Yağlı atıksuların elektrik alanı uygulamasıyla arıtımı
Treatment of oily wastewater by the application of electric field
Yazar: CANDAN ERYILMAZ
Danışman: PROF. DR. AYTEN GENÇ
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada Petrol Ofisi boryağı kullanılarak hazırlanan sentetik atıksuların arıtımı, alüminyum elektrotlar kullanılarak elektrokimyasal yöntem ile gerçekleştirilmiştir. Deneyler yatay ve dikey olmak üzere aynı hacimli iki farklı elektrokinetik ünitede yapılmıştır ve toplam deney süresi 90 dakika olarak belirlenmiştir. Elektrotlara uygulanan voltaj farkının, elektrot alanının, elektrotların yerleşim düzeninin, debinin ve çalışma modunun yağ giderim verimine etkileri incelenmiştir.  Her iki ünitede de elektrotlar arasındaki potansiyel farkı arttıkça yağ giderim verimi artış göstermiştir. Elektrotlara 15 V potansiyel farkı uygulandığında yatay ve dikey ünitelerde %95 ve %75 yağ giderim verimleri elde edilmiştir. Elektrotlar arası mesafe 1 cm mesafede sabit tutularak 4, 6 ve 8 adet alüminyum levha kullanılarak gerçekleştirilen deneylerde elektrot alanındaki artışa bağlı olarak her iki ünitede de arıtım verimleri artmıştır. Ayrıca monopolar olarak bağlanan 8 alüminyum levha elektrotların elektrokinetik ünitede yerleşim düzenleri değiştirilerek yağ giderim veriminin değişimi incelenmiştir.

Yatay ünitede elektrot yerleşim düzeninin arıtım verimine etkisinin olmadığı, dikey ünitede ise en yüksek arıtım veriminin elektrotların ünitenin çıkışına yerleştirildiğinde sağlandığı gözlenmiştir.  Ayrıca yatay ve dikey ünitede yağ giderim verimleri, atıksuyun debisine bağlı olarak bazı değişiklikler göstermiştir. Her iki ünitede de debinin artması ile yağ giderim verimleri azalmakla birlikte, giderim verimlerinde ki bu azalışların yatay ünitede daha fazla olduğu gözlenmiştir.

Yatay ve dikey ünitede 8 alüminyum elektrot kullanılarak aynı çalışma şartlarında (15 V) kesikli ve sürekli akışlı deneyler yapılmıştır. Kesikli deneylerde, yatay ve dikey ünitelerde elde edilen KOİ giderim verimleri sırasıyla %97 ve %88'dir. Sürekli akışta ise her iki ünitede de %80 KOİ giderim verimi elde edilmiştir ancak, dikey ünitede giderim verimindeki artışların daha yavaş olduğu gözlenmiştir. Her iki ünitede enerji tüketimleri hesaplanmıştır.  Kesikli deneylerde, yatay ve dikey ünitelerdeki spesifik enerji tüketimi 11,77 kW-sa/m3 ve 9,97 kW-sa/m3'tür. Sürekli akışlı deneylerde ise bu değerler 14,64 kW-sa/m3 ve 12,95 kW-sa/m3'tür. Elde edilen sonuçlar yağlı atıksuların kesikli akışlı çalışma modunda elektrokimyasal arıtımında yatay ünite kullanılması durumunda, bulanıklık ve KOİ giderim verimlerinin daha yüksek olduğunu göstermektedir. Ancak yatay ünite kullanımı ile daha yüksek verimler elde edilirken daha fazla enerji tüketimi gerçekleşmektedir. Sürekli akışlı çalışma modunda ise, yatay ünitede KOİ giderimi için tüketilen enerji dikey ünitede tüketilen enerjiden yaklaşık %40 daha fazladır. Bu nedenle sürekli akışlı çalışma modunda yapılan deneylerde, her iki ünitenin benzer giderim verimleri sağlamasından dolayı, dikey ünite kullanılmasının daha ekonomik olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the synthetic wastewater, which was prepared by using Petrol Ofisi boron oil, was treated by electrochemical methods using aluminium electrodes. The experiments were carried out in horizontal and vertical electrokinetic units which have the same volume and total experiment duration was 90 minutes. The effects of the voltage difference applied to the electrodes, electrode area, electrode placements in the electrokinetic units, volumetric flowrate and operation mode on oil removal efficiency have been investigated. Oil removal efficiency was increased as the voltage difference applied to the electrodes increased for both electrokinetic units. The attained oil removal efficiencies were 95% and 75% in horizontal and vertical units, respectively, by the implementation of 15 V voltage difference to the electrodes. The electrochemical experiments were performed by using 4, 6 and 8 aluminium plate electrodes and the distance between two electrodes was kept constant at 1 cm. The removal efficiency increased as the electrode area was increased. Also, 8 aluminium electrodes connected as monopolar, were placed in different location in the electrokinetic units and the effects of electrode locations on oil removal efficiency were investigated.

No effects of electrode placement on removal efficiency were observed in the horizontal unit, on the other hand, the maximum removal efficiency was obtained in the vertical unit when the electrodes were placed at the unit outlet. In addition, oil removal efficiency showed some changes for the horizontal and vertical units depending on wastewater flowrate in. When the wastewater flowrate was increased, oil removal efficiencies decreased in both units, however, these decreases were higher in the horizontal unit in comparison to the vertical unit. 

Batch and continuous electrochemical experiments were carried out in both electrokinetic units by using 8 aluminium plate electrodes and under same operating conditions (15V). The COD removals were 97% and 88% in horizontal and vertical units, respectively, in the batch electrochemical experiments. 80% of COD was removed by using both units in the continuous electrochemical experiments but, the removal efficiency was slower in the vertical unit.  The operating costs were calculated for both electrokinetic units. The specific energy consumptions were 11,77 kW-h/m3 and 9,97 kW-h/m3 in the horizontal and vertical units, respectively, during the batch operating mode. The corresponding values were found to be 14,64 kW-h/m3 and 12,95 kW-h/m3, respectively, for the continuous operating mode. The results show that the electrochemical treatment of oily wastewater provides higher turbidity and COD removal efficiencies by using the horizontal unit in the batch operating mode. However, higher removal efficiency can be obtained by the use of horizontal unit having higher energy consumption. In order to obtain similar COD removal during the continuous operating mode, the energy consumption in the horizontal unit was 30% higher than the energy consumption in the vertical unit. Therefore, it is concluded that the use of vertical unit is more economical in the continuous operating mode, because, similar removal efficiencies can be attained in both units.