Sızıntı sularının demir katalizli hidrojenperoksit oksidasyonu ile arıtılabilirliğinin araştırılması
Research on treatability of landfill leachates by hydrogen peroxide in the existence of ferric ions
Yazar: UĞUR KURT
Danışman: DOÇ. DR. M. TALHA GÖNÜLLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2000
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Fenton reaksiyonu = Fenton reaction ; Hidrojen peroksit = Hydrogen peroxide ; Oksitlenme = Oxidation ; Sızıntı suyu = Leachate

Özet:
Fenton Reaksiyonları olarak bilinen Fe2+ iyonlarının katalizlediği H2O2 oksidasyonu reaksiyonları, ilk olarak adını aldığı HJ.H. Fenton tarafından 1894 yılında fark edilmiştir. Bu reaksiyonlara ait mekanizmaların aydınlatılabilmesi ise ancak 1930 yılında mümkün olabilmiştir. Reaksiyonların, günümüzde birçok kompleks yapılı evsel ve endüstriyel kaynaklı atıksuda KOİ, renk, koku, toksisite gidermek ve biyolojik parçalanabilirliği artırmak amaçlarıyla kullanıldığı görülmektedir. Sızıntı sularında biyolojik olarak ayrışmadan kalan organiklerin giderimi için bu reaksiyonlar üzerine yapılan çalışma sayısı ancak bir elin parmakları kadardır. Bu tez çalışmasında, İstanbul-Kömürcüoda düzenli depo sahası sızıntı sularının, ham sızıntı suyu(HSS), anaerobik(AnÇ), anaerobik + aerobik arıtma çıkışı suyu(AnAeÇ) ve seyreltilmiş anaerobik çıkış suyu(SanÇ) örnekleri üzerinde Fenton Reaksiyonları ile arıtma verimliliği ve optimum reaksiyon koşullan araştınlmıştır. Fenton Reaksiyonları, tüm örnekler için saptanan optimum pH:3.0'de 2 saat süresince 30 d/d hızda karıştırma ile gerçekleştirilmiş ve bunu takiben pH:8.5-9.0 yapılarak 20 dakika süreli yumaklaştırma aşaması ve sonrasında 1 saat dinlendirme şeklinde gerçekleştirilmiştir. Arıtma verimliliği üst fazda yapılan KOİ, BOİ5, Renk, Bulanıklık ölçümleri ile tespit edilmiş olup, pozitif girişim oluşturabilecek bakiye H2O2 kontrolleri permanganometrik yöntemle yapılmıştır. KOİ ölçümleri öncesinde deney süreci içersinde bozunmadan kalan H2O2, pH:10- 1 1 'de ve 40-50 °C 'da 30 dakika tutularak bozunması sağlanmıştır. Yapılan deneyler neticesinde KOİ konsantrasyonları 580 mg/L olan SAnÇ ile 1750 mg/L olan AnAeÇ örneklerinde optimum 100 mg/L'lik Fe2+ dozuna karşılık teorik H2O2 konsantrasyonunun %40'ı ile SanÇ, %50'si ile AnAeÇ'da %75 mertebesinde KOİ giderme verimi elde edilmiştir. Fenton uygulaması sonucunda aym örneklerde kalan organik kısmın da 1/3 oranında biyolojik olarak parçalanabilir bir yapıya dönüştürüldüğü belirlenmiştir. KOİ konsantrasyonu 6700 mg/L olan AnÇ örneğinde optimum 100 mg/L'lik Fe2+ dozunda teorik ihtiyacın %35'i kadar H2O2 kullanımıyla %65'ler mertebesinde bir arıtma verimliliğine ulaşılmıştır. HSS örneğinde ise 16800 mg/L gibi yüksek bir KOİ konsantrasyonunda H2O2/ Fe2+(w/w)=3 0000/4500 gibi yüksek reaktif konsantrasyonları ile çalışılmasına karşın KOİ giderme verimi %59 seviyesinde kalmıştır. Fenton uygulaması sonrası oluşan üst fazda yapılan KMnÛ4 oksidasyonu ve Aktif-C çalışmalarından toplam arıtma veriminin yaklaşık %10 kadar daha artarak %85'lere çıktığı tespit edilmiştir. Fenton + kimyasal çöktürme deneyleri sonucunda oluşan toplam çamur hacminin kullanılan Fe2+ dozunun ve KOİ konsantrasyonuna bağlı olarak toplam örnek hacminin 1/5 ila 1/15'i oranında olduğu belirlenmiştir. Renk ve bulanıklık gideriminde, elde edilen %99-100 rakamları ile bu parametrelerin Fenton uygulamasında en yüksek giderme verimliliğine ulaşılan alanlar olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the oxidation of organics resisting to biological decomposition process in leachates by means of hydrogen peroxide in the existence of ferrous ions in the medium (Fenton's Reactions) was investigated experimentally. It is illustrated that some amount of non-biodegradable organic substances in leachate can be treated by Fenton reactions. In the experiments, raw leachate from İstanbul-Şile-Kömürcüoda solid waste sanitary landfill and its anaerobic and anaerobic + aerobic treated effluents were used. Optimum experimental conditions for parameters such as pH, Fe2+ and H2O2 doses in order to understand the process performance were determined by realisation of COD, BOD, colour and turbidity analysis in the supernatants of all of the samples. Fenton's processes can occur at lower pH values like 3. After termination of the reactions, in order to precipitate ferrous and ferric ions in the liquid medium, pH value was brought in about 8.5-9.0. At the end of all experimental runs, COD removals from diluted effluent of anaerobic treatment and anaerobic + aerobic treatment effluent were almost 75%. Those from anaerobic treatment effluent and raw leachate sample were obtained as 65% and 59% respectively. As an interesting result, it is observed that about 30 % of COD remaining after Fenton's Reactions was biodegradable. During all the runs, removal of colour and turbidity were at the levels of 99-100%. Measured sludge volumes (as sludge volume /total volume) were 1/5-1/15 that are changing depending on sample's initial COD concentration and applied Fe2+ dose.