istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:
· Reduksi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion. Zat yang mengalami reduksi akan menjadi lebih negatif.
· Oksidasi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion. Zat yang mengalami oksidasi menjadi lebih positif.
Konsep reaksi reduksi dan oksidasi mengalami perkembangan seiring kemajuan ilmu kimia. Awalnya, sekitar abad 18, konsep reaksi redoks didasarkan atas reaksi oksidasi yang melibatkan penggabungan oksigen dan reaksi reduksi yang melibatkan pelepasan oksigen, dilanjutkan dengan konsep pelepasan dan penerimaan elektron, lalu konsep kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi, serta perkembangan terakhir dengan konsep pelepasan dan pengikatan hidrogen.
B. Pengaplikasian Konsep Reaksi Redoks Untuk Mengatasi Limbah Cair
Salah satu jenis limbah dalam air kotor adalah limbah organik, yaitu limbah yang merupakan sisa-sisa makhluk hidup. Limbah seperti itu dapat berasal dari rumah tangga maupun industri. Limbah organik dapat diolah dengan memanfaatkan aksi bakteri pengurai yang disebut bakteri aerob. Air kotor (sewage) mengandung berbagai macam limbah, seperti bahan organik, 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 minimal 6 ppm. Jika konsentrasi oksigen terlarut kurang dari 6 ppm, kehidupan organisme akan terancam mati. Semakin kecil nilai DO, semakin rendah kualitas air, atau dapat dikatakan air terpolusi.
Oksigen terlarut juga digunakan oleh bakteri aerob dalam menguraikan sampah organik (oxygen-demanding materials) yang terdapat dalam air. Banyaknya oksigen yang diperlukan oleh bakteri aerob untuk menguraikan sampah organik dalam suatu contoh air disebut BOD. Semakin banyak sampah organik dalam air, semakin besar nilai BOD.
Pengolahan Air Limbah dengan Proses Lumpur Aktif
Lumpur aktif (activated sludge) adalah lumpur yang kaya akan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara mengalami biodegradasi (oxygen-demanding materials).
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 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 organik. 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.
Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ± 95% bakteri dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reaktor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam air limbah.
Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif secara garis besar adalah sebagai berikut:
1. Tahap awal
Pada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing seperti kayu, bangkai binatang, pasir, kerikil, dll. 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 tahap pengendapan. Partikel-partikel berukuran suspensi dan partikel-partikel ringan dipisahkan, partikel-partikel berukuran koloid digumpalkan dengan penambahan elektrolit.
3. Tahap sekunder
Tahap sekunder meliputi dua 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 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) → 2 NO3- (aq). Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas seperti N2, NO, dan NO2.
b. Pemisahan fosfor
Fosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi/penggumpalan dengan garam Al dan Ca, kemudian disaring. Reaksi:
Al2(SO4)3+14H2O(s) + 2 PO43-(aq) → 2 AIPO4(s) + 3 SO42-(aq) + 14 H2O(l)
5 Ca(OH)2(s) + 3 HPO42-(aq) → 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 organik penyebab bau dan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakan untuk irigasi atau keperluan industri.
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.
Berdasarkan berbagai penelitian, kelemahan metode lumpur aktif tersebut dapat diatasi dengan cara Menambahkan biosida, yaitu H2O2 atau klorin ke dalam unit aerasi. Penambahan 15 mg/g dapat menghilangkan sifat bulki lumpur hingga dihasilkan air limbah olahan cukup baik. Klorin dapat menurunkan aktivitas mikroba yang berpotensi dalam proses lumpur aktif.
BAB 3
PENUTUP
A. Kesimpulan
Konsep Redoks dapat digunakan dalam proses pemecahan masalah lingkungan dan kehidupan sehari-hari. Salah satu penerapankonsep redoks adalah pengolahan air kotor atau limbah dengan metode lumpur aktif. Lumpur adalah materi yang tidak larut yang selalu nampak kehadirannya di dalam setiap tahap pengolahan, tersusun oleh serat-serat organik yang kaya akan selulosa dan di dalamnya terhimpun kehidupan mikroorganisme. Lumpur aktif adalah lumpur yang kaya dengan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara mengalami biodegradasi.
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 organikberacun, logam berat, dan bakteri. Pengolahan tahap tersier dilakukan untuk pengolahan air bersih.
Tahap sekunder dilakukan untuk menururunkan nilai BOD sehingga kadar oksigen meningkat. Kecepatan aktivitas mikroorganisme dalam menguraikan limbah organik dapat ditingkatkan dengan melibatkan lumpur aktif. Proses ini melibatkan reaksi oksidasi limbah organik sebagai berikut.
