MAKNA, TUJUAN, DAN FALSAFAH POLITIK ISLAM TEORI PLATO, ARISTOTELES, DAN AL-FARABI

HEXAGONAL FILTRATION SYSTEM BERBASIS ARANG SEKAM

SEBAGAI PENYARING AIR LIMBAH DETERGENT

Makalah

Disusun untuk Mengikuti Lomba Karya Tulis Ilmiah Nasional SLTA

Pusat Litbang Sumber Daya Air

Badan Penelitian dan Pengembangan

Kementerian Pekerjaan Umum

Oleh:

Muhammad Yasir Abdad, NIS/NISN: 08.624/003584221

Dianawati, NIS/NISN: 08.611/0015155477

SMK MUHAMMADIYAH 2 PONJONG

2018

Jl. SIMPANG LIMA, PATHI, GENJAHAN, PONJONG, GUNUNGKIDUL, 55892

LEMBAR PENGESAHAN LOMBA KARYA TULIS ILMIAH

1.      Judul                                       : “Hexagonal Filtration System Berbasis Arang Sekam

  Sebagai Penyaring Air Limbah Detergent”

2.      Sub Tema Karya Tulis : Pengendalian Daya Rusak Air Berkelanjutan

3.      Tingkat                                    : SMA/SMK/MA

4.      Ketua Pelaksana

a.       Nama Lengkap                  : Muhammad Yasir Abdad

b.      NISN                                : 003584221

c.       Kelas                                 : XI/MM

d.      Asal Sekolah                     : SMK Muhammadiyah 2 Ponjong

e.       Alamat                              : Kwangen Lor, 03/05, Pacarejo, Semanu, Gunungkidul

f.       Nomor Telepon                 : 083869660636

g.      Alamat e-Mail                   : yazeerabdad@gmail.com

5.      Guru Pembimbing

a.       Nama Lengkap                  : Iswandi M.Pd

b.      NIP                                   : 19680620 199201 1002

c.       Alamat                              : Jomblang, Umbulharjo, Sewon, Bantul, DIY

d.      Nomor Telepon                 : 085729592320

Gunungkidul, 12 April 2018

Menyetujui,

Guru Pembimbing Iswandi M.Pd NIP. 19680620 199201 1002

Ketua Tim Muhammad Yasir Abdad NISN. 003584221

Mengetahui,

Kepala Sekolah

Mochtarom Suprihartono M.Pd

NIP. 196660416 19803 1 011

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA

Yang bertanda tangan di bawah ini    :

Nama Ketua                                        : Muhammad Yasir Abdad

NISN                                                  : 0003584221

Kelas                                                   : XI/MM

Asal Sekolah                                       : SMK Muhammadiyah 2 Ponjong

Dengan ini menyatakan bahwa karya dengan judul:

“Hexagonal Filtration System berbasis Arang Sekam sebagai Penyaring Air Limbah Detergent” merupakan karya orisinil dan belum pernah dipublikasikan dan atau dilombakan di luar kegiatan Lomba Karya Tulis Ilmiah Puslitbang SDA 2018.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, dan apabila terbukti terdapat pelanggaran di dalamnya, maka saya siap untuk didiskualifikasi dari kompetisi ini sebagai bentuk tanggung jawab saya.

Gunungkidul, 12 April 2018

              Ketua Tim,

   Muhammad Yasir Abdad

         NISN. 003584221

Riwayat Hidup Penulis 1

IDENTITAS

1.      Nama                                       : Muhammad Yasir Abdad

2.      Tempat, Tanggal Lahir            : Gunungkidul, 14 Mei 2000

3.      Jenis Kelamin                          : Laki-laki

4.      Agama                                     : Islam

5.      Sekolah                                   : SMK Muhammadiyah 2 Ponjong

6.      NISN                                      : 003584221

7.      Jurusan                                    : Multimedia

8.      Nama Orang Tua                    

-          Ayah                                 : Lugiyono

-          Ibu                                     : Rawen

9.      Alamat                                                : Kwangen Lor, Rt 03/Rw 05, Pacarejo, Semanu, ;ihnpoisdhfpnodifhnpoihdfopnGunungkidul, 558931

