Lumpur Aktif: Sistem Pengolahan Limbah Cair

Apa Lumpur Aktif? Lumpur aktif adalah salah satu metode/sistem yang dapat digunakan untuk menangani masalah limbah cair akibat dari kegiatan industri. Bagaimana cara sistem lumpur aktif dapat mengatasi masalah limbah cair hasil sisa industri? Melalui halaman ini, sobat dapat mencari tahu tahapan – tahapan proses pada sistem lumpur aktif, kendala – kendala yang muncul pada sistem lumpur aktif, dan cara mengatasi kendala – kendala yang muncul pada sistem lumpur aktif.

Sebelum ke pembahasan apa itu lumpur aktif, coba perhatikan kegiatan industri yang terjadi di sekitar lingkungan sobat. Kemajuan di berbagai industri seperti industri tekstil, industri pulp, industri kertas, industri bahan kimia, industri obat – obatan, dan juga industri pangan banyak menyumbang dampak positif bagi kelangsungan hidup manusia.

alt="Limbah Cair" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2019/08/Limbah-Cair-e1566698493702.png" />

Sayangnya, kemajuan kegiatan industri yang tak terkendali juga membawa dampak negatif. Dampak negatif yang ditimbulkan antara lain menghasilkan air limbah yang membahayakan lingkungan karena mengandung bahan-bahan kimia dan mikroorganisme yang merugikan.

Cara mengatasi air limbah industri adalah dengan melakukan pengolahan air limbah tersebut sebelum dibuang ke lingkungan. Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan metode biologi. Metode ini merupakan metode paling efektif dibandingkan metode kimia dan fisika. Salah satu metode biologi yang sekarang banyak berkembang adalah metode lumpur aktif.

Apa itu lumpur aktif? Simak pengertian dan bahasan lain mengenai sistem lumpur aktif pada bahasan di bawah.

Apa Itu Lumpur Aktif?

Metode lumpur aktif adalah sebuah sistem yang 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 pada lumpur aktif berlangsung dalam reaktor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam air limbah.

Reaksi pada lumpur aktif terjadi seperti persamaan berikut.

alt="Persamaan Reaksi pada Lumpur Aktif" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2019/08/Persamaan-Reaksi-pada-Lumpur-Aktif.png" style="height:117px; width:400px" />

Persamaan pada lumpur aktif merupakan salah satu penerapan dari reaksi redoks (reduksi – oksidasi). Reaksi redoks juga banyak diterapkan untuk berbagai kehidupan sehari – hari.

Bagaimana proses pengolahan limbah cair pada sistem lumpur aktif? Simak tahapan – tahapan pengolahan air limbah melalui sistem lumpur aktif melalui ulasan yang akan dibahas berikut.

Tahapan – Tahapan Pengolahan Air Limbah pada Sistem Lumpur Aktif

Tahapan – tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif secara garis besar meliputi enam tahapan. Keenam tahapan tersebut meliputi tahap awal, primer, sekunder, tersier, disinfektan, dan pengolahan padatan lumpur. Penjelasan keenam tahapan pengolahan limbah cair pada sistem lumpur aktif adalah sebagai berikut.

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 tersier diberikan sebagai berikut.

• Nitrifikasi/Denitrifikasi:

  Nitrifikasi adalah pengubahan amonia (NH₃ dalam air atau NH⁴⁺) menjadi nitrat (NO^3–) dengan bantuan bakteri aerobik.

  2 NH⁴⁺(aq) + 3 O₂ (g) → 2 NO^2– (aq) + 2 H₂O(l) + 4 H⁺(aq)
  2 NO^2– (aq) + O₂ (g) → 2 NO^3– (aq)

  Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas seperti N₂, NO, dan NO₂.
  Senyawa NO^3– → gas nitrogen bebas

•  
• Pemisahan fosfor

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

  Al₂(SO₄)₃ • 14 H₂O (s) + 2 PO₄^3– (aq) → 2 AlPO₄(s) + 3 SO₄^2– (aq) + 14 H₂O (l)
  5 Ca(OH)₂(s) + 3 HPO₄^2– (aq) → Ca₅OH(PO₄)₃ (s) + 6 OH^– (aq) + 3 H₂O (l)

•  
• Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zat pencemar, pewarna, dan bau tak sedap.
•  
• Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecil seperti bakteri dan virus.
•  
• 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, contoh Cl₂.

Reaksi: Cl₂ (g) + H₂O (l) → HClO (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.

alt="Lumpur Aktif" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2019/08/Lumpur-Aktif-e1566698980259.jpg" style="height:300px; width:400px" />

Kendala pada Lumpur Aktif

Meskipun dapat mengatasi permasalahan dalam pengolahan sistem limbah cair, namun pada sistem lumpur aktif menimbulkan kendala baru, seperti terbentuknya limbah baru. Beberapa kendala yang dapat muncul pada sistem lumpur aktif adalah sebagai berikut.

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.

Cara Mengatasi Kendala Lumpur Aktif

Beberapa cara berikut diperkenalkan untuk mengatasi kendala – kendala yang muncul dalam sistem lumpur aktif.

1. Menambahkan Biosida
Biosida yang digunakan adalah H₂O₂ atau klorin ke dalam unit aerasi. Penambahan 15 mg/g dapat menghilangkan sifat lumpur bulki sehingga dihasilkan air limbah olahan cukup baik. Klorin dapat menurunkan aktivitas mikroba yang berpotensi dalam proses lumpur aktif.

2. Mekanisme Bioregenerasi
Mekanisme bioregenerasi dilakukan dengan memasukkan karbon aktif ke tangki aerasi lumpur aktif. Cara ini efisien untuk mengurangi kandungan warna maupun organik dengan biaya yang lebih ekonomis.

3. Emulsi Zero
Metode ini digunakan untuk mereduksi endapan lumpur bulki dengan teknologi ozon (ozonisasi). Proses ozonisasi mampu membunuh bakteri (sterilization), menghilangkan warna (decoloration), menghilangkan bau (deodoration), dan dapat menguraikan senyawa organik (degradation). Proses ini lebih menguntungkan dibanding menggunakan klorin yang hanya mampu membunuh bakteri saja.

Demikianlah tadi ulasan materi tentang sistem lumpur aktif yang dapat digunakan dalam pengolahan limbah cair. Meliputi tahapan – tahapan pengolahan limbah cair pada sistem lumpur aktif, kendala pada sistem lumpur aktif, dan cara mengatasi kendala sistem lumpur aktif. Terimakasih sudah mengunjungi, semoga bermanfaat.