Kömür koklaştırma atıksuyunun iyonlaştırıcı radyasyon ile arıtılması ve toksikolojik değerlendirilmesi
Treatment of coke wastewater by ionizing radiation and toxicological evaluations
Yazar: ÖZGÜ KIRKAYAK
Danışman: DOÇ. DR. ELİF İNCE
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Kömür koklaştırma prosesi atıksuyu yüksek konsantrasyonda siyanür, tiyosiyanat, fenol gibi toksik bileşikler ve organik kirleticiler içerir. Koklaştırma atıksuyunun deşarj edilmeden önce çevreye zarar vermeyen ve ilgili mevzuatlarda belirtilen kirlilik düzeyine indirgenmesi gerekir. Bu derece yoğun kirlilik içeren atıksulardaki organik kirleticiler biyolojik arıtma yöntemleri ile yeterince arıtılamaz. Bu nedenle konvansiyonel arıtma yöntemlerine alternatif, koklaştırma atık sularının gama ışınlarıyla arıtımı amaçlanmıştır. Radyasyon teknolojisi, arıtma yöntemleri arasında en umut verici teknolojilerden bir tanesidir. Özellikle fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemler ile kıyaslandığında ekolojik ve teknolojik yararları oldukça fazladır. Çünkü, iyonlaştırıcı radyasyon hem indirgeyici (eaq-, H), hem de (OH, H2O2, HO2, O2-) yükseltgeyici radikalleri birlikte oluşturması nedeniyle diğer ileri oksidasyon proseslerine (İOP) göre avantaj sağlar.
Bu araştırmada atık suyun karakteristik yapısı belirlendikten sonra, kok atık suyu farklı dozlarda (0 kGy-100 kGy) 60Co-Ɣ kaynağı kullanılarak ışınlanmıştır. 100 kGy doz gibi aşırı bir doz uygulanmasında dahi bazı kirleticilerin su içerisinde bozunmadan kaldığı görülmüştür. Parçalanma verimini arttırmak ve daha düşük dozlarda ışınlanmayı gerçekleştirmek amacıyla farlı konsantrasyonlarda (% 0 H2O2 - %3 H2O2) hidrojen peroksit ilavesi yapılmıştır. Ancak belirlenen hidrojen peroksit konsantrasyonu ve ışınlama dozu (20 kGy- % 0.5 H2O2) daha sonraki biyolojik arıtma kısımları için uygun olmamış, ayrıca kalıntı H2O2'den dolayı atıksuyun KOİ değerini arttırmıştır. Bu nedenle farklı konsantrasyonlarda demir (Fe2+) çözeltisi ile ışınlamalar yapılmıştır. Uygun demir konsantrasyonun 3 mM, ışınlama dozunun ise 20 kGy olduğu tespit edilmiştir.
Son olarak atık suyun Vibrio Fischeri olarakta adlandırılan lüminesans bakterileri ile toksisite değerlendirmeleri yapılmıştır. Işınlanmamış atıksu ve demir eklenip ışınlanmış atıksular arasındaki toksisite değişimleri tespit edilmiştir.

Abstract:
Wastewater of coal coking processes contains high concentrations of toxic compounds such as CN-, SCN-, phenol and organic pollutants. Before discharging coking wastewater, its pollution level should be decreased in a level described in the relevant legislation not to harm the environment. Organic pollutants in wastewater, which contains a high concentration of pollution cannot be sufficiently treated by biological purification methods. Thus, it is purposed to treat coking wastewater with gamma rays as an alternative to the conventional treatment methods. Radiation technology is one of the most promising technologies among treatment methods. When it is specifically compared with physical, chemical and biological treatment methods, it has many ecological and technological benefits. Ionizing radiation has advantages over other advanced oxidation processes (AOP) because it forms both reducing (eaq-, H), and (OH, H2O2, HO2, O2-) oxidizing radicals together.
In this study, after specifying the characteristic structure of wastewater, coke wastewater was radiated using 60Co-Ɣ source at different doses (0 kGy-100 kGy). Even with the application of an over dose of 100 kGy, some pollutants remain in the water. In order to increse mineralization efficacy and to achieve the radiation at lower doses, different concentrations (% 0 H2O2-%3 H2O2) of hydrogen peroxide was added. However, the determined hydrogen peroxide concentration and radiation dose (20 kGy- % 0.5 H2O2) were not only appropriate for biological treament process but also it increased COD amount of the wastewater. Due to residual H2O2 for that reason, iron irradiations were done at different concentrations. It was detected that suitable Fe2+ concentration was 3 mM and irradiation dose was 20 kGy, respectively.
Finally, toxicity evaluation of wastewater was performed by luminescence bacteria named Vibrio Fischeri. The toxicity changes were determined between before and after irradiated of wastewater as well as iron added wastewater.