III. METODOLOGI PEELITIA
A. Bahan dan Alat Bahan baku utama pengomposan yang digunakan dalam penelitian adalah abu ketel dari mesin boiler dan sludge yang berasal dari pengolahan air limbah pabrik gula PT Rajawali II unit Jatitujuh, Majalengka Jawa Barat. Abu ketel dan sludge yang digunakan merupakan bahan yang telah tertimbun selama 4-5 bulan di areal pabrik yang bersangkutan. Abu ketel dan sludge yang digunakan selama penelitian seperti pada Gambar 4. Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian adalah bahan kimia untuk analisis kadar nitrogen, kadar karbon, kadar fosfor total, dan kadar kalium (K2O).
(a)
(b)
(c)
Gambar 4. (a) Bahan baku abu ketel (b) Bahan baku sludge (c) Bahan baku abu ketel dengan pencampuran sludge Peralatan yang digunakan untuk penelitian ini terdiri dari peralatan untuk pengomposan dan analisis kimia di laboratorium. Alat yang digunakan selama proses pengomposan terdiri dari: 1. Reaktor Reaktor yang digunakan untuk proses pengomposan berbahan plastik dilengkapi dengan tutup, berkapasitas 30 liter. Reaktor yang digunakan untuk penelitian terdiri dari 12 buah yang terdiri dari: - sebanyak tiga buah reaktor untuk perlakuan aerasi aktif dan 3 buah sebagai pengulangan, - sebanyak tiga buah reaktor untuk perlakuan aerasi pasif dan 3 buah sebagai pengulangan. Setiap reaktor dilengkapi dengan lubang kecil yang ditutup dengan sumbat gabus. Lubang kecil ini berfungsi sebagai tempat pengambilan sampel dan pengamatan temperatur yang terletak dibagian bawah, tengah, dan atas reaktor. Selain itu, reaktor pun dilengkapi dengan dua buah pipa paralon berdiameter ½ inci yang diletakan secara horizontal pada bagian bawah dan tengah. Pada pipa bagian dalam reaktor diberi lubang kecil disetiap permukaanya. Pipa paralon berfungsi sebagai tempat mengalirnya udara. Desain reaktor, dapat dilihat pada Gambar 5. Keterangan :
A D
70 cm C
G
B
10 cm E
F
H
25 cm
A B C D E F G H
: reaktor : kompresor : kompos : lubang sampel (Ø = 2cm) : pipa paralon aerasi ½ inci : selang : kran : pipa paralon leachet ½ inci
Gambar 5. Desain reaktor kompos 10
2. Rangkaian pipa dan selang untuk aliran udara Rangkaian pipa paralon atau selang berfungsi untuk mengatur dan mengalirkan udara dari sebuah kompresor menuju reaktor yang digunakan untuk perlakuan aerasi aktif. Pipa paralon induk dibagi ke dalam enam aliran yang dipasang secara paralel, dimana setiap cabang terdapat dua cabang pipa yang terhubung dengan selang menuju reaktor. Rangkaian selang pun dilengkapi dengan kran dan penjepit untuk mengatur udara yang masuk ke dalam reaktor. Rangkaian pipa dan selang dapat dilihat pada Gambar 6.
(a)
(b)
(c)
Gambar 6. (a)(b)(c), Rangkaian pipa atau selang aliran udara
3. Kompresor Kompresor merupakan alat untuk menyuplai udara dari atmosfer, lalu dialirkan menuju reaktor untuk perlakuan aerasi aktif. Kompresor yang digunakan selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 7(a). 4. Flow meter Flow meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran udara yang berasal dari kompresor menuju reaktor pada perlakuan aerasi aktif. Flow meter yang digunakan selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 7(b). 5. Timbangan Timbangan digunakan untuk mengukur berat bahan baku kompos yang akan digunakan sebelum dimasukkan ke dalam reaktor. Timbangan yang digunakan memiliki kapasitas 10 kg. Timbangan yang digunakan selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 7(c). 6. Saringan Saringan digunakan untuk mengayak bahan baku kompos agar diperoleh ukuran yang seragam. Saringan terbuat dari kawat yang berukuran 25 mesh. Saringan yang digunakan selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 7(d). 7. Termometer Termometer alkohol digunakan untuk mengukur temperatur bahan selama pengomposan.
(a) Kompresor
(b) Flow meter
(c) Timbangan
(d) Saringan
Gambar 7. Peralatan pengomposan
11
B. Metode Penelitian 1. Penelitian Pendahuluan Penelitian pendahuluan bertujuan untuk menentukan kandungan yang terdapat pada bahan baku kompos, yaitu abu ketel dan sludge. Pengujian pendahuluan yang dilakukan meliputi analisis karbon organik, kadar nitrogen, dan temperatur. Berdasarkan data analisis kadar karbon dan nitrogen dapat diketahui nilai C/N dari bahan baku kompos. Data yang dihasilkan dari penelitian pendahuluan digunakan untuk menentukan persentasi pencampuran bahan baku.
