BAB III METODE PENELITIAN
A. Jenis Penelitian, Rancangan Penelitian atau Metode Pendekatan Jenis penelitian ini adalah Quasi Experiment (eksperimen semu) dengan rancangan penelitian non equivalent control group yang hasilnya akan dianalisa secara deskriptif dan analitik dengan uji Anova dengan taraf signifikansi 0,05.18) Adapun rancangan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut : Pretes
Perlakuan
Postes
Kelompok Eksperimen
01
X
02
Kelompok Kontrol
01
02
Keterangan : 01 : Kadar BOD limbah cair tahu sebelum pengolahan pada kelompok eksperimen 02 : Kadar BOD limbah cair tahu setelah pengolahan pada kelompok eksperimen X : Perlakuan terhadap limbah cair tahu berdasarkan lama waktu tinggal pada bak aerasi pada trickling filter 01 : Kadar BOD limbah cair tahu sebelum pengolahan pada kelompok kontrol 02 : Kadar BOD limbah cair tahu setelah pengolahan pada kelompok kontrol
B. Populasi dan Sampel (Subjek Penelitian) 1. Subjek Subjek dalam penelitian ini adalah limbah cair tahu 2. Sampel Sampel dalam penelitian ini adalah sebagian limbah cair tahu.
1
Menurut rancangan percobaan dan aplikasi oleh Kemas Ali Hanafiah, untuk mengetahui kesalahan menjadi sekecil mungkin, maka banyaknya pengulangan (replikasi) dalam eksperimen dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :22) (t - 1) (R – 1) ≥ 15
Keterangan : t = jumlah perlakuan R = jumlah pengulangan Untuk penelitian ini banyaknya pengulangan 4 kali dari 6 kali perlakuan. Perlakuan yang dilakukan dengan variasi lama waktu tinggal (1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu).
C. Variabel dan Definisi Operasional 1. Variabel Penelitian a. Variabel Bebas Variabel bebas dalam penelitian ini adalah lama waktu tinggal media dalam bak aerasi pada Trickling fliter. b. Varibel Terikat Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kadar BOD air limbah tahu c. Variabel Pengganggu Variabel pengganggu dalam penelitian ini adalah:a). pH ; b). Suhu ; c). Ketebalan media dalam bak aerasi pada Trickling filter ; d). Diameter media Trickling filter; e). Aerasi ; f). Jenis mikroorganisme; g). Jumlah mikroorganisme ; h). Kemampuan mikroorganisme 2. Definisi Operasional a. Ketebalan Media Adalah tinggi susunan media dalam bak aerasi pada Trickling filter yang dilalui oleh air limbah yang diukur dari dasar sampai batas
2
permukaan media. Ketebalan media filter yang dipakai dalam penelitian ini adalah sama yaitu 100 cm. Satuan
: centi meter (cm)
Skala
: nominal
b. Kadar BOD Adalah banyaknya oksigen yang diperlukan untuk menguraikan 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 0 C dalam waktu 5 hari. Satuan
: mg/l
Skala
: rasio
c. pH Adalah intensitas keasaman yang mewakili konsentrasi ion hidrogen dari air limbah yang dilewatkan pada bak aerasi pada trickling filter. pH diukur dengan menggunakan kertas lakmus sebelum dan sesudah air limbah melewati trickling filter. Satuan
:-
Skala
: interval
d. Suhu Adalah derajat panas atau dingin air limbah yang dilewatkan pada media dalam bak aerasi pada trickling filter yang ditunjukkan oleh skala pada termometer. Suhu diukur dengan menggunakan termometer sebelum dan sesudah air limbah melewati trickling filter. Satuan
: derajat ( 0 C )
Skala
: interval
e. Lama Waktu Tinggal Adalah waktu yang diperlukan dalam pembentukan biofilm pada media dalam bak aerasi pada trickling filter, yaitu dengan mendiamkan air limbah pada media pengkondisian dengan lama waktu tinggal : 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu
3
Satuan
: hari
Skala
: rasio
f. Ukuran Media Adalah ukuran dari media Trickling filter. Pada penelitian ini digunakan ukuran antara 2,5-7,5 cm. Satuan
: cm
Skala
