pengolahan dan analisis sir sisa kilang sawit. lecture 10
TRANSCRIPT
PENGOLAHAN & ANALISISAIR SISA KILANG SAWIT
(POME)
Oleh:HJ. ZULKIFLI AB. RAHMAN & HASLIYANTI ALIAS
Unit Pengilangan & PemprosesanBahagian Kejuruteraan & Pemprosesan
MPOB
Penghasilan POME (mt/tahun)
0
10
20
30
40
50
60
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
Juta
POME
PIAWAIAN DOE PELEPASAN EFLUEN TERAWAT
SEMENANJUNG – BOD 100 PPM
SARAWAK – BOD 20 PPM
SABAH – 20 PPM + TIADA PELEPASAN?
ALUR AIR DAN APLIKASI DI LADANG
HAD-HAD PARAMETER BAGI PELEPASAN EFFLUEN KILANG MINYAK SAWIT KE ALURAIR
Jenis Parameter Index HAD
Suhu oC 45
pH - 5.0 - 9.0
Keperluan Oksigen Biokimia (BOD) 3hari , Suhu 30oC
mg/l 100 (20)
Keperluan Oksigen Kimia (COD) mg/l -
Pepejal terampai (SS) mg/l 400
Minyak dan Gris (O&G) mg/l 50
Nitrogen Ammonia mg/l 150*
Sumber : Jabatan Alam SekitarAkta Kualiti Alam Sekeliling 1974 (P.U 183/82)Peraturan-peraturan Kualiti Alam Sekeliling (Premis yang ditetapkan)(Minyak Sawit Mentah)(Pindaan) 1982
* Nilai contoh yang ditapis
PENGENALAN• Air sisa buangan kilang sawit lebih dikenali sebagai POME - Palm Oil Mill Effluent• Dikeluarkan semasa kilang memproses Buah Tandan Segar untuk menghasilkan Minyak Sawit Mentah dan Isi Sawit• 1.5 m3 air digunakan untuk memproses 1 tan BTS • 50% (0.75m3) menghasilkan POME dan selebihnya hilang dalam bentuk stim, blowdown dll.
PENGENALAN 3 punca utama menghasilkan POME:
• Sterilizer condensate – 36%• Air buangan clarification – 60%• Air buangan hidrosiklon – 4%
POME tidak boleh dialirkan ke alur air kerana berasid dan BOD (Biochemical Oxygen Demand) sangat tinggi
POME mesti dirawat terlebih dahulu sehingga BOD turun ke tahap yang dibenarkan
PALM OIL MILL EFFLUENT (POME)
1960an, Rawatan POME tidak memuaskan. BOD 20,000mg/l COD 50,000mg/l
1970an, pengenalan Akta Kualiti Alam Sekeliling 1974 terhadap piawai BOD & COD yang ketat. BOD 5,000mg/l 2,000mg/l 100 mg/l 20mg/l
buangan sifar. 1980an, penggunaan kaedah pencernaan anaerobik
yang lebih baik, pemerangkapan biogas & penggunaan tidak berjaya
Kini, pandangan baru tentang POME sebagai sumber tenaga boleh diperbaharui bagi penjanaan kuasa dan / atau bahan api di dalam dandang
Rawatan POMERawatan POME tipikal ditentukan oleh:
• kandungan organik yang tinggi dalam air sisa (high strenght POME)• had pelepasan yang rendah
POME ‘high strength’ bermakna ia telah menjalani rawatan anaerobik sebelum rawatan aerobik;
Had pelepasan yang rendah bermakna perlu ada rawatan aerobik yang mencukupi untuk memenuhi had yang ditetapkan di bawah EQA.
Oleh itu, hampir semua sistem rawatan POME di Malaysia menggunakan pencernaan anaerobik dalam bentuk kolam anaerobik.
Rawatan POME menggunakan pencerna anaerobik adalah satu perkembangan terkini.
