BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Lokasi penelitian dilaksanakan di Hotel Mutiara Kota Gorontalo di mana limbah cair yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari limbah cair Hotel Mutiara. Sampel yang didapatkan dianalisis di Laboratorium Lingkungan Kabupaten Pohuwato. Waktu penelitian dilakukan pada bulan November 2013. 3.2 Desain Penelitian Penelitian ini merupakan jenis penelitian Pre-experimental yaitu untuk mengetahui pengaruh sistem attached growth berganda anaerob aerob up flow terhadap penyisihan kadar BOD, COD, dan TSS pada limbah cair domestik hotel. Dengan menggunakan design one group pretest-posttest. Desain ini dapat digambarkan sebagai berikut: pretest
perlakuan
O1
X
posttest O2
Dimana : O1 = BOD,COD,TSS limbah cair Domestik Hotel sebelum diolah O2 = BOD, COD. Dan TSS limbah cair Domestik Hotel setelah diolah X = Pengolahan limbah cair domestik Hotel dengan sistem attached growth berganda anaerob aerob up flow 3.3 Objek Penelitian Adapun sasaran objek penelitian yang diteliti yaitu limbah pada bak inlet dan outlet. Sampel limbah dimasukkan kedalam botol sampel untuk dilakukan
33
34
analisa parameter fisik (TSS) dan parameter kimia (BOD dan COD) di Laboratorium Lingkungan Kabupaten Pohuwato. 3.4 Instrumen Penelitian Instrumen yang digunakan pada penelitian ini yaitu semua alat-alat yang digunakan untuk menguji pengaruh dari sistem attached growth berganda anaerob aerob up flow terhadap penyisihan kadar BOD,COD dan TSS pada limbah cair domestik. 3.5 Analisis Data Teknik analisis data analisis compare T-Test untuk melihat perbedaan bermakna
antara
sebelum
dan
sesudah
pengolahan.
Pengolahan
data
menggunakan program SPSS selanjutnya disajikan dalam bentuk tabel, gambar dan dinarasikan. 3.6 Tahap Tahap Penelitian 3.6.1
Perencanaan Bak Pengolahan Bak pengolahan air limbah terbuat dari kaca transparan dengan ketebalan
0,5 mm karena untuk memudahkan dalam pemantauan. Bak pengolahan terdiri dari 5 bak dengan ukuran masing-masing bak adalah panjang 30cm, lebar 25 cm dan tinggi 50 cm, yang terdiri dari : a. Bak equalisasi terdiri dari 1 bak yaitu sebelum masuk ke bak pengolahan b. Bak pengolahan anaerob terdiri dari 2 bak yaitu bak anaerob I dan bak anaerob II c. Bak pengolahan aerob terdiri dari 2 bak yaitu bak aerob I dan bak aerob II
35
d. Pola aliran yang digunakan dalam rancangan tersebut adalah sistem up flow yaitu aliran keatas. e. Reaktor yang sudah siap, diisi dengan batu pecah. Mula-mula batu pecah disortir dan dipilih batu pecah yang mempunyai diameter antara 1-2 cm, dicuci sampai bersih, kemudian dimasukkan perlahan-lahan kedalam wadah yang terbuat dari kaca. f. Diagram proses pengolahan air limbah domestik hotel sistem attached growth berganda anaerob aerob up flow Inlet
1
Blower 2
Outlet
Gambar 3.1 Pengolahan Limbah Cair Sistem Attached Growth Up Flow Keterangan : Kran (Tempat Pengambilan sampel dan pengatur aliran) Media batu kali No 1 = Pengambilan sampel 1 (pada bagian inlet) No 2
= pengambilan sampel 2 ( pada bak outlet)
3.6.2
Uji Coba Alat Sebelum dilakukan penelitian, alat terlebih dahulu diisi dengan air bersih,
kemudian diatur kapasitas aliran untuk mendapatkan waktu 14 jam, 11 jam, 4 jam.
