Treatment of toxic wastes in petrochemical industry wastewater with chemical oxidation processes

Bu çalışmanın amacı, çeşitli refrakter ve toksik maddeler içeren petrokimya endüstrisi atıksulannın antılabilirliğini kimyasal oksijen ihtiyacı ve toplam organik karbon giderimi esas alınarak araştırılmasıdır. Artılabilirlik çalışmalarında; kimyasal ve ileri oksidasyon teknolojileri Aliağa, İzmir'de bulunan bir petrokimya endüstrisinin atıksu arıtma tesisinin üç farklı noktasından alman numuneler kullanılarak yürütülmüştür. Numuneler, arıtma tesisi girişi, flotasyon ünitesi ve biyolojik arıtma ünitesi çıkış sularından alınmıştır. Oksidasyon proseslerinin antma performansını değerlendirmek üzere, su numunelerinde KOİ ve TOK analizleri yapılmıştır. KOİ ve TOK giderme verimlerine bağlı olarak, en uygun oksidasyon prosesi, en verimli oksidant ve en uygun oksidant dozu belirlenmiştir. Atıksu antma tesisinin üç farklı noktasından alman numulerde KOİ ve TOK giderimi amacıyla kimyasal oksidasyon prosesleri uygulanmıştır. Kimyasal oksidasyon prosesleri, oksidant olarak hidrojen peroksit (H2O2), Fenton (H202+FeS04) ve sodyum hipoklorit kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca hava oksidasyonu da yapılmıştır. Fenton ve hidrojen peroksit oksidasyonunda, optimum oksidant dozunu belirlemek için jar testi uygulanmıştır. Hidrojen peroksit oksidasyonunda, ham atıksuyun antımı için optimum oksidant dozu 40 mg/L H2O2 olarak bulunmuştur. Çalışmalar sabit pH (pH=3) ve sabit reaksiyon süresinde (45dak) yürütülmüştür. Flotasyon ve biyolojik antma ünitelerinin çıkışından alınan numuneler için optimum H2O2 dozlan sırasıyla 60 mg/L ve 50 mg/L olarak elde edilmiştir. Ham atıksuyun Fenton reaktifı ile kimyasal oksidasyonunda, KOİ ve TOK giderme verimleri sırasıyla %40 ve %20 olarak elde edilmiştir. Flotasyon ünitesinden çıkan atıksu ile yapılan Fenton oksidasyonunda ise; %3 1. KOİ giderme verimi bulunmuştur; ancak TOK mineralizasyonu gerçekleşmemiştir. Biyolojik antma ünitesinden çıkan atıksuyun Fenton oksidasyonunda ise, maksimum %97 KOİ ve %53 TOK giderme verimleri elde edilmiştir. Fenton oksidasyonunda kullanılan optimum H2O2 dozlan 40 mg/L, 60 mg/L ve 50 mg/L iken, VII ham atıksu, flotasyon ve biyolojik arıtma ünitelerinden gelen atıksular için optimum Fe+~ dozlan sırasıyla 10 mg/L, 10 mg/L ve 75 mg/L olarak saptanmıştır. Kimyasal oksidasyon denemelerinin sonucu olarak; Fenton oksidasyonu, petrokimyasal atıksu arıtma tesisinin biyolojik arıtma ünitesinden sonra kullanılmak üzere en etkili yöntem olarak belirlenmiştir. Arıtma tesisinin aynı noktalarından alınan üçüncü numunelerle fotokimyasal oksidasyon denemeleri yapılmıştır. İleri oksidasyon çalışmalarında, ilk bölümden daha etkili KOİ ve TOK giderme verimlerini daha kısa reaksiyon süresinde ve daha düşük oksidant dozlan ile elde etmek için, UV, UV/ Hidrojen peroksit ve foto-Fenton prosesleri uygulanmıştır. Fotokimyasal oksidasyon denemelerinden önce, ham atıksudan katı maddelerin giderimi için, 125 mm çaplı mavi bant filtre kağıdı kullanılarak fıltrasyon uygulanmıştır. Ayrıca, atıksudaki toksik maddelerin giderimi için de toz aktif karbon adsorbsiyonu uygulanmıştır. UV, foto-Fenton ve UV/ Hidrojen peroksit prosesleri kullanılarak, KOİ ve TOK giderme verimlerine hidrojen peroksit ve demir tuzu konsantrasyonlarının ve reaksiyon süresinin etkileri araştırılmıştır, Foto-Fenton prosesinde, ön arıtılmış atıksu için 15 dk reaksiyon sonrasında optimum H202/Fe+ 2 oranı, yaklaşık %20 KOİ giderme verimi elde edilen 40 mg/L H202/ 5 mg/L Fe+2 olarak belirlenmiştir. Flotasyon çıkışından gelen atıksuyla yürütülen foto-Fenton denemelerinde, maksimum KOİ ve TOK giderme verimleri sırasıyla yaklaşık %20 ve %10 olarak elde edilebilmiştir. Biyolojik arıtma ünitesinden çıkan atıksu için, 10 mg/L Fe+2 ve 50 mg/L H202 kullanılarak, 60 dakikalık reaksiyon sonrasında elde edilen maksimum KOİ giderme verimi %37'dir. Bu çalışmalar yaklaşık %15 giderme verimi ile TOK giderimi için de uygun olmuştur. H202 ile ileri oksidasyondan elde edilen sonuçlarla kıyaslandığında, bu reaksiyon süresi oldukça düşük ve etkilidir. Sonuç olarak, refrakter ve toksik organik bileşikler içeren petrokimya endüstrisi atıksulan, kimyasal oksidasyon yöntemleri ile etkili bir şekilde antılabilir, fakat bu yöntemler, yüksek miktarda katı madde ve yağ içeren petrokimyasal atıksuların arıtımı için etkili değildir. Kimyasal oksidasyon denemeleri, arıtma tesisinden farklı tarihlerde alınan atıksu numuneleriyle optimum oksidant dozlan kullanılarak tekrarlanmıştır. Fakat atıksu kalitesindeki değişimler nedeniyle, bu atıksu numuneleri ile aynı giderim verimleri eldeVIII edilememiştir. Bu atıksular ilk numunelerle aynı karaktere sahip olsaydı, kimyasal oksidasyon prosesleri petrokimya endüstrisi atıksulannm arıtımında kullanılmak üzere etkili olabilirdi.