BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN A. JenisPenelitian, 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 dua 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. 23 Rancangan ini dapat digambarkan, sebagai berikut: Air Limbah X A X B X C O A1, O A2. O A6 O B1, O B2. O B6 O C1, O C2. O C6 Y 1-6 X D O D1, O D2. O D6 Gambar 3.1 Rancangan Penelitian Keterangan: Y 1-6 : Kontrol (pretest) X A X B X C X D : Perlakuan trickling filter dengan ketebalan 10 cm : Perlakuan trickling filter dengan ketebalan 20 cm : Perlakuan trickling filter dengan ketebalan 30 cm : Perlakuan trickling filter dengan ketebalan 40 cm O A (1-6) : Perlakuan ke 1-6 pada air limbah tahu dengan ketebalan 10 cm O B (1-6) : Perlakuan ke 1-6 pada air limbah tahu dengan ketebalan 20 cm O C (1-6) : Perlakuan ke 1-6 pada air limbah tahu dengan ketebalan 30 cm O D (1-6) : Perlakuan ke 1-6 pada air limbah tahu dengan ketebalan 40 cm

2 B. Populasi dan Sampel (Subyek Penelitian) 1. Subyek Subyek dalam penelitian ini adalah semua 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 milik Bapak Tarno yang diambil dari bak penampung air limbah sementara. Industri tahu milik Bapak Tarno merupakan industri tahu yang terbesar di Kelurahan Jomblang Kecamatan Candi Sari Kota Semarang sehingga sangat berpotensi menghasilkan limbah cair yang cukup banyak. 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 6 kali untuk 4 perlakuan, jadi total sampel yang diperiksa adalah 6 dengan 30 unit analisis berasal dari 6 kontrol dan 24 dengan perlakuan. 24 Bejana yang digunakan berdiameter 60 cm maka volume air yang diperlukan berdasarkan variasi ketebalan batu kali dalam masa pengkondisian, ditentukan dengan rumus = π x r 2 x t yaitu pada ketebalan 10 cm = 28,3 liter, 20 cm = 56,6 liter, 30 cm = 84,9 liter dan 40 cm = 113,1 liter. C. Variabel dan Definisi Operasional 1. Variabel Penelitian a. Variabel Bebas Variabel bebas dalam penelitian ini adalah ketebalan batu kali sebagai 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: 1) ph

3 2) Suhu 3) Lama waktu tinggal dalam trickling filter 4) Diameter media trickling filter 5) Aerasi 6) Jenis mikroorganisme 7) Jumlah mikroorganisme 8) Kemampuan mikroorganisme 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 dibedakan menjadi 4 yaitu antara ketebalan 10 cm, 20 cm, 30 cm dan 40 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 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 trickling filter yang ditunjukkan oleh skala pada termometer. Suhu diukur

4 dengan menggunakan termometer sebelum dan sesudah air limbah melewati trickling filter. Satuan : derajat Celcius ( 0 C) Skala : interval. e. Lama waktu tinggal Adalah waktu yang diperlukan dalam pembentukan biofilm pada media trickling filter, yaitu dengan mendiamkan air limbah pada media trickling filter. Pada penelitian ini, dibutuhkan waktu tinggal selama 3 hari sebagai masa pengkondisian, pengambilan sampel dilakukan setelah masa pengkondisian yaitu pada hari ke-4. Satuan : hari Skala : rasio. f. Diameter media Adalah ukuran garis tengah/diameter dari media trickling filter. Pada penelitian ini digunakan diameter 5 cm. Diameter batu diperoleh dengan menggunakan saringan (ayakan) yang sesuai dengan diameter batu. Satuan : cm Skala : rasio. D. Metode Pengumpulan Data 1. Metode Pengumpulan Data 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 data penunjang dan data lengkap yang diperoleh secara langsung dari data laporan Yayasan Bina Karta Lestari (Bintari) tahun 2006 mengenai air limbah di Kelurahan Jomblang Kecamatan Candi Sari Kota Semarang dan Dinas Perindustrian Propinsi tahun 2006 tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri.

5 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 penampung air limbah (drum besi, tinggi: 47 cm dan diameter: 60 cm) : 1 buah - Bak penampung air limbah (drum tinggi: 47 cm 60 cm) : 5 buah - Pipa PVC, diameter ¾ inci : 1 batang (4 meter) - Pipa PVC plastik later T ¾ inci : 1 buah - Pipa PVC later L (Keni) ¾ 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 ¾ inci : 1 buah - Botol sampel 3) Persiapan Persiapan trickling filter yang akan digunakan dalam penelitian: a) Jenis media Jenis media trickling filter adalah batu kali untuk mengetahui kemampuan media dengan ketebalan tertentu. b) Ketebalan media