RIWAYAT PENDIDIKAN

1.      SD                                           : SD N Kwangen                    (2007-2013)

2.      SMP                                        : SMP PGRI Semanu              (2013-2016)

3.      SMK                                       : SMK Muh. 2 Ponjong           (2016-sekarang)

CATATAN PRESTASI

1.      Juara II Ceramah Agama Putra Tingkat Kecamatan semanu                         (2014)

2.      Juara IV Senam Pramuka Jilid 2 Tingkat Kabupaten Gunungkidul               (2015)

3.      Juara I Ceramah Agama Putra Tingkat Kecamatan Semanu                          (2015)

4.      Juara I Macapat SLTA Putra Tingkat Kecamatan Ponjong                            (2016)

5.      Juara I Ceramah Agama Putra Tingkat Kecamatan Ponjong                          (2016)

6.      Juara I Ceramah Agama Putra Tingkat Kabupaten Gunungkidul                  (2016)

7.      Juara II Ceramah Agama Putra Tingkat Provinsi DIY                                   (2016)

8.      Sebagai Peserta LKS Tingkat Kabupaten Gunungkidul                                (2016)

9.      Sebagai peserta PDH Kader Muhammadiyah Gunungkidul                          (2017)

10.  Juara I MYPC Tingkat Nasional                                                                     (2017)

11.  The Best Participant In International Diplomatic Course                               (2017)

12.  Sepuluh Besar Audisi Mubaligh Muda DIY                                                  (2017)

13.  Predikat Terbaik Pada Pesantren Ramadhan                                                  (2017)

14.  Sebagai Peserta FNQ Kabupaten Gunungkidul                                             (2017)

15.  Juara III Lomba Karya Tulis KESBANGPOL Gunungkidul                                    (2017)

16.  Peserta Test of English International Communication                                   (2017)

17.  Mendapat Medali Perunggu Lomba Karya Tulis Tingkat Nasional               (2017)

18.  Juara I Khutbah Jum’at Tingkat Kecamatan Ponjong                                    (2017)

19.  Juara III Khutbah Jum’at Tingkat Kabupaten Gunungkidul                          (2017)

20.  Penerima Gunungkidul Award “Pemuda Berprestasi”                                   (2017)

Riwayat Hidup Penulis 2

IDENTITAS

10.  Nama                                       : Dianawati

11.  Tempat, Tanggal Lahir            : Gunungkidul, 12 Juni 2001

12.  Jenis Kelamin                          : Perempuan

13.  Agama                                     : Islam

14.  Sekolah                                   : SMK Muhammadiyah 2 Ponjong

15.  NISN                                      : 0015155477

16.  Jurusan                                    : Multimedia

17.  Nama Orang Tua                    

-          Ayah                                 : Kasino

-          Ibu                                     : Narsi

18.  Alamat                                                : Selonjono, Rt 01/Rw 07, Sawahan, Ponjong, ;ihnpoisdhfpnodifhnpoihdfopnGunungkidul, 55892

RIWAYAT PENDIDIKAN

1.      SD                                           : MI YAPPISawahan              (2007-2013)

2.      SMP                                        : SMP N 3 Ponjong                 (2013-2016)

3.      SMK                                       : SMK Muh. 2 Ponjong           (2016-sekarang)

CATATAN PRESTASI

1.      Juara 1 CCA Tingkat Kecamatan Ponjong                             (2016)

2.      Sebagai Peserta LKS Tingkat Kabupaten Gunungkidul        (2016)

3.      Lima Besar LKS Tingkat Kabupaten Gunungkidul               (2017)

4.      Juara 1 CCA Tingkat Kecamatan Ponjong                             (2017)

5.      Juara 2 CCA Tingkat Kabupaten Gunungkidul                     (2017)

6.      Peserta Film Pendek  OlympicAD V  Tingkat Nasional        (2017)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis limpahkan kehadirat Allah SWT, karena atas pertolongan-Nya, penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini tepat pada waktu yang telah direncanakan sebelumnya. Takl lupa shalawat serta salam penulis haturkan kepada nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan shabat, semoga selalu dapat menuntun penulis pada ruang dan waktu yang lain.

Karya tulis ini disusun untuk memenuhi syarat mengikuti lomba karya tulis ilmiah Puslitbang Sumber Daya Air tahun 2018, dengan judul: “Hexagonal Filtration System berbasis Arang Sekam Sebagai Penyaring Air Limbah Detergent”

Untuk menyelesaikan karya tulis ini adalah suatu hal yang mustahil apabila penulis tidak mendapatkan bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1.      Bapak Mochtarom Suprihartono, M.Pd., selaku kepala SMK Muhammadiyah 2 Ponjong.

2.      Bapak Iswandi, M.Pd, selaku pembimbing.

3.      Bapak, ibu dan staf SMK Muhammadiyah 2 Ponjong.

4.      Siswa-siswi dan seluruh warga SMK Muhammadiyah 2 Ponjong.

5.      Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung hingga terselesaikannya karya tulis ilmiah ini.

Penulis berharap semoga karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak dan bila terdapat kekurangan dalam pembuatan karya tulis ini penulis mohon maaf, karena penulis menyadari karya tulis ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun senantiasa penulis tunggu.

Gunungkidul, 12 April 2018

     

Tim Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL                         .........................................................               i

SURAT IZIN                                     .........................................................               ii

LEMBAR PENGESAHAN               .........................................................               iii

PERNYATAAN ORISINALITAS   .........................................................               iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS 1      .........................................................               v

RIWAYAT HIDUP PENULIS 2      .........................................................               vi

KATA PENGANTAR                       .........................................................               vii

DAFTAR ISI                                      .........................................................               viii

DAFTAR GAMBAR                         .........................................................               x

DAFTAR TABEL                              .........................................................               xi

DAFTAR LAMPIRAN                     .........................................................               xii

ABSTRAK                                         .........................................................               xiii

