Arıtma çamurlarının pirolizinde uçucu metal bileşiklerin kontrolü
Control of volatile metal compounds during waste sludge pyrolysis
Yazar: HİLAL ÖZEK SADIKOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ATAKAN ÖNGEN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Arıtma çamuru = Treatment sludge

Özet:
Dünya nüfusunun artan ihtiyaçlarıyla birlikte sanayi ve teknolojide hızla gelişmektedir. Bu gelişme süresince, sanayi tesislerinden kaynaklanan atık miktarları da artmaktadır. Bu atıkların kontrol altına alınması ve yeniden değerlendirilmesi sürdürebilir gelişme açısından oldukça önemlidir.
Galvanizleme arıtma çamurları yüksek metal içeriğine sahip çamurlardır. Bu çamurlar için çeşitli bertaraf yolları mümkündür, piroliz yöntemi de bu teknolojilerden biridir. Fakat termokimyasal işlemlerle çamurların bertarafında uçucu metal bileşikleri, hava kirliliği açısından sorun oluşturmaktadır.
Bu çalışmanın amacı, mikrodalga ön ısıtma ile birlikte pirolizin uçucu metal bileşiklerinin karakteristikleri üzerindeki etkisini incelemektir. Uçucu metal bileşiklerin davranışını kontrol edebilmek amacıyla numunelere, mikrodalga fırın ile farklı enerji aralıkları ve sürelerde ön ısıtma uygulanmıştır. Böylece mikrodalga ön işleminin, uçucu metal kontrolündeki etkileri araştırılmıştır. Metal analizleri ve elementel analizi yapılmış endüstriyel atıksu arıtma tesisi çamur örnekleriyle, başlangıç şartları belirlendikten sonra piroliz deneyleri yapılmıştır. Piroliz sonrası oluşan katı ürünlerin tekrardan metal analizi yapılarak, mikrodalga ön ısıtma ve pirolizin metaller üzerindeki etkileri incelenmiştir. Piroliz deneylerinden elde edilen gaz ürünün ölçümü gaz analizörü ile yapılmış ve çalışma konusunun dışında kaldığı için sıvı ürünler tartılmış fakat analizleri yapılmamıştır.
Galvano Teknik Sanayi ham atıksu arıtma çamurunda bulunan % ağırlıkça CaO, Fe2O3 ve Cr2O3 metal oksitlerinde, mikrodalga ön ısıtma ve piroliz yapıldıktan sonra başlangıçtaki miktarlara göre artış gözlenmiştir. 600Watt, 5 dk ön işlem ve piroliz uygulanan bütün numunelerde benzer değişimler tespit edilmiştir. Bu noktada CaO, Fe2O3 ve Cr2O3 oksitleri % ağırlıkça; 22,47, 16,93 ve 5,63 ölçülmüştür. MnO, CuO, NiO, SnO2, ZnO metallerinde ise aynı etki gözlenmemiştir. Karşılaştırma amacıyla, karbon içeriği yüksek gıda sanayi atıksu arıtma çamuru seçilmiştir. Belirlenen optimum işletme koşulları uygulanarak, arıtma çamurunun metal içeriği analiz edilmiştir.  Optimum koşullarda çalışılan numunelerin taramalı elektron mikroskobu kullanılarak metal içeriklerinin haritalandırılması yapılmıştır.
Mikrodalga ön ısıtma ve pirolizin birlikte uygulanması ile bazı metallerin stabilize edildiği sonucuna varılmıştır.  Ayrıca, bu deneysel çalışma pilot ölçekli çalışmalar için yeni veriler sağlanması açısından da önem taşımaktadır.

Anahtar kelimeler: Piroliz, Arıtma Çamuru, Uçucu Metal Bileşikleri, Mikrodalga

Abstract:
Industry and technology are developing rapidly with the growing needs of the world population. During this development, the amounts of waste from industrial plants are also increasing. Control and recycling of these wastes are very important for Sustainable Development.
Galvanizing sludge has a high metal content. There are several ways to dispose of this sludge, one of these technologies is pyrolysis method. But in the disposal of sludge with thermochemical processes, volatile metal compounds poses problems in terms of air pollution.
The aim of this study is to examine the effect of pyrolysis with microwave preheating on the characteristics of volatile metal compounds. In order to control the behavior of volatile metal compounds, samples were preheated with microwave owen in different energy ranges and times. Thus, the effects of microwave pretreatment on the control of volatile metal were investigated. With industrial wastewater treatment plant sludge samples which has been done metal analysis and elemental analysis, pyrolysis experiments were performed after determining the initial conditions. The resulting solid products after pyrolysis were analyzed again, microwave preheating and pyrolysis effects on the metals were studied. Measurement of the gas product obtained from the pyrolysis experiments was made by the gas analyzer. Because it is except of the study's aim, liquid products were weighed but not analyzed. 
After microwave preheating and pyrolysis, an increase by the initial amount was observed in the weight percent of CaO, Fe2O3 and Cr2O3 metal oxides which located in Galvano Technical Industry raw wastewater treatment sludge. Similar changes were detected in all samples applied 600 watt, 5 minutes preheating and pyrolysis. In this point, the weight percent of CaO, Fe2O3 and Cr2O3 metal oxides was measured as 22.47, 16.93 and 5.63. The same effect was not observed in MnO, CuO, NiO, SnO2, ZnO metal oxides. In order to compare, food industry wastewater treatment sludge which has high carbon content has been selected. After applying of determined optimum operating conditions, the metal content of the treatment sludge was analyzed. Mapping the metal content of the samples studied in optimum conditions was done with using scanning electron microscopy. 
It is concluded that, some metals are stabilized with the combined use of microwave preheating and pyrolysis. Additionally, this experimental study is also important to provide new data for the pilot-scale studies.

Keywords: Prolysis, Treatment Sludge, Volatile Metal Compounds, Microwave