Peynir altı atık suyunun fotokatalitik yöntemlerle arıtılabilirliğinin araştırılması
Investigation of treatability of cheese whey wastewater by photocatalytic methods
Yazar: HAVVA MELDA MOĞOL
Danışman: PROF. DR. MESUT AKGÜN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Fotokatalitik yöntem = Photocatalytic method ; Peynir altı suyu = Whey ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide

Özet:
Gıda fabrikası atık sularının organik içerikleri oldukça yüksektir. Bu atık sulardan peynir altı atık suyu (PAS) içerdiği yüksek organik kirlilik (50.000-70.000 mg/L KOİ) sebebiyle arıtılmadan doğaya verildiğinde önemli çevre problemlerine sebep olmaktadır. Peynir altı atık suyunun fizikokimyasal, biyolojik ve bazı oksidasyon yöntemleriyle arıtılma çalışmaları yapılmıştır. Elektro-Fenton ileri oksidasyon yöntemi ile arıtımı da sınırlı sayıdadır. Ancak fotokatalitik ileri oksidasyon yöntemi ile arıtım üzerine bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada PAS arıtımı için, elektro-Fenton ve fotokatalitik arıtım yöntemleri ardışık bir şekilde uygulanmıştır.  PAS'ın KOİ değeri çok yüksek olduğu için başlangıçta 1/10 oranında seyreltilmiş ve öncelikle elektro-Fenton arıtıma tabi tutulmuştur. Ardından UV ışık altında ticari TiO2 (Sigma Anatase) katalizörü kullanılarak fotokatalitik arıtım gerçekleştirilmiş ve fotokatalitik arıtım verimleri % 46.57 TOK, % 32.86 KOİ; toplam verimler % 81.57 TOK, % 70.79 KOİ'dir. 
Ardından sol-jel yöntemiyle kütlece farklı % Fe içeren ve farklı NH4OH/titanyum(IV) izopropoksit mol oranlarında (A/T) N içeren katkılı TiO2 fotokatalizörleri üretilmiştir. Tez çalışmasının bu aşamasında elektro-Fenton çıkışı PAS'ın UV ışık altında, üretilen katkılı katalizörlerle fotokatalitik arıtımı denenmiştir. Fe katkılı katalizöre göre N katkılı katalizör ile daha iyi sonuçlara ulaşılmış olup UV/N katkılı fotokatalitik arıtım verimleri % 37.58 TOK, % 46.0 KOİ ve elektro-Fenton, fotokatalitik toplam arıtım verimleri % 77.58 TOK, % 84.0 KOİ şeklindedir.
Güneş simülasyon lambasının (GSL) ışık kaynağı olarak kullanıldığı fotokatalitik arıtım aşamasında, üretilen Fe ve N katkılı katalizörler kullanılmıştır. Bu deneyler sonunda A/T:3 N katkılı katalizör ile %64.95 TOK, % 68.59 KOİ toplam giderim verimlerine ulaşılmıştır. PAS'ın elektro-Fenton ve fotokatalitik ardışık arıtımları sonunda, tam arıtmayla sonlanan alt yapı tesislerine deşarj limitlerinin oldukça altına inilebilmiştir.

Abstract:
To a large extent, food indıustries contains a very high organic contents. Among them, cheese whey waste water, which causes a serious environmental problem when discharged without treatment due to the high organic loading (50.000-80.000 mg/L). According to the past studies, physicochemical, biological and oxidation treatment methods of cheese whey waste water were examined, but photocatalytic treatment have not been applied before. In this study, electro-Fenton and photocatalytic treatment have been applied together. Since the COD value of whey  wastewater very high, it was initially diluted 1/10 and firstly subjected to electro-Fenton treatment. Then, photocatalytic treatment was carried out using commercial TiO2 (Sigma Anatase) catalyst under UV light and photocatalytic treatment yields were 46.57% TOC, 32.86% COD; total yields are 81.57% TOC, 70.79% COD. 
Then, doped TiO2 photocatalysts containing different % Fe by mass and N at different NH4OH/titanium(IV) isopropoxide molar ratios (A/T) were produced by sol-gel method. At this stage of the thesis, photocatalytic treatment of whey wastewater from electro-Fenton treatment under UV light with the produced doped catalysts was tried. Better results were achieved with N-doped catalyst than Fe-doped catalyst, and UV/N doped photocatalytic treatment efficiencies were 37.58% TOC, 46.0% COD and total treatment efficiencies of electro-Fenton and photocatalytic were 77.58% TOC, 84.0% COD.
In the photocatalytic treatment stage, where the solar simulation lamp (GSL) was used as the light source, the Fe and N doped catalysts were used. At the end of these experiments, total removal efficiencies of 64.95% TOC and 68.59% COD were achieved with A/T:3 N doped catalyst. At the end of the electro-Fenton and photocatalytic sequential treatments of whey wastewater, it  was reached below to limits of infrastructure facility the ending with full treatment.