BAB I. PENDAHULUAN                .........................................................               1

A.    Latar Belakang                        .........................................................               2

B.     Rumusan Masalah                   .........................................................               2

C.     Tujuan Penelitian                    .........................................................               2

D.    Manfaat Penelitian                  .........................................................               2

BAB II. KAJIAN PUSTAKA                       .........................................................               4

A.    Kebutuhan Air Bersih             .........................................................               4

B.     Air Limbah Domestik             .........................................................               4

C.     Filtrasi                                     .........................................................               5

BAB III. METODE PENELITIAN  .........................................................               7

A.    Jenis Penelitian                        .........................................................               7

B.     Waktu dan Tempat Penelitian .........................................................               7

C.     Populasi dan Sampel               ........................................................               7

D.    Teknik Pengumpulan Data      ........................................................               7

E.     Pola Pikir Variabel yang Diteliti.....................................................                8

F.      Pengolahan dan Analisis Data ........................................................               8

G.    Penyajian Data                        .........................................................               8

H.    Prosedur Penelitian                 .........................................................               9

I.       Alat dan Bahan                       .........................................................               9

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN...................................................              10

A.    Hasil                                        .........................................................               10

B.     Pembahasan                            .........................................................               13

BAB V. PENUTUP                           .........................................................               16

A.    Kesimpulan                             .........................................................               16

B.     Saran                                       .........................................................               16

DAFTAR PUSTAKA                                    .........................................................               17

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Pola Pikir Variabel yang Diteliti   .............................................               8

Gambar 2. Bagan Langkah-langkah Penelitian R&D .................................               9

Gambar 3. Desain Awal                      .........................................................               10

Gambar 4. Konstruksi dalam Tabung .........................................................               11

Gambar 5. Desain Akhir                     .........................................................               12
Gambar 6. Struktur Sarang Lebah      .........................................................               13

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Alat dan Bahan                     .........................................................               9

Tabel 2. Problem Solving Prototype   .........................................................               13

Tabel 3. Perbandingan Air Sebelum dan Sesudah Difilter .........................               15

Tabel 4. Perbandingan Air Hasil Filter dan Air Bersih atau Netral.............               15

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Kartu Pelajar Muhammad Yasir Abdad.................................                18

Lampiran 2. Kartu Pelajar Dianawati   ......................................................                19

Lampiran 3. Foto Dokumentasi          ........................................................                20

HEXAGONAL FILTRATION SYSTEM BERBASIS ARANG SEKAM

SEBAGAI PENYARING AIR LIMBAH DETERGENT

Penulis 1: Muhammad Yasir Abdad, Penulis 2: Dianawati

SMK Muhammadiyah 2 Ponjong

Jl. Simpang Lima, Pathi, Genjahan, Ponjong, Gunungkidul, DIY

ABSTRAK

Permasalahan air limbah rumah tangga menjadi masalah yang serius yang harus segera dihadapi dan ditemukan penyelesaiannya. Pengolahan air limbah di daerah-daerah yang belum memadahi atau bahkan tidak ada, menjadi kendala berjalannya proses pengolahan air limbah. Penelitian ini bertujuan untuk menciptakan sebuah alat yang efektif dalam pengolahan air limbah cucian dengan sistem filter yang telah dimodifikasi dan menggunakan bahan yang tersedia di lingkungan sekitar. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian pengembangan (Research and Development). Metode untuk menciptakan produk atau merevisi produk dan menguji efektifitas produk tersebut. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah cucian piring dan baju. Uji coba efektifitas produk diukur dengan nilai pH, warna, bau, dan rasa dari air limbah sebelum difilter dan sesudah difilter. Hasil dari penelitian ini adalah terciptanya sebuah prototype bernama Hexagonal Filtration System  yang  terinspirasi dari struktur sarang lebah. Prototype ini menggunakan sistem tekanan udara, filtrasi searah gravitasi, dan filtrasi kontra gravitasi. Proses filtrasi dari prototype menunjukkan perubahan pH, warna, bau, dan rasa dari air limbah cucian rumah tangga. Air limbah ini awalnya memiliki niai pH 9,2 warna air putih (keruh), berbau sabun, dan rasa yang hambar. Namun setelah melewati proses filtrasi, air memiliki nilai pH 6,1, tidak berwarna (jernih), tidak berbau, dan tidak berasa (seperti air bersih pada umumnya). Kesimpulan dari penelitian ini adalah Hexagonal Filtration System berbasis arang sekam ini terbukti efektif dalam menyaring air limbah cucian menjadi air yang kualitasnya mendekati kualitas air bersih pada umumnya yang disimpulkan dari hasil pengamatan nilai pH, warna, bau, dan rasa.

Kata Kunci: Air Limbah Cucian, Filter, pH.

