17
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Engineering, Pusat Penelitian Kelapa Sawit PPKS Indonesian Oil Palm Research Institute IOPRI, Jl.
Brigjend. Katamso No.51, Kampung Baru, Medan – Sumatera Utara. Penelitian ini dilakukan selama 6 enam bulan, sedangkan perakitan alat akan dilaksanakan
di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2 ALAT DAN BAHAN PERCOBAAN
3.2.1 Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair pabrik kelapa sawit LCPKS hasil pengolahan Kolam Anaerobik yang berada di
Pabrik Kelapa Sawit Bagerpang PT. PP London Sumatera, Tanjung Morawa, Medan. Untuk analisa parameter respon dibutuhkan COD Reagent Vial, aquadest,
dan kertas saring berpori 1,6µm, serta H
2
SO
4
p.a. untuk pengawetan sampel analisa COD.
3.2.2 Peralatan
Peralatan utama yang diperlukan meliputi :
1.
Bak kaca ukuran 12 x 12 x 36 cm sebagai bak elektrokoagulasi batch
2.
Pengatur sumber arus listrik searah DC power supply
3.
Plat Aluminium digunakan sebagai elektroda. Ketebalan plat yang digunakan adalah 0,8 mm, dengan luas efektif 828,472 cm
2
4.
Stopwatch
5.
Gelas ukur 1000 mL
6.
Ember penyimpan limbah Sketsa reaktor elektrokoagulasi yang digunakan dapat dilihat pada Gambar
3.1.
Universitas Sumatera Utara
18 Adapun peralatan tambahan untuk analisis parameter respon adalah:
1. Botol gelas dan gelap 100 mL untuk penyimpanan sampel COD
2. Peralatan analisa CODHach method 8000
3. Peralatan analisa TSNephelometric
4. Peralatan analisa TSSSNI 06-2413-1991
5. Peralatan gelas lainnya, seperti gelas kimia, labu erlenmeyer, pipet
volumetri, labu takar, pipet corong kaca dan lain-lain
3.2.3 Perancangan Reaktor 3.2.3.1 Dimensi Reaktor
Reaktor yang digunakan adalah bak terbuat dari kaca 3mm dengan dimensi sebagai berikut :
Panjang reaktor : 12 cm
Lebar reaktor : 12 cm
Tinggi reaktor : 36 cm
Volume total reaktor : 12 cm x 12 cm x 36 cm = 5.184 cm
3
= 5.184 mL Volume efektif reaktor
: 4.500 mL = 4.500 cm
3
Tinggi larutan : 4500cm
3
12x12cm
2
� = 31,25 cm
Berikut gambar dan spesifikasi dari reaktor yang akan dibuat :
Reaktor elektrokoagulasi 12cm
36cm
Reaktor elektrokoagulasi Tampak Samping
36cm
12cm +
- DC
+ -
Gambar 3.1 Rancangan dan Spesifikasi Reaktor Elektrokoagulasi.
Universitas Sumatera Utara
19
3.2.3.2 Elektroda
Elektroda yang digunakan adalah plat dengan ketebalan 0,8 mm, dengan dimensi sebagai berikut:
Panjang elektroda p : 12 cm
Panjang efektif p’ : 11,5 cm
Lebar elektroda l : 36 cm
Tebal elektroda : 0,8 mm = 0,008 cm
Luas efektif : p’ x l x 2 + p’ x t x 2 + l x t
: 11,5 x 36 x 2 cm
2
+ 11,5 x 0,008 x 2cm
2
+ 36 x 0,008 cm
2
: 828,472 cm
2
Berikut gambar dan spesifikasi dari elektroda aluminium yang akan digunakan :
11,5 cm 1 cm
14 cm
36 cm
0,008 cm
Gambar 3.2 Bentuk dan Ukuran Plat Elektroda Aluminium
3.3 RANCANGAN PENELITIAN
Penelitian ini dirancang dengan menggunakan 3 tiga faktor sebagai variabel bebas. Adapun faktor atau variabel bebas dan level tiap faktor yang
digunakan dalam percobaan yaitu: 1.
Tegangan V : 7 V, 8 V, 9 V, 10 V dan 11 V
2. Jarak antar Elektroda : 1,5 cm
3. Waktu pengontakan : 3 jam
4. Waktu retensi
: 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit Jumlah satuan percobaan sebanyak 5 x 6 = 30 satuan percobaan. Kombinasi
level pada setiap satuan percobaan tanpa perulangan masing-masing disajikan pada Tabel 3.1.
Universitas Sumatera Utara
20 Tabel 3.1. Kombinasi Pada Setiap Satuan Percobaan
No Tegangan Listrik
V Jarak Elektroda
cm Lama Pengontakan
Jam Waktu Retensi
Menit 1.
7
1,5 3
30 2.
60 3.
90 4.
120 5.
150 6.
180 7.
8 30
8. 60
9. 90
10. 120
11. 150
12. 180
13. 9
30 14.
60 15.
90 16.
120 17.
150 18.
180 19.
10 30
20. 60
21. 90
22. 120
23. 150
24. 180
25. 11
30 26.
60 27.
90 28.
120 29.
150 30.
180 Setiap selesai variasi waktu retensi, akan diambil sampling dari hasil
proses elektrolisis dan akan dianalisa lebih lanjut.
