OLAHAN EFLUEN SEKUNDER KILANG KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN KAEDAH

Document Sample
OLAHAN EFLUEN SEKUNDER KILANG KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN KAEDAH Powered By Docstoc
					OLAHAN EFLUEN SEKUNDER KILANG KELAPA SAWIT
MENGGUNAKAN KAEDAH PENGOKSIDAAN FENTON




        AHMAD FIKRIE BIN ABDULLAH




      UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA
                                                                                  PSZ 19:16 (Pind. 1/97)

                            Universiti Teknologi Malaysia

                                                                              ♦
                 BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS

JUDUL : OLAHAN EFLUEN SEKUNDER KILANG KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN
            KAEDAH PENGOKSIDAAN FENTON


                         SESI PENGAJIAN :          2006/2007

 Saya                        AHMAD FIKRIE BIN ABDULLAH
                                   (HURUF BESAR)

mengaku membenarkan tesis (PSM/Sarjana/Doktor Falsafah)* ini disimpan di Perpustakaan
Universiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat seperti berikut :

1. Tesis adalah hak milik Universiti Teknologi Malaysia.
2 Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan untuk tujuan
    pengajian sahaja.
3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran antara
    institusi pengajian tinggi.
4. **Sila tandakan ( )

                                (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau
             SULIT              kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam
                                AKTA RAHSIA RASMI 1972)


             TERHAD             (Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan
                                oleh organisasi/badan di mana penyelidikan dijalankan)


        √    TIDAK TERHAD

                                                                    Disahkan oleh




    (TANDATANGAN PENULIS)                                      (TANDATANGAN PENYELIA)

Alamat Tetap:
D/A ABDULLAH SUKIMIN
KEMENTERIAN KEWANGAN, WISMA KEWANGAN                                    DR.AZMI ARIS
88593 KOTA KINABALU, SABAH                                              Nama Penyelia

Tarikh : 27 APRIL 2007                                             Tarikh : 27 APRIL 2007

CATATAN : *      Potong yang tidak berkenaan.
          **     Jika Tesis ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak
                 berkuasa/organisasi berkenaan dengan menyatakan sekali tempoh tesis ini perlu
                 dikelaskan sebagai SULIT atau TERHAD
             ♦   Tesis dimaksudkan sebagai tesis bagi Ijazah Doktor Falsafah dan Sarjana secara
                 penyelidikan, atau disertasi bagi pengajian secara kerja kursus dan penyelidikan,
                 atau Laporan Projek Sarjana Muda (PSM).
“Saya akui bahawa saya telah membaca karya ini dan pada pandangan
saya karya ini adalah memadai dari segi skop dan kualiti untuk tujuan
    penganugerahan Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam”.




Tandatangan          :       ...................................
Nama Penyelia        :       DR. AZMI ARIS
Tarikh               :       27 April 2007
OLAHAN EFLUEN SEKUNDER KILANG KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN
              KAEDAH PENGOKSIDAAN FENTON




                AHMAD FIKRIE BIN ABDULLAH




          Laporan projek ini dikemukakan sebagai memenuhi
             sebahagian daripada syarat penganugerahan
              Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam




                    Fakulti Kejuruteraan Awam
                   Universiti Teknologi Malaysia




                           APRIL, 2007
TREATMENT OF PALM OIL MILL SECONDARY EFFLUENT USING
                    FENTON OXIDATION




              AHMAD FIKRIE BIN ABDULLAH




             A report submitted in partial fulfillment
        of the requirements for the award of the degree of
                  Bachelor in Civil Engineering




                  Faculty of Civil Engineering
                 Universiti Teknologi Malaysia




                          APRIL, 2007
                                                                                 iii




 “Saya akui karya ini yang bertajuk Olahan Efluen Sekunder Kilang Kelapa Sawit
Menggunakan Kaedah Pengoksidaan Fenton adalah hasil kerja saya sendiri kecuali
  nukilan dan ringkasan yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya”.




