BAB III METODE PENELITIAN
A. Jenis Penelitian, Rancangan Penelitian atau Metode Pendekatan Jenis penelitian ini adalah quasi experiment (eksperimen semu) dengan rancangan penelitian non randomized pretest-postest control group design yaitu subyek dibagi dalam dun kelompok. Kelompok pertama merupakan unit percobaan untuk perlakuan dan kelompok kedua merupakan kelompok suatu kontrol kemudian dicari perbedaan antara pengukuran antara keduanya dan perbedaan ini dianggap disebabkan oleh perlakuan. Rancangan ini dapat digambarkan. sebagai berikut: XA
OA1, OA2,……, OA16
XB
OB1, OB2,……., , OB16
Air limbah
Y1 - 16 Gambar 3.1 Rancangan Penelitian Keterangan: Y1-16 : Kontrol (pretest) XA
: Perlakuan trickling filter dengan ketebalan 80 cm
XB
: Perlakuan trickling filter dengan ketebalan 100 cm
OA (1-16) : Pengulangan ke 1- 16 pada air limbah tahu dengan ketebalan 80 cm OB (1-16) : Pengulangan ke 1-16 pada air limbah tahu dengan ketebalan 100 cm
B. Populasi dan Sampel (Subyek Penelitian) 1. Subyek
Subyek dalam penelitian ini adalah air limbah tahu yang berasal dari industri tahu di Kelurahan Jomblang Kecamatan Candi Sari Kota Semarang. 2. Sampel Sampel dalam penelitian ini adalah air limbah tahu yang diambil dari saluran air limbah tahu yang menuju ke tempat penampungan air limbah. Berdasarkan rumus replikasi Kemas Ali Hanafiah (1994) untuk menghindari sekecil mungkin kesalahan dalam replikasi atau pengulangan terhadap eksperimen digunakan rumus (t - 1) (r - 1) ≥ 15 maka didapatkan jumlah pengulangan sebanyak 16 kali pada masing-masing
perlakuan. Bejana yang digunakan
berdiameter 60 cm maka volume air yang diperlukan berdasarkan variasi ketebalan tempurung kelapa dalam masa pengkondisian, ditentukan dengan rumus
π x r2 x t yaitu pada ketebalan 80 cm =226,08 liter dan 100 cm =282.6 liter. Jumlah air limbah untuk analisis laboratorium antar lain 200 ml x 16 x 2 = 6400 ml.
C. Variabel dan Definisi Operational 1. Variabel Penelitian a. Variabel Bebas Variabel bebas dalam penelitian ini adalah ketebalan media trickling filter. b. Variabel Terikat Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kadar BOD air limbah tahu c. Variabel Pengganggu Variabel pengganggu dalam penelitian ini adalah : a. pH b. Karakteristik air buangan c. Temperatur d. Bentuk, sifat dan jumlah mikroorganisme. e. Asosiasi kehidupan di dalam trickling filter f. Aerasi g. Lama waktu tinggal 2. Definisi Operasional
a. Ketebalan media Adalah tinggi susunan media trickling filter yang dilalui oleh air limbah yang diukur mulai dari dasar sampai batas permukaan media. Ketebalan media filter yang dipakai dalam penelitian ini ada dua yaitu 80 cm dan 100 cm Satuan
: centimeter (cm)
Skala
: nominal
b. Kadar BOD Adalah banyaknya oksigen yang diperlukan untuk rnenguraikan zat organik oleh bakteri sehingga limbah menjadi jernih kembali. Perhitungan BOD dilakukan dengan cara menghitung jumlah oksigen pada air sampel yang telah diinkubasi pada suhu 20 oC dalam waktu 5 hari di laboratorium. Satuan
: mg/1
Skala
: rasio.
c. pH Adalah intensitas keasaman yang mewakili konsentrasi ion hidrogen dan air limbah yang dilewatkan pada trickling filter. pH diukur dengan menggunakan kertas lakmus sebelum dan sesudah air limbah melewati trickling filter, baik pada ketebalan 80 cm maupun 100 cm. Satuan
: -
Skala
: interval.
d. Temperatur Adalah derajat panas atau dingin air limbah yang dilewatkan pada media trickling filter yang ditunjukkan oleh skala pada termometer. Suhu diukur dengan menggunakan termometer sebelum dan sesudah air limbah melewati trickling filter dengan ketebalan 80 cm maupun 100 cm. Satuan
: derajat Celcius ( oC)
Skala
: interval.
