Fenton ve elektrokoagülasyon yöntemleriyle fıstık işleme sanayi  
atıksularının arıtımının incelenmesi
Investigation of treatment of pistachio processing industry wastewaters by fenton and electrocoagulation methods
Yazar: SERKAN BAYAR
Danışman: PROF. DR. RECEP BONCUKCUOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, Fenton, Elektrokoagülasyon (EK) ve Elektrofenton (E-Fenton) gibi ileri arıtma prosesleri ile Fıstık İşleme Sanayi atıksularından (FİSA) KOİ‒TOK ve TF'ün arıtılabilirlik performansları araştırılmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan atıksu Gaziantep ili sınırları içerisinde faaliyet gösteren ve fıstık üretimi yapan yerel bir işletmeden temin edilmiştir. 
Çalışmanın ilk kısmında Al ve Fe plaka elektrotlar kullanılarak EK deneyleri yapılmıştır. Deneylerde prosese karıştıma hızının, pH'nın, akım yoğunluğunun ve destek elektrolit konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. Al plaka elektrotlarla gerçekleştirilen EK deneylerinin sonuçları Fe plaka elektrotlarla yapılan deney sonuçlarına göre çok daha yüksek giderim verimleri elde edilmiştir. Al plaka ile gerçekleştirilen EK denemelerinde en yüksek giderme verimleri pH= 4'te, 200 rpm karıştırma hızında, 6 mA cm-2 akım yoğunluğunda ve 180 dakika deney süresi sonunda 41.4 kWsaat m-3 enerji tüketilerek %60.1 KOİ, %45.5 TOK ve %71.5 TF olarak gerçekleşmiştir. Fe plaka elektrot kullanıldığında ise en yüksek giderme verimleri %46 KOİ, %36.1 TOK ve %66 TF olarak gerçekleşmiş ve bu denemede 34.2 kWsaatm-3 enerji tüketilmiştir.
Çalışmanın ikinci kısmında ise gerek işlem süresini kısaltmak, enerji tüketimlerini azaltmak gerekse daha yüksek giderim verimleri elde etmek için farklı ek işlemler uygulanması yoluna gidilmiştir. Bunun için. Fenton prosesi ile elektrokimyasal metot uygulamalarının bir arada gerçekleştirildiği metot olan E-Fenton prosesi uygulanmıştır. Proseste farklı H2O2, pH ve akım yoğunlukları denenmiş ve optimum şartlarda %80.7 KOİ, %57.6 TOK ve %88.9 TF giderimi gerçekleşmiştir. Son olarak Fenton oksidasyonu ile yapılan çalışmalarda ise istenen KOİ, TOK ve TF giderim verimlerinin elde edilmesi için atıksu pH değerinin, H2O2 konsantrasyonun ve Fe+2'nin optimum miktarları belirlenmiştir. Optimizasyon çalışmaları sonucunda Fenton oksidasyonunda optimum şartlar; pH 3; 1.30 grL-1 Fe+2, 19.2 grL-1 H2O2 konsantrasyonu olarak belirlenmiş ve bu şartlar altında KOİ, TOK ve TF giderim verimleri sırasıyla %79.9-%54 ve %88.7 olarak bulunmuştur.
Deneysel çalışmalar sonucunda H2O2 oksidantının belirgin bir etkisi gözlenmiştir zira en yüksek giderme verimleri E-Fenton prosesi ile yapılan denemelerde elde edilirken en düşük giderme verimleri ise Fe plaka elektrot kullanılarak gerçekleştirilen elektrokoagülasyon denemelerinde elde edilmiştir. Fenton ve E-Fenton proseslerinde KOİ, TOK ve TF iki aşamada oksidasyon ve koagülasyon mekanizmaları yardımıyla giderilmiştir. Deneysel çalışmalarda işletme maliyetleri de hesaplanmıştır.1 litre atıksuyun arıtımı için Al plaka EK prosesinde 3.43 kr, Fe plaka EK prosesinde 1.904 kr, Fenton prosesinde 8.55 kr, E‒Fenton prosesinde 7.72 kr olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In this thesis study, the treatability performance of of Pistachio Processing Industry Wastewaters (PPIW) was investigated by using advanced treatment methods such as Fenton, Electrocoagulation (EC) and Electrofenton (E-Fenton). We have examined the effect of the following parameters on the removal of chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and total phenols (TP) removal efficiency. The wastewater used in this work was obtained from a local pistachio processing plant, located in the city of Gaziantep. 
During initial stage of the study, Electrocoagulation experiment using Al and Fe plate electrodes were tested. As system parameters; electrode type, stirring speed, initial pH, current density, and supporting electrolyte concentration were chosen. Showed Al plate electrode electrocoagulation experiment that the best removal efficiency under the following conditions: electrolysis time 180 min, stirring speed 200 rpm, constant pH of wastewater 6 and current density 6 mA cm-2. These experimental conditions under COD, TOC and TP removal efficiency have been obtained 60.1%, 45.5 and % 71.5 % respectively. Under this experimental conditions as over determined energy consumption was 41.4 kW-h.m-3.
At the second stage of this study, E-Fenton experiments were performed. The experiments were carried out at the different H2O2 dosages, current density and pH. The optimum experimental conditions, % 80.7 COD, % 57.6 TOC and % 88.9 TP removal efficiency have been obtained. Finally, Fenton experiments were conducted. The experiments were carried out at the different H2O2 dosages, Fe+2 dosages and pH. Fenton experiments when the concentration Fe+2 is 1.30 grL-1, the concentration of H2O2 is 19.2 gr.L-1 and the initial pH is 3, COD, TOC and TP removal efficiency has reached respectively %79.9, %54 and %88.7.
As a result of experiments, the highest efficiency treatment with E-Fenton process to the achievement of the lowest efficiency of Fe plate electrocoagulation treatment experiments conducted. The operational cost of Fenton, E-Fenton and Elektrocoagulation processing was estimated as 8.55, 7.72, 3.43 and 1.904 kr.L-1.wastewater, respectively.