Hümik maddeler içeren atık suların elektrokoagülasyon metodu ile arıtımı

Abstract

ÖZET Doktora Tezi HÜMİK MADDELER İÇEREN ATIKSULARIN ELEKTROKOAGÜLASYON METODUYLA ARITIMI Yalçın Şevki YILDIZ Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Danışman: Prof. Dr. Bülent KESKİNLER Ortak Danışman: Yrd. Doç. Dr. Ali Savaş KOP ARAL Bu araştırma, plaka elektrotlar kullanılarak elektrokoagülasyon metodu ile sentetik olarak hazırlanan yüksek konsantrasyonda hümik madde içeren atık suların kesikli olarak giderimini ele almaktadır. Hümik madde giderim verimi üzerine potansiyel fark, başlangıç hümik madde konsantrasyonu, başlangıç pH'sı, destek elektrolit tür ve konsantrasyonu ve elektrot malzemesinin etkileri araştırılmıştır. Elektrot malzemesi olarak demir ve alüminyum kullanılmıştır. Alüminyum elektrodun giderme verimi ve enerji tüketimi açısından daha avantajlı olduğu belirlenmiştir. 100 mg/L'lik başlangıç konsantrasyonunda alüminyum elektrot %99'luk bir giderme verimini 1,738 kW-h/m3'lük enerji tüketimi ile sağlarken emir elektrot aynı şartlarda ancak %57'lik bir giderme verimi sağlayabilmekte ve 3,866 kW-h/m3'lük enerji tüketmektedir.Potansiyel fark arttıkça giderme hızı da artmaktadır. Öte yandan, uygulanan potansiyel fark artarken enerji tüketimi de artmaktadır. Başlangıç hümik madde konsantrasyonu ve başlangıç pH'sı sistemin giderme hızı ve verimi üzerinde oldukça etkindir. Örneğin 200-500 mg/L'lik başlangıç hümik madde konsantrasyonu aralığında, anot yüzeyinde jel tabakası oluşumu sebebiyle giderme verimi düşmektedir. Jel tabakası oluşumunu önlemek için, atık suyun başlangıç pH'sı 5 'e ayarlanmış ve oldukça iyi giderme verimleri elde edilmiştir. Bu sebeple sistem yüksek konsantrasyonlarda nispeten düşük pH'larda çalıştırılmalıdır. Destek elektrolit olarak NaNÜ3, Na2S04 ve NaCl kullanılmıştır. Bu kimyasallar arasında Na2SÛ4 ve NaCl oldukça iyi sonuçlar vermelerine rağmen hümik maddelerin ortamda klorür bulunması durumunda dezenfeksiyon yan ürünleri oluşumuna yol açmaları sebebiyle en uygun destek elektrolitin Na2SÛ4 olduğu görülmüştür. 2003, 133 sayfa Anahtar Kelimeler: Hümik maddelerin giderimi, elektrokoagülasyon, demir ve alüminyum elektrot

ABSTRACT Ph. D. Thesis THE TREATMENT OF WASTEWATERS CONTAINING HUMIC SUBSTANCES BY ELECTROCOAGULATION METHOD Yalçın Şevki YILDIZ Atatürk University Graduate School of Natural and Applied Scirnce Department of Environmental Engineering Supervisor: Prof. Dr. Bülent KESKİNLER Co-Supervisor: Asst. Prof. Dr. Ali Savaş KOP ARAL This investigation deals with the batch removal of synthetically prepared wastewater having high concentration of humic substances by electrocoagulation method using plate electrodes. The effects of applied potential,initial humic substance concentration, initial pH, type and concentration of supporting electrolyte and electrode material on the removal efficiency of humic substances have been investigated. Iron and aluminium have been used as electrode material. It was seen that aluminium electrode had an advantage in respect of removal efficiency and energy consumption, for an initial humic substance concentration of 100 mg/L, aluminium electrode provided an efficiency of 99% with energy consumption of 1,738 kW-h/m3, however under the same operating conditions iron electrode gave a removal efficiency of 57% with energy consumption of 3,866 kW-h/m3. Removal rate increased with the increasing applied potential as it is be expected in any other electrolytic process. On the other hand, energy consumption has increased with increasing applied potential as expected. For aluminium while under the applied potential of 20 V and initial concentration of 200 mg/L the energy consumption is of 1,184 kW-h/m3,but for 50 V energy consumption is 3,663 kW-h/m. Initial humic substance concentration and initial pH are highly effective on the removal rate and efficiency. For example, in the range of 200-500 mg/L, decreases were observed in removal because of gel layer formation of the anode surface. In order to prevent this gel formation, initial pH of the wastewater was adjusted to 5 and high removal efficiencies were observed. Thus, the system should be operated at both high concentrations and low pH values (i.e. 5). NaN03, Na2SÛ4 and NaCl were used as supporting electrolytes. Despite Na2SÛ4 and NaCl gave promising results among these chemicals, it can be concluded that Na2S04 is the most favourable supporting electrolyte because humic substances leads to the formation of disinfection-by-products (DBPs) when chloride available in the aqueous medium. 2003, 133 pages Key Words: removal of humic substances, electrocoagulation, iron and aluminium electrodes. ii