Alüm çamurlarının baca gazı arıtımında kullanımı
Use of alum sludge in flue gas treatment
Yazar: RABİA KONAK
Danışman: PROF. DR. ÜLKÜ ALVER ŞAHİN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Dünyada karbon emisyonu azaltımı, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim söz konusu olsa da ulusal ve uluslararası enerji politikalarında yer alan kömürün gündemdeki yerini uzun süre koruması beklenmektedir. Ülkemizin sürdürülebilir çevre ve döngüsel ekonomi noktasındaki 2053 vizyonunda kirletici emisyonların giderimi, atık oluşumunun azaltılması, atığın ekonomik değeri ile yeniden kullanımı bununla birlikte milli kaynaklardan azami yararlanılması hedeflenmektedir. Bu çalışmada fosil yakıtların yakılması sonucu oluşan baca gazlarının absorbsiyon yöntemiyle gideriminde içme suyu arıtma çamurlarının kullanılabilirliği araştırılmıştır. Yerel ve uluslararası literatürde içme suyu arıtma çamurlarının baca gazı gideriminde absorbe edici malzeme olarak kullanılabilirliğine dair çalışma bulunmamaktadır. Çalışma kapsamında İstanbul Su ve Kanalizasyon İdaresi(İSKİ)'ne ait içme suyu arıtma tesislerinden alüm ve demir çamurları alınarak özellikleri belirlenmiştir. Kesikli çalıştırılan bir reaktör sisteminde SO2, NO ve CO2 gazlarından oluşan baca gazı karışımının farklı katı/sıvı(K/S) oranlardaki sulu alüm ve demir çamuru çözeltilerinde absorbsiyonu incelenmiştir. 1/30 K/S oranındaki alüm ve demir keki ile hazırlanan sulu çözeltilerde SO2 gazının alüm çözeltisinde %100'lük oran ile tam tutulabildiği buna karşın demir çözeltisinde %78 oranında tutulma kabiliyeti gerçekleştiği tespit edilmiştir. 1/30 K/S oranında 1 gr alüm keki çözeltisi 80 mg SO2 gazını absorbe etme kapasitesine sahipken bu miktar demir keki çözeltisinde 60 mg olarak bulunmuştur. Sistemin birinci derece reaksiyon kinetiğine eğilimli olduğu değerlendirilmiştir. Deney sonuçlarında ıslak arıtıcı sistem ile demir ve alüm çamurlarının SO2 gazını absorbe edebildiği, sürdürülebilir kalkınma çerçevesinde atığın yeniden kullanılmasıyla sisteme getirmiş olduğu yükün de azaltılmasına katkı sağlayacağı değerlendirilmiştir.

Abstract:
Despite global efforts towards reducing carbon emissions and transitioning to renewable energy sources, coal is anticipated to remain a fixture in both national and international energy policies for the foreseeable future. In our country's 2053 vision for a sustainable environment and circular economy, the aim is to eliminate pollutant emissions, minimize waste generation, repurpose waste for economic benefit, and maximize the utilization of domestic resources. This research investigates the efficacy of using drinking water treatment sludge for the removal of flue gases generated from the combustion of fossil fuels through a wet treatment method. Notably, there is a dearth of studies in both local and international literature on the utilization of drinking water treatment sludge as an absorbent material for flue gas removal. Alum and iron sludges sourced from Istanbul Water and Sewerage Administration (ISKI) drinking water treatment plants were analyzed for their properties. The study focused on the simultaneous absorption of SO2, NO, CO2  at varying rates in the gas mixture in aqueous alum and iron sludge solutions at varying ratios in a batch system. In experiments using 100 ml aqueous solutions with alum and iron cake at a 1/30 solid/liquid ratio, SO2 gas was completely absorbed with 100% efficiency in alum solution within the first 40 minutes, whereas iron solution achieved 78% efficiency. While 1 g of alum cake solution at 1/30 Solid/Liquid ratio had the capacity to absorb 80 mg SO2 gas, this amount was found to be 60 mg in iron cake solution. Results indicate that both iron and alum sludge can effectively absorb SO2 gas in the wet clarifier system, thus potentially alleviating the system's burden and promoting sustainable development through waste reuse.