      Tandatangan          :      ....................................
      Nama Penulis         :      Ahmad Fikrie Bin Abdullah
      Tarikh               :      27 April 2007
                                                                            iv




                    Kepada Keluarga Yang Jauh Di Mata,
                     Kepada Adik-Adik Yang Masih Leka,
                    Kepada Rakan-Rakan Yang Suka-Duka,
                      Kepada Sesiapa Yang Bersahaja…




tiada apa yang hendak diungkapkan, hanyalah perkataan yang berharga ini hendak
                                disampaikan:



                               TERIMA KASIH
                               TERIMA KASIH
                               TERIMA KASIH



                            di atas segala-galanya




                        AHMAD FIKRIE ABDULLAH
                               20 APRIL
                                                                                v




                                PENGHARGAAN




“Bismillahirrahmanirrahim”
       Syukur Alhamdulillah ke hadrat Ilahi kerana dengan limpah kurnia dan
rahmat serta keizinanNya, Projek Sarjana Muda ini dapat disiapkan dengan sempurna
dalam tempoh yang ditetapkan.


       Penghargaan istimewa ditujukan khasnya kepada Dr. Azmi Aris selaku
penggerak utama sebagai penyelia yang telah banyak membimbing dan memberi
tunjuk ajar bagi menjayakan projek ini.


       Penghargaan turut ditujukan kepada kakitangan Makmal Alam Sekitar,
Fakulti Kejuruteraan Awam. Antaranya Pn. Ros, En. Ramlee, En. Yusuf and semua
staf makmal yang menjadikan projek ini berjalan lancar di makmal. Tidak dilupakan
juga penghargaan kepada rakan-rakan seperjuangan yang turut serta secara langsung
atau tidak langsung bagi melengkapkan projek ini. Penghargaan khas juga ditujukan
kepada saudara Muhamad Fahmi Shaari yang turut serta membantu menyelesaikan
projek ini


       Segala jasa baik adalah amat dihargai dan akan dikenang hingga ke akhir
hayat. Tanpa bantuan dan tunjuk ajar yang diberikan, sudah tentu projek ini tidak
dapat dilaksanakan dengan sempurna.
                                                                                 vi




                                      ABSTRAK




       Pengoksidaan Fenton didapati sangat berguna untuk pelbagai rawatan air sisa.
Reagen Fenton, yang mana melibatkan tindak balas homogenous, adalah satu sistem
berdasarkan kepada penghasilan radikal bebas beroksida yang sangat reaktif,
terutamanya radikal hidroksil. Dalam kajian ini, keberkesanan pengoksidaan Fenton
untuk merawat air sisa kilang kelapa sawit sekunder (POMSE) telah dijalankan. Air
sisa kilang kelapa sawit sekunder tersebut telah diambil daripada sebuah kilang
kelapa sawit yang terletak di Kulai. Faktor-faktor proses pengoksidaan Fenton yang
dipertimbangkan dalam kajian ini terdiri daripada masa pengenapan, masa tindak
eksperimen yang digunakan dalam kajian ini, penyingkiran terbaik dicapai untuk
COD adalah 86.8% dan untuk warna adalah 97.8%. Bagi transparensi pula, peratus
peningkatan terbaik adalah 763%. Keputusan untuk ujian kandungan jumlah ferum
didapati adalah dalam julat 0.51 ke 3.91 mg/L. Nilai P untuk analisis factorial
menandakan pengaruh signifikan masa tindak balas dan pH pemendakan serta kesan
interaksi antara pembolehubah-pembolehubah (masa pengenapan dengan masa
tindak balas dan masa pengenapan dengan pH pemendakan) pada penyingkiran
COD. Oleh kerana tindak balas yang kompleks, hubungan statistik antara masa
pengenapan, masa tindak balas, dan pH pemendakan dengan prestasi pengoksidaan
Fenton tersebut tidak dapat dibina.
                                                                                      vii




