3. METODE PENELITIAN
3.1.
Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan November - Desember 2009.
Bertempat di Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan (Proling) Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, FPIK – IPB.
3.2.
Alat dan Bahan Alat dan bahan yang akan digunakan dalam pengolahan air limbah dan
analisis kualitas air dicantumkan pada Tabel 3.
3.3.
Pengambilan dan Penanganan Air Contoh
3.3.1.
Pengambilan dan penanganan limbah cair industri tahu Limbah cair industri tahu diambil sejumlah yang diperlukan dan diukur
parameter fisik dan
kimianya seperti suhu, pH, DO, BOD, COD, dan TSS.
Sebelum diencerkan dengan menggunakan air tandon untuk kemudian digunakan dalam penelitian, limbah cair tahu didiamkan selama satu hari. Pengenceran terhadap limbah cair tahu dimaksudkan agar kadar bahan organik pada air limbah yang akan diolah secara biologi layak untuk diolah. Tata cara pengamatan parameter pada sampel dapat dilihat pada Lampiran 1.
3.3.2.
Pengenceran air limbah tahu Sebelum dilakukan penelitian utama, limbah cair tahu diencerkan
terlebih dulu. Nilai koefisien pengenceran ditentukan setelah proses penelitian pendahuluan. Penelitian pendahuluan melibatkan proses pengukuran parameter fisika dan kimia limbah cair tahu. Pengukuran dilakukan dalam beberapa tahap pengenceran. Dimulai dari tanpa pengenceran sama sekali (0 kali), 5 kali, 10 kali, 100 kali, dan 500 kali. Dari tahapan tersebut diketahui bahwa dengan
20
pengenceran dibawah 100 kali, maka kadar bahan organik yang terukur melalui nilai BOD dan COD sangatlah tinggi. Hal tersebut akan mempersulit pengolahan secara aerob sebagaimana dijelaskan oleh Departemen Pertanian (2009) yang menyatakan bahwa apabila BOD air limbah tidak melebihi 400 mg/L proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob sedangkan pada BOD lebih tinggi dari 40000 mg/L, proses anaeroblah yang lebih ekonomis. Dari sampel yang diambil, walaupun nilai BOD telah berada dibawah 400 mg/L, nilai COD sampel masih cukup tinggi sehingga diperlukan pengenceran lebih lanjut. Adapun pengenceran dilakukan sebesar 150 kali dengan 1 bagian limbah cair tahu dan 149 bagian air tandon. Baik limbah cair tahu maupun air tandon, didiamkan terlebih dahulu selama satu hari.
3.3.3.
Persiapan wadah Penelitian ini menggunakan baskom plastik hitam sejumlah 12 buah.
Setiap wadah berdiameter 31 cm dengan ketinggian 25 cm. Wadah kemudian diletakkan di tempat yang memiliki intensitas cahaya yang cukup dan terlindung dari air hujan. Urutan penempatan wadah dilakukan secara acak.
3.3.4.
Persiapan tanaman yang digunakan Tanaman air yang digunakan dalam penelitian ini adalah kangkung air
(Ipomoea aquatica) yang diambil di kolam yang berlokasi di Desa Babakan, Kecamatan Dramaga.
Menurut Ismanto (2005), luas penutupan kangkung
sebesar 70 % terhadap wadah pengolahan, terbukti telah mampu menurunkan kandungan bahan pencemar organik cukup baik. Kangkung air tersebut harus dibersihkan dari lumpur yang menempel, kemudian sebelum ditimbang bobot basahnya, kangkung harus dikeringkan terlebih dahulu dengan menggunakan kertas koran.
3.3.5.
Persiapan lumpur aktif Lumpur aktif yang digunakan berasal dari endapan lumpur (by product)
pengolahan biologi pada instalasi pengolahan air limbah tekstil PT UNITEX
21
Lumpur yang digunakan adalah lumpur segar (sebanyak 25 ml) untuk masingmasing wadah yang diberikan perlakuan lumpur aktif . Wadah yang digunakan berupa baskom plastik berwarna hitam berukuran ± 19 L dan diisi limbah cair tahu yang telah diencerkan sebanyak 15 L.
