Kanatlı et kesimhanesi arıtma tesisi çıkış suyunun fotokatalitik bozunma ile ileri arıtımı: Maliyet analizi, optimizasyon ve modelleme

Bu tez çalışmasında, bir ileri oksidasyon süreci olan titanyum dioksit (TiO2) destekli fotokatalitik bozunma ile Bolu ilinde bulunan iki farklı kanatlı etkesimhanesine ait çıkış sularının ileri arıtımı (renk, kimyasal oksijen ihtiyacı ve toplam organik karbon giderimleri) ve bunun toplam giderim maliyeti incelenmiştir. Bu amacı gerçekleştirebilmek ve hata payınıindirgemek için iki farklı eleme ve dört farklı etkileşim tasarımı deneylerinplanlanmasında kullanılmıştır. Etkisi incelenen işletme parametreleri; atıksu tipi (1), lamba tipi (2), bulanıklık (3), havalandırma (4), katalizör dozu (5), reaksiyon süresi(6) ve başlangıç pH'sıdır (7). Sonuçlar, lamba tipi, atıksu tipi, bulanıklık ve katalizör dozunun doğrusal olarak renk, KOİ ve TOK giderimi üzerinde etkili olduklarını göstermiştir (p <0.001). Ayrıca katalizör dozu ve bulanıklığın ikinci mertebe üssel etkilerinin de (p <0.001) tüm giderimler üzerinde son derece etkili oldukları belirlenmiştir. Toplamgiderim maliyeti ise sadece katalizör dozunun doğrusal bir fonksiyonu olarak bulunmuştur (p < 0 .001). Optimum eleme tasarımı; renk, KOİ ve TOK giderimleri için Plackett-Burman tasarımı iken, toplam giderim maliyeti için kısmi faktöriyel tasarım olarak belirlenmiştir. Optimum etkileşim tasarımı ise, renk, KOİ ve TOK giderimleri için merkezi karma tasarım, toplam giderim maliyeti için D-optimal tasarımları olarak belirlenmiştir. Optimum deneme tasarımlarına istinaden türetilen çoklu doğrusal regresyon modelleri (ÇD R) yanıt değişkenlerindeki değişkenliği%99. 97 ile %99. 99 oranında açıklayabilmiş ve yanıt değişkenlerini %99. 95 ile%99. 99 oranında tahmin edebilmiştir. Ayrıca her bir deneme tasarımının %50'si kadar deney ile gerçekleştirilen bağımsız veri setleri ile yapılan uyumluluk sonuçları, türetilen ÇD R modellerinin tahminleri ile deneysel sonuçlar arasında %98. 1 ile%99. 99 arasında değişen bir uyum olduğunu göstermiştir. Tüm bu sonuçlar türetilenÇD R modellerinin başarısını ortaya koymuştur. Cevap yüzey metodu temelli eş zamanlı optimizasyon neticesinde 0-1 NTU bulanıklık, 0.005-0. 01 g/L TiO2, hindi atıksuyu ve UVA lamba optimum işletme şartları olarak belirlenmiş ve bu şartlarda %60- 65 renk, %55- 65 KOİ ve %50- 55 TOK giderimi ile 0.013-0. 015 $/L giderim maliyeti öngörülmüştür. Optimum şartlarda gerçekleştirilen validasyon deneyleri neticesinde %64. 7 renk, %54. 9 KOİ,%48. 5 TOK giderimi elde edilmiş ve bunun toplam giderim maliyeti 0.0141 $/L atık su olarak belirlenmiştir. Sonuçlar CYM temelli eş zamanlı optimizasyonun işletme parametrelerinin optimize edilmesinde son derece başarılı olduğunu ortaya koymuştur. Toplam giderim maliyetinin, bu tez çalışmasında gerçekleştirilen 337 deney süresince 0.0141 $/L civarında seyretmiş olması bu sürecin ekonomik olma noktasında beklentileri karşıladığını göstermiştir. TiO2 destekli fotokatalitik bozunma sürecinin, kanatlı et kesimhanesi çıkış sularının arıtımındaki başarısınınpozitif mali çıktılar ile bir araya gelmesi endüstriyel uygulamalar noktasında önünü açmaktadır. Bu durum, olası pilot ölçekli ya da endüstriyel uygulamalar adına sürecimakul kılmaktadır. Son olarak optimum etkileşim tasarımlarına istinaden türetilen en iyi uyumluÇD R modellerin ifade etmekte zorlandığı kısımlar belirsizlik analizleri ile incelenmiştir. Deterministik ÇD R modellerine ait olan bu belirsizlikler Monte Carlo simülasyonu ile açıklanmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar renk, KOİ ve TOK giderimleri ile toplam giderim maliyetinde sırası ile %10, %9, %7 ve 0 .0045$/L standart hatanın olduğunu göstermiştir.