Comparison of Palm Oil Mill Effluent Electrocoagulation by Using Fe-Fe and Al-Al Electrodes: Box-Behnken Design

https://doi.org/10.22146/ajche.49545

Darmadi Darmadi(1), Mirna Rahmah Lubis(2), Hizir Hizir(3), Aula Chairunnisak(4), Bastian Arifin(5*)

(1) Chemical Engineering Department, Syiah Kuala University, Banda Aceh, Indonesia
(2) Chemical Engineering Department, Syiah Kuala University, Banda Aceh, Indonesia
(3) Mathematics Department, Syiah Kuala University, Aceh, Indonesia 23111
(4) Chemical Engineering Department, Syiah Kuala University, Banda Aceh, Indonesia
(5) Chemical Engineering Department, Syiah Kuala University, Banda Aceh, Indonesia
(*) Corresponding Author

Abstract


This present research aims to compare the COD removal of palm oil mill effluent (POME) by electrocoagulation using iron and aluminum electrodes. Response surface method coupled Box-Behnken design is applicable to investigate the effect of various process parameters (voltage, operating time and electrolyte concentration) and optimum condition. The optimum condition by using iron electrode is in 43 minutes, 20 volts and 0.06 M NaCl with the COD removal of 95.045%. By using electrode aluminum, optimum condition is 40.35 minutes, 19 volts and 0.1 M NaCl with the COD removal of 89.941%. Energy consumption of iron electrode and aluminum electrode are 0.189 and 0.209 kWh/mg decomposed COD with energy costs of Rp. 255 and Rp. 282/mg decomposed COD. This indicates that energy and cost consumption of electrocoagulation by using Al electrode are higher than those by using iron electrode. Based on the investigation during research, iron electrode is better for reducing COD while the aluminum is better in removing color in POME.

Keywords


Palm Oil Mill Effluent (POME), COD, electrocoagulation, electrode, Box Behnken Design

Full Text:

PDF


References

  1. Abdurahman,N.H.,   Rosli,Y.M.,   Azhari, N.H.     (2011).     Development     of     a membrane anaerobic system (MAS) for palm     oil     mill     effluent     (POME) treatment, Desalination,266,  208-212. [Journal article]
  2. Ahmad, A.L., Chan, C.Y., Shukor,  S.R.A., and        Mashitah,        M.D.        (2010). Optimization    of    carotene    recovery from    extracted    oil    of    POME    by adsorption     chromatography     using response   surface   methodology,   Sep. Purif.  Technol.  73,  279-285.  [Journal article]
  3. Akyol,  A.,  Can,  O.T.,  Demirbas,  E.,  and Kobya, M. (2013). A comparative study of    electrocoagulation    and electro-Fenton   for   treatment   of   wastewater from liquid organic fertilizer plant, Sep. Purif.   Technol.   112,   11-19.   [Journal article]
  4. Akyol,  A.,  Can,  O.T.,    and  Bayramoglu, M.  (2015)  Treatment  of  hydroqinone by     photochemical     oxidation     and electrocoagulation  combined  process. Journal  of  Water  Process  Engineering, 112, 45-54. [Journal article]
  5. Azmi,  N.  S.,  Faezah,  K.  M.,  and  Yunos. (2014).  Wastewater  Treatment  of  Palm Oil      Mill      Effluent      (POME)      by Ultrafiltration   Membrane   SeparationTechnique   Coupled   with   Adsorption Treatment    as    Pre-treatment.    Agric Science  Procedia.  2,  257-264.  [Journal article]
  6. Behin,  J.,  Farhadian,  N.,  Ahmadi,  M., and  Parvizi,  M.  (2015).  Ozone  assisted electrocoagulation in a rectangular internal-loop airlift reactor: Application to  decolorization  of  acid  dye.  Journal of  Water  Process  Engineering,  8,  171-178. [Journal article]
  7. Bello,  M.M.  and  Raman,  A.A.  (2017).  Review  Trend  and  current  practices  of palm    oil    mill    effluent polishing:Application    of    advanced    oxidation processes        and        their        future perspectives.  J.  Environ.  Manage,  198, 170-182. [Journal article]
  8. Bhatia, S., Othman, Z., and Ahmad, A.L. (2007).            Coagulation–flocculation process for POME treatment         using Moringa      oleifera      seeds      extract: Optimization   studies.   Chem.   Eng.   J, 133, 205–212. [Journal article]
  9. Bezerra,   M.A.,   Santelli,   R.E.,   Oliveira, E.P.,   Villar,   L.S.,   and   Escaleira,   L.A. (2008). Review response       surface methodology   (RSM)   as   a   tool   for optimization   in   analytical   chemistry. Talanta, 76, 965-977. [Journal article]
  10. Chan, Y. J.,Chong, M. F.,and Law, C. W. (2012).    An    integrated    anaerobic–aerobic    bioreactor    (IAAB)    for    the treatment   of   palm   oil   mill   effluent (POME):   Start-up   and   steady   state performance. Process Biochemistry. 47,485-495. [Journal article]
  11. Foo,  K.Y.,  and  Hameed,  B.H.  (2010). Insight into the applications of palm oil mill effluent: a renewable utilization of the     industrial     agricultural     waste. Renew.  Sustain.Energy  Rev.  14,  1445-1452. [Journal article]
  12. Gümüş,       D.,       and Akbal,       F. (2016). Comparison   of   fenton   and electrofenton  processes  for  oxidation of    phenol.    Process    Saf.    Environ. Prot..103   Part   A,   252-258.   [Journal article]
  13. Hanum,  F.,  Tambun,  R.,  Ritonga  M.  Y., and   Kasim,   W.   W.   (2015).   Aplikasi elektrokoagulasi    dalam    pengolahan limbah  cair  pabrik  kelapa  sawit.  Jurnal Teknik  Kimia  USU,  4,  13-17.  [Journal article]
  14. Khandegar, V., and Saroha, A.K. (2013). Electrocoagulation for the treatment of textile   industryeffluent-a   review.J. Environ. Manag. 128, 949-963. [Journal article]
  15. Kobya,  M.,  and  Demirbas,  E.  (2015). Evaluations   of   operating   parameters on   treatment   of   can   manufacturing wastewater     by     electrocoagulation. Journal  of  Water  Process  Engineering, 8, 64-74. [Journal article]
  16. Lam,   M.   K.,   and   Lee,   K.   T.   (2011). Renewable  and  sustainable  bioenergy production  from  palm  oil  mill  effluent (POME):   Win–win   strategies   toward better      environmental      protection. Biotechnol.    Adv,    29,    pp.    124-141. [Journal article]
  17. Mohammed, R.R., Ketabachi, M.R., and McKay.  G.  (2014).  Combined  magnetic field and adsorption process    for treatment  of  biologically  treated  palm oil  mill  effluent  (POME). Chem.  Eng. Journal. 243, 31-42. [Journal article]