                                     ABSTRACT




       Fenton oxidation was found to be useful for various treatments of wastewater.
Fenton’s reagent, which involves homogenous reaction, is a system based on the
generation of very reactive oxidizing free radicals, especially hydroxyl radicals. In
this study, the feasibility of Fenton oxidation to treat palm oil mill secondary effluent
(POMSE) was investigated. The POMSE was collected from a palm oil mill located
in Kulai. The factors of Fenton oxidation process that were considered in this study
include sedimentation time, reaction time, and pH of sedimentation. The parameters
determined to assess the performance of the process were chemical oxygen demand
(COD), color, total iron, and transparency. The experiments were conducted using
jar test apparatus and were designed using a response surface methodology (RSM).
Based on the experimental conditions used in this Fenton oxidation study, the best
removal achieved for COD was 86.8% and for color was 97.8%. For transparency,
the best percentage of improvement was 763%. The results for total iron were found
in the range of 0.51 to 3.91 mg/L. The P-value for analysis of factorial indicated the
significant influence of reaction time and pH of sedimentation and interaction effects
between the variables (sedimentation time with reaction time and sedimentation time
with pH of sedimentation) on COD removal. Due to the complexity of the reactions,
the statistical relationship between sedimentation time, reaction time, and pH of
sedimentation with the performance of the Fenton oxidation could not be developed.
                                                    viii




                              KANDUNGAN




BAB     PERKARA                           MUKASURAT
        HALAMAN JUDUL                         i
        TITLE PAGE                            ii
        PENGAKUAN                            iii
        DEDIKASI                             iv
        PENGHARGAAN                           v
        ABSTRAK                              vi
        ABSTRACT                             vii
        KANDUNGAN                            viii
        SENARAI JADUAL                       xi
        SENARAI RAJAH                        xii
        SENARAI SIMBOL                       xiii
        SENARAI LAMPIRAN                     xiv




BAB I   PENGENALAN


        1.1 Latar Belakang                    1
        1.2 Objektif Kajian                   3
        1.3 Skop Kajian                       3
                                                                   ix




BAB II    KAJIAN LITERATUR


          2.1 Pengoksidaan Fenton                             4
          2.2 Aplikasi Pengoksidaan Fenton Dalam Olahan       6
              Air Sisa
          2.3 Air Sisa Kilang Kelapa Sawit                    7
          2.4 Ciri-ciri Air Sisa Kelapa Sawit                 8
          2.5 Teknologi Olahan Air Sisa Kelapa Sawit          11
                 2.5.1   Olahan Secara Biologi                12




BAB III   METODOLOGI KAJIAN


          3.1 Pendahuluan                                     14
          3.2 Bahan-bahan Kimia                               16
                 3.4.1   Penyediaan Reagen COD Julat Tinggi   17
          3.3 Peralatan dan Radas                             17
          3.4 Analisi Kualiti Air                             18
                 3.5.2 Ujian COD                              19
                 3.5.3   Ujian Warna                          19
                 3.5.4   Ujian Kandungan Jumlah Ferum         20
                 3.5.5   Ujian Transparensi                   20
          3.5 Rekabentuk Eksperimen                           22
          3.6 Proses Pengoksidaan Fenton                      22
                                                  x




BAB IV    KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN


          4.1 Pengenalan                   25
          4.2 Ciri-ciri Air Sisa           26
          4.3 Prestasi Keseluruhan         26
          4.4 Kandungan Jumlah Ferum       26
          4.5 Analisis Factorial           30
          4.6 Analisis Response Surface    33




BAB V     KESIMPULAN DAN CADANGAN


          5.1 Kesimpulan                   35
          5.2 Cadangan                     36




RUJUKAN                                    37


LAMPIRAN                                   40
Lampiran A-E                              40-58
                                                                      xi




                         SENARAI JADUAL




NO.                            TAJUK                          MUKA
JADUAL                                                        SURAT


