bab iii metodologi 3.3 metode pelaksanaan penelitian

17
42 BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian Metode pelaksanaan penelitian ini terdiri dari beberapa tahap sebagai berikut: 1. Ide Penelitian Ide penelitian pada lokasi studi yaitu permukiman nelayan Mustika Kali Adem berawal dari kondisi sanitasi eksisting di lingkungan tersebut. Sejumlah rumah di wilayah ini tidak memiliki jamban di rumah masing-masing. Selain itu, sejumlah rumah yang memiliki jamban tidak memiliki pengolahan air limbah domestik. Efluen air limbah yang keluar dari kamar mandi langsung dibuang begitu saja melalui pipa ke kali yang terdapat di belakang rumah mereka tanpa adanya pengolahan air limbah domestik terlebih dahulu. 2. Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini yaitu terjadi ketidaksesuaian antara kondisi sanitasi eksisting dan kondisi sanitasi yang ideal. Pada kondisi sanitasi ideal, fasilitas sarana jamban yang digunakan masyarakat sesuai dengan kriteria jamban sehat. Selain itu, efluen dari air limbah domestik dilakukan pengolahan terlebih dahulu hingga mencapai baku mutu sebelum dibuang ke badan air. Pada kondisi sanitasi eksisting, sejumlah rumah yang memiliki jamban tidak sesuai dengan kriteria jamban sehat dan tidak terdapat pengolahan air limbah setempat maupun terpusat (komunal). Sejumlah rumah lainnya tidak memiliki jamban individu maupun komunal untuk melakukan kegiatan kakus. Selain itu, efluen air limbah langsung dibuang ke badan air yaitu Kali Adem yang terdapat di belakang rumah penduduk. Oleh karena itu, diperlukan adanya rekomendasi teknologi pengolahan air limbah domestik yang sesuai dengan kondisi lingkungan di permukiman nelayan Mustika Kali Adem yang merupakan daerah spesifik. 3. Tinjauan Pustaka Tinjauan pustaka meliputi teori-teori khususnya tentang sanitasi, penelitian terdahulu, kriteria desain dan rumus perhitungan yang digunakan dalam penelitian ini. Tinjauan pustaka diperoleh dari berbagai sumber seperti buku, jurnal, artikel

Upload: others

Post on 07-Nov-2021

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

42

BAB III

METODOLOGI

3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

Metode pelaksanaan penelitian ini terdiri dari beberapa tahap sebagai berikut:

1. Ide Penelitian

Ide penelitian pada lokasi studi yaitu permukiman nelayan Mustika Kali Adem

berawal dari kondisi sanitasi eksisting di lingkungan tersebut. Sejumlah rumah di

wilayah ini tidak memiliki jamban di rumah masing-masing. Selain itu, sejumlah

rumah yang memiliki jamban tidak memiliki pengolahan air limbah domestik.

Efluen air limbah yang keluar dari kamar mandi langsung dibuang begitu saja

melalui pipa ke kali yang terdapat di belakang rumah mereka tanpa adanya

pengolahan air limbah domestik terlebih dahulu.

2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini yaitu terjadi ketidaksesuaian antara kondisi

sanitasi eksisting dan kondisi sanitasi yang ideal. Pada kondisi sanitasi ideal,

fasilitas sarana jamban yang digunakan masyarakat sesuai dengan kriteria jamban

sehat. Selain itu, efluen dari air limbah domestik dilakukan pengolahan terlebih

dahulu hingga mencapai baku mutu sebelum dibuang ke badan air. Pada kondisi

sanitasi eksisting, sejumlah rumah yang memiliki jamban tidak sesuai dengan

kriteria jamban sehat dan tidak terdapat pengolahan air limbah setempat maupun

terpusat (komunal). Sejumlah rumah lainnya tidak memiliki jamban individu

maupun komunal untuk melakukan kegiatan kakus. Selain itu, efluen air limbah

langsung dibuang ke badan air yaitu Kali Adem yang terdapat di belakang rumah

penduduk. Oleh karena itu, diperlukan adanya rekomendasi teknologi pengolahan

air limbah domestik yang sesuai dengan kondisi lingkungan di permukiman nelayan

Mustika Kali Adem yang merupakan daerah spesifik.