2. Penelitian Utama Penelitian utama meliputi proses pengomposan yang dilakukan selama sebulan. Sebelum memulai proses pengomposan dilakukan proses persiapan bahan baku. Berikut ini diuraikan langkahlangkah persiapan bahan baku sampai proses pengomposan. a. Penyaringan Bahan Baku Bahan baku kompos yang terdiri dari abu ketel dan sludge diayak menggunakan saringan kawat sehingga ukurannya seragam. b. Penimbangan Bahan Baku Bahan baku yang telah disaring, lalu dilakukan penimbangan sesuai dengan berat masing-masing komposisi pengomposan yang telah ditentukan. c. Pencampuran Bahan Baku Abu ketel dan sludge yang telah ditimbang, kemudian dicampurkan secara merata sampai homogen. Setelah pencampuran homogen, bahan baku kompos dimasukkan ke dalam reaktor. d. Proses Aerasi Bahan baku yang telah berada di dalam reaktor siap untuk dilakukan perlakuan aerasi aktif dan pasif. Perlakuan aerasi aktif merupakan pengomposan dengan penambahan udara yang berasal dari kompresor. Pengomposan dengan penambahan udara dilakukan selama seminggu pertama, kemudian pada minggu kedua hingga minggu terakhir pengomposan, penambahan udara dihentikan, dilanjutkan dengan pemberian udara secara alami. Laju aliran udara yang digunakan pada aerasi akif 2 liter/menit/kg (berat kering) untuk setiap reaktor. Pengomposan dengan perlakuan aerasi pasif dilakukan selama sebulan, perlakuan ini tidak diberi penambahan udara dari awal hingga akhir pengomposan. Udara yang digunakan pada perlakuan aerasi pasif hanya berasal dari udara yang mengalir secara alami. Selama pengomposan dilakukan pengamatan temperatur yang dilakukan setiap hari, sedangkan analisis kadar air, kadar nitrogen, pH, dan kadar karbon dilakukan setiap seminggu. Pengamatan temperatur dilakukan dengan cara menghitung temperatur rata-rata dari tiga titik lubang pada reaktor menggunakan termometer alkohol. Termometer dimasukan kedalam lubang, kemudian didiamkan selama satu menit. Setelah itu, termometer dicabut dari lubang dan hasil temperatur dapat dibaca pada skala yang tertera pada termometer. Analisis kimia lainnya dilakukan dengan menggunakan peralatan yang terdapat di laboratorium. Setelah proses pengomposan selesai, dilakukan pengujian karakteristik mutu kompos, meliputi analisis kadar air, karbon organik, kadar nitrogren, temperatur, pH, kadar fosfor, dan kadar kalium (prosedur analisa terdapat pada Lampiran 1). Data yang diperoleh disajikan dalam bentuk tabel, grafik dan dianalisis secara deskriptif.
12
3. Tata Laksana Penelitian Diagram Alir pelaksanaan penelitian pendahuluan dan penelitian utama seperti tersaji dalam Gambar 8.
Abu Ketel
Sludge
Pengujian Karakteristik Bahan Baku
Formulasi Komposisi Bahan Baku
Penyaringan Bahan Baku
Penimbangan Bahan Baku
Pemasukan Bahan Baku ke dalam Reaktor
Pengomposan Perlakuan Aerasi Aktif
Pengomposan Perlakuan Aerasi Pasif
Kompos
Pengujian Karakteristik Mutu Kompos
Gambar 8. Diagram alir tata lakasana kegiatan penelitian
C. Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang digunakan pada penelitian utama adalah rancangan acak lengkap dua faktorial. Faktor perlakuan yang digunakan terdiri dari perlakuan aerasi dan komposisi bahan baku kompos. Perlakuan aerasi terdiri dari dua taraf, yaitu aerasi aktif dan pasif. Perlakuan komposisi bahan baku terdiri dari tiga taraf, yaitu abu ketel dengan campuran 0% sludge, 20% sludge, dan 40% sludge. Setiap perlakuan terdiri dari dua kali ulangan. Model matematis dari rancangan percobaan untuk penelitian utama adalah sebagai berikut.
13
Yijk = µ + Ai + Bj + ABij +
εijk
Keterangan: Yijk = Nilai pengamatan akibat pengaruh faktor A taraf ke-i, faktor B taraf-j, pada ulangan ke-l µ = Nilai rata-rata Ai = Komposisi limbah sludge dan abu ketel Bj = Perlakuan aerasi ABij = Pengaruh interaksi antara faktor A taraf ke-i, faktor B taraf ke-j εijkl = Pengaruh kesalahan percobaan Data hasil percobaan diolah menggunakan uji hipotesis sidik ragam untuk mengetahui pengaruh perlakuan aerasi dan komposisi sludge terhadap nilai C/N, dengan tingkat kepercayaan 95% (α = 0.05 ). Apabila berdasarkan uji hipotesis sidik ragam berpengaruh nyata dilanjutkan dengan uji lanjut Duncan. Bentuk hipotesis yang diuji dalam rancangan acak lengkap penelitian adalah sebagai berikut : - Pengaruh utama faktor A : H0 : A1= A2 = A3 = 0, komposisi limbah sludge dan abu ketel tidak berpengaruh terhadap nilai C/N H1 : paling sedikit ada satu i dimana Ai ≠ 0 - Pengaruh utama faktor B : H0 : B1= B2 = 0, pengaruh aerasi tidak berpengaruh terhadap nilai C/N H1 : paling sedikit ada satu j dimana Bj ≠ 0 - Pengaruh interaksi antara faktor A dan B : H0 : (AB)11= (AB)12 =…..=(AB)ab= 0, interaksi faktor A dengan faktor B tidak berpengaruh terhadap nilai C/N H1 : paling sedikit ada sepasang (i,j) dimana (AB)ij ≠ 0
14
