Application of advanced oxidation processes to photoprocessing wastewater

Abstract

ÖZET Fotoğraf hazırlama işlemleri dünyanın her tarafında birçok işletme ve kişiler tarafından yapılmaktadır. Günümüzde, bu işlemler sonucu ortaya çıkan fotoğraf atıksuları doğrudan şehir kanalizasyonuna deşarj edilmektedir. Fotoğraf atıksularının kirliliği, hacmi ve kompozisyonu fotoğraf hazırlama işletmelerinin büyüklüğüne ve hazırlanan filmlerin cinsine göre değişir. Genel olarak fotoğraf atıksuları zehirli ve yüksek oksijen ihtiyacı yaratan indirgen maddeler içerirler. Bu çalışmada fotokatalitik oksidasyon, Fenton ve ozonlama proseslerinin fotoğraf geliştirme, ağartma, sabitleme ve yıkama işlemlerinden kaynaklanan seyreltilmiş kompozit atıksulara uygulanabilirliği araştırılmıştır. Uygulanan proseslerin verimliliği COD, UV254nm ve A4oomn ölçümleri ile saptanmıştır. Uygulan fotokatalitik oksidasyon prosesinin veriminin kullanılan H2O2 konsantrasyonuna bağlı olduğu görülmüştür. 1/50 oranında seyreltilmiş atıksuyun TİO2/IM H2O2/UV-A prosesi ile pH 7.0'de bir saatlik oksidasyonu neticesinde yüzde 72'lik KOİ giderim verimi elde edilirken bu oran TİO2/UV-A prosesi ile aynı şartlarda yüzde 4'tür. TİO2/IM H2O2/UV-A prosesinin birinci dereceden hız sabiti 2.1xl0`2 dak^'dır. Bu değer atıksuyun seyreltme oranının 1/1 0'a çıkarılması ile 0.6x1 0`2 dak`1 'ya düşmüştür. Fenton prosesi ile optimum şartlarda (0.15 M H2O2/8.9 mM Fe2+, pH 3.0) 1/10 oranında seyreltilmiş atıksuda yüzde 73 KOİ giderimi elde edilmiştir. Fenton prosesinin toplam arıtma veriminin yüzde 80'i reaksiyonun ilk onbeş dakikasında gerçekleşmiştir. Bu prosesin birinci dereceden hız sabiti 4. 1x1 0`2 dak`1 olarak bulunmuştur. Ayrıca prosesin Fe3+/H202/UV-A şeklinde uygulanması ile KOİ giderim verimini yüzde 82 'ye yükseltmek mümkün olmuştur. 30 dakikalık reaksiyon süresinde O3/OH` (pH=11.0) ve O3/H2O2 (pH=7.0) proseslerinin 1/10 oranında seyreltilmiş atıksuya uygulanması ile sırasıyla yüzde 39 ve 51 KOİ verimi elde edilmiştir. Ayrıca, seyreltilmiş kompozit fotoğraf atıksularına uygulanan tüm prosesler arasında en yüksek birinci dereceden hız sabiti, O3/H2O2 (pH=7.0) prosesi ile 5.6xl0`2 dak`1 olarak elde edilmiştir.

IV ABSTRACT Photographic processes are carried out by many companies and individuals the world over. Currently, most of photoprocessing laboratories discharge their effluents directly to publicly owned treatment works. The volume, strength and compositon of photoprocessing wastewaters can vary considerably due to the wide variation in the size of photoprocessing facilities and the type of photoprocesses employed. Generally, photographic wastewaters contain toxic and reducing compounds create strong oxygen demand. The potential of some Advanced Oxidation Processes (photocatalytic process, Fenton's reagent and ozonation) for the treatment of composite photoprocessing wastewater (PW) originating from developing, bleaching, fixing and stabilizing stages was investigated in this research. The degradation efficiencies of these processes were evaluated with COD, UV254nm and A^onm measurements. For the treatment of diluted composite photoprocessing wastewater by photocatalytic process, the efficiency depended on the concentration of H2O2. While the treatment of 1/50 diluted wastewater by TİO2/UV-A process resulted in 4 per cent COD removal at pH 7.0 in one hour, this ratio was 72 per cent in TİO2/IM H2O2/UV-A process where pseudo-first- order rate constant was found to be 2.1xl0`2 min`1 at the same reaction conditions. The rate constant was decreased to 0.6xl0`2 min`1 by increasing dilution ratio of composite PW from 1/50 to 1/10. In Fenton process, 73 per cent COD removal of 1/10 diluted composite PW was obtained at optimum conditions (0.15 M H2O2/8.9 mM Fe2+, pH 3.0 ) and pseudo- first-order rate constant of COD removal was 4.1xl0`2 min`1. The 80 per cent of the overall treatment efficency of Fenton process was achieved in 15 minutes. COD removal was increased to 82 per cent by the application of photo Fenton-like (Fe3+/H202/UV-A) process. Treatment of 1/10 diluted PW by O3/OH` (pH=11.0) and 03/H202 (pH=7.0) processes resulted in 39 and 51 per cent COD removal respectively in 30 min. The highest pseudo first order rate constant among the processes applied to diluted composite PW was calculated in 03/H202 (pH=7.0) process as 5.6xl0`2 min`1. ¦^.rss^^i'iS^