Pengolahan air limbah yang menggunakan proses anaerob banyak sekali dimanfaatkan terutama bagi air limbah dengan kandungan organik yang sangat tinggi. Pada artikel-artikel terdahulu telah dibahas beberapa topik yang berkaitan dengan proses maupun reaktor anaerob. Nah, di artikel kali ini Anda akan menemukan hal-hal yang sifatnya umum namun mendasar dari proses anaerob itu sendiri.

Proses anaerob merupakan suatu proses biokimia dimana reaksinya berlangsung tanpa kehadiran oksigen. Di dalam lingkup pengolahan air limbah, proses anaerob yang dimaksud berkaitan dengan metabolisme mikroorganisme. Berikut ini adalah gambaran umum yang menunjukkan reaksi yang terjadi pada proses anaerob:

Zat organik + mikroorganisme → CH4 + CO2 + sel baru

Tahapan di dalam proses anaerob

Dalam perjalanan konversi zat organik menjadi hasil akhir metabolisme, terdapat beberapa tahapan yang dilalui. Tahapan-tahapan di dalam proses anaerob ini penting untuk diketahui untuk keperluan monitoring maupun modifikasi proses. Tahapan-tahapan yang dimaksud yaitu hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis, dan metanogenesis (Mes, et.al., 2003). Hidrolisis adalah proses dekomposisi senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Asidogenesis, sering juga disebut dengan tahap fermentasi, yaitu proses konversi dari senyawa yang sudah terurai (terhidrolisis) menjadi asam-asam organik volatil (volatile fatty acids, VFA) dan karbondioksida (CO2) (Mes, et.al., 2003). Asetogenesis ialah proses konversi VFA menjadi asetat dan H2(Mes, et.al., 2003). Metanogenesis yaitu proses konversi asetat, CO2, dan H2 menjadi gas metan (CH4)(Mes, et.al., 2003). Skema tahapan pada proses anaerob dapat dilihat pada gambar berikut.

Sumber: Mes, et.al., 2003

Jenis-jenis reaktor anaerob berdasarkan temperatur

Berdasarkan temperatur yang digunakan untuk reaksi, reaktor anaerob dapat dibagi ke dalam tiga kelompok yaitu psikrofilik (rentang temperatur pada 10 – 20 oC), mesofilik (rentang temperatur pada 20 – 40 oC), dan termofilik (rentang temperatur pada 50 – 60 oC) (Mes, et.al., 2003). Pada temperatur yang rendah, proses dekomposisi dan pertumbuhan mikroorganisme berjalan lambat. Oleh sebab itu, akan diperlukan waktu tinggal yang lebih lama di dalam reaktor sehingga reaktor psikrofilik akan memerlukan volume yang lebih besar jika dibandingkan dengan reaktor jenis lainnya (Mes, et.al., 2003).

Mikroba yang berperan pada proses anaerob

Di dalam proses anaerob terdapat beberapa kelompok mikroorganisme yang terlibat. Berikut ini adalah ringkasan mengenai mikroorganisme yang memiliki peranan dalam proses anaerob (Mes, et.al., 2003 dan Cavinato, 2011):

1. Bakteri fermentasi (atau asidogenik)

* mengeluarkan enzim untuk proses hidrolisis

* mengkonversi zat-zat organik terlarut menjadi asam lemak volatil dan alkohol

2. Bakteri asetogenik

* mengubah asam lemak volatil dan alkohol menjadi asam asetat atau hidrogen dan karbondioksida

3. Bakteri metanogenik

* mengggunakan asam asetat atau hidrogen dan karbondioksida untuk memproduksi gas metan

4. Bakteri pereduksi sulfat (Sulfate Reducing Bacteria, SRB)

* mereduksi sulfat menjadi sulfida

* sulfida bersifat racun pada proses anaerob (baca artikel Inhibitor pada Proses Anaerob)

* dominan pada lingkungan dengan konsentrasi sulfat yang tinggi

* berkompetisi dengan bakteri metanogenik pada substrat yang sama

* dapat menghambat terbentuknya gas metan apabila dominan terhadap bakteri metanogenik

Kompetisi Antara SRB dan Bakteri Metanogen (Sumber: Cavinato, 2011)

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses anaerob

Laju dan efisiensi dari suatu reaktor anaerob dipengaruhi oleh (Cavinato, 2011)

1. Jenis limbah yang diolah (karakteristik air limbah),

2. Temperatur yang digunakan pada proses,

3. Keberadaan zat-zat toksik,

4. pH dan alkalinitas,

5. Waktu retensi hidrolik, dan

6. Laju pembebanan reaktor.