18
III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian mengenai jalur pengiriman air dilakukan di sekitar Kampus IPB Darmaga. Penelitian selanjutnya mengenai kebutuhan air aktual kampus, dilakukan di menara air Fakultas Kehutanan (Fahutan) dan Fakultas Peternakan (Fapet), sedangkan mengenai produksi air bersih dilakukan di WTP Ciapus dan Cihideung. Waktu penelitian selama 6 bulan terhitung bulan Juli hingga Desember 2010.
3.2. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
Stopwatch Ember besar Gelas ukur
Pita ukur 30 m dan 50 m Walking measure
Botol plastik dan botol kaca steril pH meter
Thermometer digital TDS meter
Turbidity meter Autolevel Target rod Tripot Kompas Unting-unting
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain adalah:
Peta kampus IPB Darmaga Peta jaringan pipa
Kertas kalkir
Data letak dan kapasitas ground water tank Data letak, tinggi, dan kapasitas menara air
Data jumlah mahasiswa asrama putra dan putri TPB
Data jumlah mahasiswa S1 dan pasca sarjana yang masih aktif dari masing-masing fakultas.
Data jumlah pegawai dari masing-masing fakultas Air sungai
Air pengolahan
19
3.3. Metode Pengambilan dan Pengolahan Data
Pengambilan dan pengolahan data hingga kesimpulan untuk penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan. Pada Gambar 2, menunjukkan alur dari tahapan penelitian yang ditempuh.
Gambar 2. Tahapan Penelitian Kesimpulan dan Saran
Pengolahan data
Analisa hasil Pengumpulan data
Primer
1) Pemakaian air tiap jam pada menara Fahutan dan Fapet
2) Beban puncak 3) Panjang pipa distribusi 4) Debit pompa distribusi 5) Besar belokan dan jumlahnya
6) Debit kebocoran jalur menara Fahutan
Sekunder 1) Data jumlah pegawai 2) Data jumlah mahasiswa
3) Data jumlah mahasiswa penghuni asrama
4) Data jumlah rumah di perumdos 5) Standar pemakaian air
6) Peta jaringan pipa IPB
7) Kapasitas produksi masing-masing WTP
Total pemakaian air secara aktual Total pemakaian
air secara teoritis
Total kapasitas produksi WTP
Kisaran Total Kebutuhan Air di IPB
Head Loss dan kebocoran
Cukup atau kurang
20
3.3.1. Pengamatan Sistem Produksi dan Distribusi
Pengamatan ini dilakukan di lapangan guna mengetahui kondisi umum yang telah berjalan di lapangan. Kemudian dibandingkan dengan data sekunder yang diperoleh, dengan membandingkan kedua hal tersebut maka akan diketahui apakah data sekunder yang diperoleh masih relevan menggambarkan kondisi umum yang saat ini sedang berjalan. Selain itu juga dapat mengetahui masalah apa saja yang terjadi di lapangan sehingga dapat dicarikan jalan keluar terbaik untuk menyelesaikan masalah tersebut.
3.3.2. Prediksi Kebutuhan Air di Kampus IPB Darmaga
Pengumpulan data sekunder dilakukan untuk memprediksi kebutuhan air di kampus IPB Darmaga. Data sekunder ini berupa jumlah mahasiswa S1 yang masih aktif, jumlah mahasiswa asrama TPB, jumlah mahasiswa pasca sarjana yang masih aktif, data jumlah pegawai dan dosen dari masing-masing fakultas. Data diperoleh dari bagian Direktorat Kemahasiswaan dan Direktorat Fasilitas dan Properti (Faspro). Setelah semua data tersebut terkumpulkan maka dikalikan dengan standar kebutuhan air untuk perguruan tinggi dan perkantoran. Bagi mahasiswa standar kebutuhan airnya adalah 80 liter/ orang/hari, sedangkan untuk pegawai dan dosen dikalikan dengan standar pemakaian air untuk perkantoran yaitu 100 liter/orang/ hari. Bagi mahasiswa TPB akan mengalami dua kali penghitungan, karena mereka memiliki dua peranan, yaitu sebagai mahasiswa yang aktif di perkuliahan dan juga sebaga penghuni asrama. Standar kebutuhan untuk penghuni asrama adalah 120 liter/orang/hari. Dengan begitu akan diperoleh kebutuhan air secara teoritis di kampus IPB Darmaga. Bila dinyatakan dengan rumus adalah :
Qd = jumlah penghuni x standar kebutuhan (7) Di mana Qd adalah jumlah kebutuhan atau debit pemakaian air (m3/hari), jumlah penghuni (orang), dan standar kebutuhan (liter/orang/hari).