: rasio
D. Metode Pengumpulan Data Dalam penelitian ini menggunakan 2 metode pengumpulan data, yaitu : a. Data Primer Data primer dalam penelitian ini adalah data yang diperoleh langsung dari hasil pemeriksaan sampel air limbah di laboratorium. b. Data Sekunder Data sekunder dalam penelitian ini adalah sebagai penunjang dan data lengkap yang diperoleh dari : Yayasan Bina Karta Lestari (Bintari) tahun 2006, volume air limbah = ± 150 m3/hari dengan BOD = ± 3.788 – 5.300 ppm. E. Prosedur Penelitian 1. Bahan dan Alat Penelitian a. Bahan 1) Air limbah tahu Kelurahan Jomblang Kecamatan Candi sari Kota Semarang 2) Bahan kimia untuk menganalisis parameter kadar BOD. b. Alat 1) Bak penampung air limbah (drum besi. Tinggi : 47 cm dan diameter : 60 cm)
: 1 buah
2) Bak penampung air limbah (drum besi. @ Tinggi : 47 cm dan @ diameter : 60 cm) 3) Pipa PVC. Diameter ¾ inchi
: 5 buah : 1 batang (4 meter)
4
4) Pipa PVC plastik later T ¾ inchi
: 1 buah
5) Pipa PVC later L (Keni) ¾ inchi
: 1 buah
6) RFT ¾ x ½
: 3 buah
7) RFL ¾ x ½
: 2 buah
8) Chelender ½
: 5 buah
9) Top kran
: 1 buah
10) Selang plastik
: 1 meter (dibagi menjadi 5)
11) Isolatif pipa PVC
: 2 buah
12) Lem pipa
: 1 buah
13) Kran plastik ½ inchi
: 5 buah
14) Sok besi ½ inchi
: 5 buah
15) So besi ¾ inchi
: 1 buah
16) Botol sampel. c. Persiapan Persiapan trickling filter yang akan digunakan dalam penelitian : 1) Jenis media Jenis media trickling filter adalah tempurung kelapa untuk mengetahui kemampuan media dengan variasi lama waktu tinggal dalam bak aerasi. 2) Ketebalan media Tebal media trickling filter minimum 1 meter dan maksimum 3-4 meter.
2)
ketebalan media yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sama yaitu 100 cm. 3) Diameter media Diameter media filter biasanya antara 2,5 – 7,5 cm.2) pada penelitian ini digunakan diameter 5 cm yang merupakan nilai tengah dari ukuran yang dinyatakan dalam literatur. 4) Lama waktu tinggal Lama waktu tinggal pada bak aerasi dirancang umumnya antara 3 – 8 hari.10) Namun pada penelitian yang dilakukan oleh Istikomah (2007),
5
pembentukan lapisan biofilm pada media batu kali terjadi pada hari ke3 pengkondisian. Pada penelitian ini digunakan lama waktu tinggal yaitu selama 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu untuk mengetahui kemampuan mikroorganisme dalam membentuk lapisan biofilm dan menurunkan kadar BOD. 2. Prosedur Penelitian a. Tahap Pre-treatment 1) Tempurung kelapa sebagai media dalam bak aerasi pada trickling filter disusun setinggi 100 cm 2) Air limbah diambil dan ditampung dalam bejana trickling filter. 3) pengkondisian dilakukan selama 3 hari agar mikroorganisme telah tumbuh mapan
pada media trickling filter (ditandai dengan
munculnya lapisan licin/berlendir pada permukaan media trickling filter). 4) Setelah masa pengkondisian, air limbah dibuang 5) Air limbah yang baru sebanyak 113,1 liter diambil dan ditampung dalam bak penampung kemudian disirkulasikan melalui media dalam bak aerasi pada trickling filter dengan lama waktu tinggal selama 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu. b. Tahap Treatment 1) Sampel awal air limbah diambil dalam botol sampel 2) Masing-masing sampelawal disaring dengan kain saring, dengan tujuan untuk memisahkan partikel padat agar tidak terjadi penyumbatan pada media dalam bak aerasi pada trickling filter 3) pH dan suhu air limbah diukur sebelum diberi perlakuan 4) air limbah diambil sebanyak 200 ml dengan botol sampel kemudian ditutup dan diberi label 5) air limbah yang tersisa dialirkan melewati trickling filter dengan lama waktu tinggal yang berbeda
6