2.1      Ciri – ciri air sisa kilang kelapa sawit               9
2.2      Ciri-ciri POME, POMSE dan piawaian bagi had-          10
         had pelepasan air sisa kilang kelapa sawit yang
         ditetapkan oleh Jabatan Alam Sekitar, Malaysia
2.3      Ciri-ciri POME mentah, POMSE, dan sisihan             10
         piawai.
3.1      Senarai bahan-bahan kimia yang digunakan              16
3.2      Keadaan eksperimen (experimental conditions)          23
         bagi tiga pemboleh ubah tak bersandar
3.3      Aturan CCRD untuk tiga faktor yang digunakan          24
         dalam ujikaji ini
4.1      Keadaan eksperimen bagi penyingkiran terbaik          27
         dan peningkatan tertinggi
4.2      Peratus penyingkiran dan peningkatan bagi COD,        28
         warna dan transparensi
4.3      Penentuan piawai untuk keputusan kandungan            29
         jumlah ferum
4.5      Analisis varians untuk peartus penyingkiran COD       34
         dan warna serta peratus peningkatan transparensi
4.6      Nilai R2 dan nilai P untuk Lack-of-Fit bagi setiap    34
         respon
                                                                xii




                        SENARAI RAJAH




 NO.                                                    MUKA
                             TAJUK
RAJAH                                                   SURAT


        Keluasan kawasan kelapa sawit di Malaysia
 1.1                                                      2
        (1950-2005) (MPOC, 2006)
 3.1    Carta alir metodologi kajian                     15
 3.2    Tanda ‘X’ pada dasar silinder penyukat           21
 3.3    Sebelum ujikaji Fenton                           21
 3.4    Selepas ujikaji Fenton                           21
 4.1    Carta Pareto untuk peratus penyingkiran COD      30
        Kesan utama (min data) untuk peratus
 4.2                                                     32
        penyingkiran COD
        Interaksi pemboleubah (min data) bagi peratus
 4.3                                                     32
        penyingkiran
                                                                                       xiii




                                     SIMBOL DAN UNIT




·OH                         -       Radikal Hidroksil
POME                        -       Air Sisa Kilang Kelapa Sawit (Palm Oil Mill Effluent)
POMSE                       -       Air Sisa Kilang Kelapa Sawit Sekunder (Palm Oil Mill
                                    Secondary Effluent)
Ag SO                       -       Argentum Sulfat
        2           4

AOP                         -       Kaedah Pengoksidaan Lanjutan (Advance Oxidation
                                    Process)
COD                         -       Keperluan Oksigen Kimia (Chemical Oxygen
                                    Demand)
     2+
Fe                              -   Ion Ferum II
     3+
Fe                          -       Ion Ferum III
FeSO .7H O                  -       Ferum (II) Sulfat Terhidrat
                4       2

g                           -       Gram
HO                              -   Hidrogen Peroksida.
    2       2

H SO                            -   Asid Sulfurik
    2           4

HgSO                            -   Merkuri Sulfat
                4

KCO                         -       Kalium Dikromat
    2       2       7

mg/L                        -       Miligram Per Liter
        +
Na                              -   Ion Natrium
                                               +
pH                          -       - Log [H ], Ukuran Kealkalian dan Keasidan
                                         10
                                                        xiv




                     SENARAI LAMPIRAN




NO. LAMPIRAN               TAJUK               MUKA SURAT


     A         PENGIRAAN LARUTAN STOK              40
               HAD-HAD PARAMETER BAGI              43
     B
               EFFLUEN PIAWAI A DAN PIAWAI B
     C         ANALISIS FACTORIAL                  45

     D         ANALISIS RESPONSE SURFACE           51
     E         PERALATAN DAN RADAS UJIKAJI         55
                                    BAB I




