3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Water Treatment Plant (WTP) sungai Cihideung milik Institut Pertanian Bogor (IPB) kabupaten Bogor, Jawa Barat.Analisa laboratorium dilakukan di Laboratorium TML (Teknologi Manajemen Lingkungan) Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB.Penelitian dimulai pada bulan November 2011 hingga Maret 2012. 3.2 Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dibagi menjadi bahan-bahan dalam fixed bed reactor, jar test dan bahan untuk analisa sampel. Bahan utama berupa air sungai, air sungai yang digunakan dalam penelitian ini yaitu air dari aliran sungai Cihideung. Dalam jar test dibutuhkan air sungai yang memiliki tingkat kekeruhan berbeda-beda serta PAC (Poly Alumunium Chloride). Kemudian bahan yang diperlukan untuk analisis antara lain yaitu amonium molybdate, SnCl 2, Asam borat, H 2 SO 4 0.02 N, NaOH 6 N, NaCl, H 2 SO 4 pekat, asam oksalat 0.01 N, H 2 SO 4 8 N, dan aquades. Peralatan utama yang terdiri dari fixed bed reactor, media penyangga dari plastik tipe sarang tawon, plastik bekas AMDK, dan batu apung, terdapat pompa sirkulasi, pompa aerasi, keran pengatur, sistem kelistrikan dan sistem perpipaan dirakit selanjutnya diletakkan pada tempat dekat dengan pipa intake, sebelum instalasi pengolahan air. Peralatan pembantu yang terdiri dari alat sampling dan alat pengukur DO, suhu dan ph. Peralatan laboratorium dipersiapkan di Laboratorium Teknik dan Manajemen Lingkungan TIN-IPB. Alat-alat tersebut untuk membantu analisis antara lain yaitu spektrofotometer, timbangan, ph meter, hot plate, buret, dan Kjeldahl. Dalam mengambil sample juga dibutuhkan alat berupa drum pengangkut. Untuk menguji hubungan antara hasil (efluent dari fixed bed reactor) pada setiap perlakuan dengan penggunaan PAC optimum digunakan jar test dengan enam baker glass dalam sekali runing.
3.3 Metode Penelitian 3.3.1Start-up Reaktor Start-up reaktor dilakukan dengan cara mengalirkan air baku secara kontinyu ke dalam reaktor melalui media sampai terbentuk lapisan biofilm yang melekat pada media dengan WTH 4 jamselama 29 hari. Indikasi keberhasilan start-up reaktor adalah terbentuknya biofilm yang melekat pada media dan penyisihan organik. Pengamatan dilakukan secara visual berupa TSS, warna dan kekeruhan serta menganalisa nilai COD, nitrat, amoniumsampai diperoleh efisiensi penyisihan stabil (kondisi steady state). Modelfixed bed reactor yang digunakan dalam penelitian ini terbuat dari bahan FRP (fiberglass reinforce plastic)dengan media penyangga berupa plastik tipe sarang tawon, plastik bekas AMDK dan batu apung seperti diperlihatkan pada Gambar 5 dan 6. Keterangan : a : aerator b : sirkulator c : kran keluar d :kran Gambar6SkemaUp flow fixed bed reactor
(a) (b) (c) Gambar7 Media penyangga plastik tipe sarang tawon (a), plastik AMDK (b) dan batu apung (c) pada up flow fixed bed reactor Total volume reaktor adalah 130 liter, sedangkan volume kerja yang digunakan adalah total air dan media sebesar 120.63 liter dengan dimensi diameter tabung tengah 48.5 cm dan tinggi 25 cm serta diameter tabung bawah 38.5 cm dan tinggi 64 cm. Ketiga reaktor ini dirancang dengan tinggi media yang sama yaitu sebesar 25 cm dan dilengkapi dengan pompa aerasi dan pompa sirkulasi dengan tinggi 20 cm.media plastik tipe sarang tawon yang digunakan terbuat dari bahan plastik transparan dengan ukuran modul 30x30x25 cm, luas permukaan 226 m 2 /m 3, porositas 98% dan total volume media yang digunakan adalah 68.65 liter.media