(CH2O)n + nO2 → nCO2 +nH2O + panas
Nilai BOD dapat menurun hingga 90% jika mengggunakan lumpur aktif. Semakin kecil nilai BOD, semakin sedikit mikroorganisme yang menguraikan limbah organik di dalam air. Hal ini menunjukan bahwa semakin sedikit limbah organik didalam air. Dengan demikian, dapat disimpulkan semakin kecil nilai BOD, semakin tinggi kualitas air
semoga bermanfaat :)
LAPORAN TUGAS KIMIA
PENERAPAN KONSEP REDOKS DALAM MENGATASI MASALAH LINGKUNGAN
Disusun Oleh :
DIYAH ANGGRAENI AISIATUR ROSIDA (06)
Kelas X-J
SMA DARUL ULUM 1 UNGGULAN BPP-TEKNOLOGI
PETERONGAN JOMBANG
2014/2015
KATA PENGANTAR
Kami menyampaikan syukur kepada Allah SWT, atas petunjuk yang diberikan sehingga makalah yang membahas “PENGAPLIKASIAN KONSEP REDOKS DALAM PENGOLAHAN AIR LIMBAH MENGGUNAKAN LUMPUR AKTIF” yang sederhana ini dapat diselesaikan dengan baik. Dengan hasil penelitian ini kami susun untuk memenuhi tugas yang diberikan oleh guru pembimbing, disamping itu dapat membiasakan diri dalam meneliti dan menulis makalah serta dapat melatih untuk meningkatkan motivasi belajar dan juga dapat mendorong kita untuk lebih maju dalam berprestasi.Apa yang diuraikan ini sebagai ungkapan pengalaman penyusun melalui membaca, melihat, dan mendengar berita, baik di media elektro maupun media cetak. Harapan kami semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca terutama bagi diri kami sebagai penulis, dan dimanfaatkan sebagaimana mestinya.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa penulisan makalah ini jauh dari sempurna. Karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca.
Jombang, 12 Maret 2015
Penulis
DAFTAR ISI
Kata pengantar i
Daftar isi ii
BAB I PENDAHULUAN
Latar belakang 1
Rumusan Masalah 1
Tujuan Penelitian 1
BAB II PEMBAHASAN
Reaksi Redoks 2
Pengaplikasian Reaksi Redoks untuk Mengatasi Limbah Cair 2
BAB III PENUTUP
Kesimpulan 8
BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Jika diamati, sungai-sungai di daerah pemukiman seringkali kotor dan berbau tidak sedap. Hal itu diakibatkan oleh banyaknya sampah atau limbah cair yang dibuang ke saluran air dan akhirnya masuk ke sungai. Alangkah lebeih baik jika limbah cair tersebut harus diolah terlebih dahulu sebelum dialirkan ke sungai, sehingga sungainya tetap bersih dan airnya dapat digunakan oleh penduduk.
Dengan kemajuan ilmu pengetahuan yang pesat seperti saat ini, banyak ditemukan cara-cara untuk mengatasi permasalahan lingkungan yang dapat mengganggu kehidupan manusia, salah satunya melalui cabang ilmu pengetahuan Kimia. Cabang ilmu pengetahuan Kimia dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan lingkungan seperti mengatasi limbah cair. Pengolahan limbah ini dilakukan dengan cara menerapakan konsep-konsep redoks dengan memanfaatkan lumpur aktif sebagai bahan utama.
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan reaksi redoks?
2. Bagaimana cara pengolahan limbah cair menggunakan lumpur aktif?
C. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui dan memahami konsep dasar reaksi redoks.
2. Mengetahui dan memahami aplikasi redoks dalam mengatasi limbah cair.
3. Mengetahui dan memahami cara pengolahan limbah cair menggunakan lumpur aktif.
BAB 2
PEMBAHASAN
A. Reaksi Redoks
Reaksi reduksi oksidasi atau reaksi redoks merupakan istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:
· Reduksi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion. Zat yang mengalami reduksi akan menjadi lebih negatif.
· Oksidasi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion. Zat yang mengalami oksidasi menjadi lebih positif.
Konsep reaksi reduksi dan oksidasi mengalami perkembangan seiring kemajuan ilmu kimia. Awalnya, sekitar abad 18, konsep reaksi redoks didasarkan atas reaksi oksidasi yang melibatkan penggabungan oksigen dan reaksi reduksi yang melibatkan pelepasan oksigen, dilanjutkan dengan konsep pelepasan dan penerimaan elektron, lalu konsep kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi, serta perkembangan terakhir dengan konsep pelepasan dan pengikatan hidrogen.
