Membran biyoreaktör çıkışı sızıntı sularının alternatif anot-katot kombinasyonlu elektrokoagülasyon prosesi ile arıtımında proses optimizasyonu
Treatment of leachate membrane bioreactor effluent by electrokoagulation using alternative anode-cathode combinations: proses optimization
Yazar: EBRU KÖSEM
Danışman: PROF. DR. GAMZE VARANK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada membran biyoreaktör sızıntı suyunun anodik malzeme olarak Alüminyum (Al) ve demirin (Fe) kullanıldığı elektrokoagülasyon (EC) prosesi ile arıtımı araştırılmıştır. EC prosesinde farklı katot malzemeler kullanılmış, her iki anot için de kirletici giderim verimleri ve spesifik enerji tüketimi (SET) değerleri esas alınarak en efektif anot-katot kombinasyonları Al-Çelik ve Fe-Ti elektrot çifti seçilmiştir. Al-Çelik ve Fe-Ti elektrot çiftinin kullanıldığı EC prosesleri ile kirletici gideriminde işletme parametreleri cevap yüzey yöntemi ve Box-Behnken dizaynı uygulanarak optimize edilmiştir. Optimize şartlar altında model tarafından tahmin edilen ve model verilerini doğrulamak için gerçekleştirilen validasyon çalışmalarında deneysel olarak elde edilen giderim verimleri birbirine yakın olarak bulunmuştur. Optimize şartlar altında Al-Çelik elektrotlu EC prosesi ile %72,5 KOİ giderim verimine ulaşılmış ve SET değeri 2.01 kWh/kg KOİ olarak hesaplanmıştır. Fe-Ti elektrotlu EC prosesi ile %75,3 KOI giderim verimine ulaşılmış ve SET değeri 1.79 kWh/kg KOİ olarak hesaplanmıştır. Çalışma sonuçları göstermiştir ki her iki anot-katot kombinasyonu da membran biyoreaktör çıkışı sızıntı sularının arıtımı için uygun bir alternatiftir ve Box-Behnken dizayn yöntemi proseslerin işletme şartlarının optimizasyonu için etkili bir araçtır.

Abstract:
In this study, the treatment of leachate from a membrane bioreactor was investigated using the electrocoagulation (EC) process with Aluminum (Al) and Iron (Fe) as anodic materials. Different cathode materials were used in the EC process and based on pollutant removal efficiencies and specific energy consumption (SEC) values for both anodes, the most effective anode-cathode combinations were selected as Al-Steel and Fe-Titanium electrode pairs. The operational parameters for pollutant removal were optimized using response surface methodology and Box-Behnken design with the Al-Steel and Fe-Titanium electrode pairs in the EC process. Under the optimized conditions, the pollutant removal efficiencies predicted by the model and experimentally obtained values through validation studies were found to be close to each other. With the Al-Steel electrode pair under the optimized conditions, a COD removal efficiency of 72.5% was achieved, and the SEC value was calculated as 2.01 kWh/kg COD. With the Fe-Titanium electrode pair under the optimized conditions, a COD removal efficiency of 75.3% was achieved, and the SEC value was calculated as 1.79 kWh/kg COD. The study results demonstrated that both anode-cathode combinations are suitable alternatives for the treatment of leachate from a membrane bioreactor, and the Box-Behnken design method is an effective tool for the optimization of process operating conditions.