3. Tinjauan Pustaka

Tinjauan pustaka meliputi teori-teori khususnya tentang sanitasi, penelitian

terdahulu, kriteria desain dan rumus perhitungan yang digunakan dalam penelitian

ini. Tinjauan pustaka diperoleh dari berbagai sumber seperti buku, jurnal, artikel

Page 2: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

43

penelitian, internet, tugas akhir, tesis pada penelitian sebelumnya, dan lain

sebagainya. Hal-hal tersebut akan menjadi dasar dalam perhitungan dan

pembahasan penelitian ini hingga menarik kesimpulan dan saran. Studi literatur

yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut:

a. Kondisi wilayah studi.

b. Karakteristik air limbah domestik dan baku mutu air limbah domestik.

c. Rekomendasi teknologi yang sesuai dengan daerah spesifik meliputi kriteria

desain, rumus perhitungan, dan proses pengolahan data.

4. Pengumpulan Data

Penelitian yang dilakukan membutuhkan data-data yang mendukung meliputi data

primer dan sekunder. Data primer merupakan data yang diperoleh dari hasil survei

dan observasi lapangan, sedangkan data sekunder merupakan data yang diperoleh

dari instansi dan sumber-sumber terkait. Kebutuhan data dalam penelitian ini

ditunjukkan pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Data Penelitian yang Dibutuhkan

No. Data yang

diperlukan Deskripsi

Metode

Pengumpulan

A. Data Primer

1. Lokasi Luas lahan yang

tersedia untuk

perencanaan teknologi

sanitasi

Observasi

lapangan

2. Kondisi eksisting Kondisi sarana jamban

rumah tangga dan

sarana pengolahan air

limbah domestik

Penyebaran

kuesioner dan

penelitian

B. Data Sekunder

1. Peta Peta wilayah

permukiman nelayan

Mustika Kali Adem

Google Earth

2. Jumlah KK dan

bangunan rumah

Jumlah KK dan

bangunan rumah yang

Pengurus RW 001

Kelurahan Pluit

Page 3: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

44

No. Data yang

diperlukan Deskripsi

Metode

Pengumpulan

ada di wilayah

permukiman nelayan

Mustika Kali Adem

3. Karakteristik air

limbah domestik

Data karakteristik air

limbah domestik

meliputi BOD, COD,

TSS, dll.

Studi literatur

4. Baku mutu Baku mutu air limbah

domestik (Permen LH

No. 68 Tahun 2016)

Studi Literatur

5. Pengambilan Sampel

Penyebaran kuesioner dilakukan setelah menghitung jumlah sampel yang

dibutuhkan dalam suatu populasi. Pengisian kuesioner dilakukan langsung kepada

masyarakat melalui wawancara yang dibantu oleh peneliti. Kuesioner tersebut

dibuat menggunakan platform Google Form. Metode ini digunakan untuk

mendapatkan gambaran terkait kondisi eksisting jamban rumah tangga dan sarana

pengolahan air limbah di permukiman nelayan Mustika Kali Adem.

Populasi

Populasi dalam penelitian ini adalah masyarakat yang tinggal di Mustika

Kali Adem Muara Angke. Berdasarkan data dari pengurus RW 01

Kelurahan Pluit dan pengurus kelompok Mustika Kali Adem, jumlah

Kepala Keluarga (KK) dan rumah di wilayah ini adalah 250 KK dan 185

Rumah.

Sampel

Sampel merupakan bagian dari populasi yang dijadikan sebagai objek

penelitian. Untuk menentukan jumlah sampel yang akan diambil dalam

penelitian ini digunakan rumus Slovin.

Page 4: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

45

Dengan menggunakan rumus tersebut, jumlah sampel yang akan diambil

sebanyak:

𝑛 =𝑁

1+𝑁(𝑒2) (3.1)

Dimana:

n = jumlah sampel

N = jumlah populasi/KK

e = derajat kecermatan atau toleransi kesalahan dalam pengambilan sampel

5%

Sehingga:

𝑛 =185 𝑟𝑢𝑚𝑎ℎ

1+185 𝑟𝑢𝑚𝑎ℎ(0,052)

𝑛 =185

1+185(0,0025)

𝑛 =185

1+0,4625

𝑛 =185

1,4625

𝑛 = 126,496

𝑛 ≅ 127 𝑅𝑢𝑚𝑎ℎ

Berdasarkan perhitungan diatas dengan menggunakan rumus Slovin, maka

diperoleh jumlah sampel responden yang diperlukan untuk pengisian

kuesioner adalah 127 rumah.