Rawatan POME
Lebih daripada 80% daripada kilang minyak sawit menggunakan sistem kolam untuk rawatan POME
Sistem kolam adalah lebih murah walaupun memerlukan masa tahanan yang lebih lama bagi bakteria menguraikan bahan organik
Memerlukan kawasan tanah yang luas Metana yang dijana di kolam anaerobik tidak
diperangkap & terlepas ke atmosfera Kaedah rawatan POME tidak cekap, tiada
penggunaan biogas
SISTEM RAWATAN EFLUEN
SISTEM RAWATAN ANAEROBIK
SISTEM RAWATAN AEROBIK
BEBAN EFLUEN
EFLUEN TERAWAT
PROSES ANAEROBIK
C,O,H,N,S (BAHAN ORGANIK)
Mikrob Heterotropic
Asid Lemak bebas+ CO2 +H2O + CH4 + Tenaga + Sisa
1. Bahan organik + O2 + Nutrien Lebih SEL
(COHNS) PROSES REPRODUKSI
2. ORGANIK + O2 CO2 + H2O + NH3 + Tenaga +
PROSES RESPIRASI 02 O2 3. NH3 NO2 NO3 Nitrifikasi
Bacteria
Proses Aerobik
bacteria
Rajah Skematik Sistem Kolam
De - oilingTank
2 days HRT 2 days HRT
AnaerobicMaturation Pond
15 days HRT
Primary AnaerobicPond
30 days HRT
4 daysHRT
4 daysHRT
4 daysHRT
4 daysHRT
Land application
Acidification Ponds
Recycled Biomase1: 1 Ratio
Final discharge
Anaerobic Sludge
POME
Sand Beds For Drying Anaerobic
Sludge
Facultative pond
Skema Rajah Tangki Pencernaan Terbuka danSistem Pengudaraan Lanjutan
AnaerobicDigester 1
20 days HRT
2 hoursHRTPOME
AnaerobicDigester 1
20 days HRT
1 day HRT
1 day HRT
ExtendedAeration
Pond
20 daysHRT
Aerobic Settling
Tank
Aerobic Sludgefor Land Application
Final Discharge
Sludge for Land
Application
AcidificationPond
Anaerobic Settling
Pond
Algae
O2 CO2
Sunlight
Wind(wind action promotesmixing and reaeration)
O2
(during daylight hours) CO2
If oxygen is not present in upper layers of pond,odorous gases can be released
H2S
Aerobic zone
Facultative zone
Anaerobic zone
O2
Reaeration
Wastewater
Settleablesolids
Newcells
NH3,PO4
-3,
etc.
NH3,PO4
-3,
etc.
Organic wastes Organic acids, alcohols
Dead cells
Bacteria
H2S + 2O2H2SO4
New cells
Dead cells
CO2 + NH3 + H2S + CH4
Bottom sludge
4. Aerated lagoon
Loji Rawatan Efluen
Kolam anaerobik terbuka Metana terlepas ke
atmosfera Proses yang tidak cekap
Kawasan yang besar Kegagalan proses kolam anaerobik (gambar)
Loji Rawatan Efluen
Tangki Pencernaan meliputi proses pemerangkapan biogas
Tangki anaerobik terbuka atasMetana terlepas ke atmosfera
PROSES ANAEROBIK - Ia dilakukan oleh 2 kumpulan bakteria: Bakteria penghasil
asid
Bakteria penghasil metana
Bakteria pembentuk asid (asid butyric & proplonic)
Bakteria Acetogenic (asid asetik & hidrogen)
Bakteria Acetoclastic methane (acetophilic)
Methane bacteria (hydrogenophilic)
Proses Mikrobiologi
Berlaku dalam 3 langkah: Hidrolisis Acidogenesis Methanogenesis
Loji Biogas Tipikal
Bakteria hidrolitik
Bakteria penapaian acidogenic
Bakteria acetogenik
Methanogens
Molekul organik kompleks: Protein, selulosa, lemak, karbohidrat
Molekul monomer larut: Gula, asid amino, asid lemak
H2, CO2, Organic acids, Alcohol, Ketones, Acetate
H2, CO2, Asid asetik
Metana, CO2
Proses yang dilakukan oleh bakteria:
Bahan api daripada POMEPenggunaan pencerna anaerobik akan menghasilkan biogas
Biogas adalah bahan api yang boleh digunakan untuk menjana tenaga elektrik.
Biogas terutamanya metana, CH4, ditambah beberapa CO2.
Metana adalah gas asli/semulajadi.