plastik AMDK yang digunakan sebelumnya dipotongpotong dengan ukuran 5 cm sebanyak 66.68 liter, sedangkan batu apung yang digunakan berukuran kurang lebih diameter 5 cm sebanyak 51.2 liter. Suplai udara diberikan oleh pompa aerator dengan kapasitas 3 liter/menit. Reaktor ini juga dilengkapi dengan lubang inlet dan lubang outlet yang terletak pada kedua sisi reaktor.reaktor dari drum tersebut dirancang dengan pipa yang menghubungkan ke air sungai. Fixed bed reactorini beroperasi secara up flow yaitu aliran mengalir dari bawah ke atas. Pengaturan laju alir dilakukan dengan pengaturan putara keran sampai menunjukkan debit sesuai dengan waktu tinggal hidrolik seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3 Debit air baku sesuai waktu tinggal hidrolik No. WTH (Jam) Debit air (liter/menit) 1 2 3 4 1 2 3 4 1.68 0.84 0.56 0.42 3.3.2 Pelaksanaan Penelitian Air baku diambil dari pipa utama intake WTP IPB dialirkan ke dalam reaktor melalui keran pengatur untuk mengatur laju alir sesuai dengan variabel WTH yang ditentukan. Air baku masuk ke dalam drum penampung dari atas ke bawah selanjutnya masuk ke dalam unggun media sarang tawon dari bawah ke atas (up flow). Selama reaktor bekerja diberikan udara menggunakan pompa aerasi dan sebagian air disirkulasi dengan pompa sirkulasi secara terus menerus. Dalam penelitian ini dilakukan variasi WTH dari 1, 2, 3 dan 4 jam. Sampel diambil dan dilakukan analisa laboratorium dari masing masing WTH baik titik masuk (air baku) maupun titik keluar (air olahan) untuk mendapatkan data efisiensi penyisihan organik, amonium, deterjen dan TSS. WTH terbaik diambil dengan cara memilih WTH terendah namun efisiensi penyisihan zat tinggi. Pengambilan sampel pertama dilakukan untuk identifikasi air baku. Selanjutnnya yang kedua sampel diambil secara berkala sampai bioreaktor telah mencapai kondisi stabil. Penentuan kondisi stabil dilakukan dengan mengukur konsentrasi zat organik seperti COD, nitrat dan amonium pada saat start-up reaktorterhadap waktu pada masing-masing titik sampling. Pengambilan sampel yang ketiga yaitu pada saat pelaksanaan percobaan inti yaitu setiap hari pukul 08.00 09.00 (disesuaikan dengan WTH) pada masing-masing titik sampling yaitu titik masuk (air baku) dan titik keluar (hasil pengolahan). Sampel yang diambil langsung dianalisa laboratorium pada saat itu juga. Parameter-parameter yang diukur pada penelitian ini adalah konsentrasi senyawa organik yaitu COD, senyawa anorganik (amonium dan nitrat), selain itu dianalisis pula sifat fisik air seperti TSS (Total Suspended Solid), tingkat kekeruhan, warna dan ph. Tahap selanjutnya dilakukan uji jar test untuk menentukan jumlah
koagulan PAC (Poly Aluminium Choride) optimum pada air baku dengan tingkat kekeruhan dan TSS yang berbeda. Sampel berupa air sungai sebanyak 500 ml dimasukkan ke dalam enam baker glass. Satu baker glass dijadikan kontrol, dan lima baker glass lainnya ditambahkan PAC dengan volume yang berbeda-beda. Uji jar test dilakukan selama 30 menit dan diaduk dengan kecepatan 45 rpm, setelah diaduk sampel yang diberi perlakuan tersebut didiamkan selama 30 menit. Hasil uji jar test ini dibandingkan dengan hasil pengolahan air baku di fixed bed reactor. Diagram alir tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 7. Persiapan alat dan bahan Start-up reaktor Pelaksanaan percobaan Variasi WTH 4, 3, 2 dan 1 jam Sampling dan analisa laboratorium Analisis dan pengolahan data Laporan penelitian Gambar8Diagram Alir Penelitian