6) Air limbah yang telah melewati masing-masing tumpukan media trickling filter ditampung secara terpisah dan mengambilnya untuk postes masing-masing 200 ml dengan botol kemudian ditutup dan diberi label 7) Langkah 3-6 (c - f) diatas dilakukan pada kelima sampel awal air limbah dan replikasinya. 8) Sampel-sampel
terebut
diperiksakan
kadar
BOD-nya
di
laboratorium. 3. Pengukuran Parameter a. Pemeriksaan Kadar BOD 1) Sampel dimasukkan ke dalam botol BOD secara hati-hati, jangan sampai timbul gelembung udara 2) Botol ditutup setelah tdak ada gelembung udara . buang air yang tertinggal di atas atau di samping tutup botol 3) Tetes demi tets KMNO4 ditambahkan sampai terjadi warna rose muda. Selanjutnya hilangkan warna rose muda dengan cara menambahkan tetes demi tetes asam oksalat (H2C2O4) 4) 2 ml Mn SO4 40 % dimasukkan melalui leher botol 5) 2 ml pereaksi oksigen ditambahkan, diaduk hingga homogen dengan membolak-balikkan botol 6) Didiamkan selama ± 15 menit, jika terjadi endapan coklat berarti terdapat DO, namun apabila endapan berwarna putih berarti nilai DO nol, tidak perlu dilakukan pemeriksaan selanjutnya 7) Endapan dilarutkan dengan H2SO4 pekat sebanyak 2 ml. Selanjutnya pindahkan 200 ml larutan dengan hati-hati ke dalam erlenmeyer 500 ml 8) Titrasi dengan Na thio sulfat (Na2S2O3) sampai terjadi warna kuning muda. Selanjutnya 2-3 tetes indikator amylum ditambahkan sampai terjadi perubahan warna biru
7
9) Dititrasi lagi dengan Na2S2O4 sampai warna biru hilang. Perhitungan : DO (ml/l) :
1000 (vol sampel – 4) X ml Na Thio Sulfat x 0,2 x 0,950
Keterangan : 4 = jumlah penambahan Mn SO4 dan pereaksi O2 0,2 = 1 ml larutan Na Thio Sulfat 0,025 = 0,2 mg O2 0,950 = faktor koreksi Na Thio Sulfat. Berdasarkan hasil pengenceran di atas, dilakukan pengenceran. 10) 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 (limbah + pengencer), sedangkan botol satunya dieramkan selam 5 hari dalam inkubator pada suhu 20o C. Setelah dieramkan selama 5 hari, lakukan pemeriksaan DO 5 hari pada sampel campuran tersebut. Perhitungan : BOD5,20 (mg/l) = (DOair camp.segera – DOair camp.5 hari) x pengenceran b. Pengukuran pH 1) Bahan
: sampel air limbah
2) Peralatan
: kertas lakmus dan standar warna penunjuk pH
3) Langkah kerja : i. Kertas lakmus dicelupkan ke dalam sampel air limbah selama ± 30 detik sambil digerakkan hingga warna berubah ii. Warna yang terjadi dibandigkan dengan standar warna yang tersedia iii. pH sampel air limbah adalah yang ditunjukksn oleh warna pada tabel warna pembanding.
8
c. Pengukuran Suhu 1) Bahan
: sampel air limbah
2) Peralatan
: termometer
3) Langkah kerja : Parameter suhu diukur dengan cara mencelupkan termometer ke dalam sampel air limbah, ditunggu hingga beberapa saathingga suhu konstan kemudian dibaca skalanya dan dicatat hasilnya.
F. Metode Pengolahan dan Analisis Data 1. Pengolahan Data Pengolahan data dilakukan dengan cara: a. Entry data, yaitu memasukkan nilai kadar BOD sampel dari hasil pemerikasaan laboratorium ke dalam program komputer. b. Editing, yaitu dilakukan untuk meneliti kelengkapan data kadar BOD sampel yang diperoleh c. Penyajian Data, yaitu kadar data 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 sesuidah perlakuan pada masing-masing media trickling filter dengan variasi lama waktu tinggal, sedangkan analisis analitik digunakan dalam perngujian hipotesa yang telah dirumuskan. Uji statistik yang digunakan adalah : Untuk mengetahui apakah ada perbedaan penurunan kadar BOD air limbah yang bermakna antara ke empat perlakuan. ¾ Apabila semua data yang diperoleh berdistribusi normal, maka digunakan uji One Way Anova ¾ Apabilia sebagian atau semua data yang diperoleh tidak berdistribusi normal, maka digunakan uji Kruskal Wallis.
9
