Penelitian ini menggunakan tanaman eceng gondok (Eichornia crassipes) dan kangkung air (Ipomoea aquatica), yang terdiri dari tahap netralisasi, aklimatisasi (adaptasi), dan running. Sampel yang digunakan yaitu limbah cair tinja yang diambil dari outlet pengolahan biofilter anaerob media sarang tawon. Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan waktu tinggal untuk mengetahui pengaruh waktu tinggal tersebut terhadap perbandingan kinerja tanaman eceng gondok dan kangkung air dalam menurunkan COD dan amonia. Penelitian ini menggunakan limbah cair tinja yang dialirkan secara kontinyu dengan aliran up flow. Waktu tinggal yang direncanakan untuk penelitian ini yaitu 72 jam, 48 jam, dan 24 jam. Sehingga debit aliran limbah yang masuk yaitu 0,1 ml/detik untuk waktu tinggal 72 jam, 0,2 ml/detik untuk waktu tinggal 48 jam, dan 0,3 ml/detik untuk waktu tinggal 24 jam. Flowchart jalannya penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1.
III-2
1. Aklimatisasi 2. Running
3. Uji Amonia pada outlet 4. Uji Biomassa tanaman 5. Uji COD pada outlet
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian Sumber: Amry, 2018
Mulai
Studi Literatur
Data Primer Data Sekunder
Analisa di Laboratorium
Hasil dan Pembahasan
Selesai
1. Desain Reaktor Fitoremediasi 2. pH
3. Suhu
4. Uji konsentrasi COD pada inlet 5. Uji konsentrasi Amonia pada inlet
Karakteristik limbah cair tinja pada penelitian sebelumnya yaitu parameter
COD, Amonia dan pH
Kesimpulan dan Saran
III-3 3.2 Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di PT. Shafeera Laboratorium, yang berlokasi di jalan Letjen Jamin Ginting, Sidomulyo, Medan Tungtungan, Sumatera Utara.
3.3 Objek Penelitian
Objek yang diteliti dalam penelitian ini yaitu perbandingan penurunan COD dan amonia pada tanaman eceng gondok (Eichornia crassipes) dan kangkung air (Ipomoea aquatica) berdasarkan variasi waktu tinggal.
3.4 Variabel Penelitian
Dalam penelitian ini terdapat variabel tetap dan variabel berubah, yaitu sebagai berikut:
3.4.1 Variabel Tetap
1. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini berupa limbah cair tinja dari outlet reaktor biofilter anaerob media sarang tawon.
2. Tanaman eceng gondok (Eichornia crassipes) 3. Tanaman kangkung air (Ipomoea aquatica) 3.4.2 Variabel Berubah
Dalam penelitian ini yang termasuk ke dalam variable berubah yaitu debit (Q) yang ditentukan berdasarkan waktu tinggal. Adapun waktu tinggal (td) yang direncanakan yaitu 72 jam (3 hari), 48 jam (2 hari), dan 24 jam (1 hari). Pemilihan waktu tinggal ini sama dengan waktu tinggal yang diterapkan pada pengolahan reaktor biofilter anaerob media sarang tawon, karena volume reaktor fitoremediasi dirancang berdasarkan volume reaktor biofilter anaerob media sarang tawon. Selain itu, menurut Khusnul Amri dan Putu Wesen (2015), peningkatan efisiensi penyisihan bahan organik sejalan dengan lamanya waktu tinggal. Jumlah volume (V) air dalam kedua reaktor masing-masing sebesar 25 L. Maka ditentukan variasi debit dengan rumus dan didapatkan variasi debit, yaitu 0,1 ml/detik, 0,2 ml/detik, dan 0,3 ml/detik.
3.5 Hipotesis Penelitian
Hipotesa dalam penelitian ini yaitu terdapat perbandingan pada kemampuan tanaman eceng gondok dan kangkung air dalam menurunkan COD dan ammonia pada limbah cair tinja hasil pengolahan biofilter anaerob media sarang tawon.
III-4 3.6 Parameter Uji
Dalam penelitian ini terdapat beberapa parameter yang diuji yaitu:
1. Chemical Oxygen Demand (COD) 2. Amonia
3.7 Alat dan Bahan 3.7.1 Alat
Pada penelitian ini alat yang digunakan yaitu:
1. Reservoir
2. Rangkaian reaktor fitoremediasi ukuran 30 cm x 35 cm x 30 cm 3. Selang infus
4. Wadah penampung sampel pada outlet 5. Botol sampel
6. Jerigen 7. Keran air
Desain rangkaian reaktor fitoremediasi dapat dilihat pada lampiran II.
3.7.2 Bahan
Bahan yang digunakan yaitu:
1. Sampel Limbah
Sampel limbah yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah tinja pada outlet reaktor biofilter anaerob media sarang tawon.
2. Tanaman eceng gondok dan kangkung air.
III-5 3.8 Prosedur Penelitian
3.8.1 Proses Aklimatisasi pada Eceng Gondok (Eichornia crassipes) Tahapan pada proses aklimatisasi eceng gondok adalah :
1. Tanaman eceng gondok yang dipilih dengan cara determinasi sehingga mendapatkan tanaman yang sejenis. Berdasarkan penelitian Hartanti, dkk (2012), tanaman eceng gondok yang digunakan memiliki spesifikasi dengan kriteria:
jumlah daun 3-6 lembar, daun yang masih segar dan tidak menguning, panjang daun 3-6 cm dan tinggi tanaman 10-14 cm.
