Fenton ve elektrokimyasal yöntemlerle evsel atık suların arıtılabilirliğinin araştırılması
Investigation of domestic wastewater treatability by fenton and electrochemical methods
Yazar: UĞUR KURT
Danışman: PROF. DR. M. TALHA GÖNÜLLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez çalısması kapsamında, evsel atıksuların(EAS) Fenton, elektrokoagülasyon(EK),elektrooksidasyon(EO) ve elektrofenton(EF) gibi ileri arıtma yöntemleri ile arıtılabilirlikperformansları arastırılmıstır.EAS numuneleri SK ? Üsküdar ve Yenikapı EAS ön arıtma tesislerinden temin edilmistir.Fenton prosesinde en uygun isletme sartlarnı saglayacak KOg/ H2O2/ Fe(II) oranları ileOksidant Etkinlik Katsayısı (OEK) belirlenmistir.Kesikli ve sürekli sistemlerdegerçeklestirilen elektrokimyasal arıtma yöntemlerinde ise, elektriksel gücün, iletkenligin,akım siddetinin, akım yogunlugunun, oksidant olarak H2O2 dozunun ve pH'nın arıtmaperformansına olan etkileri ortaya konulmustur.KO: 770 mg/l ve KO: 450 mg/l olan EAS numuneleri üzerinde gerçeklestirilen Fentonprosesinde optimum verimlere 45. ve 15. dakikalarda ulasılmıstır. KOg/ H2O2/ Fe(II) oranlarısırasıyla, 2.2/1.7/1 ve 7/3.5/1 olurken, OEK: 2.8 ve 4.4 olarak belirlenmistir. AKM veBulanıklık %99'un üzerinde giderilmistir. Çamur birikimi %8.5-%3.5 oranlarında olusmustur.EK yöntemi ile KO: 380 mg/l olan EAS örnegi 15 dakiklık sürede, 2,7.10-3 A/cm2 akımyogunlugu ile 0.38 kW-saat/m3-atıksu enerji ve 0.08 kg Fe/ m3-atıksu elektrot tüketilerekdesarj limitleri saglanabilmistir.Bu tip EAS örneginin EO ile arıtılması 2-3 dakikada mümkün olabilirken, OEK: 4.6, KOg/H2O2/Fe: 10/5/1 seklinde olmustur. Enerji tüketimi de 0.4 kW-saat/m3-atıksu seviyesindekalmıstır. AKM'nin ise tamamına yakını giderilmistir. EO yönteminde çamur birikimi, EKyöntemindeki çamur birikiminin yarısı kadar daha az olmustur.KO: 610 mg/l olan EAS örnegi için ise desarj limitleri ancak EO yöntemi kullanılaraksaglanabilmistir. OEK: 1.3, KOg/ H2O2/Fe: 0.8/1.2/1 olarak gerçeklesmistir.Deneysel çalısmalar sonucunda EAS'ların, EK yöntemi ile küçük boyutlu arıtma tesisikullanılarak desarj limitlerini saglar kalitede arıtılabilecegi, buna ilave olarak EO yöntemikullanımıyla çamur birikiminin yarı yarıya azaltılabilecegi, Fenton ve EF yöntemleriyle deorganik kirlilik yükü ve bakteriyolojik açıdan yeniden kullanılmaya uygun atıksu arıtımıyapılabilecegi gösterilmistir.Anahtar Kelimeler: Evsel atıksu, Fenton prosesi, elektrokoagülasyon, elektrooksidasyonelektrofenton.

Abstract:
In this thesis study, the treatability performance of domestic wastewater (DWW) wasinvestigated by using advanced treatment methods such as Fenton, electrocoagulation(EC),electrooxidation(EO) and Electro-Fenton(EF).The samples were supplied from Uskudar and Yenikapi DWW pretreatment plants ofIstanbul Water and Sewage Administration.COD/H2O2/Fe(II) and Oxidant Activity Coefficient (OAC) as operational conditions wasdetermined in Fenton process. For the treatment performance of the electrochemical methodson continuous and batch systems; effects of electrical power, conductivity, current intensity,current density, dose of H2O2 and pH were determined.The optimum efficiencies were obtained at 45th and 15th minutes for the Fenton processapplied on DWW samples having COD values of 770 mg/l and 450 mg/l, respectively. Whilethe ratio of COD/H2O2/Fe(II) were 2.2/1.7/1 and 7/3.3/1 for the samples, OAC values weremeasured 2.8 and 4.4, respectively.99% removal was achieved for Suspended solids(SS) andturbidity. The sludge accumulation was found as 8.5% and 3.5%, respectively.With the EC methods, discharg limits were achieved for the DWW samples having CODvalue of 380 mg/l at 15 min. Optimum experimental conditions were determined as 2.7 10-3A/cm2 current intensity, 0.38 kW-h/m3-DWW energy and 0.08 kg Fe/ m3-DWW electrodeconsumptions.While the experimental time was 2 or 3 min. in EO system for this kind of samples, the OACand COD/H2O2/Fe(II) values were found as 4.6 and 10/5/1, respectively. The energyconsumption was maintained at 0.4 kW-h/m3-DWW. The entire SS was removed.The sludgeaccumulation in EO was less than 50% of that obtained in EC.The discharge limits for the samples having COD value of 610 mg/l were obtained only byusing EO. During the experimental analysis, OAC and COD/H2O2/Fe(II) values weredetermined as 1.3 and 0.8/1.2/1, respectively.At the end of the experimental studies, it was found that, the EC method is sufficient to getattain the discharge limits with the small sized treatment plant. In addition to this, sludgequantity can be reduced by half in the EO method, and reuse of the treated wastewateraccording to results of organic and bacteriological parameters can be considered after theFenton and EF treatment techniques.Keywords: Domestic Wastewater, Fenton process, electrocoagulation, electrooxidation,Electro-Fenton.