Tarikan menggunakan POME untuk menjana biogas:
- Substrat boleh diperbaharui Tenaga boleh diperbaharui
- Proses yang dijalankan oleh mikroorganisma: Bukan bersuhu tinggi, bukan proses kimia mungkin teknologi yang rendah
Proses Biogas mengurangkan BOD daripada ~ 85 to 97%, BOD adalah Keperluan Oksigen Biokimia: jumlah O2 yang
diperlukan untuk mengoksidakan organik untuk CO2 dan H2O.
Sesetengah CO2 juga diperlukan untuk mengoksidakan spesies lain, seperti NH3, dll.
BOD adalah setara dengan kekuatan-WW.
Proses biogas telah banyak mengurangkan kekuatan WW.
Dengan pengurangan 90%, jika POME mempunyai BOD 20,000 mg/L , selepas rawatan proses biogas, efluen akan hanya mempunyai 2,000 mg / L BOD, iaitu berkemungkinan untuk rawatan aerobik.
ETP – Penghasilan Biogas
Sistem ETP Terkini (Majoriti)
Mixing Anaerobic Aerobic
•Land application
•Composting
•Water course
POME
Cooling
Methane
ETP – Penghasilan Biogas
Penjanaan Kuasa Biogas
Mixing Anaerobic Aerobic
•Land application
•Composting
•Water course
POME
Cooling
Methane
Cleaning
Boiler
Micro Turbine Electricity
Steam
Gas Engine
Flare
Electricity
Electricity
OPTIONS
Sistem lain– kolam tertutup
Kolam anaerobik tertutup untuk memerangkap biogas
Pic ref. AES Agri Verde
OKSIGEN
Syarat sistem aerobik
pH - 6.5 to 7.5Suhu – psychrophilic (12 -
18°C/ mesophilic m/o ( 25 - 40°C)NutrienOksigen – O2 terlarutCampuran yang sempurna
Keperluan Oksigen Biokimia (BOD)- jumlah O2 yang digunakan semasa mikroorganisma menguraikan bahan organik units: mg/l ,g/tan ,ppm, kg/hari
Jumlah muatan = kepekatan bahan pencemar dalam pencemaran air (kg/m3)
(kg/day) x Quantity (m3/day)
JENIS SISTEM AEROBIK
• SISTEM KOLAM PENGOLAHAN
•PERTUMBUHAN PEPEJAL TERAMPAI (ACTIVATED SLUDGE)
Suspended growth system, the m/o responsible for waste breakdown are maintained in suspension with the mainstream.
• ATTACHED GROWTH/ FIXED FILM
In fixed film systems, m/o attach to an inert medium.
Suspended Growth-Bacteria are free-terapung/terampai dan gelembung udara through the liquid
Aerated sludge processStep aeration
Contact stabilizationSBR
Aerated lagoonExtended aeration
Kebaikan - Pengurangan
enapcemar yang baik- BOD yang rendah- Mengstabilkan
enapcemar- Enapcemar sebagai
baja- Operasi yang mudah
Keburukan - kos yang tinggi - enapcemar
perlu penyahairan
- sensitif kepada parameter yang berbeza
- tiada biogas
POME TREATMENT PLANT
POME TREATMENT PLANT
1. SISTEM KOLAM
REKABENTUK LOJI PENGOLAHAN EFFLUENT
• Kolam penyejukan (Cooling Pond)
- Menyejukkan sludge
- Memerangkap minyak dan keladak
- Masa tahanan – 1 hari
• Kolam campuran (mixing pond)
- Sebahagian liquor anaerobik di campur untuk
menaikkan pH
- Masa tahanan – 1 hari
Kolam /Digester/ Anaerobik
2 peringkat tindakbalas yang menukar bahan organik ke asid meruap dan gas metana serta karbon dioksida
Cecair anaerobik yang dihasilkan BOD < 2000 mg/l
Masa tahanan – 20 hari (tangki), 45 hari (kolam)
REKABENTUK LOJI PENGOLAHAN EFFLUENT
Kolam fakultatif Sebahagian cecair anaerobik dan air buangan
hidrosiklon 2 proses tindakbalas iaitu:
Anaerobik – bawah Aerobik – atas
Masa tahanan – 20 hari BOD dihasilkan – 500 mg/l
REKABENTUK LOJI PENGOLAHAN EFFLUENT
REKABENTUK LOJI PENGOLAHAN EFFLUENT
• Kolam Algae
- Proses Aerobik – fotosintesis berlaku
- Masa tahanan – 14 hari
- BOD di hasilkan < 100 mg/l dan boleh
dilepaskan ke alur air