6. Pengolahan Data

Pengolahan data pada penelitian ini terdiri dari:

a. Perhitungan debit air limbah

Perhitungan debit air limbah domestik dihitung berdasarkan 70% dari kebutuhan

pemakaian air bersih standar dirjen cipta karya yaitu 60 liter/orang/hari untuk

hidran umum (HU). Jumlah debit air limbah yang digunakan adalah sesuai

dengan kapasitas MCK yang akan direncanakan.

b. Penetapan karakteristik dan baku mutu air limbah domestik

Baku mutu air limbah domestik menggunakan Peraturan Menteri Lingkungan

Hidup No. 68 Tahun 2016 tentang baku mutu air limbah domestik.

Page 5: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

46

Baku mutu air limbah domestik yang digunakan dalam perencanaan ini

ditunjukkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Baku Mutu Air Limbah Domestik

Parameter Satuan Nilai

BOD mg/L 30

COD mg/L 100

TSS mg/L 30

Sumber: (Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan, 2016)

Karakteristik air limbah yang digunakan dalam perhitungan perencanaan unit

Anaerobic Baffled Reactor yaitu karakteristik air limbah domestik yang

ditunjukkan pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Karakteristik Air Limbah Domestik

Parameter Satuan Nilai

BOD mg/L 220

COD mg/L 500

TSS mg/L 220

Sumber: (Sumarno, 2000)

c. Perencanaan rekomendasi teknologi sanitasi pengolahan air limbah domestik

sesuai dengan kriteria desain

1) Perencanaan MCK Komunal

Perencanaan desain MCK komunal sesuai dengan Peraturan SNI 03-2399-2002

Tentang Tata Cara Perencanaan MCK Umum.

2) Perencanaan unit Anaerobic Baffled Reactor

Instalasi pengolahan air limbah domestik pada perencanaan MCK komunal yaitu

menggunakan ABR. Perencanaan desain IPAL tersebut sesuai dengan kriteria

desain berdasarkan studi literatur dan perhitungan yang berasal dari Modul

Decentralized Wastewater Treatment in Developing Countries (DEWATS) yang

menggunakan program microsoft excel.

Page 6: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

47

Kriteria desain dan rumus perhitungan yang digunakan dalam perencanaan ABR

yaitu sebagai berikut:

Kriteria desain

Kriteria desain unit Anaerobic Baffled Reactor ditunjukkan pada Tabel 3.4.

Tabel 3.4 Kriteria Desain Unit ABR

Parameter Simbol Satuan Nilai Sumber

HRT di tangki

pengendap Td Jam 1,5-2,0 (Sasse, 1998)

Hydraulic Retention

Time (HRT) Td Jam > 8 (Sasse, 1998)

Laju pembebanan

organik OLR

Kg

COD/m3.hari < 3,0 (Sasse, 1998)

Laju aliran ke atas Vup m/jam < 2,0 (Sasse, 1998)

Efisiensi penyisihan

BOD - % 70-95 (Sasse, 1998)

Efisiensi penyisihan

COD - % 65-90 (Sasse, 1998)

Efisiensi penyisihan TSS - % Hingga 90 (Singh et al.,

2009)

Panjang P % 50-60 dari

ketinggian (Sasse, 1998)

Perhitungan dimensi unit ABR meliputi perhitungan volume lumpur, dimensi bak

pengendap, dimensi kompartemen ABR dan cek nilai OLR dan Vupflow. Rumus-

rumus perhitungan yang digunakan untuk menghitung dimensi unit ABR yaitu

sebagai berikut (Maryani, 2016):

Perhitungan Volume Lumpur

Kadar solid = 2%

Densitas padatan = 2,65 kg/L

Densitas lumpur = (%solid x massa jenis solid)+(%air x massa jenis air)/100% (3.2)

Volume lumpur = massa lumpur / densitas lumpur (3.3)

Tinggi lumpur = volume lumpur / luas permukaan (Asurf) (3.4)

Page 7: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

48

Perhitungan Dimensi Bak Pengendap

Akumulasi lumpur = 0,005 x faktor (3.5)

Volume bak pengendap = P x L x H (3.6)

Perhitungan Kompartemen ABR

Panjang tangki ABR = 60% x kedalaman unit ABR (3.7)

Volume kompartemen = (lebar downflow + panjang kompartemen) x

n kompartemen x kedalaman outlet x lebar kompartemen (3.8)

Pada perhitungan OLR cek, nilai COD diperoleh dari hasil perhitungan faktor

penurunan COD di ruang kompartemen yang ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Faktor overload = 1 (beban BOD5 per hari <5)

Gambar 3.1 Grafik Faktor Penyisihan BOD Berdasarkan Overloading

Organic ABR

Sumber: (Sasse, 1998)