3.3.6.
Pelaksanaan penelitian Penelitian ini berupa percobaan yang dilakukan sebanyak tiga perlakuan.
Setiap perlakuan memiliki empat kali ulangan (lihat Gambar 7). Pelakuan yang digunakan berupa kontrol yang berarti hanya limbah cair tahu yang diencerkan tanpa penambahan apapun, limbah cair tahu yang dincerkan dengan penambahan kangkung air (Ipomoea aquatica) saja, serta limbah cair tahu yang dincerkan dengan penambahan kangkung air (Ipomoea aquatica) dan lumpur aktif dari PT UNITEX. Penelitian menggunakan metoda pengolahan air secara SBR (seperti telah diuraikan dalam Tinjauan Pustaka). Lokasi pengambilan sampel kangkung, limbah cair tahu, dan lumpur aktif dapat dilihat pada Lampiran 3.
22
1
1
2
1
2
2
3
3
3
4
Kontrol
Sumber Listrik
Perlakuan dengan kangkung air (Ipomoea aquatica)
Aerator
Perlakuan Lumpur Aktif dari Pabrik Tekstil PT. UNITEX + kangkung air (Ipomoea aquatica) *) 1, 2, 3, 4 = ulangan Gambar 7. Rancangan Penelitian
4
4
23
Penelitian utama dilakukan setelah limbah cair tahu melalui proses pengenceran, sebagaimana dijelaskan pada bagian 3.3.2. Adapun tahapan dalam proses penelitian utama adalah sebagai berikut. 1. Penempatan wadah Dilakukan secara acak, dengan asumsi intensitas cahaya matahari sama pada setiap wadah. 2. Pemasangan aerator Setiap wadah dihubungkan dengan aerator melalui dua buah selang. Aerator tersebut dirangkai sedemikian rupa agar dapat dihidupkan secara serentak pada semua wadah percobaan. 3. Pengisian wadah Setiap wadah diisi dengan limbah cair tahu yang telah diencerkan. Kemudian ditambahkan kangkung air (Ipomoea aquatica) dan lumpur aktif sesuai dengan perlakuan yang diinginkan. Sehingga kemudian tersusun 12 wadah, dengan tiga perlakuan yaitu kontrol, perlakuan dengan penambahan kangkung air (Ipomoea aquatica) saja, dan perlakuan dengan penambahan kangkung air (Ipomoea aquatica) dan lumpur aktif. Masing-masing perlakuan terdiri atas 4 wadah ulangan. 4. Pengambilan air contoh. Setelah wadah terisi, dilakukan pengaerasian secara terus menerus hingga waktu pengambilan air contoh pada masing-masing wadah dilakukan. Setiap pengambilan air contoh, aerator dimatikan selama sekitar 30 – 60 menit. Hal ini dimaksudkan agar, air contoh yang terambil adalah supernatant. Untuk pengambilan sampel awal, dilakukan
dalam selang
waktu
dua hari, sedangkan
untuk
selanjutnya pengambilan sampel berlangsung setiap empat hari sekali hingga hari keempatbelas. 5. Penanganan air contoh Selain pengamatan secara insitu berupa, suhu, pH, dan DO, dilakukan pengamatan di laboratorium untuk parameter seperti kekeruhan, TSS, DHL, BOD, dan COD
24
Tabel 3. Daftar Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian Kegiatan
Alat
Bahan
Pelaksanaan penelitian
Wadah
uji,
timbangan Air limbah pabrik tahu
digital, pipet volumetrik, skala rumah tangga, kangkung air (Ipomoea
bulb, aerator
aquatica), lumpur aktif industri tekstil Pengukuran suhu
Termometer
Pengukuran TSS
Vacuum
pump,
dessikator,
oven, Kertas saring Millipore
timbangan 0,45 μm, akuades
digital Pengukuran kekeruhan
Turbidimeter
-
Pengukuran DHL