                                                                                                                                                                                  

BAB I

PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG

Aktifitas manusia yang dilakukan setiap hari, pasti tidak lepas dari penggunaan air. Air sebagai senyawa terpenting dalam kehidupan ini, biasanya digunakan oleh manusia untuk konsumsi, kebutuhan dapur, mandi,  dan mencuci. Air limbah yang dihasilkan dari kegiatan mencuci (alat dapur, pakaian, dan kamar mandi) biasa disebut dengan grey water. Aktifitas mencuci pakaian ataupun mandi sangat memerlukan banyak air, namun air yang telah digunakan tersebut jika dibuang langsung ke lingkungan akan berdampak buruk bagi kesehatan manusia dan kelestarian lingkungan, karena limbah air cucian tersebut mengandung unsur-unsur kimia termasuk detergent yang dapat merusak ekosistem mikroorganisme. Peningkatan jumlah penduduk akan berbanding lurus dengan bertambahnya limbah air cucian. Meningkatnya jumlah air limbah cuci (grey water) yang dihasilkan dari pertumbuhan penduduk yang tidak ditangani sesegera mungkin akan menyebabkan jumlah air limbah yang masuk ke dalam badan air tersebut menurun kualitasnya dan dapat melebihi daya tampung maupun daya dukungnya.

Untuk negara-negara yang masih terbelakang dan sedang berkembang, pencemaran domestik merupakan 85% dari seuruh pencemaran yang memasuki badan air. Sedangkan untuk Negara-negara yang sudah maju, pencemaran domestik merupakan jumlah 15% dari seluruh pencemaran yang memasuki badan air. Persentase kehadiran pencemaran domestik di dalam badan air, sering pula dijadikan indicator/parameter maju tidaknya suatu negara. Hal ini tidak dapat disangkal mengingat kebiasaan dan tata cara masyarakat di negara masih terbelakang atau masih berkembang, membuang berbagai jenis buangan ke dalam badan air tanpa melalui pengolahan terlebih dahulu, sedang jenis buangan khususnya dari rumah tangga, baru akan memasuki badan air setelah melalui pengolahan/pengontrolan yang ketat terlebih dahulu (Suriawiria, 2008)

Efek buruk air buangan yang tidak dikelola dengan baik diantaranya adalah membahayakan kesehatan manusia, dapat menimbulkan kerusakan benda atau bangunan, dan merusak keindahan (estetika) karena bau busuk (Sugiharto, 2008).

Di negara berkembang termasuk Indonesia, tingginya pencemaran air limbah domestik (rumah tangga) dikarenakan oleh minimnya lahan perumahan, tngkat ekonomi rendah sehingga terkendala dari segi pembiayaan pengolahan air limbah, dan kebiasaan masyarakat yang kurang mendukung perilaku hidup sehat.

Atas dasar latar belakang masalah ini, maka peneliti melakukan penelitian untuk menghasilkan sebuah teknologi yang mampu menyaring polutan data air limbah cucian (grey water) yang mengandung detergent berbasis arang sekam yang bernama Hexagonal Filtration System dengan bahan yang relatif murah dan mudah didapatkan di lingkungan sekitar serta easy to use.

B.     RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, diperoleh rumusan masalah sebagai berkut:

1.      Bagaimana sistem kerja Hexagonal Filtration System berbasis arang sekam dalam menyaring air limbah cucian?

2.      Bagaimana efektifitas Hexagonal Filtration System dalam menyaring limbah cucian?

C.    TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan untuk dapat memenuhi tujuan-tujuan yang dapat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Secara terperinci, tujuan dari penelitian ini adalah:

1.      Untuk mengetahui sistem kerja Hexagonal Fitration System berbasis arang sekam dalam menyaring air limbah cucian.

2.      Untuk mengetahui efektifitaas Hexagonal Filtration System dalam menyaring limbah cucian.

D.    MANFAAT PENELITIAN

Berikut adalah beberapa manfaat yang akan didapatkan dari penelitian yang telah dilakukan:

1.      Manfaat Ilmiah

Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi sumber infoemasi dan sebagai referensi bagi peneliti-peneliti selanjutnya.

2.      Manfaat Praktis

Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu sumber infomasi sekaligus sebagai masukan bagi perencanaan, pembangunan berkelanjutan, dan pengawasan terhadap pencemaran air dari badan air.

3.      Manfaat bagi Institusi

a.       Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi sumber informasi dan masukan bagi Pemerintah Kabupaten Gunungkidul serta Dinas Kesehatan kota Wonosari tentang alternatif system pengolahan air limbah cucian (grey water) menggunakan produk Hexagonal Filtration System.

b.      Sebagai bahan referensi dan bahan bacaan yang diharapkan bermanfaat dalam menambah pengetahuan siswa SMK Muhamadiyah 2 Ponjong.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A.    KEBUTUHAN AIR BERSIH

Air adalah elemen terpenting bagi setiap makhluk hidup (manusia, hewan, tumbuhan) dan merupakan senyawa yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan. Bagi manusia, air sangat dibutuhkan demi keberlangsungan kehidupan. Kebutuhan air tersebut biasanya digunakan untuk memenuhi keperluan sehari-hari, seperti memasak, sebagai air minum, MCK (mandi, cuci, kakus), dan pertanian. Berdasar pada hasil survey yang dilakukan oleh Direktorat Pengembangan Air Minum (2006), mangatakan bahwa orang di Indonesia rata-rata memakai air bersih sebesar 144 liter per-hari.

Pulau Jawa dengan jumlah penduduk terpadat se-Indonesia memiliki jumlah ketersediaan air bersih sebesar 1.750 meter kubik perkapita per-tahun. Data ini masih jauh di bawah data standar kecukupan air bersih sebesar 2.000 meter kubik perkapita per-tahun. Rendahnya ketersediaan air bersih yang tidak segera dicari solusinya, maka dipastikan pada tahun 2020 di Indonesia akan mengalami kelangkaan air bersih (Ruzardi, 2007).