3.3.3. Perhitungan Kebutuhan Air Aktual di Jalur Distribusi
Kebutuhan air aktual adalah pemakaian air yang benar-benar tejadi berdasarkan pembacaan meteran air. Pembacaan meteran air dilakukan di dua tempat yaitu di meteran air induk pada menara air Fahutan (Fakultas Kehutanan) dan menara air Fapet (Fakultas Peternakan ). Pembacaan meteran air tersebut dilakukan secara bersamaan tiap jamnya selama tiga hari berturut-turut.
Pembacaan dimulai dari pukul 06.00 hingga pukul 18.00. Selain membaca meteran air, pada menara Fahutan juga dilakukan pembacaan ketinggian muka air yang ada di menara, tujuan adalah agar mengetahui jumlah debit air yang masuk ke menara tiap jamnya. Namun pada menara Fapet tidak bisa dilakukan pembacaan ketinggian muka air tiap jamnya karena untuk mencapai puncak menara tersebut sangat berbahaya dan tidak terdapat pengaman pada tangga untuk menuju ke puncak menara tersebut.
Setelah mendapatkan data berupa meteran terbaca pada masing-masing menara air maka akan didapatkan volume pemakaian air di IPB Darmaga selama satu hari (dari pukul 06.00 hingga pukul 18.00). Bahkan dengan data tersebut dapat diketahui jam puncak pemakaian air (peak time)
21 serta jam berapa saja pemakaian air melebihi rata-rata pemakaian air tiap jamnya.
3.3.4. Pengukuran dan Perhitungan Kebutuhan Air Aktual Penghuni Rusunawa
Penghitungan ini dilakukan untuk mengetahui secara aktual pemakaian air mahasiswa rusunawa (rumah susun mahasiswa) di IPB. Ini dilakukan sebagai pembanding antara prediksi kebutuhan air mahasiswa penghuni asrama dan pemakaian aktual yang terjadi di lapangan.
Pengukuran dilakukan dengan cara mengamati meteran air yang ada. Pengukuran pada hari pertama dengan mencatat meteran air yang terbaca tiap jam selama tiga jam (dari pukul 10 hingga pukul 12). Kemudian pada hari kedua juga dilakukan hal yang sama yaitu membaca meteran air pada jam yang sama seperti hari pertama. Dengan demikian diperoleh data pemakaian air total selama satu hari dengan tiga kali ulangan dengan cara mengurangi meteran terbaca pada hari kedua dengan hari pertama. Bila dinyatakan dengan rumus adalah :
1 ke hari dengan 2 ke hari rbaca meteran te selisih
Q1
1 ke hari dengan 2 ke hari rbaca meteran te selisih
Q2 (8)
1 ke hari dengan 2 ke hari rbaca meteran te selisih
Q3
Di mana Q1 (m3/hari) adalah pemakaian air selama 24 jam dari pukul 10 hari ke 1 hingga pukul 10 hari ke 2, sedangkan untuk Q2 dan Q3 sama dengan Q1 hanya berbeda jam pengamatan, Q2 pada pukul 11 dan Q3 pada pukul 12. Kemudian dari hasil tersebut dicari pemakaian air rata-rata di Rusunawa dalam satu hari dengan rumus:
3
3 2 1 rata rata
Q Q
Q Q (9)
Selanjutnya setelah didapatkan Qrata-rata (m3/hari) di Rusunawa, hasilnya dibagi dengan total penghuni di Rusunawa, dapat dituliskan dengan rumus:
orang) (374 Rusunawa penghuni
Jumlah
Qrata rata
Rusunawa
Q (10)
Hasil dari QRusunawa (m3/orang/hari) ini kemudian dijadikan sebagai acuan pemakaian air aktual untuk asrama putra, asrama putri, asrama Silvasari, asrama Silvalestari, dan Asrama Putri Darmaga (APD). Hal ini dilakukan karena tidak adanya meteran air untuk mengamati pemakaaian air di masing-masing asrama. Sehingga untuk penggunaan air di masing-masing asrama diperoleh dengan cara mengalikan QRusunawa dengan jumlah penghuni masing-masing gedung asrama.