SCT-meter
-
Pengukuran pH
pH meter
-
Pengukuran DO
DO meter
-
Pengukuran BOD
BOD
inkubator,
gelas
piala,
aerator, Sulfamic acid, MnSO4,
botol BOD, NaOH-KI,H2SO4 pekat,
buret, plastik hitam
amilum,akuades, nutrien
Pengukuran COD
Buret,
Erlenmeyer,
mohr
pipet H2SO4 pekat, K2Cr2O7 0,025 N, FAS 0,025 N, ferroin, akuades
Perhitungan berat basah Timbangan digital
Kangkung air (Ipomoea
kangkung air
aquatica), kertas koran
Sebagian gambar alat dan bahan yang digunakan dapat dilihat pada Lampiran 4. Percobaan ini mengadaptasi konsep rawa buatan (constructive wetlands). Menurut Haslam (1990) in
Khiatuddin (2003), ketika air yang tercemar
memasuki rawa, berbagai jenis organisme mikro dan tumbuhan air yang hidup dalam rawa akan menyerap dan mencerna sebagian bahan pencemar. Selain itu, tumbuhan rawa juga berfungsi secara tidak langsung dalam proses pembersihan air, yaitu mendukung kehidupan organisme mikro pengurai limbah. Batang,
25
cabang, dan daun tanaman akuatik yang berada di dalam genangan air akan memperluas area tempat organisme mikro menempel. Akar tumbuhan akuatik juga mengeluarkan oksigen sehingga akan terbentuk zona rizosfer yang kaya oksigen.
3.4.
Analisis Data
3.4.1 Metode analisis kualitas fisika – kimia air Untuk mengetahui kemampuan berbagai perlakuan dalam mereduksi bahan pencemar organik yang terkandung dalam limbah cair tahu, maka dilakukan pengukuran beberapa parameter sebagaimana tercantum pada Tabel 4. Pengukuran paramater tersebut dilakukan sesuai lama aerasi yang diterapkan.
Tabel 4. Metode analisis kualitas fisika-kimia air Parameter Alat/Metode FISIKA Suhu Termometer
KIMIA
Unit o C
Keterangan insitu
TSS
Gravimetri
mg/L
laboratorium
Kekeruhan
Turbidy meter
NTU
Laboratorium
DHL
SCT-meter
μS/cm
Laboratorium
BOD
Titrasi Winkler
mg/L
Laboratorium
COD
Titrasi FAS
mg/L
Laboratorium
DO
DO-meter
mg/L
Insitu
pH
pH- meter
Insitu
26
3.4.2.
Persentase perubahan nilai karakteristik limbah Persentase perubahan konsentrasi beberapa parameter kualitas air
dihitung untuk mengetahui besarnya perubahan yang terjadi pada saat awal (air limbah sebelum diolah) dan saat sesudah limbah diolah, dengan rumus sebagai berikut : a
% Perubahan
b
100 %
a
Keterangan: a = nilai konsentrasi parameter tertentu kualitas air pada saat sebelum diolah untuk masing-masing perlakuan b = nilai konsentrasi parameter tertentu kualitas air pada saat sesudah diolah untuk masing-masing perlakuan
3.4.3.
Penentuan perubahan bobot basah kangkung air (Ipomoea aquatica) Bobot awal (B0, dalam gram) dan bobot akhir (Bt, dalam gram) diukur,
kemudian pertambahan bobot (Δ Bt, dalam gram ) dihitung dengan rumus sebagai berikut : BT
3.4.4.
BT
B0
Analisis parameter pertumbuhan kangkung air Analisis parameter pertumbuhan kangkung air dihitung dengan
menentukan besarnya laju pertumbuhan relative (Relative Growth Rate, RGR), sebagaimana dijelaskan oleh Mitchell (1974) in Rini (1998) berikut ini : RGR
LnXt
LnXo t
Keterangan : Xt Xo t RGR
= bobot basah setelah waktu ke-t (gram) = bobot basah awal (gram) = waktu (hari) = Pertumbuhan spesifik harian (%)
27
3.4.5.
