Evsel atıksuların elektrokimyasal arıtma prosesleri ile arıtılması
Treatment of domestic wastewater by electrochemical treatment processes
Yazar: MEHMET UTKU KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. FUAT ÖZYONAR
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında sürekli ve kesikli sistemlerde elektrokoagülasyon (EC)- elektrooksidasyon (EOx) ardışık prosesleri ile evsel atıksuyun arıtılabilirliği incelenmiştir. Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), amonyum azotu (NH4-N), nitrat azotu (NO3-N), bulanıklık, fosfat fosforu (PO4-P), nitrit azotu (NO2-N) ve Escherichia coli (E.coli) giderimi için işletme parametrelerinin elektrokoagülasyon ve elektrooksidasyon proseslerine etkileri incelenmiştir. Deneyler EC işleminin KOİ, bulanıklık, PO4-P, NO3-N, NO2-N ve E.coli'yi etkili bir şekilde giderdiğini ancak NH4-N'i gideremediğini ortaya koymuştur. EC işlemi tamamlandıktan sonra evsel atıksudaki NH4-N ileri arıtma yöntemi olan EOx ile giderilmiştir. EC prosesinde optimum koşullar elektrot tipi olarak demir anot–karbon keçe katot, akım yoğunluğu 100A/m2, başlangıç pH'ın orijinal pH ve reaksiyon süresi 20 dk olarak belirlenmiştir. Bu koşullar altında KOİ, bulanıklık, PO4-P, NO2-N, NO3-N ve E.coli'nin giderim verimleri sırasıyla %90,2, %96,0, %97,0, %88,2, %73,6 ve %97,9 olarak bulunmuştur. Ti/SbO2 anot ve paslanmaz çelik katotların kullanıldığı, 100A/m2 akım yoğunluğu ve 30 dk'lık işletme süresi olan EOx prosesinin optimum çalışma koşulları için giderim verimleri KOİ, NH4-N ve E.coli için sırasıyla %95,4, %89,4 ve %99,99 olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak bu tez çalışmasında EC prosesinin KOİ, bulanıklık, PO4-P, NO2-N ve NO3-N'in giderilmesinde etkili bir yöntem olduğu görülmüştür. Ayrıca EC prosesi sonucu çamurun fiziksel ve kimyasal yapısı SEM, EDX, XRD ve SVI anaizleri ile belirlenmiştir.  Ardışık artıma yönteminin ise organik, inorganik kirleticilerin ve E.coli'nin evsel atıksulardan uzaklaştırmak için etkili bir yöntem olduğuna kanaat getirilmiştir.

Anahtar kelimeler: Evsel atıksu arıtımı, KOİ giderimi, NH4-N giderimi, E.coli giderimi, Elektrokimyasal arıtım

Abstract:
In this thesis, the feasibility of electrocoagulation (EC)-electrooxidation (EOx) processes for the treatment of domestic wastewater was investigated. In addition, by operating the processes in batch and continuous modes, the chemical oxygen demand (COD), ammonium nitrogen (NH4-N), nitrate-nitrogen (NO3-N), turbidity, phosphate phosphorus (PO4-P), nitrite nitrogen (NO2-N), and Escherichia coli (E.coli) were investigated. In the study, it was observed that COD, turbidity, PO4-P, NO3-N, NO2-N, and E.coli were effectively removed with the EC process, but NH4-N was not removed at the desired removal efficiency. It is aimed to remove NH4-N in domestic wastewater after EC process with EOx, which is an advanced treatment method. In the EC process, optimum operating conditions were determined as electrode type, iron anode-carbon felt cathode, current density 100A/m2, original pH of the initial pH, and reaction time of 20 minutes. Under these conditions, the removal efficiencies of COD, turbidity, PO4-P, NO2-N, NO3-N, and E.coli were found to be 90,2%, 96,0%, 97,0%, 88,2%, 73,6%, and 97,9%, respectively. Optimum operation conditions of the EOx process; Removal efficiencies for COD, NH4-N, and E.coli have been determined as 95,4%, 89,4%, and 99,99%, respectively, at 100 A/m2 current density and 30 min operating time using Ti/SbO2 anode and stainless steel cathodes. As a result, in this thesis study, it was seen that the EC process is an effective method for removing COD, turbidity, PO4-P, NO2-N, and NO3-N. The EOx process, on the other hand, was found to be effective in the removal of COD, E. Coli, and NH4-N after EC. It was found that the sequential electrochemical treatment method is an effective method for the removal of organic and inorganic pollutants and E.coli from domestic wastewater. In addition, the physical and chemical structure of the sludge as a result of the EC process was determined by SEM, EDX, XRD, and SVI analyzes. 

Keywords: Domestic wastewater treatment, Removal of COD, Removal of NH4-N, Removal of E. coli, Electrochemical Treatment