Elektrokimyasal yöntemlerle kömür koklaştırma endüstrisi (kok tesisleri) atıksularının arıtılabilirliğinin araştırılması
Investigation of treatment of coke plant wastewater by electrochemical processes
Yazar: FUAT ÖZYONAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BÜNYAMİN KARAGÖZOĞLU
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Elektrokimyasal oksidasyon = Electrochemical oxidation ; Elektrokoagülasyon = Electrocoagulation

Özet:
Bu çalışmada, kok fabrikaları atıksularının elektrokimyasal yöntemlerle arıtılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, çalışma iki aşamada planlanmıştır. İlk aşamada atıksudan amonyak, hava sıyırma prosesleri ile giderilmiş, ikinci aşamada ise amonyağı giderilen atıksudan organik kirleticilerin giderimi için Elektrokoagülasyon (EC), Elektro-Fenton (EF) ve Foto-Elektro-Fenton (PEF) prosesleri ile arıtma çalışmaları uygulanmıştır.Çalışmanın ilk aşamasında, üç farklı hava sıyırma reaktörünün kullanıldığı çalışmada prosesler kesikli ve yarı kesikli şartlarda çalıştırılmıştır. Hava ile amonyak giderimi üzerine başlangıç pH, sıyırma süresi, hava ve atıksu debisinin etkisi araştırılmıştır. En yüksek amonyak giderme verimi yarı kesikli şartlarda işletilen atıksu püskürtmeli kolon reaktörde %100 olarak bulunmuştur. Bu şartlarda, başlangıç pH 12, sıyırma süresi 11 saat, hava debisi 12 L/dk ve atıksu debisi 2,5 mL/dk olarak bulunmuştur.EC prosesinde, işletme koşullarının pH 3, akım yoğunluğu 200 A/m2 ve elektroliz süresinin 80 dk olduğu şartlarda, KOİ, TOK, fenol, siyanür ve tiyosiyanat giderme verimleri sırasıyla, %30,2, %27,5, %14,0, %14,2 ve %16,1 olarak elde edilmiştir. EC prosesiyle bu atıksuların arıtılmasında beklenilen sonuçların alınmaması nedeniyle, EF prosesi ile arıtılabilirlilik çalışmaları yürütülmüştür. Başlangıç pH 3, akım yoğunluğu 200 A/m2, H2O2 derişimi 15 g/L ve 80 dk eletroliz süresinin sağlandığı işletme şartlarında; KOİ, TOK, fenol, siyanür ve tiyosiyanat giderme verimleri sırasıyla, %96,6, %95,6, %99,9, %98,1 ve %99,05 olarak bulunmuştur. PEF prosesinde ise aynı işletme şartlarında, KOİ, TOK, fenol, siyanür ve tiyosiyanat giderme verimleri %97,2, %96,7, %99,6, %98,6 ve %99,5'tür. Ayrıca çalışma kapsamında EF ve PEF prosesleri sonucu oluşan çamurun çökelebilirliği ve proseslerin işletme maliyetleri de araştırılmıştır. EF ve PEF prosesleri sonucu oluşan çamurun oldukça iyi çökelme karakteristiğinde olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, treatment of coke wastewater by electrochemical methods was investigated. For this purpose, Study was conducted as two parts. In the first part of this study, ammonia removal from coke wastewater by air stripping process was investigated. The second part of the this study consist of treatment of organic pollution from coke wastewater by Electrocoagulation (EC), Electro-Fenton (EF), Photo-Electro-Fenton (PEF) processes.In the first part of in this study, the three air stripping reactors were used for determining operating conditions of batch and semi-batch system. Effects of various operating parameters such as initial pH, stripping time, air flow and liquid flow (semi-batch condition) on ammonia removal with air stripping process were examined. The maximum removal efficiency in the semi-batch condition by water sparged stripping process was 100 %. The values of initial pH, stripping time, air flow and liquid flow in the air stripping carried out by using semi-batch reactor were found to be 12, 11 h, 12 L/min and 2.5 mL/min, respectively.The treatability of coke wastewater by Electrocoagulation, Electro-Fenton and Photo-Electro-Fenton processes were investigated. EC studies were carried out at the operating conditions (initial pH 3, current density 200 A/m2 and electrolysis time 80 min.). At these conditions, removal efficiencies of COD, TOC, Phenol, Cyanide and Tiocyanide are found to be 30.2, 27.5, 14, 14.15 and 16.06 %, respectively. Under the operating conditions of initial pH 3, 200 A/m2 current density, 15 g/l H2O2 concentration and 80 min. electrolysis time; removal efficiencies of COD, TOC, phenol, cyanide and tiocyanide were obtained as 96.6, 95.9, 99.9, 98.1 and 99.1 %. In the case of PEF process, under the same operational conditions, removal efficiency of COD, TOC, phenol, cyanide and tiocyanide were found as 97.2, 96.7, 99.9, 98.6 and 99.5 %, respectively. In addition, the settling characteristics of waste sludge produced by EF and PEF processes, and operating cost were also investigated. Settling characteristics of sludge produced during EF and PEF processes were fairly good.