Diplazium Esculentum Leaf As A Natural Coagulant Aid In Landfill Leachate Treatment

Zainol, Noor Ainee (2015) Diplazium Esculentum Leaf As A Natural Coagulant Aid In Landfill Leachate Treatment. ["eprint_fieldopt_thesis_type_phd" not defined] thesis, Universiti Sains Malaysia.

[img]
Preview
PDF - Submitted Version
Download (2MB) | Preview

Abstract

Olahan secara penggumpalan-pengelompokan telah dikenalpasti sebagai salah satu kaedah alternatif yang diaplikasikan dalam perawatan larut lesapan. Namun demikian, bahan pengumpal yang digunakan dalam proses ini kebanyakan terdiri daripada bahan pengumpal kimia dan berupaya memberikan impak buruk kepada kualiti alam sekeliling. Oleh itu, penghasilan bahan pengumpal yang mesra alam adalah perlu agar pembangunan mapan dapat tercapai. Penggunaan daun pucuk paku sebagai bahan pengumpal masih belum dibincangkan dalam literatur. Dalam kajian ini, kebolehupayaan ekstrak daun pucuk paku iaitu D. esculentum aqueous (DEaqs) dan D. esculentum powder (DEpowd) untuk bertindak sebagai bahan pengumpal dan bantu pengumpal dengan polyaluminum chloride (PACI) dinilai dengan menggunakan larut lesapan stabil dari Tapak Pelupusan Kuala Sepetang (KSLS) dan Tapak Pelupusan Kulim Kedah (KLS) melalui Ujian Balang. Di samping itu, kajian ini juga menguji sifat-sifat kimia ekstraknya seperti titik isoelektrik, berat molekul, spektra dari Fourier Transform Infrared dan analisis unsur. Dikenali sebagai polimer bermolekul tinggi, Deaqs (221 kDa) dan Depowd (275 kDa) bertindak sebagai pengumpal anionik dan mampu untuk menggalakkan proses pengumpalan larut lesapan yang tepu dengan zarah negatif. Kumpulan berfungsi yang mendorong proses penggumpalan-pengelompokan oleh DEaqs dan DEpowd adalah karboksil, hidroksil dan amina, di mana kesemua kumpulan berfungsi ini mengandungi ikatan hidrogen dalam molekul. Analisis Ujian Balang menjurus kepada aktiviti penggumpalan dan kecekapan penyingkiran pepejal terampai (SS), kekeruhan, warna, keperluan oksigen kimia (COD), dan ammonia-N. Selain itu, keadaan operasi semasa proses penggumpalan-pengelompokan, kekuatan flok dan peratus enapcemar turut dikaji. Keputusan menunjukkan bahawa 200 mg/L DEaqs pada pH 12 dalam sampel KLS menunjukkan kecekapan penyingkiran yang lebih tinggi dengan penyingkiran masing-masing, 94%, 92% dan 43% untuk SS, kekeruhan dan ammonia-N berbanding PACI. Disamping itu, pada kepekatan 1000 mg/L dan pH 10, Deaqs menghasilkan penyingkiran yang tertinggi untuk ammonia-N (69%) berbanding PACI (38%) dalam sampel KSLS. Sejumlah 50% isipadu PACI dapat dikurangkan dari dos optimum asal PACI apabila dos gabungan Deaqs dan Depowd yang digunakan adalah kurang dari 1000 mg/L telah menunjukkan kesan ketara terhadap kadar penyingkiran bagi semua parameter diukur dalam sampel KSLS. Sementara itu, flok yang dibentuk oleh 1000 mg/L PACI dan 500 mg/L DEaqs menunjukkan keupayaan yang lebih baik untuk menahan daya ricihan dengan faktor kekuatan yang lebih tinggi, 121 berbanding PACI sahaja, 86. Oleh itu, ekstrak dari daun pucuk paku sebagai bahan pengumpal dan bantu pengumpal boleh dicadangkan sebagai alternatif dalam olahan larut lesapan melalui kaedah penggumpalan-pengelompokan. ________________________________________________________________________________________________________________________ Coagulation–flocculation treatment is recognized as one of the alternative methods for treating landfill leachate. However, the conventional coagulants utilized in this process may adversely impact the environment because most are chemical-based and not environmentally friendly. Hence, the production of an environmentally friendly coagulant is necessary to achieve sustainable development. The use of extracts from Diplazium esculentum leaves as coagulant and coagulant aid has not been discussed in literature. In this research, the capability of extracts from D. esculentum leaves, namely, D. esculentum aqueous (DEaqs) and D. esculentum powder (DEpowd), to act as coagulant and coagulant aid in combination with polyaluminum chloride (PACl) was evaluated using stabilized leachate from the Kuala Sepetang Landfill Site (KSLS) and the Kulim Landfill Site (KLS) through a jar test. This research also examined its chemical characteristics (i.e., isoelectric point, molecular weight, Fourier Transform Infrared, and elemental analysis). Identified as polymers with high molecular weight, DEaqs (221 kDa) and DEpowd (275 kDa) act as anionic coagulants and are capable of promoting the coagulation process in leachate saturated with negative particles. The main functional groups that induce the coagulation–flocculation process by DEaqs and DEpowd are carboxyl, hydroxyl, and amine groups, which all contain hydrogen in their molecules. Jar test results were analyzed based on the coagulation activity and removal efficiency (RE) of suspended solids (SS), turbidity, colour, chemical oxygen demand (COD), and ammonia-N. Operating conditions during coagulation–flocculation, floc strength, and sediment percentage characteristics were also studied. Results indicated that 200 mg/L DEaqs at pH 12 in KLS leachates showed the highest removal with 94%, 92%, and 43% of SS, turbidity, and ammonia-N, respectively compares to PACI . In addition, at 1000 mg/L and pH 10, DEaqs yielded the highest removal for ammonia-N (69%) compared to PACl (38%) in KSLS leachates. A 50% reduction in the volume of PACl from its optimum dosage, with the DEaqs and DEpowd dosages below 1000 mg/L, exhibited a synergic effect of all the measured parameters in KSLS leachates. Flocs formed by 1000 mg/L PACl in conjunction with 500 mg/L DEaqs also displayed better shear resistance with a higher strength factor of 121, which was significantly higher than the factor of 86 for PACl alone. Therefore, the use of extracts from D. esculentum leaves as coagulant and coagulant aid can be proposed as an alternative in the treatment of landfill leachate via coagulation–flocculation.

Item Type: Thesis (["eprint_fieldopt_thesis_type_phd" not defined])
Additional Information: Full text is available at http://irplus.eng.usm.my:8080/ir_plus/institutionalPublicationPublicView.action?institutionalItemId=3135
Subjects: T Technology
T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA1-2040 Engineering (General). Civil engineering (General)
Divisions: Kampus Kejuruteraan (Engineering Campus) > Pusat Pengajian Kejuruteraan Awam (School of Civil Engineering) > Thesis
Depositing User: Mr Mohd Jasnizam Mohd Salleh
Date Deposited: 03 Sep 2018 08:33
Last Modified: 03 Sep 2018 08:33
URI: http://eprints.usm.my/id/eprint/41660

Actions (login required)

View Item View Item
Share