ELEKTROKİMYASAL PROSES İLE HÜMİK MADDE İÇEREN SIVI ORGANİK GÜBRE ÜRETİM ATIKSULARININ ARITIMI



Benzer belgeler
Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 2012, Koç Üniversitesi, İstanbul

ELEKTROKOAGÜLASYON İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOYAR MADDELERİN GİDERİLMESİ

Sızıntı Suyunun Elektrooksidasyon Prosesi İle Arıtılması

ÇD34 TAVUK KESİMHANE ATIKSULARININ ELEKTROKOAGÜLASYON İLE ARITILMASI

DEMİR ELEKTROTLU REAKTÖRDE KOİ, FOSFAT, RENK VE BULANIKLIK GİDERİMİ Tuba ÖZTÜRK a, Sevil VELİ b, Anatoli DİMOĞLO c, M.

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Cilt: 16 Sayı: 2 sh Mayıs 2014

Elektrokoagülasyon Prosesi İle Gıda Endüstrisi Atıksuyunun Arıtımında Optimum Koşulların Belirlenmesi

İLERİ ARITIM YÖNTEMLERİNDEN FENTON REAKTİFİ PROSESİ İLE ENDÜSTRİYEL BİR ATIK SUYUN ISLAK HAVA OKSİDASYONU

Elektrokoagülasyon Prosesi ile Patates Cipsi Üretim Atıksularından Fosfor Giderimi: Elektrot Materyali Karşılaştırması

Elçin GÜNEŞ, Ezgi AYDOĞAR

On-line Oksijen Tüketiminin Ölçülmesiyle Havalandırma Prosesinde Enerji Optimizasyonu

Elektrokoagülasyon Yöntemi Kullanılarak Direct Red 23 Boyar Maddesinin Gideriminin İncelenmesi

ADAPAZARI KENTSEL ATIKSU ARITMA TESĐSĐ ATIKSUYUNUN KARAKTERĐZASYONUNUN ĐNCELENMESĐ VE DEĞERLENDĐRĐLMESĐ

İÇME SULARINDAN ELEKTROKOAGÜLASYON VE KİMYASAL KOAGÜLASYON İLE BULANIKLIĞIN GİDERİMİ

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

İçme suyundan elektrokoagülasyon prosesi ile doğal organik madde giderimi

Oluklu Mukavva Kutu Üretimi Atıksuyunun Elektrokoagülasyon Yöntemi ile Arıtımı

Tekstil endüstrisi atıksularının elektrokoagülasyon ile arıtılması: Teknik ve ekonomik değerlendirme

1. Kıyı Bölgelerinde Çevre Kirliliği ve Kontrolü KÇKK

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

Erzurum Şeker Fabrikası Atıksularının Elektrokoagülasyon Prosesi ile Arıtılmasında Akım yoğunluğu ve Karıştırma Hızının Etkisi

ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRDE AKTİF ÇAMURUN ÇÖKELEBİLİRLİĞİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ. Engin GÜRTEKİN 1, *

gövdelerinin kirletici etkisi, bitkilerin diğer organlarının kirletici etkileri.

1. Ulusal Kıyı Bölgelerinde Çevre Kirliliği ve Kontrolü Sempozyumu Kasım 2011, Tekirdağ,

Atıksu Arıtma Tesislerinin Projelendirilmesi Aşamasında Teknik Yaklaşımlar

HAKKIMIZDA. Firmamız 2006 yılının Ocak ayında arıtma sistemleri kurmak ve çevre teknolojilerini geliştirmek amacıyla kurulmuştur.

