Tekstil atık suyunun çöktürmeyle arıtımında yapay sinir ağı kullanılarak arıtımının modellenmesi ve pH denetimi
In the treatment of textile wastewater with coagulation, modeling of treatment and pH control using artificial neural networks
Yazar: HİLAL AYYILDIZ
Danışman: PROF. DR. ZEHRA ZEYBEK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Tekstil üretim prosesleri doğal kaynaklardan yüksek miktarlarda kullanıp aynı doğrultuda çevreye yüksek oranda atık bırakan endüstri kuruluşlarıdır. Üretim sonucunda çevreye deşarj edilen atık su toprağa ve canlılara zarar verebilecek derecede yüksek miktarda çeşitli kirleticiler içermekte ve bu atık suyun karakterizasyonu; kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), türbidite ve renk parametreleri ile değerlendirilir. Arıtımdan sonra bu parametreler çevre mevzuatı kriterlerine göre doğaya deşarj edilmektedir.
 Bu amaçla arıtma yöntemlerinden çöktürme, kimyasal bir arıtma yöntemi olup, tekstil endüstrisi atık sularının arıtımında çoklukla kullanılan bir prosestir. Tekstil endüstrisinde çöktürme prosesi ile atık su içindeki kirlilikleri çöktürmek için kullanılan  koagülantlar arasında demir klorür, demir sülfat, alüminyum sülfat bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında yapılan deneylerde de kimyasal çöktürücü olarak bu maddeler  kullanılmıştır. Çöktürme için uygun koagülant miktarları  ve ortam pH'ını belirlemek için deneyler 22 faktöriyel deney tasarımına göre yapılmış  ve analiz sonuçları  Design Expert programı ile değerlendirilmiştir. Bu paket programa göre optimum koagülant miktarı ve pH değerleri  alüminyum sülfat, demir klorür ve demir sülfat heptahidrat için  sırasıyla 2.5 g/L  pH  10.0,  4 g/L pH 11, 2.5 g/L pH 12 olarak belirlenmiştir.
Genelleştirilmiş delta kuralı (GDK) ile pH kontrol deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu deneylerde optimizasyon sonucunda belirlenen optimum pH değerleri sisteme set noktası olarak verilmiştir. Her bir  kontrol deneyi setinin başlangıcında  atık su tankına optimum miktarda  koagülantlar eklenmiştir. Deneylerin ardından alınan numuneler ile Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ), türbidite ve renk analizleri yapılarak çöktürme prosesinin GDK kontrol ile etkinliği incelenmiştir. Arıtma yapılmamış atık suyun başlangıç  KOİ değeri  989 mg/L iken arıtmadan sonra elde edilen sonuçlar ise şöyledir; alüminyum sülfat için 220 mg/L, demir klorür için 205 mg/L ve demir sülfat için 238 mg/L'dir. Bu çalışmanın sonucunda en uygun koagülant demir klorür bulunmuştur. GDK kontrol algoritmasının elverişliliği, Self Tuning PID ( STPID) kontrol yöntemi ile de karşılaştırıldığında daha iyi sonuç verdiği gözlenmiştir.

Abstract:
Textile manufacturing processes use large amounts of naturel resources in line with a high rate of waste left to the envoriment. As a result of producing of wastewater that is discharged into the enviroment can damage the soil and the living creatures because of including the high rate of polluants. Chemical oxygene demand (COD), turbidity and colour are the parameters for evaluating the wastewater characterization. After treatment these parameters are discharged into the enviroment according to environmental legislation.
For this purpose one of the treatment methods  coagulation ,   is a chemical  process which is mostly used for  treatment of textile industry wastewater. In textile industry the coagulants used for coagulation process are ferric chloride,  ferric sulphate,  aluminium sulphate have been used for experimental studies.  For optimum coagulant concentration and   pH have been determined  by 22 factorial experiment design. The results of these experiments and analysis have been used in an optimization study in Design Expert software. After that the optimum concentrations and pH  values are for aluminium sulphate, ferric chloride and ferric sulphate 2.5 g/L pH 10, 4 g/L pH 11 and 2.5 g/L pH 12  for given coagulants in order.
The control mechanism  is managed by Generalized Delta Rule (GDR) algorithm. The optimum  pH value is given to the programme as a set point. Optimum coagulants are added in the wastewater reactor start of each control experiments. After the control experiments wastewater samples have been taken from the reactor. Chemical oxygene demand (COD), turbidity and colour analyseses have been  done with these samples for researching the effect of the coagulation processes. COD value of the untreated wastewater sample is 989 mg/L. COD values of the treated samples are with aluminium sulphate 220 mg/L, with  ferric chloride 205 mg/L, with ferric sulphate 238 mg/L. Optimum coagulant of the result  of this study is ferric chloride. In comparison, GDR control algorithm has better results from self tuning PID (STPID) control in this study.