B.     AIR LIMBAH DOMESTIK

Air limbah domestik, menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik disebutkan pada Pasal 1 ayat 1, bahwa air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari usaha dan atau kegiatan permukiman (real estate), rumah makan (restaurant), perantoran, perniagaan, apartement, dan asrama.

Air limbah adalah air yang tidak bersih/mengandung berbaga zat yang bersifat membahayakan kehidupan manusia atau hewan. Lazimnya muncul akibat hasil perbuatan manusia (termasuk industrilisasi). Sisa air yang dibuang berasal dari rumah tangga, industri, maupun tempat umum lainnya. Dan pada umumnya mengandung bahan-bahan/zat-zat yang dapat membahayakan bagi manusia serta mengganggu lingkungan hidup. Merupakan kombinasi dari aliran sampah cair yang berasal dari daerah permukiman, perdagangan, perkantoran atau industri bersama-sama dengan air tanah. Selain itu air perumahan dan air hujan yang mungkin ada (Haryoto, 2001).

Air limbah yang bersumber dari rumah tangga (Domestic Wastes Water), yaitu buangan yang berasal dari pemukiman penduduk. Pada umumnya air limbah terdiri dari excreta (tinja dan air seni), air bekas cucian dapur dan kamar mandi dan umumnya terdiri dari bahan bahan organik. Air dikatakan tercemar jika adanya penambahan makhluk hidup, energi atau komponen lainnya baik sengaja maupun tidak, kedalam air baik oleh manusia ataupun proses alam yang enyebabkan kualitas air turun sampai tingkat yang menyebabkan air tidak sesuai peruntukannya (Notoadmodjo, 2003).

C.    FILTRASI

Filtrasi adalah suatu operasi pemisahan campuran antara padatan dan cairan dengan melewatkan umpan (padatan+cairan) melalui medium penyaring. Proses filtrasi banyak dilakukan di industri, misalnya pada pemurnian air minum, pemisahan kristal-kristal garam dan cairan induknya, pabrik kertas dan lain-lain. Untuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabka adanya tenaga dorong berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat grafitasi atau tenaga putar. Secara umum, filtrasi dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif lebih kecil dibandingkan zat cairnya (Oxtoby, 2001).

Mekanisme fitrasi trgantung pada kualitas air, karakteristik flok dari partikuat, media filter, dan kecepatan filter. Adapun mekanisme filtrasi yang penting (Punmia 1979) antara lain :

1.      Mekanisme penyaringan

Merupakan proses penyaringan zat padat berukuran besar agar dapat lolos melewati media berpori yang biasanya terjadi di permukaan media filter. Proses ini terjadi di permukaan filter dan tidak bergantung pada kecepatan filtrasi. Clogging (mampet) pada unit filter akan mengurangi porositas media sehingga secara teoritis dengan bertambahnya waktu akan meningkatkan headloss pada filter.

2.      Sedimentasi

Sedimentasi merupakan proses pengendapan partikel tersuspensi yang lebih halus ukurannya daripada lubang pori pada permukaan butiran. Sehingga apabila filtrasi berlangsung terus menerus maka akan dapat menyebabkan: berkurangnya ukuran efektif pori-pori, kecepatan turunnya air berkurang,  terjadinya endapan.

3.      Adsorpsi

Adsorpsi adalah proses penghilangan zat pengotor organik dan anorganik yang tidak teradsorpsi dalam air karena adanya gaya tarik-menarik antar partikel pengotor dengan butiran media. Adsorpsi memegang peranan penting dalam proses filtrasi, karena akan menghilangkan partikel yang lebih kecil daripada partikel tersupsensi seperti partikel koloid dan partikel pengotor yang terlarut. Prinsip proses adsorpsi adalah adanya perbedaan muatan antara permukaan butiran dengan partikel pengotor di sekitarnya. Partikel koloid yang berasal dari organik umumnya bermuatan negatif tidak akan teradsorpsi pada saat filter 4 masih bersih dan baru beroperasi. Setelah filtrasi dan banyak partikel bermuatan positif yang bertahan di butiran partikel, filter menjadi  terlalu jenuh dan bermuatan positif. Sehingga terjadi adsorpsi tingkat kedua, yaitu menarik partikel-partikel koloid yang bemuatan negatif yang berasal dari koloidal organik, seperti anion NO3 -, PO4 3-, dan lain-lain. Apabila adsorpsi tingkat kedua ini telah mencapai kelewat jenuh, maka muatan kembali menjadi negatif dan mengadsorpsi muatan positif dan seterusnya. Semakin lama gaya penyebab adsorpsi menjadi menurun kekuatannya yang diakibatkan karena semakin tebalnya kotoran yang menempel di permukaan filter, begitu pula dengan efisiensi filter juga ikut turun. Sehingga hal ini mengakibatkan banyak kotoran yang melewati filter begitu saja sehingga kualitas effluent menurun dan diperlukan backwash (pencucian). Proses adsorpsi ini mampu menghilangkan partikel yang lebih kecil dari partikel tersuspensi seperti partikel koloid dan molekul kotoran terlarut. Kemampuan adsorpsi hanya terjadi pada jarak yang sangat pendek, tidak lebih dari 0,01 – 1 mm dari permukaan media.

