Zeytin karasuyunun sülfat radikali bazlı ileri elektrokoagülasyon prosesler ile arıtımı
Treatment of olive mill wastewater by sulfate radical based advanced electrocoagulation processes
Yazar: SİNAN TUNÇ
Danışman: DOÇ. DR. SENEM YAZICI GÜVENÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Elektrokoagülasyon = Electrocoagulation ; Peroksidisülfat = Peroxydisulphade ; Zeytin karasuyu = Olive waste water ; Çamur = Sludge

Özet:
Bu çalışmada, zeytin karasuyunun peroksidisülfat (PS) ve peroksimonosülfatın (PMS) oksidan olarak ilave edildiği, anot-katot çifti olarak demir elektrotların kullanıldığı ileri elektrokoagülasyon (EC) prosesi ile arıtımı araştırılmıştır. Konvansiyonel EC prosesine oksidan ilavesi yapılarak yürütülen kontrol deneyleri sonucunda kirletici giderim verimlerinde artış meydana geldiği tespit edilmiştir.  İleri EC prosesleri olarak EC-PS ve EC-PMS prosesleri ile zeytin karasuyundan kirletici gideriminde işletme şartları (atıksu başlangıç pH, uygulanan elektrik akımı, oksidan dozu ve reaksiyon süresi) optimize edilmiştir. Maksimum kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve 254 nm dalgaboyunda elde edilen absorbans değeri (UV254) gideriminin elde edildiği optimum proses şartları klasik optimizasyon ile belirlenmiştir. EC-PS ve EC-PMS prosesleri için optimum pH 4, optimum akım 2 A, optimum oksidan dozu 5 g/L ve optimum reaksiyon süresi 30 dakika olarak belirlenmiştir. Optimum proses şartları altında EC-PS ve EC-PMS prosesleri ile sırasıyla %50,5 ve %48,9 KOİ giderimi, %93,8 ve % 89,3 fenol giderimi, % 87,7 ve % 83.0 UV254 giderimi, %74,5 ve % 64,1 AKM giderim verimi elde edilmiştir. Renk giderim verimleri her iki proses için de %99'un üzerinde bulunmuştur. İleri elektrokoagülasyon proseslerinde görev alan radikal türlerini belirlemek için gerçekleştirilen kısıtlayıcı deneyler her iki proseste de hidroksil ve sülfat radikallerinin görev aldığını ve hidroksil radikallerinin proseslere katkısının beklenenden daha yüksek olduğunu göstermiştir. Spesifik enerji tüketim değerleri EC-PS ve EC-PMS prosesleri için sırasıyla 4,95 ve 5,20 kWh/kg KOİ olarak hesaplanmıştır. Organik giderimi/çamur oranı ise 17,5 g/L değeri ile EC-PS prosesinde daha yüksek bulunmuştur. Sonuç olarak, EC-PS ve EC-PMS proseslerinin zeytin karasuyu arıtımında etkili prosesler olduğu ancak bu proseslerin deşarj limitlerini sağlamada tek başına yeterli olmadığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, the treatment of olive mill wastewater (OMW) was investigated by the advanced electrocoagulation (EC) process, in which peroxydisulfate (PS) and peroxymonosulfate (PMS) were added as oxidants and iron electrodes were used as the anode-cathode pair. As a result of the control experiments carried out by adding the oxidants to the conventional EC process, it was determined that there was an increase in the pollutant removal efficiency. Operating conditions (initial pH of wastewater, applied electric current, oxidant dose, and reaction time) were optimized for pollutant removal from OMW with EC-PS and EC-PMS processes. Optimum process conditions in which maximum chemical oxygen demand (COD) and the absorbance value obtained at 254 nm wavelength (UV254) removal were determined by the classical optimization method. Optimum conditions were obtained as pH 4, applied current 2 A, oxidant dose 5 g/L, and reaction time 30 minutes for the EC-PS and EC-PMS processes. Under optimum conditions, 50.5% and 48.9% COD removal, 93.8% and 89.3% phenol removal, 87.7% and 83% UV254 removal, and 74.5% and 64.1% suspended solids (SS) removal were obtained with EC-PS and EC-PMS processes, respectively. Quenching experiments, which were conducted to determine the radical species involved in the processes showed that hydroxyl and sulfate radicals were involved in both processes and the contribution of hydroxyl radicals to the processes was higher than expected. Specific energy consumption was calculated as 4.95 and 5.20 kWh/kg COD for EC-PS and EC-PMS processes, respectively. The organic removal/sludge ratio was higher in the EC-PS process with a value of 17.5 g/L. As a result, EC-PS and EC-PMS processes were both effective in OMW treatment; however, they were not sufficient enough to meet the discharge limits alone.