Analisis rancangan
3.4.5.1. Rancangan acak kelompok Analisis rancangan diperlukan untuk menyusun perlakuan-perlakuan yang ada sesuai dengan tujuan penelitian (Mattjik dan Sumertajaya 2006). Analisis rancangan yang digunakan pada penelitian ini adalah rancangan acak kelompok (RAK). Pada penelitian ini, empat media yang berbeda sebagai perlakuan dan lima kali waktu pengamatan sebagai kelompok. Rumus umum Rancangan acak kelompok adalah sebagai berikut (Mattjik dan Sumertajaya 2006) : Yij = μ + αi + βj + εij Keterangan : Y ij : Nilai respon pada faktor perlakuan taraf ke-i, dan faktor waktu taraf ke-j μ : Rataan umum αi : Pengaruh perlakuan taraf ke-i βj : Pengaruh kelompok waktu taraf ke-j ε ij : Pengaruh acak pada perlakuan taraf ke-i kelompok waktu taraf ke-j
Analisis data mengunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) biasanya disajikan dalam bentuk tabel sidik ragam atau disebut tabel ANOVA (Tabel 4). Pengaruh perlakuan terhadap penurunan konsentrasi bahan organik serta terhadap beberapa konsentrasi parameter kualitas air yang diukur dapat dilihat dengan uji hipotesis antara lain : Pengaruh perlakuan : H0: α1 = ... = αa = 0 (perlakuan tidak berpengaruh terhadap penurunan konsentrasi bahan organik serta terhadap perubahan beberapa konsentrasi parameter kualitas air) H1: paling sedikit ada satu i dimana αi ≠ 0 (perlakuan berpengaruh terhadap penurunan konsentrasi bahan organik serta terhadap perubahan beberapa konsentrasi parameter kualitas air)
28
Tabel 5. Analisis sidik ragam RAK Sumber
Derajat
Jumlah
Kuadrat
keragaman
Bebas
Kuadrat
Tengah
(DB)
(JK)
(KT)
Fhitung
Ftabel
Perlakuan
t-1
JKP
KTP
KTP/KTS
F(0,05;DBP;DBS)
Kelompok
r-1
JKK
KTK
KTK/KTS
F(0,05;DBK;DBS)
Sisa
(t-1)(r-1)
JKS
KTS
Total
tr-1
JKT
Kesimpulan dilihat dari tabel ANOVA. Kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut : • Jika Fhitung > Ftabel : maka tolak H0, berarti minimal ada satu perlakuan memberikan pengaruh yang berbeda nyata pada taraf kepercayaan 0,05. • Jika Fhitung ≤ Ftabel : maka terima H0, berarti tidak ada perlakuan memberikan pengaruh yang berbeda nyata pada taraf kepercayaan 0,05. Untuk melihat perlakuan dan kelompok waktu yang memberikan pengaruh berbeda nyata, maka dilakukan uji lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil).
3.4.5.2. Uji lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil) Uji BNT digunakan untuk menguji perlakuan secara berpasangpasangan. Jika masing-masing perlakuan memiliki ulangan yang sama, maka untuk semua pasangan perlakuan hanya diperlukan satu nilai BNT. Hipotesis metode BNT adalah sebagai berikut : H0 : μ1 = μ2 ; H1 : μ1 ≠ μ2, dengan μ adalah rataan umum. Nilai BNT dinyatakan dengan rumus : BNT
(t
/ 2
, dbS ).(
2
KTS
)
n
Keterangan : BNT tα/2 KTS dbS n
= beda nyata terkecil = nilai t tabel pada selang kepercayaan α/2 (α = 0,05) = kuadrat tengah sisa = derajat bebas sisa = jumlah ulangan
29
Kriteria pengambilan keputusannya adalah jika beda absolut dari dua perlakuan lebih besar dari BNT (|Yi-Yi‟| > BNT) maka dapat disimpulkan bahwa kedua perlakuan tersebut berbeda nyata pada taraf α (tolak H0).