36
Waktu yang dibutuhkan untuk pengisian biofilter hingga penuh dihitung sejak pengisian hingga keluaran disebut waktu tinggal. 3.6.3
Pengisian Bak Pengolahan Media yang sudah kering dimasukan kedalam reaktor. Air sampel
dimasukan kedalam reaktor kemudian dibiarkan hingga lapisan bioflim terbentuk. Jika lapisan bioflim sudah terbentuk reaktor siap untuk digunakan. Reaktor attached growth yang sudah siap digunakan di isi limbah cair hotel dan dialirkan secara terus menerus, dengan waktu tinggal 14 jam, 11 jam dan 4 jam. Hal ini untuk memberikan waktu bagi air limbah untuk kontak dengan mikroorganime pengurai. 3.6.4
Cara Pengambilan Sampel Pengambilan sampel untuk menentukan tingkat penyisihan kadar
BOD, COD, dan TSS dilakukan pada inlet dan outlet sebanyak tiga kali pengukuran. dengan cara sebagai berikut : a) Hari ke-1, waktu tinggal 14 jam, dibiarkan mengalir, kemudian dilakukan pengambilan sampel sebelum dan sesudah pengolahan. b) Hari ke-2, setelah pengambilan sampel hari ke-1, kemudian waktu tinggal 11 jam, dibiarkan mengalir, kemudian dilakukan pengambilan sampel. c) Hari ke-3, setelah pengambilan sampel hari ke-2, untuk waktu tinggal 4 jam, dibiarkan mengalir terus menerus, kemudian dilakukan pengambilan sampel. Sampel yang diambil dimasukan kedalam botol yang gelap atau tidak transparan.
37
3.6.5
Cara Kerja Laboratorium
1. Pengukuran BOD5 Alat : 1. Botol DO 2. Lemari inkubasi atau water cooler, suhu 200C ± 10C, gelap 3. Botol dari gelas 5 L – 10 L 4. Pipet volumetrik 1,0 mL dan 10,0 mL 5. Labu ukur 100,0 mL, 200,0 mL dan 1000,0 mL 6. pH meter 7. DO meter yang terkalibrasi 8. Shaker 9. Blender 10. Oven dan timbangan analitik Bahan : 1.Sampel air limbah 2.Air bebas mineral 3. Larutan nutrisi 4. Larutan suspense bibit mikroba 5. Larutan air pengencer 6. Larutan glukosa - asam glutamat 7. Larutan asam dan basa 1 N 8. Larutan nutrium sulfit 9. Inhibitor nitrifikasi Allylthoiurea (ATU)
38
10. asam asetat 11. larutan kalium iodida 10 % 12. Larutan indikator amilum (kanji) Prosedur Kerja : a. Menyiapkan 2 botol DO, tandai masing-masing botol dengan notasi A1 : A2 b. Memasukan larutan contoh uji kedalam masing-masing botol DO A1 dan A2, sampai meluap kemudian tutup masing-masing botol secara hati-hati untuk menghindari terbentuknya gelembung udara c. Melakukan pengocokan beberapa kali, kemudian tambahkan air bebas mineral pada sekitar mulut botol DO yang telah ditutup d. Menyimpan botol A2 dalam lemari incubator 200C ± 10C selama 5 hari e. Melakukan pengukuran oksigen terlarut terhadap larutan dalam botol A1 dengan alat DO meter yang terkalibrasi. Hasil pengukuran, merupakan nilai oksigen terlarut nol hari (A1). Pengukuran oksigen terlarut pada nol hari harus dilkukan paling lama 30 menit setelah pengenceran f. Mengulangi langkah butir e) untuk botol A2 yang telah diinkubasi 5 hari ± 6 jam. Hasil pengukuran yang diperoleh merupakan nilai oksigen terlarut 5 hari (A2). (SNI. 6989. 72 : 2009) 2. Pengukuran COD Alat : 1. Spektrofotometer sinar tampak (400 nm – 700 nm) 2. Kuvet 2. Digeston vessel, lebih baik gunakan kultur tabung borosilikat dengan