B. Pengaplikasian Konsep Reaksi Redoks Untuk Mengatasi Limbah Cair
Salah satu jenis limbah dalam air kotor adalah limbah organik, yaitu limbah yang merupakan sisa-sisa makhluk hidup. Limbah seperti itu dapat berasal dari rumah tangga maupun industri. Limbah organik dapat diolah dengan memanfaatkan aksi bakteri pengurai yang disebut bakteri aerob. Air kotor (sewage) mengandung berbagai macam limbah, seperti bahan organik, 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 minimal 6 ppm. Jika konsentrasi oksigen terlarut kurang dari 6 ppm, kehidupan organisme akan terancam mati. Semakin kecil nilai DO, semakin rendah kualitas air, atau dapat dikatakan air terpolusi.
Oksigen terlarut juga digunakan oleh bakteri aerob dalam menguraikan sampah organik (oxygen-demanding materials) yang terdapat dalam air. Banyaknya oksigen yang diperlukan oleh bakteri aerob untuk menguraikan sampah organik dalam suatu contoh air disebut BOD. Semakin banyak sampah organik dalam air, semakin besar nilai BOD.
Pengolahan Air Limbah dengan Proses Lumpur Aktif
Lumpur aktif (activated sludge) adalah lumpur yang kaya akan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara mengalami biodegradasi (oxygen-demanding materials).
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 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 organik. 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.
Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ± 95% bakteri dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reaktor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam air limbah.
Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif secara garis besar adalah sebagai berikut:
1. Tahap awal
Pada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing seperti kayu, bangkai binatang, pasir, kerikil, dll. 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 tahap pengendapan. Partikel-partikel berukuran suspensi dan partikel-partikel ringan dipisahkan, partikel-partikel berukuran koloid digumpalkan dengan penambahan elektrolit.
3. Tahap sekunder
Tahap sekunder meliputi dua 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 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) → 2 NO3- (aq). Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas seperti N2, NO, dan NO2.
b. Pemisahan fosfor
Fosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi/penggumpalan dengan garam Al dan Ca, kemudian disaring. Reaksi:
Al2(SO4)3+14H2O(s) + 2 PO43-(aq) → 2 AIPO4(s) + 3 SO42-(aq) + 14 H2O(l)
5 Ca(OH)2(s) + 3 HPO42-(aq) → 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 organik penyebab bau dan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakan untuk irigasi atau keperluan industri.
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.
Berdasarkan berbagai penelitian, kelemahan metode lumpur aktif tersebut dapat diatasi dengan cara Menambahkan biosida, yaitu H2O2 atau klorin ke dalam unit aerasi. Penambahan 15 mg/g dapat menghilangkan sifat bulki lumpur hingga dihasilkan air limbah olahan cukup baik. Klorin dapat menurunkan aktivitas mikroba yang berpotensi dalam proses lumpur aktif.
BAB 3
PENUTUP
A. Kesimpulan
Konsep Redoks dapat digunakan dalam proses pemecahan masalah lingkungan dan kehidupan sehari-hari. Salah satu penerapankonsep redoks adalah pengolahan air kotor atau limbah dengan metode lumpur aktif. Lumpur adalah materi yang tidak larut yang selalu nampak kehadirannya di dalam setiap tahap pengolahan, tersusun oleh serat-serat organik yang kaya akan selulosa dan di dalamnya terhimpun kehidupan mikroorganisme. Lumpur aktif adalah lumpur yang kaya dengan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara mengalami biodegradasi.
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 organikberacun, logam berat, dan bakteri. Pengolahan tahap tersier dilakukan untuk pengolahan air bersih.
Tahap sekunder dilakukan untuk menururunkan nilai BOD sehingga kadar oksigen meningkat. Kecepatan aktivitas mikroorganisme dalam menguraikan limbah organik dapat ditingkatkan dengan melibatkan lumpur aktif. Proses ini melibatkan reaksi oksidasi limbah organik sebagai berikut.
(CH2O)n + nO2 → nCO2 +nH2O + panas
Nilai BOD dapat menurun hingga 90% jika mengggunakan lumpur aktif. Semakin kecil nilai BOD, semakin sedikit mikroorganisme yang menguraikan limbah organik di dalam air. Hal ini menunjukan bahwa semakin sedikit limbah organik didalam air. Dengan demikian, dapat disimpulkan semakin kecil nilai BOD, semakin tinggi kualitas air
semoga bermanfaat :)
No comments:
Post a Comment