3.3.5. Pengukuran dan Perhitungan Debit Produksi WTP Tipe Gravitasi
Pengukuran debit produksi WTP dengan tipe gravitasi dilakukan di WTP Ciapus, karena hanya di WTP inilah yang menggunkan tipe tersebut. Debit produksi diperoleh dengan metode volumetrik, yaitu mengukur jumlah volume air yang diproduksi tiap detik. Tepatnya dengan
22 mengukur pertambahan tinggi muka air yang terjadi pada bak sedimentasi dan bak filtrasi. Setelah mengetahui terlebih dahulu luas penampang tampak atas (luas lingkaran) dari bak sedimentasi dan filtrasi. Pertambahan tinggi muka air per satuan waktu yang dikalikan dengan luas penampang maka akan dapat debit produksi atau kapasitas produksi dari WTP tersebut. Bila dinyatakan dengan rumus adalah:
Q = (11)
Di mana Q adalah debit produksi (m3/jam), r adalah jari-jari bak sedimentasi atau bak filtrasi (m), h adalah tinggi muka air (m), dan t adalah waktu (detik). Pengukuran dilakukan setelah pompa intake dinyalakan dan pertambahan tinggi muka air ditentukan bersamaan dengan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian tersebut. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali ulangan.
3.3.6. Pengukuran dan Perhitungan Debit Produksi WTP Tipe Tekanan
Pengukuran ini dilakukan di WTP Cihideung, dalam pengukuran ini dilakukan beberapa perlakuan khusus agar data yang didapat lebih valid. Pertama adalah ketika pengukuran dilakukan di WTP 1 Cihideung maka WTP Cihideung yang lain dimatikan agar tidak mengganggu kerja operator dalam menampung air produksi, begitu pula ketika pengukuran dilakukan pada WTP- WTP yang lain. Kedua adalah dilakukannya back washing sebelum pengukuran selama satu jam agar debit yang dihasilkan mencapai angka maksimum. Ketiga adalah operator memastikan bahwa air baku, pompa intake, dan pompa filtrasi yang dipakai berada dalam keadaan baik dan normal seperti biasanya agar proses tidak mengalami hambatan saat terjadinya pengukuran. Debit per instalasi dihitung dengan mengukur jumlah air yang keluar dari tiap pipa output yang berada di dalam GWT utama (yang berada di WTP Cihideung). Air produksi ditampung dalam ember besar selama beberapa detik lalu diukur volumenya. Pada setiap WTP pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali dan diambil rata-ratanya. Debit per jam didapat dengan persamaan :
Q = (12)
Di mana Q adalah debit produksi (m3/jam), V adalah volume air yang tertampung di dalam ember (liter), dan t adalah waktu (detik).
3.3.7. Pengukuran dan Perhitungan Debit Produksi WTP Tipe Ultra Filtration (UF) system
Pengukuran dilakukan di WTP Cihideung, dengan bantuan alat ukur yang terdapat pada WTP tersebut. Alat ukur tersebut adalah flow meter, terdapat pada bagian setelah sand filter dan sebelum buffer tank. Alat ini bekerja dengan cara menunjukkan jumlah debit air yang mengalir melewatinya dan langsung mengkonversi ke dalam satuan gpm (galon per menit) dan lpm (liter per menit). Bila dinyatakan dengan rumus adalah :
(13)