BAB III

METODE PENELITIAN

A.    JENIS PENELITIAN

Penelitian ini adalah jens penelitian pengembangan atau lebih dikenal dengan Research and Development. Penelitian ini dilakukan untuk menciptakan sebuah produk penyaringan air limbah domestik berupa air yang telah digunakan dan mengandung sabun ataupun detergent yang berbasis arang sekam.

Metode Penelitian dan Pengembangan adalah metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk tertentu, dan menguji keefektifan produk tersebut (Sugiyono, 2013).

B.     WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan pada tanggal 12 Maret 2018 sampai 12 April 2018. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium IPA SMK Muhammadiyah 2 Ponjong, dan Ruang Produksi SMK Muhammadiyah 2 Ponjong.

C.    POPULASI DAN SAMPEL

Populasi adalah keseluruhan objek yang diteliti dan sampel adalah bagian dari keseluruhan objek tersebut. Populasi pada pembuatan prototype Hexagonal Filtration System ini adalah air limbah bekas cucian piring dan baju secara keseluruhan. Sedangkan sampel diambil dari sebagian populasi.

D.    TEKNIK PENGUMPULAN DATA

Metode pengumpulan data yang dipakai adalah metode sampling. Sampling adalah cara pengumpulan data dengan mencatat atau meneliti sampelnya saja. Dalam penelitian ini jenis data yang diperlukan adalah:

1.      Data Primer

Data primer diperoleh melalui pengamatan langsung pada objek penelitian (air limbah cucian atau grey water).

2.      Data Sekunder

Diperoleh melalui penelusuran perpustakaan, hasil penelitian, buku-buku laporan, dan instansi terkait.

E.     POLA PIKIR VARIABEL YANG DITELITI

 

                                                                                            

                                                                                            

 

           

 

Gambar 1. Pola Pikir Variabel yang Diteliti

F.     PENGOLAHAN DAN ANALISIS DATA

Data dari hasil pemeriksaan kualitas air limbah cucian (grey water) yang bersumber dari rumah tangga (limbah domestik) sebelum dan sesudah melewati proses filter menggunakan produk Hexagonal Filtration System berbasis arang sekam. Hasil tersebut meliputi warna, bau, rasa, kejernihan, dan pH. Kemudian disajikan dalam bentuk table yang selanjutnya dianalisis secara deskriptif.

G.    PENYAJIAN DATA

Data yang telah diperoleh melalui hasil pemeriksaan lapangan kemudian disajikan dalam bentuk tabel selanjutnya diuraikan dalam bentuk narasi dan membandingkan dengan kualitas fisik air bersih standar yaitu bau, rasa, warna, kekeruhan, dan pH.

H.    PROSEDUR PENELITIAN

Berikut adalah prosedur penelitan yang dilakukan untuk menghasilkan sebuah alat yang bernama Hexagonal Filtration System yang berbasis arang sekam:

 

Gambar 2. Bagan langkah-langkah penelitian R&D

I.       ALAT DAN BAHAN

Berikut adalah alat dan bahan yang digunakan:

Tabel 1. Alat dan bahan

No	Alat	Bahan
1.	Gergaji Besi	Sekam Padi
2.	Pipa PVC 4D 4m	Pasir Halus (bukan pasir pantai)
3.	Pipa PVC ½ D 4m	Batu Koral
4.	Keran	Batu Ziolit
5.	Pompa Pertanian	Kain Katun
6.	Lem Pipa	Sabut Kelapa
7.	Soket	NaOH (aktifasi arang sekam dan ziolit)
8.	L-Bow PVC	Tawas
9.	pH meter

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    HASIL

1.      Desain awal

Gambar 3. Desain Awal

(Sumber:Dokumentasi Peneliti 2018)

Gambar diatas adalah desain  awal dari prototype Hexagonal Filtration System. Desain ini terinspirasi dari bentuk sarang lebah yang memiliki konstruksi yang kuat namun hanya menggunakan sedikit bahan. Desain ini memiliki enam sisi tabung yang masing masing sisi tabung memiliki fungsi tersendiri. Desain ini telah divalidasi dan direvisi berupa tambahan satu tabung di bagian tengah sebagai wadah atau tampungan air limbah yang akan diproses. Berikut adalah tahapan penyaringan/filtrasi dari prototype tersebut:

1.      Air limbah dimasukkan dalam tabung penampungan berukuran 1 meter. Yang kemudian akan dialirkan ke tabung 1-6 yang berukuran 50 cm.

2.      Tahap kedua, air akan melewati tabung filtrasi pertama (tabung 1) dengan perantara pipa PVC ½ D. Pada tahap ini terjadi penyaringan partikel kasar oleh koral, pasir, dan sabut kelapa.