Faktor strength

Faktor strength menunjukkan hubungan BOD inflow dengan faktor yang

ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Grafik Faktor Penyisihan BOD dengan Faktor Strength

Sumber: (Sasse, 1998)

Page 8: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

49

Faktor temperatur

Faktor temperatur/suhu menunjukkan hubungan antara COD removal pada

ABR dengan temperatur air limbah pada pengolahan yang ditunjukkan pada

Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Grafik Faktor Penyisihan BOD dengan Faktor Suhu

Sumber: (Sasse, 1998)

Faktor HRT

Faktor HRT merupakan nilai yang menunjukkan hubungan antara BOD

removal di ABR dengan waktu tinggal (hydraulic retention time) yang

ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Grafik Hubungan Faktor Removal BOD dengan HRT pada

ABR

Sumber: (Sasse, 1998)

Page 9: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

50

Faktor jumlah kompartemen

Faktor jumlah kompartemen menunjukkan hubungan antara jumlah

kompartemen dengan faktor yang ditunjukkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Grafik Faktor Jumlah Kompartemen

Sumber: (Sasse, 1998)

Rasio COD/BOD

Rasio COD/BOD menunjukkan hubungan antara efisiensi penyisihan BOD

dalam % dengan faktor. Rasio efisiensi removal COD dan BOD ditunjukkan

pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Rasio Efisiensi Removal COD dan BOD

Sumber: (Sasse, 1998)

Page 10: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

51

Cek OLR dan Upflow Velocity

Qpeak = Qrata-rata / waktu pengaliran (3.9)

OLR cek = Qpeak x BODinfluen kompartemen x (24 / volume total kompartemen)

x 1000 (3.10)

HRT cek = Volume total kompartemen / (Q / 24) (3.11)

3) Perencanaan Unit Tripikon-S

Instalasi pengolahan air limbah untuk rumah yang memiliki jamban rumah

tangga yaitu Tripikon-S. Perencanaan desain unit Tripikon-S dapat diperoleh

dengan menggunakan perhitungan kriteria perencanaan tangki septik

konvensional untuk menghitung waktu detensi, volume air, volume lumpur dan

tinggi pipa. Dari hasil perhitungan volume tersebut diperoleh dimensi panjang

pipa. Rumus perhitungan secara rinci yaitu sebagai berikut:

Perhitungan kapasitas penampungan limbah cair:

Vair = Q x N x Th (3.12)

Th = 2,5 – 0,3 log (N.Q) > 0,5 (3.13)

Dimana:

Vair = volume air (liter)

Q = volume air (liter/orang/hari)

N = jumlah pengguna (orang)

Th = waktu detensi (hari)

Perhitungan kapasitas penampungan lumpur:

Vlumpur = P x N x S (3.14)

Dimana:

Vlumpur = volume lumpur (liter)

P = timbulan lumpur (liter/orang/tahun)

N = jumlah pengguna (orang)

S = periode pengurasan (tahun)

Page 11: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

52

Perhitungan kapasitas total:

VTotal = Volume air + volume lumpur (3.15)

Dimana:

Vtotal = Volume total (m3)

Perhitungan luas permukaan pipa:

A = ¼ x 𝜋 x D2 (3.16)

Dimana:

A = luas permukaan (m2)

D = diameter pipa (m)

Perhitungan panjang pipa:

Panjang pipa (H) = Volume total/A (3.17)

Dimana:

H = panjang pipa (m)

Vtotal = Volume total (m3)

A = luas permukaan pipa (m2)

4) Floating pods

Air limbah yang telah diolah dalam Tripikon-S kemudian dialirkan menuju

floating pods sebagai pengolahan lanjutan. Sistem ini diadaptasi dari

permukiman terapung di Tonle Sap, Kamboja yang merupakan penelitian dari

Chakraborty et al (2012), dimana dalam penelitian tersebut menggunakan 2 jenis

floating pod yaitu single pod kapasitas 235 liter dan double pod kapasitas 720

liter. Pada penelitian ini digunakan floating pods jenis single pod yang memiliki

kapasitas 235 liter dengan dimensi 1,0 m x 1,5 m x 0,4 m.

Page 12: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

53

Perhitungan waktu detensi floating pods (Murniwati, 2012)

Asumsi temperatur air minimum yaitu 27℃

KT = 0,86 (1,06)27-20 (3.18)

Dimana

KT = konstanta temperatur

t = - 𝑙𝑛(

𝐶𝑒

𝐶0)

𝑘𝑇 (3. 19)

Dimana

t = waktu detensi (hari)

Ce = konsentrasi akhir (mg/L)

C0 = konsentrasi awal (mg/L)

KT = konstanta temperatur

d. Menggambar DED yaitu Detail Engineering Drawing dari rekomendasi

teknologi sanitasi pengolahan air limbah.

Dimensi perencanaan MCK komunal, ABR dan Tripikon-S yang dilengkapi

dengan floating pods dari hasil perhitungan dan kriteria desain dari studi literatur

yang diaplikasikan dalam proses pembuatan DED.

e. Menghitung bill of quantity (BOQ) dan analisis harga satuan (AHS) serta rencana

anggaran biaya (RAB) berdasarkan DED masing-masing unit. Harga satuan

tenaga dan bahan yang digunakan berasal dari Buku Jurnal Harga Satuan Bahan

Bangunan Provinsi DKI Jakarta Tahun 2019 (Basari, 2019). Jika terdapat diluar

jurnal harga tersebut, maka akan dicantumkan masing-masing sumber. Analisis

harga satuan pekerjaan (AHSP) menggunakan metode SNI berdasarkan masing-

masing pekerjaan.

f. Menganalisis financial feasibility untuk penyediaan sarana sanitasi lingkungan di

permukiman nelayan Mustika Kali Adem.

Metode yang digunakan untuk menganalisis kemampuan membayar dari

masyarakat yaitu metode ability to pay (ATP).

Page 13: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

54

Rumus perhitungan ATP yaitu sebagai berikut:

1) Menghitung persentase pengeluaran dari pendapatan per bulan

Pout = (PRout / PRin) x 100% (3.20)

Dimana:

Pout = persentase pengeluaran dari pendapatan/bulan (%)

PRout = pengeluaran rata-rata keluarga/bulan (Rp)

PRin = pendapatan rata-rata keluarga/bulan (Rp)

2) Menghitung persentase alokasi biaya MCK umum eksisting

Pmck = (rate mck/PRout) x 100% (3.21)

Dimana:

Pmck = persentase alokasi biaya untuk MCK (%)

rate mck = tarif MCK/bulan (Rp)

PRout = pengeluaran rata-rata keluarga/bulan (Rp)

3) Menghitung ability to pay

ATP = (PRin x Pout x rate mck) / (f mck) (3.22)

Dimana:

ATP = ability to pay (Rp)

PRin = pendapatan rata-rata keluarga/bulan (Rp)

Pout = persentase pengeluaran dari pendapatan/bulan (%)

Pmck = persentase alokasi biaya untuk MCK (%)

F mck = frekuensi menggunakan mck/bulan (30 kali)

7. Hasil analisis dan pembahasan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut:

a. Hasil survei dari responden yang terkait dengan kondisi sarana sanitasi

eksisting

b. Penentuan karakteristik dan debit air limbah

c. Menghitung dimensi, menggambar DED, menghitung BOQ dan AHS serta

RAB dari MCK komunal, anaerobic baffled reactor, Tripikon-S dan

floating pods.

d. Hasil analisis Kemampuan membayar untuk sarana pengelolaan sanitasi

Page 14: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

55

8. Kesimpulan dan saran diperoleh dari hasil analisis dan pembahasan. Pada bagian

kesimpulan berisi tentang jawaban dari tujuan dalam penelitian ini yang meliputi

tingkat kelayakan jamban rumah tangga, tingkat sarana pengolahan air limbah

domestik yang dimiliki masyarakat, rekomendasi teknologi sanitasi yang sesuai

dengan kondisi lingkungan, biaya yang dibutuhkan dalam perencanaan, serta

financial feasibility masyarakat permukiman nelayan Mustika Kali Adem untuk

penyediaan sarana sanitasi lingkungan. Berdasarkan hasil kesimpulan tersebut

diperoleh saran sebagai masukan yang membangun dan pertimbangan bagi

permukiman nelayan Mustika Kali Adem Muara Angke, Jakarta Utara.

3.4 Kerangka Penelitian

Kerangka penelitian ini menjelaskan metode yang digunakan selama penelitian

untuk mendapatkan hasil akhir sesuai dengan tujuan yang diharapkan dalam

penelitian.

Page 15: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

56

Kerangka penelitian dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Page 16: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

57

Page 17: BAB III METODOLOGI 3.3 Metode Pelaksanaan Penelitian

58

Gambar 3.7 Kerangka Penelitian