                               PENGENALAN




1.1    Latar Belakang




       Malaysia telah menumpukan kepada peningkatan penghasilan minyak kelapa
sawit dengan penambahan kawasan tanah yang berada dalam pemeliharaan kelapa
sawit sejak peringkat awal perkembangan industri minyak kelapa sawit. Rajah 1.1
menunjukkan keluasan kawasan kelapa sawit di Malaysia dari tahun 1950 hingga ke
tahun 2005.      Oleh kerana keluasan kawasan minyak kelapa menunjukkan
peningkatan yang memberangsangkan, Malaysia telah menjadi negara pengeluar
minyak kelapa sawit terbesar di dunia dengan penghasilan 51% minyak kelapa sawit
dunia dan 62% eksport dunia pada tahun 2005 (Malaysian Palm Oil Council
(MPOC), 2006).     Sebagai pengeluar dan pengeksport minyak kelapa sawit dan
produk minyak kelapa sawit, Malaysia memainkan peranan yang penting dalam
memenuhi permintaan yang semakin meningkat terhadap minyak kelapa sawit.
Pengembangan yang pesat dalam industri minyak kelapa sawit di Malaysia
seharusnya sejajar dengan pengembangan kesedaran tentang pemeliharaan alam
sekitar. Walaubagaimanapun, pengembangan industri minyak kelapa sawit di negara
ini telah memberikan kesan yang negatif terhadap alam sekitar dengan masalah
pencemaran yang serius.
                                                                                  2




Rajah 1.1: Keluasan kawasan kelapa sawit di Malaysia (1950-2005). (MPOC, 2006)




       Kuantiti pelepasan air sisa kilang kelapa sawit (POME) yang banyak akan
menyebabkan pencemaran yang teruk kepada alam sekitar terutamanya sungai. Ini
adalah kerana POME yang mentah atau yang dirawat separa mempunyai kandungan
bahan organik tinggi, merujuk kepada keperluan oksigen biokimia (BOD, 3-hari, 30
°C), nilai puratanya kira-kira 25 000 mg/L, keperluan oksigen kimia (COD) adalah
50 000 mg/L, pepejal terampai (SS) lebih kurang 18 000 mg/L, dan kandungan
minyak yang mencapai 6000 mg/L (Ahmad et al., 2005).


       Sebanyak 985,063 tan metrik minyak kelapa sawit dihasilkan pada Mei 2001
dengan sejumlah 1,477,595 m3 air telah digunakan untuk pemprosesan minyak kelapa
sawit. Daripada jumlah penghasilan minyak kelapa sawit tersebut, sejumlah 738,797
m3 telah dilepaskan sebagai air sisa kilang kelapa sawit (POME) (Wong et al., 2002).
Pelepasan POME yang tidak diolah ke dalam sungai bukan sahaja menyebabkan
masalah pencemaran air tetapi boleh memberikan kesan kepada penyebaran penyakit.


       Sebagai satu pendekatan baru, proses pengoksidaan Fenton akan digunakan
untuk melihat keupayaannya sebagai satu olahan lanjutan bagi efluen sekunder
kilang kelapa sawit (POMSE).
                                                                               3

1.2    Objektif Kajian




       Kajian ini dijalankan dengan objektif seperti berikut:


         i.   Mengkaji kesan masa pengenapan, masa tindak balas, dan pH
              pemendakan terhadap kecekapan proses pengoksidaan Fenton dalam
              olahan efluen sekunder kilang kelapa sawit


        ii.   Membina satu hubungan statistik antara pembolehubah– pemboleubah
              dengan kecekapan proses pengoksidaan Fenton dalam olahan efluen
              sekunder kilang kelapa sawit




1.3    Skop Kajian




       Kajian ini memberi tumpuan kepada kerja eksperimen di Makmal Alam
Sekitar, Fakulti Kejuruteraan Awam. Efluen yang digunakan dalam kajian ini adalah
air sisa kilang kelapa sawit yang telah mengalami proses biologi atau dikenali
sebagai efluen sekunder kilang kelapa sawit (POMSE).            Pendekatan kaedah
eksperimen adalah dengan menggunakan Response Surface Methodology (RSM).
Bagi menentukan keberkesanan proses pengoksidaan Fenton ini, parameter-
parameter yang ditentukan adalah keperluan oksigen kimia (COD), warna,
kandungan jumlah ferum, dan juga transparensi.