Süt ve süt ürünleri endüstrisi atıksularının elektrokoagülasyon yöntemi ile arıtımında rsm kullanılarak proses optimizasyonu
Process optimization of dairy wastewater treatment by electrocoagulation using response surface methodology
Yazar: MUSTAFA EREN SABUNCU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GAMZE VARANK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Al ve Fe elektrotlar kullanılarak elektrokoagülasyon prosesi ile süt ve süt endüstrisi atıksularından KOİ, renk, ortofosfat, AKM ve bulanıklık gideriminde proses parametrelerinin optimizasyonu ve matematiksel model oluşturulması için cevap yüzey yöntemlerinden biri olan merkezi kompozit dizayn metodu uygulanmıştır. Proses değişkenleri olan pH, akım yoğunluğu ve reaksiyon süresinin kirletici giderim verimleri üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Varyans analizi (ANOVA) ve cevap yüzey grafikleri, süt ve süt ürünleri endüstrisi atıksularından KOİ, renk, ortofosfat, AKM ve bulanıklık giderimi için optimum şartların belirlenmesi için uygulanmıştır. Giderim verimlerinin tahmin edilmesi için ikinci dereceden regresyon modelleri, Statgraphics Centurion XVI.I yazılım programı kullanılarak geliştirilmiştir. Optimum şartlar altında Fe elektrotlar kullanılarak sağlanan giderim verimleri, KOİ için %98,91 ve ortofosfat için % 98,24, Al elektrotlar kullanılarak sağlanan giderim verimleri, KOİ için %98,84 ve ortofosfat için %99,78 olarak belirlenmiştir. Optimum şartlarda elektrik ve elektrot sarfiyatının her ikisini de içeren işletme maliyeti, Fe elektrot için, 0,54 €/m3, Al elektrot için 0,42 €/m3 olarak tespit edilmiştir. Elektrokoagülasyon prosesinde optimum şartlar altında oluşan çamur FT-IR yardımıyla karakterize edilmiştir. Çalışma sonuçları, cevap yüzey yönteminin, süt endüstrisi atıksuyuna uygulanan EC prosesinin işletme şartlarının optimizasyonu için etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this study, response surface methodology (RSM) approach using Central Composite Design (CCD) was applied to develop mathematical model and optimize process parameters for COD, color, orthophosphate, TSS and turbidity removal from dairy wastewater by electrocoagulation process using iron and aluminium electrodes. Evaluation of the effects and interactions of process variables; pH, current density and reaction time were studied. 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 efficiencies using Statgraphics Centurion XVI.I software programme. Under optimal values of process parameters 98.91 % COD and 98.24 % orthophosphate removal efficiencies with Fe electrodes, 98.84 % COD and 99.78 % orthophosphate removal efficiencies with Al electrodes were obtained. The operational cost including both electricity and the electrode consumption at optimum conditions were determined to be 0.54 and 0.42 €/m3 for Fe and Al electrodes, respectively. The sludge formed under optimized conditions in EC process was characterized by FT-IR analysis. Results of the study show that RSM is a powerful tool for optimizing the operational conditions of electrocoagulation for COD, color, orthophosphate, TSS and turbidity removals from dairy wastewater.