PENGELUARAN PENGOLAHAN EFFLUENT
• Diuruskan oleh pengurusan kilang dan dibantu
oleh Pembantu Makmal dan Operator• Tanggungjawab Pembantu Makmal :
- Analisa harian sample kolam / tangki
anaerobik
- Mengawal kemasukan cecair ke kolam /
tangki mengikut analisa
Kelebihan Sistem Kolam:
SemulajadiBerkos rendahSangat berkesan Iklim tropikaBeban tahananTiada pemindahan jisimMudah diselenggarakan
Keburukan:
Masa tahanan hidraulik yang panjang
Kawasan tanah yang besar
Pembawaan pepejal yang tinggi
Sistem Rawatan POME
Aerobic Stabilisation Pond
Kawalan Proses
Kekalkan D.O
Mengawal pengembalian enapcemar aktif (activated sludge)
Mengawal sisa enapcemar aktif
Kemudahan Fizikal:
Lokasi Inlet / OutletKedalaman dan kawasan
optimumDibarisi / dipadatkanReka bentuk cerun
Masalah pengoperasian:
enapcemar pukalenapcemar yang semakin
meningkatberbuih
PemantauanInfluen & Efluen
BOD/COD pHPepejal terampai/VS/MLSSMinyak & Gris
JENIS ANALISIS AIR KUMBAHAN KILANG KELAPA SAWIT
1. pH2. Suhu3. Keperluan Oksigen Kimia4. Keperluan Oksigen Biokimia5. Pepejal Terampai6. Nitrogen Ammonia7. Minyak dan Gris
ALATAN YANG DIPERLUKAN
1. pH
- Meter pH
2. Suhu
- Termometer
ALATAN YANG DIPERLUKAN3. Keperluan Oksigen Kimia
- Flat Bottom Flask - Pipet - Pam Pipet - Bikar
- Kelalang Volumetric - Mantel Pemanas - Buret
BAHAN KIMIA YANG DI GUNAKAN
REAGEN
- larutan standard potassium dichromate
- asid sulfurik
- standard ferrous ammonium sulphate 0.05 M
- larutan penunjuk ferroin
- silver sulphate ,serbuk reagen
- mercury sulphate
- anti bumping granules
ALATAN YANG DIPERLUKAN4. Keperluan Oksigen Biokimia (BOD)
- pH Meter - Botol BOD - Pipet - Pam Pipet
- Inkubator - Buret - Tangki Air - Kelalang Volumetric
- Kelalang Kon - Bikar
- Vesel - Peti Sejuk
BAHAN KIMIA YANG DI GUNAKANREAGEN1.1 Winkler Titration Reagen
- larutan manganese sulphate- larutan alkaline iodade azide- larutan sodium thiosulphate- kanji
1.2 Reagen air - Ferric Chloride- Calcium Chloride- Magnesium Sulphate- Phosphate buffer stock solution
ALATAN YANG DIPERLUKAN5. Pepejal Terampai
- Kertas Turas - Piring Petri - Oven - Bikar - Penimbang
- unit penapisan - Pam Vakum - Pipet - Pam Pipet
ALATAN YANG DIPERLUKAN
6. Nitrogen Ammonia
- Alatan pendistillan – kelalang kon – flat bottom flask
BAHAN KIMIA YANG DI GUNAKAN
REAGEN- larutan borate buffer
- light magnesium oxide
- sodium hydroxide, 6 M
- larutan penyerap
- penunjuk methyl red
- asid sulfuric
- boiling chip
ALATAN YANG DIPERLUKAN
7. Minyak dan Gris - Bikar - Kertas Turas - Desikator - Corong Turas - Penimbang
- Flat Bottom Flask - Oven - Corong Pemisah - Rotavapor
BAHAN KIMIA YANG DI GUNAKAN
REAGEN
-Hexane
PARAMETER ANALISISpH dan Alkaliniti
Kaedah
Letakkan sampel di dalam bikar dan celupkan pH meter sambil mengacau sampel menggunakan magnetik bar
Titrat menggunakan standard asid sehingga mencapai pH 8.3 dan 4.5
Isipadu asid yang digunakan di rekod
Kira jumlah alkaliniti
PARAMETER ANALISIS
SuhuKaedah
Cek suhu sampel dan rekodkan
PARAMETER ANALISISKeperluan Oksigen Kimia
Kaedah
Faktor kecairan( bergantung pada sampel)
Masukkan 10 ml sampel kedalam kelalang bawah rata untuk sampel.10 ml air suling di masukkan didalam
kelalang bawah rata untuk blank dan faktor
Tambahkan 5 ml larutan potassium dichromate
Tambahkan ‘boiling chip’
Tambahkan 15 ml asid sulfurik. Kemudian goncang perlahan-lahan.