2. Eceng gondok dimasukkan ke dalam reaktor fitoremediasi selama 4 hari sebelum limbah cair tinja dimasukkan ke dalam reaktor ftersebut untuk menggantikan air bersih. Pemilihan waktu 4 hari didasarkan oleh penelitian Hartanti, dkk (2012), yang bertujuan untuk menetralisasi tanaman eceng gondok.
3. Pergantian air bersih dengan limbah cair tinja dilakukan hingga air bersih tergantikan dengan 100% limbah cair tinja. Proses ini dilakukan bertahap eceng gondok (Eichornia crassipes) agar terbiasa dengan limbah cair tinja yang akan diolah, karena menurut Herald (2010), pembebanan secara tiba-tiba (shock loading) dapat mematikan mikroba. Proses pergantian air bersih dengan limbah cair tinja berlangsung selama 10 hari. Tahapan proses aklimatisasi eceng gondok dapat dilihat pada tabel 3.1.
Flowchart proses aklimatisasi pada eceng gondok dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Tabel 3.1 Tahap Aklimatisasi pada Eceng Gondok (Eichornia crassipes)
Tahap Aklimatisasi Air Bersih (%) Limbah Cair Tinja (%)
Tahap I 90 10
Sumber: Analisis Data, 2018
III-6 Gambar 3.2 Flowchart Proses Aklimatisasi pada Eceng Gondok
Sumber: Amry, 2018
Tanaman eceng gondok yang telah dipilih dimasukkan ke dalam reaktor fitoremediasi yang berisi air bersih selama 4 hari untuk dinetralisir
Eceng gondok telah beradaptasi dengan limbah cair tinja
Selesai
Air bersih digantikan oleh limbah cair tinja secara bertahap hingga air bersih tergantikan dengan 100% limbah cair tinja
Mulai
III-7 3.8.2 Proses Aklimatisasi pada Kangkung Air (Ipomoea aquatica)
Tahapan pada proses aklimatisasi kangkung air adalah :
1. Tanaman kangkung air diaklimatisasi dengan cara memasukkan kangkung air kedalam reaktor fitoremediasi yang berisi air bersih.
2. Dibiarkan kangkung air tersebut sampai 7 hari sebelum limbah cair tinja dari reaktor biofilter anaerob dialirkan menuju reaktor fitoremediasi untuk menggantikan air bersih secara bertahap. Hal ini didasari oleh penelitian Rosita, dkk (2013) bahwa sampel kangkung air diaklimatisasi selama 1 minggu dengan menumbuhkan tanaman pada bak plastik dengan menggunakan air bersih sebelum digunakan dalam penelitian.
3. Pergantian air bersih dengan limbah cair tinja dilakukan hingga air bersih tergantikan dengan 100% limbah cair tinja. Menurut Herald (2010), Penambahan konsentrasi secara bertahap bertujuan untuk menghindari terjadinya pembebanan secara tiba-tiba (shock loading) yang dapat mematikan mikroba. Tahap aklimatisasi dinyatakan selesai jika efisiensi penurunan COD tidak lebih dari 10%. Tahapan proses aklimatisasi kangkung air dapat dilihat pada tabel 3.2.
Flowchart proses aklimatisasi pada kangkung air dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Tabel 3.2 Tahap Aklimatisasi pada Kangkung Air (Ipomoea aquatica)
Tahap Aklimatisasi Air Bersih (%) Limbah Cari Tinja (%)
Tahap I 90 10
Tahap II 80 20
Tahap III 60 40
Tahap IV 40 60
Tahap V 20 80
Tahap VI 0 100
Sumber: Analisis Data, 2018
III-8 Gambar 3.3 Flowchart Proses Aklimatisasi pada Kangkung Air
Sumber: Amry, 2018
Tanaman kangkung dimasukkan ke dalam reaktor fitoremediasi yang berisi air bersih
Kangkung air telah beradaptasi dengan limbah cair tinja
Selesai
Air bersih digantikan oleh limbah cair tinja secara bertahap hingga air bersih tergantikan dengan 100% limbah cair tinja
Mulai
III-9 3.8.3 Proses Running
Tahapan pada proses running adalah :
1. Dilakukan uji COD dan amonia pada outlet reaktor biofilter anaerob media sarang tawon yang akan diolah sebelum dimasukkan ke dalam reaktor fitoremediasi.
2. Proses running dilakukan setelah proses aklimatisasi berjalan dengan stabil dan konstan. Proses running dilakukan secara kontinyu dengan aliran upflow, karena aliran upflow memiliki keuntungan berupa terbentuknya lumpur yang mengandung massa mikroorganisme dan mikroorganisme juga tidak mudah terbawa keluar (Indriyati, 2003). Proses running dilakukan dengan variasi waktu tinggal yang telah direncanakan, yaitu 72 jam, 48 jam dan 24 jam.
3. Dilakukan pengukuran COD dan amonia pada outlet reaktor fitoremediasi.
Flowchart proses running dapat dilihat pada Gambar 3.4.
III-10 Gambar 3.4 Flowchart Proses Running
Sumber: Amry, 2018
Limbah cair tinja dialirkan kedalam reaktor dengan arah aliran upflow secara kontinyu
Proses running dilakukan dengan variasi waktu tinggal yang telah direncanakan, yaitu 72 jam, 48 jam dan 24
jam.
Hasil analisa COD dan amonia
Selesai
Dilakukan analisis COD dan amonia pada outlet reaktor fitoremediasi
Dilakukan uji COD dan amonia pada limbah cair tinja yang akan diolah sebelum dimasukkan ke dalam reaktor
Mulai
IV-1 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN