bab iii metodologi 3.3 metode pelaksanaan penelitian
TRANSCRIPT
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
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
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.
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.
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.
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)
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)
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)
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)
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)
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.
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).
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
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.
56
Kerangka penelitian dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.7.
57
58
Gambar 3.7 Kerangka Penelitian