e. Aerasi Aerasi merupakan proses pengolahan air dengan cara mengontakkan ke udara. Aerasi dapat dilakukan dengan distributor berputar. Satuan : W/m3
Skala : rasio f. Lama Waktu Tinggal Adalah waktu yang diperlukan dalam pembentukan biofilm pada media trickling filter, yaitu dengan mendiamkan air limbah pada media selama dua minggu. Satuan
: hari
Skala
: rasio
D. Metode Pengumpulan Data 1. Metode Pengumpulan Data a. Data Primer Data primer dalam penelitian ini adalah data yang diperoleh langsung dari air limbah di laboratorium yaitu kadar BOD air limbah tahu. b. Data Sekunder Data sekunder dalam penelitian ini adalah sebagai data penunjang dan data lengkap yang diperoleh secara langsung dan data laporan Yayasan Bina Karta Lestari (Bintari) tahun 2006 mengenai air limbah di Kelurahan Jomblang Kecamatan Candi Sari Kota Semarang. 2. Prosedur Penelitian a. Bahan dan Alat Penelitian 1) Bahan -
Air limbah tahu Kelurahan Jomblang Kecamatan Candi Sari Kota Semarang
-
Bahan kimia untuk analisis parameter kadar BOD
2) Alat -
Bak penampungan air limbah (drum besi, tinggi: 1 m dan diameter: 60 cm)
-
: 1 buah
Bak penampuug air limbah (drum besi, @ tinggi: 1 m dan @ diameter: 60 cm)
: 2 buah
-
Pipa PVC. diameter 3A inci
: 1 batang (4 meter)
-
Pipa PVC plastik later T ¾ inci : 1 buah
-
Pipa PVC later L (Keni) 3/4 inci : 1 buah
-
RFT ¾ x ½
: 3 buah
-
RFL ¾ x ½
: 2 buah
-
Chelender ½
: 5 buah
-
Top Kran
: 1 buah
-
Selang plastik
: 1 meter (dibagi menjadi 5)
-
Isolatif pipa PVC
: 2 buah
-
Lem pipa
: 1 buah
-
Kran plastik ½ inci
: 5 buah
-
Sok besi ½ inci
: 5 buah
-
Sok besi ¼ inci
: 1 buah
-
Botol sampel
3) Persiapan Persiapan-persiapan yang akan dilakukan dalam penelitian adalah : 1) Menyiapkan alat (trickling filter) 2) Menyiapkan media (dicuci lalu dikeringkan) 3) Menyiapkan air limbah tahu yang akan diteliti 4) Media yang sudah kering disusun dalam bak aerasi dengan ketebalan 80 cm dan 100 cm 5) Menyiapkan botol sampel dan label.
1
6
2
4
3
5
Gambar 3.2. Alat penelitian Keterangan : 1. Bak penampung air limbah 2. Distribusi berputar 3. Bak dengan ketebalan media trickling filter 80 cm. 4. Bak dengan ketebalan media trickling filter 100 cm 5. Botol sampel. 6. Meja penyangga. b. Pelaksanaan 1. Tahap Pretreatment a. Tempurung kelapa sebagai media trickling filter disusun setinggi 80 cm dan 100 cm. b. Air limbah diambil dan ditampung dalam bejana trickling filter dengan variasi ketebalan tempurung kelapa dengan volume air yang berbeda. c. Pengkondisian dilakukan selama 2 minggu agar mikroorganisme tumbuh mapan pada media trickling filter (ditandai dengan munculnya lapisan licin/berlendir pada permukaan media trickling filter). d. Setelah masa pengkondisian. air limbah dibuang. e. Air limbah yang baru sebanyak 226,08 liter pada ketebalan media 80 cm dan 282.6 liter pada ketebalan media 100 cm diambil dan ditampung dalam bak penampung kemudian disirkulasikan melalui media trickling filler. 2.
Tahap Treatment a. Sampel awal air limbah diambil dalam botol sampel b.
b. Masing-masing sampel awal disaring dengan kain saring tujuannya untuk memisahkan partikel padat agar tidak terjadi penyumbatan pada media trickling filter c. pH dan suhu air limbah diukur sebelum dan sesudah diberi perlakuan d. Air limbah diambil sebanyak 200 ml dengan botol sampel kemudian ditutup dan diberi label untuk pretest e. Air limbah yang tersisa dialirkan melewati trickling filter dengan ketebalan yang berbeda f. Air limbah yang telah melewati masing-masing tumpukan media trickling filter ditampung secara terpisah dan mengambilnya untuk postest masing-masing 200 ml dengan botol kemudian ditutup dan diberi label. g. Sampel-sampel tersebut diperiksakan kadar BOD-nya di laboratorium.