3.4 TATA CARA PENGAMBILAN SAMPEL
3.4.1. SamplingEffluent
Sampel sebagai perwakilan dari effluent asli harus diambil, dimana setiap titik dari sampling harus dipilih secara teliti. Sampel diambil dari tempat
keluarannya sebelum mencapai aliran selanjutnya. Ketika pengambilan sampel, jatuhkan penampung tepat berada ditengah dan isi botol sampel sampai penuh.
Universitas Sumatera Utara
21 Perlu diketahui, bahwa agar tidak mengaduk effluent supaya sedimen yang
terdapat didalam limbah tidak terikut. Untuk tempat-tempat tertentu seperti di saluran dangkal, manhole inverts, dll tidak bisa menggunakan teknik ini [28].
3.4.2. Sampling Hasil Elektrokoagulasi
Pada tahap setelah proses elektrokoagulasi selesai, akan diambil sampel sebagai perwakilan dari hasil keseluruhan, dimana sampel ini bisa diambil dengan
menggunakan botol sampel, dimana sebelum diambil, limbah yang telah diproses, dihomogenisasikan terlebih dahulu dengan cara mengaduknya. Untuk lebih
effisien, diambil dibeberapa titik pada bak elektrokoagulasi [29].
3.5 PROSEDUR PENELITIAN
3.5.1. Perangkaian Reaktror Elektrokoagulasi
Reaktor elektrokoagulasi yang digunakan adalah reaktro tipe batch. Reaktor berupa bak persegi empat terbuat dari kaca dengan dimensi: panjang 12
cm, lebar 12 cm dan tinggi 36cm. Setiap plat elektroda dipotong dengan ukuran yang seragam. Selanjutnya elektroda dihubungkan dengan sumber tegangan DC
power supply dengan jarak elektroda sesuai dengan yang telah ditetapkan.
3.5.2. Preparasi Limbah Kolam Anaerobik
Limbah cair yang berasal dari kolam anaerobik adalah bahan utama yang akan diolah dalam penelitian ini. Limbah effluentkolam anaerobik diambil dan
dimasukkan kedalam ember ataupun jerigen, untuk selanjutnya dianalisa sesuai dengan parameter yang dibutuhkan COD, TS dan TSS. Untuk analisa COD,
dilakukan pengawetan sampel dengan cara menyimpannya kedalam botol kaca gelap 100mL. Prosedur analisa parameter respon serta efisiensi terdapat pada
Lampiran 1.
3.5.3. Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian dapat dilakukan sesuai dengan langkah berikut :
1.
Perangkaian reaktor elektrokoagulasi sesuai perlakuan yang diberikan pada masing-masing percobaan.
Universitas Sumatera Utara
22
2.
Sampel limbah kolam anaerobikyang telah dianalisa, diambil sebanyak 4.500 mL, lalu dimasukkan kedalam reaktor
elektrokoagulasi, selanjutnya power dan stopwatch dihidupkan.
3.
Pengambilan sampel hasil pengolahan elektrokoagulasi sesuai dengan waktu retensi yang telah ditetapkan, yaitu 30, 60, 90, 120, 150 dan
180 menit, dan sekaligus melakukan pengawetan sampel untuk uji analisa COD.
4.
Melakukan analisa sampel yang meliputi : penurunan COD, TSS, dan TS.
5.
Pembahasan hasil analisa dan penarikan kesimpulan.
3.6 ANALISA DATA
Hasil analisa parameter respon yang diamati dituliskan dalam bentuk efisiensi persentase penurunan respon sebelum pengolahan dengan sesudah
pengolahan. Pada analisa data akan dilihat keseluruhan utama dari tiap faktor maupun pengaruh interaksi antar faktor. Data hasil analisa juga akan
dipresentasikan dalam bentuk grafik untuk melihat waktu terbaik dari setiap perlakuan yang diberikan.
Universitas Sumatera Utara
23
3.7 FLOWCHART
3.7.1 Flowchart Prosedur Penelitian
Gambar 3.3 Flowchart Prosedur Penelitian
Universitas Sumatera Utara
24
3.7.2 Flowchart Prosedur Analisa COD
Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Analisa COD
Universitas Sumatera Utara
25
3.7.3 Flowchart Prosedur Analisa TS
Gambar 3.5 Flowchart Prosedur AnalisaTS
3.7.4 Flowchart Prosedur Analisa TSS
Gambar 3.6 Flowchart Prosedur AnalisaTSS
Universitas Sumatera Utara
26
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 KARAKTERISTIK AWAL LIMBAH CAIR EFFLUENT KOLAM
ANAEROBIK
Limbah cair yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari Pabrik Kelapa Sawit PT. PP London Sumatera di Bagerpang, Tanjung Morawa. Tujuan
utama penelitian ini adalah melihat persentase penurunan COD, TS, dan TSS. Sampel limbah yang akan dilakukan percobaan perlu dilakukan analisa awal.
Adapun hasil yang didapat dari analisa awal tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Karakteristik Limbah Awal PKS Bagerpang
NO Tegangan
COD Awal mgL
TS Awal mgL
TSS Awal mgL
1. 7V
7.118,58 6.480
2.600 2.
8V 6.420,68
3.030 2.200
3. 9V
7.676,9 3.385
3.800 4.
10V 8.275,1
4.200 2.600
5. 11V
7.118,58 3.000
2.200 Dari hasil analisa yang telah dilakukan, dapat dilihat bahwa parameter
COD, TS dan TSS dari sampel limbah awal masih jauh dari baku mutu limbah yang telah ditetapkan oleh pemerintah.
4.2 PERANCANGAN REAKTOR ELEKTROKOAGULASI