Şekerleme endüstrisi atıksularının elektrokoagülasyon ve kimyasal koagülasyon yöntemleri ile arıtımı
Treatment of confectionery wastewater with electrocoagulation and chemical coagulation processes
Yazar: HEYDAR DOSTIYEV
Danışman: DOÇ. DR. ZEREN BERİL ÖZÇELEP
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada anaerobik arıtma prosesi ile arıtılmış şekerleme endüstrisi atıksuyunun kimyasal koagülasyon ve elektrokoagülasyon prosesleri ile arıtılabilirliğinin karşılaştırmalı olarak araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, demir klorür (FeCl3.6H2O) ve demir sülfat (FeSO4.7H2O) koagülantları kullanılarak gerçekleştirilen kimyasal koagülasyon prosesinde atıksuyun pH'sı (4–10) ve koagülant dozunun (50–2500 mg/L) kirletici madde giderim verimi, işletme maliyeti ve çamur oluşumu üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Kullanılan koagülantlar için uygun pH değeri ve koagülant dozu belirlenmiştir. Uygun pH değeri ve koagülant dozu; demir sülfat için 9 ve 550 mg/L ve demir klorür için 8 ve 1500 mg/L olarak tespit edilmiştir.  Kimyasal koagülasyon prosesinde etkili mekanizmanın süpürme koagülasyonu olduğu belirlenmiştir. Uygun işletme şartlarında kimyasal koagülasyon ile demir sülfat için %62 KOİ, %69 AKM, %67 bulanıklık, %93 RES436, %14 klorür giderimi, demir klorür için %65 KOİ, %84 AKM, %78 bulanıklık, %93 RES436, %77 sülfat giderimi elde edilmiştir. İşletme maliyetleri demir sülfat ve demir klorür için sırasıyla 1.6 TL/m3 ve 3.2 TL/m3 olarak bulunmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde, demir elektrot kullanılarak gerçekleştirilen elektrokoagülasyon prosesinde farklı pH (4–10), akım yoğunluğu (10–150 A/m2), işletme süresi (15–105 dakika) ve elektrot (MP–P, MP–S ve BP–S) bağlantı düzeninde çalışılmıştır.  Elektrokoagülasyon prosesinde; pH:8; akım yoğunluğu: 90 A/m2, işletme süresi: 75 dakika, bağlantı düzeni: MP–P uygun çalışma şartları olarak tespit edilmiştir. Bu şartlarda %77 KOİ, %93 AKM, %92 bulanıklık, %93 RES436, %84 sülfat ve %60 klorür giderimi sağlanmıştır. İşletme maliyeti ve çamur miktarı ise 23.3 TL/m3 ve 3.7 kg/m3 olarak bulunmuştur. Çalışmanın üçüncü bölümünde kimyasal koagülasyon prosesi ve elektrokoagülasyon prosesleri için belirlenen uygun işletme şartlarında elde deney sonuçları giderim verimleri, işletme maliyetleri ve çamur miktarları esas alınarak karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, anaerobik arıtma sonrasında uygulanan elektrokoagülasyon prosesinin kimyasal koagülasyona göre daha etkili bir arıtma yöntemi olmasına rağmen daha maliyetli bir proses olduğu görülmüştür. Elektrokoagülasyon prosesi ile alıcı ortama deşarj limitleri sağlanmıştır.

Abstract:
In this study, it was aimed to comparative research the treatability of anaerobically treated confectionery industry wastewater with chemical coagulation and electrocoagulation processes. In the first step of this thesis, the effects of wastewater pH (4–10) and coagulant dosage (50–2500 mg/L) on removal efficiency, operating cost and sludge amount were investigated for chemical coagulation process by using ferric chloride (FeCl3.6H2O) and ferrous sulphate (FeSO4.7H2O). Optimum pH and coagulant dosage was determined as 9, 550 mg/L for ferrous sulphate and 8, 1500 mg/L for ferric chloride. Sweep coagulation was the main mechanism for chemical coagulation process. 62% COD, 69% SS, 67% turbidity, 93% DFZ436, 14% chloride removal efficiencies for ferrous sulphate and 65% COD, 84% SS, 78% turbidity, 93% DFZ436, 77% sulphate removal efficiencies for ferric chloride were determined under optimum pH and coagulant dosage. Operating costs were found as 1.6 TL/m3 and 3.2 TL/m3 for ferrous sulphate and ferric chloride, respectively. In the second step of this thesis, electrocoagulation process was applied under the different wastewater pH (4–10), current density (10–150 A/m2), operating time (15–105 minute) and electrode connection mode (MP–P, MP–S and BP–S) using ferrous electrode. Optimum values were found as pH:8; current density: 90 A/m2, operating time: 75 minute, electrode connection mode: MP–P. 77% COD, 93% SS, 92% turbidity, 93% DFZ436, 84% sulphate, 60% chloride removals were obtained with optimum operating conditions. The operating cost and sludge amount was found as 23.3 TL/m3 and 3.7 kg/m3, respectively. In the last step of this thesis, chemical coagulation and electrocoagulation processes were compared based on removal efficiencies, sludge amounts and operating costs. As a conclusion, electrocoagulation process was determined as effective process though it was high cost process for anaerobically treated confectionery wastewater.