Alkolsüz içecek endüstrisinden kaynaklanan atıksuların elektrooksidasyon ile arıtımı
Electrooxidation treatment of wastewater from the soft drink industry
Yazar: FUNDAGÜL ERGÜVEN
Danışman: PROF. DR. YUNUS KAYA ; DOÇ. DR. AHMET AYGÜN
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Gün geçtikçe çoğalan nüfusun gereksinimlerini karşılamak amacıyla üretimin artması ve sanayinin büyümesi çevre kirliliği sorununu beraberinde getirmektedir. Endüstriyel  atık su, evsel atık su ve ortak kaynaklardan gelen atık su ile karşılaştırıldığında önemli farklılıklara sahiptir. Endüstriyel sistemlerdeki atık su kaynaklarının sayısı, atık suyun yapısı ve türü büyük farklılıklar göstermektedir. Bu su kaynağının değişen niteliğine göre atık ve atık su miktarları farklılık göstermektedir. Atıkların ve atık suların miktarlarının tespit edilebilmesi için ana kaynaklarının detaylı bir şekilde değerlendirilmesi gerekmektedir. Üretim faaliyetleri sonucu endüstriyel kirlilik meydana gelmektedir bundan dolayı kirlilik üretimin bir parçası olarak değerlendirilmelidir. Alkolsüz içecek endüstrisi dünyanın en önemli endüstrilerinden biridir. Gıda sektöründe yer alan alkolsüz içecek endüstrisinin üretim sürecinin ana hammaddesi su olduğundan dolayı büyük miktarda tatlı su gerekmektedir. Bu tez çalışmasında alkolsüz içecek atık suyunun elektrooksidasyon yöntemi ile arıtımı incelenmiştir. Alkolsüz içecek atık suyu çoğunlukla yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve askıda katı madde (AKM) ile karakterize edilmektedir. Ağırlıklı olarak şeker gibi organik besinlerin yanı sıra mikroorganizmaların büyümesi için gerekli olan diğer azot ve fosfor elementleri KOİ değerinin yükselmesine neden olmaktadır. Klasik arıtma yöntemleri yüksek makro organik kirlilikleri gidermekte yetersiz kalmaktadır. Bundan dolayı alternatif yöntemlerin araştırılasına gereksinim duyulmuştur. Bu çalışmada klasik yöntemlerin dışında elektrooksidasyon yöntemi ile alkolsüz içecek endüstrisi atık suda bulunan KOİ nin giderimi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar yüzey yanıt metodu (YYM) ile optimize edilmiştir. Bu çalışmada merkezi kompozit dizaynla elektrooksidasyon prosesinde 3 bağımsız değişkenli toplam 17 deney seti ile çalışılmıştır. Bağımsız değişkenlerimiz akım, pH ve elektroliz süresi olarak belirlenmiştir. Bu değişkenlerin KOİ giderimi üzerindeki etkisi, Design Expert yazılımı kullanılarak aydınlatılmıştır. Başlangıç pH 4, Akım 1,75 A ve 8,92 saatte %94,58 ile en yüksek KOİ giderim verimi elde edilmiştir. En düşük maliyet ve en yüksek KOİ giderimi hedeflendiğinde optimum koşullar 2,98 $/m3 maliyetle başlangıç pH 6,19, Akım 0,80 A ve 10 saatte %67,35 KOİ giderimi elde edilmiştir. Elektroliz süresindeki artış KOİ giderim verimini arttırmıştır. Elektroliz süresinin artışı maliyeti arttırmıştır.

Abstract:
The increase in production and the growth of the industry in order to meet the needs of the increasing population day by day bring along the problem of environmental pollution. Industrial wastewater has significant differences compared to domestic wastewater and wastewater from common sources. The number of wastewater sources in industrial systems, the nature and type of wastewater vary greatly. The amount of waste and wastewater varies according to the changing nature of this water source. In order to determine the amount of waste and wastewater, its main sources should be evaluated in detail. Industrial pollution occurs as a result of production activities, so pollution should be considered as a part of production. The soft drink industry is one of the most important industries in the world. Since the main raw material of the production process of the soft drink industry in the food sector is water, a large amount of fresh water is required. In this thesis, the treatment of non-alcoholic beverage waste water by electrooxidation method was investigated. Soft drink wastewater is mostly characterized by high chemical oxygen demand (COD) and suspended solids (SSC). In addition to organic nutrients such as sugar, other nitrogen and phosphorus elements necessary for the growth of microorganisms cause the COD value to increase. Conventional treatment methods are insufficient to remove high macro-organic impurities. Therefore, it was necessary to investigate alternative methods. In this study, the removal of COD in the waste water of the soft drink industry by electrooxidation method, apart from classical methods, was investigated. Obtained results were optimized by surface response method (SRM). In this study, a total of 17 experimental sets with 3 independent variables were studied in the electrooxidation process with a central composite design. Our independent variables were determined as current, pH and electrolysis time. The effect of these variables on COD removal was elucidated using the Design Expert software. The impact of these variables on COD removal was elucidated using Design Expert software. The highest COD removal efficiency of 94.58% was achieved at initial pH 4, current 1.75 A and 8,92 hours. When the lowest cost and highest COD removal were targeted, the optimum conditions were initial pH 6.19, current 0,.80 A and 67.35% COD removal in 10 hours at a cost of 2.98 $/m3. The increase in the electrolysis time increased the cost.