c. Pengukuran Parameter 1. Pemeriksaan kadar BOD a) Sampel dimasukkan ke dalam botol BOD secara hati-hati jangan sampai timbul gelembung udara b) Botol ditutup setelah tidak ada gelembung udara. Buang air yang tertinggal di alas atau di samping tutup botol c) Tetes demi tetes KMnO4 ditambahkan sampai terjadi warna rose muda, selanjutnya hilangkan
warna
rose muda dengan
cara
menambahkan tetes demi tetes asam oksalat (H2C2O4) d) 2 ml MnSO4 40 % dunasukkan melalui leher botol e) 2 ml pereaksi oksigen ditambahkan, diaduk hingga homogen dengan membolak-balik botol f) Didiamkan ± 15 menit jika terjadi endapan coklat berarti terdapat DO, namun apabila endapan berwama putih berarti nilai DO nol tidak perlu dilakukan pemeriksaan selanjutnya
g) Endapan
dilarutkan
dengan
H2SO4
pekat
sebanyak
2
ml.
Selanjutnya pindahkan 200 ml larutan dengan hati-hati ke dalam erlen meyer 500ml h) Titrasi dengan Na Thio Sulfat (Na2S2O3) sampai terjadi warna kuning muda. Selanjutnya 2-3 tetes indikator amylum ditambahkan sampai terjadi perubahan warna biru i) Dititrasi lagi dengan Na2S2O2 sampai wama biru hilang. Perhitungan : DO (mi/I) =
1000 x ml Thio Sulfat x 0.2 x 0.950 ( vol sampel - 4)
Keteterangan : 4
:
jumlah penambahan MnSO4 dan pereaksi O2
0,2 : 1 ml larutan Na Thio Sulfat 0.025 - 0,2 mg O2 0.959
: faktor koreksi Na Thio Sulfat
Berdasarkan hasil pemeriksaan DO di atas, dilakukan pengenceran j) Setelah dibuat pengenceran sesuai dengan kandungan DO awalnya. selanjutnya sampel dibagi 2 masing-masing dimasukkan ke dalam botol BOD sampai penuh. Kemudian botol yang satu langsung diperiksa DO segera campuran (lirnbah + pengencer), sedangkan botol satunya dieramkan selama 5 hari dalam inkubator pada suhu 20 °C. Setelah dieramkan 5 hari, lakukan pemeriksaan DO 5 hari pada sampel campuran tersebut. Perhitungan : BOD5,(mg/l) = (DOair camp segera – Oair camp 5 hari x pengenceran. 2. Pengukuran pH a) Bahan
: sampel air limbah
b) Peralatan
: kertas lakmus dan standar wama penunjuk pi!
c) Langkah kerja : 1) Kertas lakmus dicelupkan ke dalam sampel air limbah selama ± 30 detik sambil digerakkan hingga warna berubah
2) Warna yang terjadi dibandingkan dengan standar warna yang tersedia 3) pH sampel air limbah adalah yang ditunjukkan oleh warna pada label warna pembanding. 3. Pengukuran Suhu a) Bahan
: sampel air limbah
b) Peralatan
: termometer
c) Langkah kerja : Parameter suhu diukur dengan cara mencelupkan termometer dalam sampel air limbah, ditunggu beberapa saat hingga suhu konstan kemudian dibaca skalanya dan dicatat hasilnya.
E. Metode Pengolahan dan Analisis Data 1. Pengolahan Data Pengolahan data dilakukan dengan cara: a. Editing Editing atau pemeriksaan data dilakukan untuk meneliti kelengkapan data kadar BOD sampel yang diperoleh. b. Entry data Entry atau memasukkan data dilakukan untuk memasukkan nilai kadar BOD sampel dan hasil pemeriksaan laboratorium ke dalam program komputer. c. Penyajian data Data kadar BOD sampel disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. 2. Analisis Data Analisis data dilakukan secara deskriptif dan analitik. analisis deskriptif digunakan untuk mencari prosentase penurunan kadar BOD sebelum dan sesudah perlakuan pada masing-masing media trickling filter dengan ketebalan yang berbeda, sedangkan analisis analitik digunakan dalam pengujian hipotesis yang telah dirumuskan. Uji statistik yang digunakan adalah:
1) Untuk mengetahui apakah ada perbedaan kadar BOD air limbah sebelum dan sesudah melewati trickling filter pada ketebalan 80 cm maupun 100 cm digunakan Uji Wilcoxon,
apabila data yang diperoleh tidak berdistribusi
normal.
2) Perbedaan penurunan kadar BOD antara ketebalan media 80 cm dengan 100 cm digunakan uji t-independent, jika data berdistribusi normal.
