Penerapan konsep Elektrolit dan Redoks dalam Pengolahan Air Kotor

Air sangat penting dalam kehidupan manusia, senyawa ionik ini sangat vital eksistensinya dalam berbagai kegunanaan termasuk dunia industri. Kebutuhan akan air yang berkualitas sangat penting akan tetapi kuantitasnya yang memadaipun juga tidak kalah pentingnya. Ini menuntut sinergi teknologi yang compatible untuk menangani permasalahan air yang kian hari kualitas dan kuantitasnya menurun.

Pemilihan kualitas air yang layak dalam setiap kegunaan sangatlah penting untuk diperhatikan agar efektifitas dan pemeliharaan fungsi kerja dapat berjalan lancar sehingga kegagalan – kegagalan ataupun kerusakan alat yang ditimbulkan oleh air dapat dihilangkan. Air dalam industri haruslah memenuhi standar industri yang telah ditetapkan.

Cara pemenuhan kebutuhan akan air bisa diperoleh dari vendor seperti PAM, atau air tanah dengan penanganan sendiri atau dari air sungai yang harus membuat insfrastruktur dalam proses pengolahannya, tergantung kondisi geologis tempat industri itu berada dan kapasitas produksi yang dihubungkan dengan kegunaan dalam proses yang menyangkut produk.

Berbagai macam pengotor utama yang ada dalam air yang akan diolah sebelum digunakan dalam industri dapat diuraikan sebagai berikut :

a.    Kekeruhan dan Warna

b.    Mikroba

c.    BOD dan COD

d.   Logam berat dan metalloid

e.    Pengotor lainnya

Salah satu jenis limbah dalam air kotor adalah limbah organik, yaitu limbah yang merupakan sisa-sisa makluk 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 patogen, virus, garam-garam, 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 padat 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 berawal dari udara atau dari hasi fotosintesis tumbuhan air. Oksigen terlarut ini dibutuhkan oleh hewan – hewan air untuk pernafasannya. Hewan – hewan air dapat bertahan hidup jika kandungan oksigen terlarut (DO) tidak kurang dari 5 ppm. Oksigen terlarut juga digunakan oleh bakteri aerob dalam menguraikan sampah organik (oxygen-demanding materialis) yang terdapat di dalam air. Banyak oksigen yang diperlukan oleh bakteri aerob untuk menguraikan sampah organi 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 dibagi dalam tiga tahap, yaitu tahap primer, tahap sekunder, dan tahap tersier. Pengolahan tahap primer dimaksudkan untuk memisahkan sampah yang tidak terlarut dalam air agar tidak mengalami pengendapan(sedimentasi). Tahap sekunder dimaksudkan untuk menghilangkan BOD, yaitu dengan cara mengoksidasinya. Selanjutnya, tahap tersier dimaksudkan untuk menghilangkan sampah yang masih ada, seperti limbah organik 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 (actived sluge prosess).

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

Bakteri aerob mengubah sampah organik dalam air menjadi biomasa 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 bakteri melewati masa pertumbuhan cepatnya (long phase). Setelah itu akan mengalami flokulasi membentuk padatan yang lebih mudah mengendap.Dari tangki pengendapan, sebagian lumpur dibuang, sebagian lain disirkulasikan kedalam 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 lenih cepat dibandingkan dengan penguraian serupa yang terjadi secara alami dalam selokan atau air sungai.

Teknik Redoks dapat diterapkan dengan bantuan inhibitor seperti senyawa khlor (misalnya : Cl₂, kaporit, Na-Hypo, Isosyanurat), non khlor (misalnya : H₂O₂, O₃, UV, KMnO₄, garam sulfit, terusi), oksida asam basa (HCl, NaOH, H₂SO₄, garam kalsium, karbonat, amonium) atau teknik redoks lainnya.

Teknik pengolahan lainnya yaitu adalah Elektrolisa. Elektrolisa mampu memisahkan kation – anion dengan menggunakan efek beda potensial dari masing – masing muatan elektrolit. Apabila ion – ion ditangkap oleh membran selektif atau media lain maka disebut Elektrodialisis. Sedangkan bila digabung dengan koagulasi maka disebut elektrokoagulasi. Elektrodialisis adalah proses pemisahan elektrokimia dengan ion – ion berpindah melintasi membran selektif anion dan kation dari larutan encer ke yang lebih pekat akibat aliran arus searah (DC).

Elektrodialisis memisahkan bahan (ion) dari larutan, proses ini menggunakan perbedaan tegangan listrik sebagai driving force, membrane pertukaran ion (ion exchange membrane) diatur sedemikian rupa sehingga terjadi perpindahan ion secara bolak balikdiantara dua elektroda dalam suatau larutan. Pengembangan proses dilaksanakan dengan muatan eletroda bolak – balik (elektrodialisa bolak – balik).