3.      Tahap ketiga, air disalurkan menuju tabung ke-2. Di tabung ini terdapat proses adsorbsi oleh batu ziolit.

4.      Tahap keempat, air menuju tabung ke-3 yang kemudian diadsorbsi dengan arang sekam.

5.      Tahap kelima, air dialirkan menuju tabung ke-4 untuk mengulangi adsorbs dengan batu ziolit.

6.      Tahap keenam, tahap filter air terakhir dengan menggunakan kora, pasir, dan sabut kelapa untuk menyaring sisa polutan pada air limbah. Proses ini terjadi pada tabung ke-5.

7.      Tahap terakhir adalah pengumpulan hasil di tabung ke-6.

Kinerja prototype awal ini sepenuhnya menggunakan prinsip tekanan air dan grafitasi, prinsip kerja alat ini adalah menyaring air secara vertikal (dari atas ke bawah). Proses filtrasi yang teerdapat dalam 1-5 dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 4. Konstruksi Dalam Tabung

(Sumber: Dokumentasi Peneliti 2018)

Pada desain awal ini tardapat beberapa kelemahan, antara lain sebagai berikut:

1.      Durasi filter sangat lama

2.      Konstruksi masih goyah (belum kuat)

3.      Air yang dihasilkan keruh, masih berbau, berasa, dan berwarna

4.      pH 9,2 atau melebihi pH air standar

5.      Terjadi clogging (mampet) pada tabung ke-3

2.      Desain Akhir

Desain ini adalah hasil dari penyempurnaan dari desain sebelumnya. Desain awal yang memiliki beberapa kelemahan kemudian disempurnakan dengan tambahan material dan prinsip filter yang berbeda. Berikut adalah gambar desain akhir dari prototype Hexagonal Filtration System berbasis arang sekam:

                                 Gambar 5. Desain Akhir

(Sumber: Dokumentasi Peneliti 2018)

Penyempurnaan pada desain akhir ini berupa penambahan tiang penyangga (pipa berwara hitam dalam gambar), penambahan tawas pada tabung adsorbs (tabung ke-4), penambahan kain katun pada setiap sisi pipa kecil (sambugan) untuk meminimalisir terjadinya clogging atau mampet, pengubahan prinsip filter vertikal (dari atas ke bawah) pada tabung ke-3 menjadi prinsip filter vertikal kontra grafitasi (dari bawah ke atas), dan penambahan pompa untuk menekan udara agar mempercepat aliran air dalam proses filter.

Berikut adalah tabel kelemahan desain produk awal yang disempurnakan dalam desain  produk akhir:

Tabel 2. Problem Solving Prototype

No	Kelemahan	Teratasi	Belum teratasi
1.	Durasi filter yang lama	ü
2.	Konstruksi yang masih goyah (belum kuat)	ü
3.	Air masih keruh, berbau, berasa, berwarna	ü
4.	pH melebihi batas air standar	ü
5.	Terjadi clogging atau mampet	ü

B.     PEMBAHASAN

1.      Penentuan Desain Prototype

Desain prototype Hexagonal Filtration System ini terinspirasi dari sarang lebah yang berbentuk heksagon. Sarang lebah memiliki struktur yang saling memperkuat antara bagian satu dengan yang lain walaupun menggunakan bahan lilin yang minim serta dapat menampung jumlah madu yang lebih banyak dibanding dengan bentuk sarang yang lain. Berikut adalah gambar struktur sarang lebah:

 

Gambar 6. Struktur Sarang Lebah

(Sumber: Dokumentasi Peneliti)

Struktur sarang lebah memiliki ketahanan benturan yang sangat kuat, karena setiap sisi dari struktur sarang lebah saling mengisi dan memperkuat satu sama lain. Konstruksi dan struktur sarang lebah inilah yang dijadikan acuan dalam membuat desain produk Hexagonal Filtration System.

2.      Penggunaan Arang Sekam

Arang sekam dipilih sebagai basis filter pada prototype Hexagonal Filtration System karena memiliki banyak kelebihan dibanding arang kayu biasa. Karena arang sekam lebih murah dari arang kayu, partikel tidak menimbulkan warna hitam jika terkena air, produksi selalu tersedia karena padi adalah komoditas yang berlimpah di Indonesia.

3.      Sistem Kerja Hexagonal Filtration System

Prototype ini menggunakan sistem tekanan udara, filtrasi searah gravitasi, dan filtrasi kontra gravitasi. Sistem tekanan udara dihasilkan dari pompa angin yang menekan air sehingga laju air dalam proses filtrasi menjadi lebih cepat. Sistem filtrasi searah gravitasi terjadi pada tabung 1,2,4,dan 5. Sedangkan sistem kontra gravitasi terjadi pada tabung yang ke-3.

Sistem searah gravitasi (vertikal dari atas ke bawah) berfungsi untuk menyaring partikel polutan ringan yang akan di saring dari atas. Filtrasi ini dapat menyaring polutan berupa serpihan kayu, plastik, dan dedaunan yang terdapat dalam air. Sedangkan sistem kontra gravitasi berfungsi untuk menyaring polutan berat yang terkandung dalam air (vertical dari bawah ke atas). Apabila air ditekan keatas melalui susunan atau membran filter, maka polutan yang tersuspensi akan tertinggal dibagian bawah sehingga air yang dihasilkan akan terbebas dari polutan.