39
ukuran 6 mm x 10 mm, 20 mm x 150 mm atau 25 mm x 150 mm tertutup ulir, atau gunakan ampul borosilikat dengan kapasitas 10 mL (diameter 19 mm–20 mm) 4.Pemanas dengan lubang-lubang penyangga tabung 5. Buret 6. Labu ukur 50,0 mL, 100,0 mL, 250 mL, 500,0 mL dan 1000,0 mL 7. Pipet volumetrik 5,0 mL, 10,0 mL, 15,0 mL, dan 25,0 mL 8. Gelas piala 9. Magnetic stirrer 10. Timbangan analitik dengan ketelitian 0,1 mg
Bahan : 1. Sampel air Limbah 2. Air bebas organik 3. Digestion solution pada kisaran konsentrasi tinggi 4. Digestion solution pada kisaran konsentrasi rendah 5. Larutan pereaksi asam sulfat 6. Asam sulfamat (NH2SO3H) 7. Larutan baku Kalium Hidrogen ftalat (HOOCC6H4COOK, KHP) Prosedur Kerja Untuk contoh uji COD 100 mg/L sampai dengan 900 mg/L a. Mendinginkan perlahan-lahan contoh yang telah direfluks sampai suhu ruang untuk mencegah terbentuknya endapan. Jika perlu, saat pendiginan sesekali tutup contoh dibuka untuk mencegah adanya tekanan gas
40
b. Biarkan suspensi pengendap dan pastikan bagian yang akan diukur benarbenar jernih c. Mengukur serapan contoh uji pada panjang gelombang yangb telah ditentukan (600 nm) d. menghitung kadar COD berdasarkan persamaan linier kurva kalibrasi e. melakukan analisis duplo Untuk contoh uji COD lebih kecil atau sama dengan 90 mg/L a. Mendinginkan perlahan-lahan contoh yang telah direfluks sampai suhu ruang untuk mencegah terbentuknya endapan. Jika perlu, saat pendiginan sesekali tutup contoh dibuka untuk mencegah adanya tekanan gas b. Biarkan suspensi pengendap dan pastikan bagian yang akan diukur benarbenar jernih c. Mengunakan pereaksi air sebagai larutan referensi d. Mengukur serapan contoh uji pada panjang gelombang yangb telah ditentukan (420 nm) e. Menghitung kadar COD berdasarkan persamaan linier kurva kalibrasi. Lakukan analisis duplop (SNI 6989.2:2009) 3. Pengukuran TSS 1. Alat dan bahan Alat : 1. Desikator yang berisi silika gel 2. Oven, untuk pengoperasian pada suhu 103°C sampai dengan 105°C 3. Timbangan analitik dengan ketelitian 0,1 mg 4. Pengaduk magnetic
41
5. Pipet volum 6. Gelas ukur 7. Cawan aluminium 8. Cawan porselen 9. Penjepit 10. Kaca arloji 11. Pompa vacuum Bahan : 1. Kertas saring dengan ukuran 0,45 mikron 2. Air suling Prosedur kerja : a. Melakukan penyaringan dengan peralatan vakum. Basahi saringan dengan
sedikit air suling. b.
Mengaduk contoh uji dengan pengaduk magnetik untuk memperoleh contoh uji yang lebih homogen.
c. Pipet contoh uji dengan volume tertentu, pada waktu contoh diaduk dengan
pengaduk magnetik d. Mencuci kertas saring atau saringan dengan 3 x 10 mL air suling, biarkan
kering sempurna, dan lanjutkan penyaringan dengan vakum selama 3 menit agar diperoleh penyaringan sempurna. Contoh uji dengan padatan terlarut yang tinggi memerlukan pencucian tambahan. e. Memindahkan kertas saring secara hati-hati dari peralatan penyaring dan
pindahkan ke wadah timbang aluminium sebagai penyangga. Jika digunakan cawan Gooch pindahkan cawan dari rangkaian alatnya.
42
f.