23 Di mana Q adalah debit produksi (m3/jam), dan lpm adalah nilai yang ditunjukkan flow meter (liter/menit).
3.3.8. Pengukuran dan Perhitungan Debit Pompa Distribusi
Pengukuran debit pompa distribusi dilakukan dengan cara menyamakan jumlah air yang masuk dan keluar dari menara tempat tujuan pompa distribusi tersebut. Sebuah meteran dari bambu dipasang di dalam menara secara vertikal. Katup air masuk dan keluar dibiarkan terbuka dan sistem distribusi dibiarkan berjalan seperti biasanya. Ketinggian air tiap jam dicatat selama beberapa hari dan jumlah air per jam yang keluar dari menara tersebut juga dicatat pada jam yang sama dengan waktu pengukuran ketinggian. Dari kedua data tersebut akan diketahui pada jam berapa saja air berada pada ketinggian yang sama dan berapa air yang keluar dalam selang waktu tersebut. Debit distribusi dihitung dengan persamaan berikut :
Vkeluar = Vmasuk
Q = Vmasuk / t (14)
Di mana Q adalah debit pompa distribusi (m3/jam), V adalah volume (m3), t adalah interval waktu hingga permukaan air dalam menara mencapai ketinggian yang sama (jam).
3.3.9. Pengukuran Panjang Jalur Transmisi dan Beda Elevasi
Pada pengukuran ini menggunakan metode langsung di mana operasi pengukuran perbedaan jarak vertikal secara langsung menggunakan instrumen leveling berupa autolevel dan target rod. Adapun metode langsung yang dilakukan adalah differential leveling, yaitu suatu metode yang digunakan untuk menentukan beda tinggi dua titik yang relatif besar perbedaannya sehingga diperlukan pengukuran yang bertahap, lihat Gambar 3. Data yang terkumpul berupa panjang jalur pipa transmisi dan beda elevasi antara pompa transmisi yang ada di WTP Cihideung dengan menara air Fahutan. Pengumpulan data ini berguna untuk menghitung besarnya head loss dan head pompa yang terjadi.
Gambar 3. Sketsa metode differential leveling
Pengukuran beda elevasi ini melibatkan BA (benang atas), BT (benang tengah), BB (benang bawah) pada autolevel dan BS (Back Sight), FS (Front Sight), serta TP (Turn Point). Titik yang ingin diketahui dapat dicari dengan hubungan sebagai berikut:
FS BS-BT BT Elevasi
Beda (15)
BS1
BS2
BS3
FS1
FS2
FS3
A
B
TP1
TP2
24 Sedangkan untuk pengukuran jarak atau panjang pipa transmisi, menggunakan hubungan sebagai berikut:
100 x BB) - (BA
Jarak (16)
Di mana untuk jarak (m) dan BA serta BB (cm).
3.3.10. Perhitungan Head Loss
Pada perhitungan head loss, cara yang digunakan adalah dengan menggunakan persamaan Darcy-Weisbach. Detil persamaan dalam pengukuran head loss dapat dilihat pada bab tinjauan pustaka, sub bab Analisi Teknis Jaringan Pipa Air Bersih.
3.3.11. Pengukuran dan Penghitungan Kebocoran
Pada tahapan ini adalah untuk mengetahui jumlah kebocoran air yang terjadi pada pipa distribusi air dari menara air hingga ke gedung-gedung fakultas tiap menitnya. Debit kebocoran adalah debit air minimum yang keluar pada saat pemakaian oleh konsumen mendekati nol.
Pengukuran dilakukan pada malam hari, tepatnya pukul 23:00 WIB. Waktu tersebut dipilih karena pada saat itu kegiatan akademik maupun kegitan lainnya di kampus yang menggunakan air bersih diperkirakan tidak ada (minimum dalam penggunaan air bersih) sehingga air yang terbaca oleh meteran air adalah air yang bocor dari pipa, bukan air yang digunakan oleh konsumen (mahasiswa/
pegawai kampus). Pengukuran dilakukan dengan cara membaca meteran air yang terdapat di menara air. Meteran air tersebut mengukur volume air yang keluar/ terdistribusikan dari menara air menuju ke gedung-gedung fakultas. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali ulangan dan tiap ulangan selama 5 menit pegamatan, dengan demikian debit kebocoran dapat dinyatakan dengan rumus:
Q = (17)
Di mana Q adalah debit kebocoran (m3/jam), V adalah volume air yang bocor pada pipa distribusi (m3), dan t adalah waktu (menit).
