Katı atık sahası sızıntı sularının arıtım tesisi (MBR+UF+NF) nanofiltrasyon konsantrelerinin arıtımı için etkili bir elektrooksidasyon reaktörünün geliştirilmesi
Development of an effective electrooxidation reactor for the treatment of nanofiltration concentrates from municipal landfill leachate treatment plant (MBR+UF+NF)
Yazar: ÇİSEL İSKURT
Danışman: PROF. DR. MEHMET KOBYA
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Elektrokimyasal oksidasyon = Electrochemical oxidation ; Elektrooksidasyon = Electrooxidation ; Fizikokimyasal arıtım = Physicochemical treatment ; Katı atıklar = Solid wastes ; Koagülasyon = Coagulation ; Nitratlar = Nitrates ; Organik maddeler = Organic matters

Özet:
Tez çalışması, kompleks atıksu karakterizasyonu ve yüksek kirletici konsantrasyonuna sahip sızıntı suyu membran konsantreleri (SSMK) arıtımında kullanılabilecek etkili bir reaktörün geliştirilebilmesi için sistemin anlaşılmasına yöneliktir. Koagülasyon, elektrooksidasyon (EOx) prosesi öncesinde bir ön arıtım olarak tercih edilmiştir. Çalışmalarda EOx sırasında üretilen proses gazının havaya salındığı (Reaktör-1) ve sistem içerisine geri devrettirildiği (Reaktör-2) iki farklı reaktör kullanılmıştır. Ön arıtımı gerçekleşen atıksu iki farklı anot materyali (TiO2-RuO2-IrO2 (TRI)) ve bor katkılı elmas (BDD)) kullanılarak arıtılmıştır. Farklı akım yoğunluklarında (J) ve başlangıç pH (pHi) değerlerinde kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), amonyak ve toplam Kjeldahl azotu (TKN) giderim verimleri ve toplam aktif klor (TAK) konsantrasyonları incelenmiştir. Elektrokimyasal prosesler tarafından bir dezavantaj olarak ortaya çıkan, çevre ve insan sağlığına olumsuz etkileri olan nitrat, halojenli organik bileşikler (HOB'ler) ve adsorplanabilen organik halojenler (AOX) gibi yan ürün oluşum kapasiteleri de incelenmiştir. 
Tez çalışması sonucunda organik madde gideriminde BDD anot etkiliyken, nitrat üretme kapasitesinin TRI anotta daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. En uygun maliyetli (3.429 $/kg KOİ) SSMK arıtımı Reaktör-1'de iki BDD anot ve bir paslanmaz çelik (SS) katot kullanılarak gerçekleştirilen deneyde elde edilmiştir. Bu koşuldaki kirletici giderim verimleri, KOİ için %97.25, amonyak için%95.52 ve TKN için %99.25 olarak elde edilmiştir.
Bu tez kapsamında yapılan çalışmalarda kullanılan anot malzemelerinin atık su ile olan uyumu detaylıca anlaşılmış, etkili bir arıtım ve daha az yan ürün oluşumu için koşullar belirlenmiştir. Elde edilen sonuçların yüksek kirletici giderim kapasitesine sahip sızıntı suyu membran konsantrelerinin arıtımına ışık tutacağı düşünülmektedir.

Abstract:
The thesis is aimed at understanding the system in order to develop an effective reactor that can be used in complex wastewater characterization and treatment of landfill leachate membrane concentrates (LLMC) with high pollutant concentrations. Coagulation was preferred as a pretreatment before the electrooxidation (EOx) process. The pretreated wastewater was treated using two different anode materials (TiO2 -IrO2 -RuO2 (TRI)) and boron doped diamond (BDD). Chemical oxygen demand (COD), ammonia, total Kjeldahl nitrogen (TKN) removal efficiencies and total active chlorine (TAK) concentrations were investigated at different current densities (J) and initial pH (pHi) values. By-product formation capacities such as nitrate, halogenated organic compounds (HOCs) and adsorbable organic halogens (AOX), which are disadvantageous by electrochemical processes and have negative effects on environment and human health, were also investigated.
As a result of the thesis, it was observed that while BDD was effective in organic matter removal, the nitrate producing capacity was higher at the TRI anode. The most cost-effective LLMC treatment was obtained in the experiment using two BDD anodes and a stainless steel (SS) cathode in Reactor-1. 97.25% for COD, 95.52% for ammonia and 99.25% for TKN removal efficiencies were obtained under these conditions.
Within the scope of this thesis, compatibility of the anode materials used in the studies with the wastewater was understood in detail, and the conditions for an effective treatment and less by-product formation were determined. It is thought that the results obtained will shed light on the treatment of wastewater with high pollutant removal capacity.