Mengeringkan dalam oven setidaknya selama 1 jam pada suhu 103°C sampai dengan 105°C, dinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu dan timbang.
g. Mengulangi tahapan pengeringan, pendinginan dalam desikator, dan lakukan
penimbangan sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan berat lebih kecil dari 4% terhadap penimbangan sebelumnya atau lebih kecil dari 0,5 mg. (SNI 06-6989.3-2004). 3.7 Defenisi Operasional Variabel dan kriteria objektif 1. Attached growth( biakan melekat) Attached growth (biakan melekat) merupakan pengolahan limbah secara biologi yang memanfaatkan media penyangga untuk biakan mikroorganisme sebagai pengurai air limbah kriteria objektif : Dikatakan biakan melekat ( attached growth) apabila dalam pengolahan limbah menggunakan media seperti plastic atau batu kerikil, sebagai biakan mikroorganime. Apabila bukan sebagai biakan melekat jika dalam pengolahan limbah tidak terdapat media untuk melekatkan mikroorganisme atau di sebut dengan biakan tersuspensi ( suspended growth) 2. Pengolahan Anaerobik Pengolahan anaerobic adalah pengolahan limbah tampa menggunakan oksigen.
43
kriteria objektif : Dikatakan anaerob apabila pengolahan tanpa memasukan oksigen atau tidak membuat air limbah berkontak dengan oksigen. 3. Pengolahan aerobic Pengolahan limbah cair yang menggunakan oksigen. pengolahan aerobik akan berlangsung jika oksigen tersedia dengan cukup. Kriteria objektif : Dikatakan aerobik apabila pengolahan limbah cair dilakukan dengan proses penambahan oksigen. 4. Aliran up flow Aliran up flow merupakan aliran ke atas Kriteria objektif : Up flow
: apabila aliran dari bawah keatas,
Tidak up flow : apabila aliran diatur dari atas kebawah ( down flow) 5. Biological Oxygen Demand (BOD) Biological Oxygen Demand adalah jumlah oksigen (mg/l) yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk menguraikan zat organik dalam limbah cair. kriteria objektif : Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No 112 Tahun 2003 tentang baku mutu air limbah domestik. Untuk nilai BOD yaitu -
Tidak melebihi Nilai Ambang Batas (NAB) : < 100 mg/L
-
Melebihi Nilai Ambang Batas (NAB)
: > 100mg/L
44
6. Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand adalah jumlah oksigen (mg/l) yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk mengoksidasi
zat organik dan anorganik dalam
limbah cair secara kimia. Kriteria Objektif : Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No 112 Tahun 2003 tentang baku mutu air limbah domestik. Untuk nilai BOD yaitu -
Tidak melebihi Nilai Ambang Batas (NAB) : < 150 mg/L
-
Melebihi Nilai Ambang Batas (NAB)
: > 150 mg/L
7. Total Suspended Solid (TSS) Total Suspended Solid adalah jumlah zat padat tersuspensi (mg/l) yang terkandung di dalam limbah cair. Semakin tinggi padatan tersupensi total dalam limbah cair, semakin tinggi pula tingkat pencemaran limbah cair tersebut. Kriteria Objektif : Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No 112 Tahun 2003 tentang baku mutu air limbah domestik. Untuk nilai BOD yaitu -
Tidak melebihi Nilai Ambang Batas (NAB) : < 100 mg/L
-
Melebihi Nilai Ambang Batas (NAB)
: > 100 mg/L
8. Waktu tinggal Waktu tinggal adalah waktu yang diperlukan oleh suatu tahap pengolahan agar tujuan pengolahannya dapat dicapai secara optimal. Lamanya limbah cair berada di dalam bak pengolahan pada sistem attached growth berganda anaerob aerob up flow yakni 14 jam, 11 jam, 4 jam. Waktu tinggal yang dipakai dalam
45
penelitian ini di tentukan oleh peneliti, untuk melihat penyisihan BOD,COD, dan TSS di setiap waktu tinggal. 9. Bakteri anaerob Merupakan bakteri yang dapat bertahan hidup dalam kondisi tanpa oksigen 10. Bakteri aerob Merupakan bateri yang tidak dapat bertahan hidup saat tidak ada oksigen atau bakteri yang membutuhkan oksigen. 11. Attached growth berganda (biakan melekat berganda) Pengolahan limbah cair dengan biakan melekat yang setiap tahap pengolahannya terdapat 2 reaktor, dalam penelitian ini peneliti menggunakan 2 reaktor anaerob dan 2 reaktor aerob sehingga dikatakan berganda.