6 Tebal media trickling filter minimum 1 m dan maksimum 3-4m 1. Ketebalan media filter yang dipakai dalam penelitian ini adalah 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm untuk mengetahui kemampuan masing-masing media dalam menurunkan kadar BOD. Ketebalan ditentukan dengan cara konversi (perbandingan) antara diameter bejana (beton, berbentuk bundar luas = 600 cm) dan ketebalan batu kali sesuai literatur (100 cm, 200 cm, 300 cm dan 400 cm) dengan diameter drum besi (60 cm) yang digunakan sebagai bejana penelitian trickling filter, ketebalan batu kali pada bejana drum besi dihitung dengan cara konversi sebagai berikut: Diameter bejana Ketebalan media Beton : 600 cm 100 cm, 200 cm, 300 cm dan 400 cm Drum besi : 60 cm t 1? t 2? t 3? t 4? ) : 60 t 1 = t 1 = 10 cm 600 2) ) : t : t = 600 t = 600 t 3 = 20 cm = 30 cm ) : 60 t 4 = t 4 = 40 cm c) Diameter media Diameter media filter biasanya antara 2,5-7,5 cm. 1 Pada penelitian ini digunakan diameter 5 cm yang merupakan nilai tengah dari ukuran yang dinyatakan dalam literatur. d) Masa pengkondisian Masa pengkondisian atau pendewasaan yang diperlukan berkisar antara 2-6 Minggu. 17 Namun pada penelitian yang dilakukan oleh Arum Siwiendrayanti (2004), pembentukan lapisan biofilm pada media batu kali terjadi pada hari ke-3 pengoperasian.

7 Pada penelitian ini digunakan masa pengkondisian yaitu selama 3 hari untuk mengetahui kemampuan mikroorganisme dalam membentuk lapisan biofilm dan menurunkan kadar BOD. 4) Pelaksanaan 1. Tahap Pretreatment a. Batu kali sebagai media trickling filter disusun setinggi 10 cm, 20 cm, 30 cm dan 40 cm b. Air limbah diambil dan ditampung dalam bejana trickling filter dengan variasi ketebalan batu dengan volume air yang berbeda. c. 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). d. Setelah masa pengkondisian, air limbah dibuang. e. Air limbah yang baru sebanyak 113,1 liter diambil dan ditampung dalam bak penampung kemudian disirkulasikan melalui media trickling filter. 2. Tahap Treatment a. Sampel awal air limbah diambil dalam botol sampel 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 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

8 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. Langkah 3-6 (c f ) di atas dilakukan pada kelima sampel awal air limbah dan replikasinya. h. Sampel-sampel tersebut diperiksakan kadar BOD-nya di laboratorium 2. Pengukuran Parameter a. 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 atas atau di samping tutup botol c. Tetes demi tetes KMnO 4 ditambahkan sampai terjadi warna rose muda, selanjutnya hilangkan warna rose muda dengan cara menambahkan tetes demi tetes asam oksalat (H 2 C 2 O 4 ) d. 2 ml MnSO 4 40 % dimasukkan 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 berwarna putih berarti nilai DO nol, tidak perlu dilakukan pemeriksaan selanjutnya g. Endapan dilarutkan dengan H 2 SO 4 pekat sebanyak 2 ml. Selanjutnya pindahkan 200 ml larutan dengan hati-hati ke dalam erlenmeyer 500 ml h. Titrasi dengan Na Thio Sulfat (Na 2 S 2 O 3 ) sampai terjadi warna kuning muda. Selanjutnya 2-3 tetes indikator amylum ditambahkan sampai terjadi perubahan warna biru i. Dititrasi lagi dengan Na 2 S 2 O 4 sampai warna biru hilang, perhitungan : DO (ml/l) : 1000 x ml Na Thio Sulfat x 0,2 x 0,950 ( Vol sampel 4)

9 Ket : 4 : jumlah penambahan MnSO 4 dan pereaksi O 2 0,2 : 1 ml larutan Na Thio Sulfat 0,025 = 0,2 mg O 2 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 (limbah + pengencer), sedangkan botol satunya dieramkan selama 5 hari dalam inkubator pada suhu 20 0 C. Setelah dieramkan 5 hari, lakukan pemeriksaan DO 5 hari pada sampel campuran tersebut. Perhitungan : BOD 5, 20 (mg/l) = (DO air camp segera DO air camp 5 hr ) 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 dibandingkan dengan standar warna yang tersedia iii ph sampel air limbah adalah yang ditunjukkan oleh warna pada tabel warna pembanding. c. Pengukuran Suhu 1) Bahan : sampel air limbah 2) Peralatan : termometer 3) 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

10 Pengolahan data dilakukan dengan cara: a) Entry data Entry atau memasukkan data dilakukan untuk memasukkan nilai kadar BOD sampel dari hasil pemeriksaan laboratorium ke dalam program komputer. b) Editing Editing atau pemeriksaan data dilakukan untuk meneliti kelengkapan data kadar BOD sampel yang diperoleh. 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 hipotesa yang telah dirumuskan. Uji statistik yang digunakan adalah: Untuk mengetahui apakah ada perbedaan penurunan kadar BOD air limbah yang bermakna antara keempat perlakuan Apabila semua data yang diperoleh berdistribusi normal, maka digunakan uji One Way Anova. Apabila sebagian atau semua data yang diperoleh tidak berdistribusi normal, maka digunakan uji Kruskal Wallis. F. Jadwal Penelitian No Kegiatan Tabel 3.1 Kegiatan Penelitian Maret April Mei Juni Juli Agustus Penyusunan tema skripsi x x x 2 Penyusunan proposal x x x x x x x 3 Seminar x

11 proposal 4 Revisi proposal x x x 5 Pengambilan data x x x x 6 Penyusunan skripsi x x x x x x 7 Ujian skripsi x