Katı atık sızıntı atık suyu nanofiltrasyon konsantrelerinin kimyasal koagülasyon ile arıtımında nom fraksiyonlarının hpsec ve eem analizleri
Hpsec and eem analysis of nom fractions of solid waste leachate wastewater nanofiltration concentrates in treatment by chemical coagulation
Yazar: AYŞENUR TURAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET KOBYA
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, İstanbul ve Kocaeli illerinde bulunan katı atık sızıntı suyu arıtım prosesinin nanofiltrasyon (NF) konsantreleri farklı kimyasal koagülantlar (AlCl3, Al2(SO4)3.18H2O, FeCl3.6H2O ve Fe2(SO4)3.nH2O) ile arıtılarak optimum koşullar belirlenmiş ve işletme maliyetleri hesaplanmıştır. Ayrıca optimum koşullarda koagülasyon sonrası örneklerde farklı boyuttaki membranlar kullanılarak (0.45 μm, 10 kDa, 1 kDa ve 0.5 kDa) molekül boyut analizi ve doğal organik maddelerin (NOM: Natural Organic Material) fraksiyonları çeşitli teknikler (Spesifik UV Absorbans (SUVA254), Yüksek Performans Boyut Eleme Kromatografisi (HPSEC) ve Excitation Emission Matrix (EEM)) kullanılarak belirlenmiştir.
NF konsantrelerinin kimyasal koagülasyonu (KK) ile elde edilen Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) ve Toplam Organik Karbon (TOK) giderim verimlerine ve işletme maliyetine göre optimum koagülant olarak Al2(SO4)3.18H2O belirlenmiştir. İstanbul ve Kocaeli NF konsantrelerinin KK' u ile elde edilen KOİ ve TOK giderim verimleri her iki il için sırasıyla, %60.66, %61.40, %69.40, %64.33 ve işletme maliyetleri de 0.33 ($/kg KOİ) ve 0.36 ($/kg KOİ)'dır.
NF konsantrelerinde %43.28 ve %34.34 ile en çok DOC oranına 10 kDa-1 kDa boyutlarındaki kirleticiler sahipken, kimyasal koagülasyondan sonra %94.8 ve %94.6 oranlarında giderilerek en fazla giderim bu boyutlarda gerçekleşmiştir. 0.5 kDa' dan küçük boyuttaki kirleticilerin koagülasyon ile giderimin düşük olduğu ve arıtılan atık sularda fraksiyonlarının yüksek olduğu görülmüştür. HPSEC analizlerine göre, KK ile büyük boyuttaki kirleticiler büyük oranda giderilmiş ve kısmi oksidasyon ile daha küçük boyutta yeni bileşikler oluşmuştur. EEM analizlerine göre her iki atık suda da emisyonlar aynı dalga boylarında olmuştur (360Ex/450Em, 312Ex/450Em ve 260Ex/450Em nm). Bu sonuçlar atık sularda hümik ve fulvik asitlerin ve protein benzeri maddelerin fraksiyonlarının yüksek olduğunu göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: NF Konsantre, Kimyasal Koagülasyon, NOM, HPSEC, EEM.

Abstract:
In this study, nanofiltration (NF) concentrates of solid waste leach water treatment process in Istanbul and Kocaeli provinces were used in different chemical coagulants (AlCl3, Al2(SO4)3.18H2O, FeCl3.6H2O and Fe2(SO4)3.xH2O), optimum conditions were determined and operating costs were calculated. Moreover, under optimal conditions, using the examples in after the coagulation membranes of different sizes (0.45 μm, 10 kDa, 1 kDa and 0.5 kDa) molecular size analysis and natural organic matter (NOM: natural organic Material) fractions were determined by using the various techniques such as Specific UV Absorbance (SUVA254), High Performance Size Exclusion Chromatography (HPSEC) and Excitation Emission Matrix (EEM)).
Al2 (SO4) 3.18H2O was determined as the optimum coagulant in terms of the Chemical Oxygen Demand (COD) and Total Organic Carbon (TOC) removal efficiency and operating cost obtained by Chemical Coagulation (CC) of the NF concentrates. COD and TOC removal efficiencies obtained with CC of Istanbul and Kocaeli NF concentrates respectively for both cities, %60.66, %61.40, %69.40, %64.33 and operating costs are also 0.33 ($/kg COD) and 0.36 ($/kg COD).
NF concentrates have the most DOC ratio with 43.28% and 34.34%, while 10 kDa-1 kDa pollutants were removed at 94.81% and 94.6% rates after chemical coagulation, the maximum removal was realized at these sizes. Removal of pollutants smaller than 0.5 kDa were found to be low in coagulation and their fractions were high in treated wastewater. According to HPSEC analyses, large-size pollutants with CC were largely removed and new compounds of smaller size were formed by partial oxidation. According to EEM Analyses, emissions in both wastewater were at the same wavelengths (360Ex/450Em, 312ex/450Em and 260Ex/450Em nm). These results illustrate that fractions of humic and fulvic acids and protein-like substances are high in wastewater.
Keywords: NF Concentrate, Chemical Coagulation, NOM, HPSEC, EEM.