Farklı arıtım yöntemleri kullanarak Bingöl katı atık depolama sahası sızıntı suyunun arıtılabilirliğinin araştırılması ve kinetik çalışmalar
Investigation of treatability of Bingol solid waste landfill leachate using different treatment methods and kinetic studies
Yazar: AYŞENUR ÖĞEDEY
Danışman: PROF. DR. ENSAR OĞUZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Aktif karbon = Activated carbon ; Bulanıklık = Turbidity ; Elektrokoagülasyon = Electrocoagulation ; Grafen oksit = Graphene oxide ; KOİ = COD ; Sızıntı suyu = Leachate

Özet:
Amaç: Bu çalışmada Bingöldeki katı atık deponi sahasında oluşan sızıntı suyu kirlilik parametreleri açısından karakterize edildi. Karakterizasyondan sonra sızıntı suyunda KOİ, NH3-N ve bulanıklık konsantrasyonlarının yüksek olduğu belirlendi. Kompleks ve toksik bir yapıya sahip olan sızıntı suları arıtılmadan göl, nehir ve akarsu gibi alıcı ortamlara deşarj edildiğinde suyun doğal yapısı bozularak sucul ortamı canlı organizmalar açısından yaşanmaz bir hale getirirler. Bu dirençli ve toksik maddeler besin zinciri yoluyla insanların ve diğer canlıların bünyesinde birikerek çeşitli hastalıklara ve yaşam kalitesinin bozulmasına neden olurlar. Bu nedenle bu tez kapsamında değişik arıtım prosesleri kullanarak sızıntı sularından KOİ, NH3-N ve bulanıklık giderimi amaçlanmıştır.
Yöntem: Bu çalışmada, Toz Aktif Karbon (PAC) ve Toz Aktif Karbon-Grafen Oksit (PAC-GO) adsorpsiyonu, Elektrokimyasal prosesler, Kombine elektrokoagülasyon-PAC adsorpsiyonu, Ardışık elektrooksidasyon/(PAC) ve Ardışık elektrooksidasyon/(PAC-GO) adsorpsiyonu gibi prosesler kullanılarak sızıntı suyundan KOİ, NH3-N ve bulanıklık giderim verimleri ve mekanizmaları belirlenmiştir. Ayrıca bu proseslere ait reaksiyon kinetikleri, adsorpsiyon izotermleri ve termodinamik parametreler ve elektrokimyasal prosesler ilgili işletme maliyetleri belirlenmiştir.
Bulgular: PAC-GO adsorpsiyonu ile sızıntı suyundan KOİ, NH3-N ve bulanıklık giderim verimlerinin PAC adsorpsiyonu prosesi ile elde edilen KOİ, NH3-N ve bulanıklık giderim verimlerden daha büyük olduğu belirlendi. Elektrokoagülasyon prosesi ile pH 5 değerinde sızıntı suyundan KOİ giderim verimi %87 olarak belirlendi. Elektrokoagülasyon prosesi ile pH 5 değerinde sızıntı suyundan KOİ giderim veriminin PAC, PAC-GO adsorpsiyonu ve elektrooksidasyon prosesi ile KOİ giderim veriminden daha büyük olduğu ortaya konuldu. Diğer prosesler içerisinde pH 5 değerinde %88.5 KOİ, %76.5 NH3-N ve %99.8 bulanıklık giderim verimleri ile ardışık elektrooksidasyon/elektrokoagülasyon prosesi sızıntı suyundan KOİ, NH3-N ve bulanıklık gideriminde en etkili proses olarak belirlendi. Ardışık elektrooksidasyon/PAC-GO adsorpsiyonu ve elektrooksidasyon/PAC adsorpsiyon prosesi KOİ, NH3-N ve bulanıklık gideriminde etkili prosesler olarak belirlendi. Elektrooksidasyon prosesinin sızıntı suyundan NH3-N ve bulanıklık gideriminde en uygun proses olduğu belirlendi.
Sonuç: Gerek maliyet gerek işletme süresi dikkate alındığında pH 5 değerinde %86 KOİ ve %91 bulanıklık giderim verimi ile kombine elektrokoagülasyon-PAC adsorpsiyonunun sızıntı suyundan KOİ ve bulanıklık gideriminde en etkili bir proses olduğu tespit edildi. Elde edilen veriler ışığında, sızıntı suyu arıtımında KOİ gideriminde toplam tüketim maliyeti açısından kombine Elektrokoagülaston-PAC adsorpsiyon prosesinin elektrokoagülasyon ve elektrooksidasyon gibi kimyasal proseslerden daha düşük maliyetli bir proses olduğu belirlendi.

Abstract:
Purpose: In this study, the leachate formed in the solid waste landfill in Bingöl was characterized in terms of pollution parameters. After characterization, it was determined that COD, NH3-N and turbidity concentrations were high in the leachate. When leachate, which has a complex and toxic structure, is discharged to receiving environments such as lakes, rivers and streams without being treated, the natural structure of the water is deteriorated, making the aquatic environment uninhabitable for living organisms. These resistant and toxic substances accumulate in humans and other living things through the food chain, causing various diseases and deterioration of life quality. Therefore, within the scope of this thesis, it is aimed to remove COD, NH3-N and turbidity from leachate by using different treatment processes.
Method: In this study, the processes such as Powdered Activated Carbon (PAC) and Powdered Activated Carbon-Graphene Oxide (PAC-GO) adsorption, Electrochemical processes, Combined electrocoagulation-PAC adsorption, Sequential electrooxidation/(PAC), and Sequential electrooxidation/(PAC-GO) adsorption were used to determine the efficiencies and mechanisms of COD, NH3-N and turbidity removal from leachate. In addition, the reaction kinetics, adsorption isotherms, thermodynamic parameters of these processes, and the electrochemical processes' operating costs were determined.
Findings: It was determined that the COD, NH3-N and turbidity removal efficiency from the leachate by PAC-GO adsorption were higher than the COD, NH3-N and turbidity removal efficiency obtained by the PAC adsorption process. With the electrocoagulation process, the efficiency of COD removal from leachate at pH 5 was determined as 87%. It was revealed that the efficiency of COD removal from leachate at pH 5 with the electrocoagulation process is higher than that of COD removal with PAC, PAC-GO adsorption and electrooxidation process. Among the other processes, the sequential electrooxidation/electrocoagulation process with 88.5% COD, 76.5% NH3-N and 99.8% turbidity removal efficiency at pH 5 was determined as the most effective process for COD, NH3-N and turbidity removal from leachate. Sequential electrooxidation/PAC-GO adsorption and electrooxidation/PAC adsorption processes were determined as effective in COD, NH3-N and turbidity removal. It was determined that the electrooxidation process was the most suitable for removing NH3-N and turbidity from leachate.
Results: Considering both cost and operating time, it was determined that combined electrocoagulation-PAC adsorption with 86% COD and 91% turbidity removal efficiency at pH 5 was the most effective process for COD and turbidity removal from leachate. In the light of the data obtained, it was determined that the combined Electrocoagulation-PAC adsorption process is a lower cost process than chemical processes such as electrocoagulation and electrooxidation in terms of total consumption cost in COD removal in leachate treatment.