  18. Mook,  W.,  Aroua,  M.,  and  Kssabayeva, G.  (2014).  Prospective  applications  of renewable             energy             based electrochemical  systems  in  wastewater treatment:       A       review.       Renew. Sustainable   Energy   Rev,   38,   36-46. [Journal article]
  19. Moussa, D.T., El-Naas, M.H., Nasser, M., and   Al-Marri,   M.J.   (2016).   Review   a comprehensive            review            of electrocoagulation          for          water treatment:  Potentials  and  challenges. J.Environ.  Manage,  186,  1-18.  [Journal article]
  20. Nasrullah,  M.,  Singh,  L.,  Mohamad,  Z., Norsita,  S.,  Krishnan,  S.,  Wahida,  N., and Zularisam, A.W.(2017). Treatment  of  palm  oil  mill  effluent  by electrocoagulation   with   presence   of hydrogen  peroxide  as  oxidizing  agent and           polialuminum           chloride ascoagulant-aid.  Water  Res,  17,  7-10. [Journal article]
  21. Nasution,  A.,  Ng,  B.  L.,  Ali,  E.,  Yaakob, Z.,    and    Kamarudin,    S.    K.    (2014). Electrocoagulation   of   palm   oil   mill effluent  for  treatment  and  hydrogen production    using    response    surface methodology.  Pol.  J.  Environ.  Stud,  23, 1669-1677. [Journal article]
  22. Neoh,   C.   H.,   Yahya,   A.,   Adnan,   R., Majid,  Z.  A.,  and  Ibrahim,  Z.  (2012). Optimization of decolorization of palm oil  mill  effluent  (POME)  by  growing cultures  of  aspergillusfumigatus  using response       surface       methodology. Environ. Sci. Pollut. Res, 20, 2912-2923. [Journal article]
  23. Popescu,   M.,  Sandu,  C.,  Rosales,  C., Pazos,  M.,  Lazar  G., Sanroman,  M.A. (2017).          Evaluation     of     different cathodes  and  reaction  parameters  on the  enhancement  of  the  electrofenton process.  J.  Electroanal.  Chem,  (to  be published) [Journal article]
  24. Singh,  L.,  Siddiqui,  M.F.,  Ahmad,  A., Rahim, M.H.A., Sakinah, M., and Wahid, Z.A.        (2013).        Application        of polyethylene       glycol       immobilized Clostridium   sp.   LS2   for   continuous hydrogen   production   from   palm   oil mill    effluent    in    upflow    anaerobic sludge  blanket  reactor,  Biochem.  Eng. J, 70, 158-165. [Journal article]
  25. Tak,  B.Y.,  Tak,  B.S.,  Kim,  Y.J.,  Park,  Y.J., Yoon,   Y.H.,   and   Min,   G.H.   (2015). Optimization    of    color    and    COD removal  from  livestock  wastewater  by electrocoagulation                    process: Application   of   Box-Behnken   design (BBD).    Journal    of    Industrial    and Engineering   Chemistry,   28, 307-315. [Journal article]
  26. Teh,   C.Y.,   Wu,   T.Y.,   and   Juan,   J.C. (2014).  Potential  use  of  rice  starch  in coagulation–flocculation process    of agroindustrial   wastewater:   Treatment performance  and  floc  characterization. Ecol. Eng,71, 509-519. [Journal article]
  27. Tetratech.(  2013,  14  March).  Methane Capture  and  Use  Potential  at  Palm  Oil Mills in Indonesia. Methane Expo 2013, Vancouver,      Canada.      [Conference presentation]
  28. Vepsalainen,              M.              (2012). Electrocoagulation  in  the  treatment  of industrial waters and wastewaters,VTT Technical  Research  Centre  of  Finland, Finlandia. [Books]
  29. Vijayaraghavan,   K.,   Ahmad,   D.,   and Aziz,  M.H.A.  (2007).  Aerobic  treatment of  palm  oil  milleffluent,    J.  Environ. Manag. 82, 24-31. [ Journal article]
  30. Yulia,     R.     (2015).     Reduksi     Lahan Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit     dengan     Sistem     Kombinasi Anaerobik-Ultrasonik,     Syiah     Kuala University. [Books]
  31. Wu,  T.Y.,  Mohammad,  A.W.,  Jahim,  J. M.,  and  Anuar,  N.  (2009).  A  holistic approach   to   managingpalm   oil   mill effluent      (POME):      biotechnological advances  in  the  sustainable  reuse  of POME.   Biotechnol.   Adv,   27,   40-52. [Journal article]
  32. Zinatizadeh,    A.A.L.,    Salamatinia,    B., Zinatizadeh,S.L.,              Mohamed,S.L., Hasnain,S.L. (2007). Palm  oil  mill effluent    digestion    in    an    up-flow anaerobic        sludge        fixed        film bioreactor,Int.  J.  Environ.  Res,  1,  264-271. [Journal article]



DOI: https://doi.org/10.22146/ajche.49545

Article Metrics

Abstract views : 36 | views : 66

Refbacks

  • There are currently no refbacks.