Mezbaha atıksularının elektrokoagülasyon prosesi kullanılarak arıtılması

Abstract

Bu tez çalışmasında, Tunceli ilinde bulunan mezbahadan temin edilen atıksuyun elektrokoagülasyon prosesi ile arıtımı laboratuvar koşullarında oluşturulan bir reaktör içerisinde araştırılmıştır. Proseste; akım yoğunluğu, pH, elektrotlar arası mesafe ve işletme süresi gibi farklı parametrelerin arıtım verimine etkisi kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve toplam organik karbon (TOK) giderimi esaslı olarak incelenmiştir. KOİ giderimi klasik optimizasyon ile incelenmiş ve parametrelerin tek başına proses üzerindeki etkileri belirlenmiştir. En yüksek KOİ giderimi (%90,63) pH 7,47, akım yoğunluğu 15 mA/m2, elektrotlar arası mesafe 16 mm ve işletme süresi 60 dakikada olduğu zaman elde edilmiştir. Bu şartlarda arıtımdan sonra, yağ ve gres, toplam katı madde(TKM), uçucu katı madde (UKM), amonyak azotu (NH3-N), nitrat azotu (NO3--N), nitrit azotu (NO2--N), toplam kjeldahl azotu (TKN), ortofosfat (PO4-3), bulanıklık ve renk giderim verimleri sırasıyla %92,22, %42,94, %75,38, %51,37, %71,69, %77,18, %79,64, %96,84, %99,81, %98,41 olarak elde edilmiştir. Optimum koşullarda işletme maliyeti ve tüketilen elektrot miktarı 9,15 TL/kg KOİ ve 0,79 kg/kg KOİ, enerji tüketimi ise 0,08 kWh/kg KOİ olarak bulunmuştur. TOK giderimi cevap yüzey yönteminde (CYY) yer alan merkezi kompozit tasarım kullanılarak incelenmiştir ve parametrelerin proses üzerindeki etkileşim etkileri belirlenmiştir. Varyans analizi (ANOVA) ve merkezi kompozit tasarım kullanılarak ikinci dereceden bir model geliştirilmiştir. Maksimum TOK giderimini (%94,77) veren bağımsız proses değişkenleri değerleri, akım yoğunluğu 22,97 mA/m2, elektrotlar arası mesafe 12,03 mm ve işletme süresi 78,95 dakika olarak elde edilmiştir. Optimum şartlarda arıtımdan sonra yağ ve gres, KOİ, TKM, UKM, NH3-N, NO3--N, NO2--N, TKN, PO4-3, bulanıklık ve renk giderim verimleri sırasıyla %91,86, %84,55, %66,05, %87,18, %68,97, %61,17, %78,37, %95,58, %98,55, %98,41 olmuştur. Optimum koşullarda işletme maliyeti ve tüketilen elektrot miktarı 24,40 TL/kg TOK ve 2,11 kg/kg TOK ve enerji tüketimi ise 0,03 kWh/kg TOK olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar elektrokoagülasyonun mezbaha atıksuyunun etkin bir şekilde arıtılması için etkili bir yöntem olduğunu doğrulamaktadır.

In this thesis, treatment of the wastewater obtained from the slaughterhouse in Tunceli province was investigated in a reactor which was formed in laboratory conditions by electrocoagulation process. In the process; the effect of different parameters such as current density, pH, distance between electrodes and operation time on treatment efficiency was investigated based on chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) removal. COD removal was investigated with classical optimization and the effects of the parameters on the process were determined. The highest COD removal (90.63%) was obtained at pH 7.47, current density 15 mA/m2, distance between electrodes 16 mm and operating time 60 minutes. In this conditions after treatment, removal yields of the oil and grease, total solids (TKM), volatile solids (UKM), ammonia nitrogen (NH3-N), nitrate nitrogen (NO3--N), nitrite nitrogen (NO3--N), total kjeldahl nitrogen (TKN), orthophosphate (PO4-3), turbidity and color was found as 92.22%, 42.94%, 75.38%, 51.37%, 71.69%, 77.18%, 79.64%, 96.84%, 99.81%, 98.41%, repectively. The values of operating cost and consumed amount of electrode were obtained as 9.15 TL/kg COD and 0.79 kg/kg COD and energy consumption was found to be 0.08 kWh/kg COD in optimum conditions. The TOC removal was investigated using central composite design under response surface method (RSM) and interaction effects of parameters on the process were determined. A second order model was developed by using variance analysis (ANOVA) and central composite design. Independent process variables values which give maximum TOC removal (94.77%) has been obtained as current density 22.97 mA/m2, distance between electrodes 12.03 mm and operating time 78.95 minutes. In optimum conditions after the treatment,removal efficiencies of the oil and grease, COD, TSS, VSS, NH3-N, NO3--N, NO3--N, TKN, PO4-3, turbidity and color has been obtained as 91.86%, 84.55%, 66.05%, 87.18%, 68.97%, 61.17%, 78.37%, 95.58%, 98.55%, 98.41%, respectively. The values of operating cost and consumed amount of electrode were obtained as 24.40 TL/kg TOC and 2.11 kg/kg TOC and the energy consumption was found to be 0.03 kWh/kg TOC in optimum conditions. These results confirm that electrocoagulation is an effective method for the treatment of slaughterhouse wastewaters.