Yapıştırıcı kimyasal üretim endüstrisi atıksularının hibrit elektrokimyasal prosesler ile arıtımı
Treatment of adhesive chemical production industry wastewater by hybrid electrochemical processes
Yazar: BERFİN BOYRAZ
Danışman: DOÇ. DR. SENEM YAZICI GÜVENÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada yapıştırıcı kimyasal üretim atıksularının hibrit elektrokimyasal prosesler ile arıtma performansı araştırılmıştır. Hibrit prosesin birinci basamağında atıksu içeriğinde bulunan askıda katı madde giderimi için koagülasyon ve elektrokoagülasyon (EC) çalışmaları yapılmıştır. Optimum proses olarak Al elektrotların kullanıldığı EC prosesi seçilmiştir. Hibrit prosesin ikinci basamağında ise EC ile arıtılmış yapıştırıcı kimyasal üretim atıksularına elektrooksidasyon (EO) ve peroksikoagülasyon (PC) prosesleri uygulanmıştır. EO prosesinde, anot olarak grafit, rutenyum oksit kaplamalı titanyum (Ti/RuO2), kalay oksit kaplamalı titanyum (Ti/SnO2), iridyum oksit kaplamalı titanyum (Ti/IrO2) ve multi metal oksit kaplamalı titanyum (Ti/MMO); katot olarak grafit elektrot; PC prosesinde ise anot olarak demir, katot olarak ise grafit elektrot kullanılmıştır. EO prosesi için kirletici giderim verimleri ve spesifik enerji tüketim değerleri esas alınarak Ti/MMO anot seçilmiştir. EO ve PC prosesleri işletme parametrelerinin optimizasyonu ve matematiksel model oluşturulması için cevap yüzey metodlarından biri olan BoxBehnken Dizayn uygulanmıştır. Varyans analizi (ANOVA) ve cevap yüzey grafikleri yardımıyla optimum şartlar belirlenmiş, giderim verimlerinin tahmin edilmesi için ikinci dereceden regresyon modelleri geliştirilmiştir. Al elektrotların kullanıldığı EC prosesi optimum şartlar pH 7.2, reaksiyon süresi 35 dk ve 0.5
mA/cm2 için yapıştırıcı kimyasal üretim endüstrisi atıksularından %77 KOİ, 78.5% TAKM, 85% UV254 giderim verimleri elde edilmiştir. EC sonrası EO prosesi ile %68.5 KOİ, %77 TAKM ve % 83 UV254 giderim verimlerine ve PC prosesleri ile % 77.5 KOİ, %87 TAKM ve %86.5 UV254 giderim verimlerine ulaşılmıştır. Hibrit proseslerin enerji tüketimleri hesaplanarak karşılaştırılmıştır. EC-EO ve EC-PC prosesleri enerji sarfiyatları 16.08 ve 15.06 kWh/kg KOİ olarak hesaplanmıştır. Arıtma hedefleri ve proses işletme maliyetleri göz önüne alınarak, her iki hibrit elektrokimyasal sistemin yapıştırıcı kimyasal üretim atıksularının arıtımı ve geri kazanımı için umut vaad eden alternatif sistemler olabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the treatment performance of adhesive chemical production wastewater by hybrid electrochemical processes was investigated. In the first step of the hybrid process, coagulation and electrocoagulation (EC) studies were carried out for the removal of suspended solids in the wastewater. The EC process using Al electrodes was selected as the optimum process. In the second step of the hybrid process, electrooxidation (EO) and peroxicoagulation (PC) processes were applied
to EC treated adhesive chemical production wastewater. In the EO process, graphite, ruthenium oxide coated titanium (Ti/RuO2), tin oxide coated titanium (Ti/SnO2), iridium oxide coated titanium (Ti/IrO2) and multi metal oxide coated titanium (Ti/MMO) were used as anode and graphite electrode was used as cathode. Ti/MMO anode was selected for the EO process based on pollutant removal efficiencies and specific energy consumption values. Box-Behnken Design, one of the response surface methods, was applied for the optimization of the operating parameters of the EO and PC processes and for the creation of a mathematical model. Optimum conditions were determined with the help of analysis of variance (ANOVA) and response surface plots and quadratic regression models were developed to predict the removal efficiencies. EC process using Al electrodes resulted in 77% COD, 78.5% TSS, 85% UV254 removal efficiencies from adhesive chemical production industry wastewater for optimum conditions pH 7.2, reaction time 35 min and 0.5 mA/cm2.After EC, 68.5% COD, 77% TSS and 83% UV254 removal efficiencies were achieved with EO process and 77.5% COD, 87% TSS and 86.5% UV254 removal efficiencies were achieved with PC processes. Energy consumption of the hybrid processes were calculated and compared. The energy consumption of EC-EO and EC-PC processes were calculated as 16.08 and 15.06 kWh/kg COD. Considering the treatment targets and process operating costs, it is concluded that both hybrid electrochemical systems can be promising alternative systems for the treatment and recovery of adhesive chemical production wastewater.