Cara menggunakan Hexagonal Filtration System ini juga sagat mudah, yaitu dengan menuangkan air limbah ke dalam tabung penampungan dan kemudian ditutup, selanjutnya memberikan tekanan udara dengan memompa pada bagian tutup. Untuk perawatan, Hexagonal Filtration System ini sangat mudah, tidak perlu berulang membersihkan filter. Karena jumlah filter pada prototype ini sangat banyak, maka filter hanya perlu langsung diganti setelah penggunaan sebanyak 1000-1500 liter air. Penggantian filter diperlukan karena untuk meminimalisisr risiko penurunan kualitas dan kejenuhan filter. Sehingga lebih baik langsung diganti setelah batas penggunaan tercapai, karena bahan filter sangat mudah didapatkan dan tersedia banyak di lingkungan sekitar.

4.      Efektifitas Hexagonal Filtration System

Efektifitas penggunaan atau pengaplikasian Hexagonal Filtration System berbasis arang sekam ini dapat diketahui dari tabel berikut:

Tabel 3. Perbandingan Air sebelum dan sesudah difilter

Indikator	Sebelum Difilter	Sesudah Difilter
Warna	Putih	Bening/jernih
Bau	Berbau sabun	Tidak berbau
Rasa	Hambar	Tidak berasa
pH	9,2	6,1

Tabel diatas menjelaskan perbedaan air limbah sebelum difilter dan sesudah difilter. Air limbah yang awalnya berwarna putih keruh, setelah difilter menjadi jernih, bau sabun menjadi hilang, rasa menjadi seperti air normal dan pH standar air normal.

Berikut adalah perbandingan antara air limbah setelah difilter dengan air normal/standar:

Tabel 4. Perbandingan Air Hasil Filter Dan Air Bersih atau Netral

Indikator	Air Limbah yang Difilter	Air Netral/ Normal
Warna	Bening/jernih	Bening/jernih
Bau	Tidak berbau	Tidak berbau
Rasa	Tidak berasa	Tidak berasa
pH	6,1	7,6

                       

Dari tabel diatas, dapat diketahui bahwa air limbah yang telah melewati proses filter dengan menggunakan Hexagonal  Filtration System kualitasnya sudah sangat mendekati kualitas air bersih pada umumnya, hal ini menunjukkan bahwa penggunaaan atau pengaplikasian Hexagonal Filtration System berbasis arang sekam sangat efektif dalam mengolah air limbah cucian untuk digunakan kembali atau dialirkan ke badan air karena kualitas air yang dihasilkan sudah sama dengan air bersih

BAB V

PENUTUP

A.    KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan, data, dan fakta di lapangan. Maka dapat disimpulkan bahwa:

1.      Penggunaan Hexagonal Filtration System berbasis arang sekam terbukti efektif dalam menyaring dan memperbaiki kualitas air limbah cucian (grey water). Pembuktian tersebut dapat dilihat dari indikator warna, bau, rasa, dan pH air hasil proses filtrasi yang mendekati kualitas air bersih yaitu: a. tidak berwarna, b. tidak berbau, c. tidak berasa, dan d. pH normal + 7.

2.      Sistem kerja atau proses filtrasi yang digunakan dalam pengaplikasian Hexagonal Filtration System adalah system tekanan udara, filtrasi searah gravitasi dan filtrasi kontra gravitasi.

B.     SARAN

Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai kualitas air hasil penyaringan yang ditinjau dari segi kandungan kimia. Serta perlunya sosialisasi kepada masyarakat tentang menjaga kualitas air dan pemanfaatan air bersih melalui prinsip ramah lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Direktorat Pengembangan Air Minum, 2006, “Pemakaian Air Rumah Tangga Perkotaan 144 Liter Perhari.”  http://jdfi.co.id/greenfestival/GreenFest08-kmandi.php. (diakses tanggal  2 April 2018)

Haryoto, K.P., 2010, Kualitas Air Bersih di Daerah Perkotaan, Gramedia, Jakarta.

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 tahun 2003 Tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik. Jakarta.

Notoadmodjo, Soekidjo. 2003, Prinsip-Prinsip Dasar Ilmu Kesehatan Masyarakat. Cet. Ke-2, Mei, Rineka Cipta, Jakarta.

Oxtoby, D.W., 2001, Prinsip-Prinsip Kimia Modern, Jilid 1 Edisi 4, Erlangga, Jakarta.

Punmia, B.C., 1979, Water Supply Engineering, Standard Book House, Delhi.

Ruzardi, DR., 2007, Ketahanan Air Nasional, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

Sugiharto, 2008, Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah, Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta.

Sugiyono, 2013, Metode Penelitian Pendidikan ( Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif, dan R&D), Alfabeta, Bandung.

Suriawiria, Unus, 2005, Air Dalam Kehidupan Dan Lingungan Yang Sehat, PT. Alumni, Bandung.

Lampiran 1. Kartu Tanda Pelajar Muhammad Yasir Abdad

Lampiran 2. Kartu Tanda Pelajar Dianawati

Lampiran 3. Foto Dokumentasi Penelitian