Deri endüstrisi atıksularının elektrokoagülasyon ve elektro-fenton yöntemleri ile arıtımında RSM kullanılarak proses optimizasyonu
Process optimization of tannery wastewater treatment by electrocoagulation and electro-fenton techniques using response surface methodology
Yazar: GÖKHAN GÜRBÜZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GAMZE VARANK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, deri sanayi atıksularının arıtımında demir elektrotlar kullanılarak elektrokoagülasyon ve elektro-Fenton prosesleri ile KOİ ve TAKM giderimi için proses parametrelerinin optimizasyonu ve matematiksel model geliştirilmesi için cevap yüzey metotlarından biri olan merkezi kompozit dizayn uygulanmıştır. Cevaplar ve proses değişkenleri arasındaki etkileşimi elde etmek ve verileri analiz etmek için ANOVA analizi kullanılmıştır. Varyans analizi (ANOVA), giderim prosesleri üzerine proses parametrelerinin göreceli önemini göstermektedir. Giderim verimlerinin tahmin edilmesi için ikinci dereceden regresyon modelleri, Statgraphics Centurion XVI.I yazılım programı kullanılarak geliştirilmiştir. Optimum şartlar; elektro-Fenton prosesinde KOİ giderimi için reaksiyon süresi 5 dak., pH 3.31, akım yoğunluğu 53.72 mA/cm2 ve H2O2 dozajı 0.14 M, elektrokoagülasyon prosesinde reaksiyon süresi 40.4 dak., pH 7.0 ve akım yoğunluğu  50.9 mA/cm2 iken, TAKM giderimi için elektro-Fenton prosesinde reaksiyon süresi 45 dak., pH 2.0, akım yoğunluğu 65.0 mA/cm2 ve H2O2 dozajı 0.06 M, elektrokoagülasyon prosesinde reaksiyon süresi 45 dak., pH 5.48 ve akım yoğunluğu 65.0 mA/cm2 olarak bulunmuştur. Optimum şartlarda KOİ giderim verimleri elektrokoagülasyon ve elektro-Fenton prosesleri için sırasıyla % 54.8 ve % 87.3 iken TAKM giderim verimleri  % 86 ve % 88 olarak elde edilmiştir.İşletme maliyetleri, optimize edilmiş koşullarda elektrokoagülasyon ve elektro-Fenton prosesleri için 0.64  €/m3 ve 0.68 €/m3 olarak hesaplanmıştır. Elektro-Fenton prosesinin deri sanayi atıksularının arıtımında çok daha etkili bir arıtım yöntemi olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, response surface methodology (RSM) approach using Central Composite Design (CCD) is applied to develop mathematical model and optimize process parameters for COD and TSS removal from tannery wastewater by electrocoagulation and electro-Fenton processes using iron electrodes. ANOVA was used to analyse the data and to obtain the interaction between the process variables and the responses. Analysis of variance (ANOVA) showed the relative significance of process parameters in removal process. The second-order regression model was developed to predict the removal efficiency using Statgraphics Centurion XVI.I software programme. The optimal conditions were found to be reaction time 5.0 min, pH 3.31, current density 53.72 mA/cm2, and H2O2 dose 0.14 M for electro- Fenton and reaction time 40.4 min, pH 7.0 and current density 50.9 mA/cm2 for electrocoagulation for COD removal whereas reaction time 45.0 min, pH 2.0, current density 65.0 mA/cm2, and H2O2 dose 0.06 M for electro- Fenton and reaction time 45.0 min, pH 5.48 and current density 65.0 mA/cm2 for electrocoagulation for TSS removal. At optimum conditions 54.8% and 87.3% COD removal efficiencies was achieved in electrocoagulation and electro-Fenton processes, respectively. At optimum conditions 86% and 88% TSS removal efficiencies was achieved in electrocoagulation and electro-Fenton processes, respectively.The operating costs for elecrocoagulation and electro-Fenton processes at optimized conditions were calculated to be 0.64  €/m3 and 0.68 €/m3. Electro-Fenton pocess is found to be more effective in tannery wastewater treatment.