Bersambung di muka sebelah
Masukkan sampel dan blank ke dalam mantel pemanas dan panaskan selama 2 jam
Kemudian sejukkan selama 1 jam
Tambahkan 70 ml air suling ke dalam setiap kelalang bawah rata yang mengandungi sample, blank dan faktor
Titikkan beberapa titik larutan penunjuk titrat menggunakan ferrous ammonium sulphate 0.05 M
(warna bertukar ke jingga)
Rekod bacaan titrat dan kira nilai COD
PARAMETER ANALISISKeperluan Oksigen Biokimia
Kaedah
Cek pH sampel (6.5-8.2)-jika alkali (+ H2SO4), asid (+ NaOH)
Faktor kecairan (bergantung kepada nilai COD)
Tuangkan sampel kedalam botol sampel (hari pertama & ketiga)
Bersambung di muka sebelah
Tambahkan 2 ml manganese sulphate & 2 ml alkali iodide azide
(warna bertukar menjadi jingga susu)
*goncangkan dan biarkan seketika sehingga
mendakan terbentuk
Tambahkan 2 ml H2SO4
(Goncang sehingga sebati, warna bertukar menjadi kuning keemasan)
Tuangkan sampel kedalam kelalang volumetric 100 ml kemudian gantikan kedalam kelalang kon 250
ml.
Tambahkan beberapa titik kanji. Kemudian titrat menggunakan Sodium Thiosulphate 0.05 M.
(warna bertukar dari ungu ke jernih- * tidak berwarna)
Rekod bacaan titrat dan kira nilai BOD
PARAMETER ANALISISPepejal Terampai
( Kaedah Penapisan)
Panaskan kertas turas didalam oven selama 1 jam pada suhu 105C
Sejukkan didalam “dessicator” selama 1 jam
Timbang berat kertas turas
Pipet 10 ml sampel yang telah digoncang kedalam corong penuras
Bilas bekas sampel dengan air suling dan tuang kedalam corong penuras
Bersambung di muka sebelah
Panaskan didalam oven pada suhu 105C selama 1 jam
Sejukkan didalam “dessicator” selama 1 jam dan timbang sampel tersebut
Sejukkan didalam “dessicator” selama 1 jam dan timbang sampel tersebut
Ulang langkah di atas sehingga mendapat bacaan berat yang konsisten
Kira nilai SS
PARAMETER ANALISISAmmonia Nitrogen
KaedahSediakan jumlah sampel yang bersesuaian berasaskan anggaran kedalam flask didih
Tambahkan air suling menjadikan jumlah isipadu 300 ml
Campurkan 1 sudu sukatan light magnesium oxide dan sedikit boiling chips
Tuangkan 20 ml larutan boric acid yang disediakan kedalam kelalang kon penerima
dan tambahkan 2 titik larutan penunjuk
Bersambung di muka sebelah
Didihkan sampel yang terkandung didalam flask sehingga mendapat 200 ml hasil sulingan pada kelalang kon penerima
Titrat dengan 0.01 M standard asid sulfurik sehingga warna ungu kebiruan terhasil yang
kekal melebihi 15 saat
Ulang langkah kedua untuk mendapat bacaan blank
Kira nilai nitrogen ammonia
KESELAMATAN
• Tiada api (rokok, welding, pembakaran dll)• Papan tanda keselamatan (no entry e.t.c)• Injap tangki dan pintu pagar dikunci • Sampel dibuat oleh 2 orang• Ujian kandungan gas dilakukan
(exsplosimeter)• Laporkan segera sekiranya terdapat bahaya
atau kemalangan