Petrol rafinerisi fenolik atıksularının foto-fenton prosesi ile arıtılabilirliği
Removal of phenol from oil refinery phenolic wastewater with photo-fenton-uvc254 process
Yazar: FATİH GÜLMEZ
Danışman: DOÇ. DR. ESRA CAN DOĞAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su = Waste water ; Fenolik bileşikler = Phenolic compounds ; Petrol rafinerileri = Petroleum rafineries ; Su kirliliği = Water pollution ; Taguchi deneyleri = Taguchi experiments

Özet:
Petrol rafineri endüstrisinde bir birim ham petrolün rafinajı için 0,4 ile 1,6 birim arasında değişen miktarlarda proses suyu kullanılmaktadır ve bu oranda atık su oluşmaktadır. Geciktirilmiş koklaştırma ünitesinden gönderilen yüksek fenol içerikli atıksulara mikrobiyolojik aktivite üzerindeki inhibe edici etkisi sebebiyle 1/10 oranında yağlı atık su ile seyreltme uygulanmaktadır. Bu çalışmada; pH: 10,2, fenol: 80,6 mg/L, KOİ: 1682 mg/L, toplam siyanür: 6 mg/L, yağ ve gres: 12,2 mg/L, S-2: 0,172 mg/L and NH4-N: 360 mg/L karakterizasyonuna sahip gerçek bir petrol rafinerisi fenolik sıyrılmış atıksularından foto-Fenton-UVC254 prosesi ile fenol giderimi performansı laboratuvar ölçekli olarak araştırılmıştır. Taguchi deneysel tasarımı kullanılarak reaksiyon süresi (60, 90, 120 dak), H2O2/Fenol oranı (5, 7,5, 10), H2O2/Fe+2 oranı (5, 10, 15) ve ışık şiddeti (UVC lamba sayısı: 2, 3, 4) parametrelerinin fenol giderim performansı üzerine etkisi incelenmiş, fenol giderim performansı sonuçları cevap yüzey yöntemi ile değerlendirilmiştir. Optimum koşullarda (reaksiyon süresi: 120 dak; H2O2/Fenol: 10; H2O2/Fe+2: 5 ve lamba sayısı: 4) yürütülen foto-Fenton prosesi sonucu arıtılmış su fenol değeri 4,89 mg/L değerine düşürülerek %94'lük giderim verimi elde edilmiştir. Sonuç olarak, foto-Fenton prosesinin fenol, sülfür, siyanür, yağ ve gres gideriminde etkili olduğuna karar verilmiş ve arıtılmış suyun pH ayarlaması (6-9) yapıldıktan sonra seyreltme ihtiyacı olmadan aktif çamur sistemine beslenebileceği tespit edilmiştir. İlave olarak, daha yüksek Fe+2 ve H2O2 konsantrasyonları ve daha uzun reaksiyon süreli foto-Fenton uygulamaları ya da foto-Fenton prosesinden sonra membran prosesi kullanımı gibi alternatif uygulamalarla da arıtılmış suyun doğrudan deniz deşarjı ya da atık su geri kazanım ünitesi beslemesi için değerlendirilebileceği görülmüştür.

Abstract:
In oil refining industry; for one unit of crude oil refining, between 0.4 and 1.6 units of process water is needed. Wastewater with high phenol concentration, formed in the delayed coker units, causes a high inhibition effect on microbiological activity. Therefore, it is diluted 1/10 with oily wastewater to treat in the activated sludge system. In this study; phenol removal performance of photo-Fenton-UVC254 process from phenolic stripped real refinery wastewater having characteristics of pH: 10.2, phenol: 80.6 mg/L, COD: 1682 mg/L, total cyanide: 6 mg/L, oil-grease: 12.2 mg/L, S-2: 0.172 mg/L and NH4+-N: 360 mg/L has been investigated at laboratory scale. Experiments were planned with Taguchi experimental design and process time (60, 90, 120 min), H2O2/Phenol rate (5, 7.5, 10), H2O2/Fe+2 rate (5, 10, 15) and light intensity (number of UVC lamps: 2, 3, 4) parameters on phenol removal were investigated, then evaluated by response surface methodology. The effluent phenol value was reduced to 4.89 mg/L with 94% removal efficiency with photo-Fenton process under optimum conditions (process time: 120 minutes; H2O2/Phenol: 10; H2O2/Fe+2: 5 and number of lights: 4). Consequencely, it was determined the photo-Fenton process is very effective in removing phenol, sulfur, cyanide and oil-grease and the effluent can be fed into the activated sludge system without dilution after adjusting pH to 6-9. Additionally, with alternative applications such as longer-term photo-Fenton application with higher iron and H2O2 or the use of membrane processes after photo-Fenton, the treated water can be sent to the wastewater recovery unit or deep sea discharge.