TEKSTĐL ENDÜSTRĐSĐ ATIKSUYUNUN ARDIŞIK KESĐKLĐ BĐYOREAKTÖR (AKR) ĐLE ARITILMASINDA OPTĐMUM ŞARTLARININ BELĐRLENMESĐ

Elektrokoagülasyon Prosesi ile Endüstriyel Atıksu Arıtımı

BİYOLOJİK PROSESLERE GENEL BAKIŞ

ÇD47 GIDA ENDÜSTRİSİ ATIKSUYUNUN ELEKTROKİMYASAL ARITIMI

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

Biyolojik Besi Maddesi Gideren Atıksu Arıtma Tesisi Geri Devir Çamurunda Farklı Dezentegrasyon Uygulamalarının İncelenmesi

Arş.Gör. Fatih İLHAN

Municipal Wastewater Recovery by Aerobic Membrane Bioreactor (AMBR): Antalya Case Study

KRAFT KAĞIT ENDÜSTRİSİ ATIKSULARININ ELEKTRO-FENTON YÖNTEMİYLE ARITILABİLİRLİĞİ

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen

01 HAKKIMIZDA. Firmamız 2006 yılının Ocak ayında arıtma sistemleri ve çevre teknolojileri amacıyla kurulmuştur.

PEYNİRALTI ATIKSUYUNUN ELEKTROKİMYASAL OLARAK ARITILMASINDA REAKSİYON KİNETİĞİNİN BELİRLENMESİ

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

BURSA HAMİTLER SIZINTI SUYU ARITMA TESİSİNİN İNCELENMESİ

AEROBİK BİYOFİLM PROSESLERİ

SULU ÇÖZELTİLERDEKİ FENOLÜN FENTON YÖNTEMİYLE GİDERİMİNDE PROSES PARAMETRELERİNİN OPTİMİZASYONU

Harran Üniversitesi Kısa tarihi

DİĞER ARITMA PROSESLERİ

Beş Kademeli Modifiye Bardenpho Prosesi ile Atıksulardan Azot ve Fosfor Giderimi

GIDA ENDÜSTRİSİ ATIKSULARININ ANAEROBİK ARITIM ADAPTASYONU ÇALIŞMASI

Simultaneous control of ph, conductivity and temperature with fuzzy control method in the electrocoagulation reactors

Kompleks olarak bağlı metal içeren atıksuların elektrokoagülasyon prosesi ile arıtımı

ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRDE SÜT ENDÜSTRİSİ ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITIMI

Katı Atık Yönetiminde Arıtma Çamuru. Enes KELEŞ Kasım / 2014

Yukarıda bilgileri yazılı olan projemin sonuç raporunun e-kütüphanede yayınlanmasını; İSTİYORUM

İÇİNDEKİLER. Sayfa ŞEKİL LİSTESİ...iv. ÇİZELGE LİSTESİ... v 1. GİRİŞ... 1

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ELEKTROKOAGÜLASYON PROSESİ İLE MERMER ATIKSULARININ ARITILMASI

GÜÇLÜ ENDÜSTRİYEL ÇÖZÜMLER İNŞAAT, ENDÜSTRİ A.Ş.

Antep Fıstığı İşleme Sanayi Atıksularının Sürekli Elektrokoagülasyon Prosesi ile Arıtımına Etki Eden Parametrelerin İncelenmesi

PROFESYONEL OKSİJEN SİSTEMLERİ

Fenton ve Fenton-Benzeri İleri Oksidasyon Yöntemleri i le Acid Yellow 36 Boyar Maddesinin Giderimi

ÇEV-401/A DERS TANITIM FORMU

İ Ç İ NDEKİ LER. Çevre Mühendisliği ve Bilimi İçin Kimyanın Temel Kavramları 1. Fiziksel Kimya ile İlgili Temel Kavramlar 52.

Plastik geri dönüşüm tesisi atıksularının Fenton ve Elektro-Fenton prosesleri ile arıtımı

Yüksek Organik Madde İçeren Endüstriyel Bir Atıksuyun Fenton Prosesi ile Arıtılabilirliğinin Araştırılması

ADVANCED OXIDATION OF AZO DYE SYNTHESIS WASTEWATERS WITH PHOTO-FENTON-LIKE PROCESS

Akdeniz Üniversitesi

a. Yükseltgenme potansiyeli büyük olanlar daha aktifdir.

Prof. Dr. Sait GEZGİN, Uzman Nesim DURSUN. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Böl., Konya.

ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ NDE KİMYASAL PROSESLER

RAPOR. O.D.T.Ü. AGÜDÖS Kod No: Kasım, 2008

Gaziantep OSB Atıksularından UV/H2O2 Fotooksidasyonu ile Renk Giderimi. Yağmur UYSAL 1 *, Derviş YILANCIOĞLU 2 1. GİRİŞ

ISPARTA YÖRESİNDEN KAYNAKLANAN GÜLYAĞI ATIKSULARININ KİMYASAL OLARAK ARITILABİLİRLİĞİ

ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KODLU TEMEL ĠġLEMLER-1 LABORATUVAR DERSĠ DENEY FÖYÜ

Elektroflokülasyon Elektrokoagülasyon tekniği 1940 yılından bu yana bilinen ve sanayide kullanılan bir teknolojidir.

Çalışmalar sırasında yapılan analizler Standard metotlara(apha, AWWA, WPCF) uygun olarak, aşağıdaki ölçüm yöntemleri kullanılarak yapılmıştır :

ORGANİZE SANAYİ BÖLGELERİNDE ATIKSU ARITIMI: BURSA DAN BİR O.S.B. ÖRNEĞİ

FENOLÜN SULU ÇÖZELTİSİNİN DAMLAMALI YATAKLI REAKTÖRDE KATALİTİK ISLAK HAVA OKSİDASYONU

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

Tunceli Evsel Atıksu Arıtma Tesisinin Arıtma Etkinliğinin Değerlendirilmesi

TOA10 SULU ÇÖZELTİDEN ADSORPSİYON YÖNTEMİYLE NİTRİT GİDERİMİ

Çevreye Zarar Veren Tekstil Atıksularının Arıtım Çalışmaları

İKİLİ KARIŞIMLARDAN TEK VE ÇİFT DEĞERLİKLİ İYONLARIN ELEKTRODİYALİZ YÖNTEMİ İLE AYRILMALARI

ANALİZ LİSTESİ EKOSFER LABORATUVAR VE ARAŞTIRMA HİZMETLERİ SAN. VE TİC.LTD.ŞTİ. SU ANALİZLERİ. Toplam Çözünmüş Mineral Madde (TDS) Tayini

MEZBAHA ATIKSUYUNUN KOAGÜLASYON/FLOKÜLASYON- ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖR (AKR) YÖNTEMİYLE ARITILMASI

BİYOLOJİK YÖNTEMLE ARITILAN KENTSEL ATIK SULARIN YENİDEN KULLANIMI İÇİN NANOFİLTRASYON (NF) YÖNTEMİNİN UYGULANMASI

Sızıntı Sularının Evsel Atıksularla Birlikte Elektrokoagülasyon Prosesiyle Arıtılabilirliğinin İncelenmesi

Elazığ İlinde Bir Maden Sahasından Kaynaklanan Sızıntı Sularının Maden Çayına Etkisi: II. Diğer Parametreler

ATIKSULARDAKİ FENOL KİRLİLİĞİNİN BİYOSORPSİYON YÖNTEMİ İLE GİDERİMİNİN KESİKLİ SİSTEMDE İNCELENMESİ

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

TEKSTİL VE METAL SANAYİ ARITMA ÇAMURLARININ SUSUZLAŞTIRMA İŞLEMLERİNİN İNCELENMESİ

Meyve Suyu Atıksuyunun Sentezlenen Farklı Membranlar ile Membran Biyoreaktörde Arıtımı

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ I. GENEL BİLGİLER

3) Oksijenin pek çok bileşiğindeki yükseltgenme sayısı -2 dir. Ancak, H 2. gibi peroksit bileşiklerinde oksijenin yükseltgenme sayısı -1 dir.

MEZBAHA ENDÜSTRİSİ ATIKSULARINDA MAGNEZYUM AMONYUM FOSFAT ÇÖKTÜRMESİ İLE AZOT GİDERİMİ

KATI ATIK DEPOLAMA SAHASI GENÇ SIZINTI SULARININ ÖN ARITIMI. Selami APAYDIN, Tuba ERTUĞRUL, Ali BERKTAY

ALKALİNİTE. 1 ) Hidroksitler 2 ) Karbonatlar 3 ) Bikarbonatlar

Deponi Sızıntı Sularının Arıtma Teknikleri ve Örnek Tesisler

ANALİZ LİSTESİ EKOSFER LABORATUVAR VE ARAŞTIRMA HİZMETLERİ SAN. VE TİC.LTD.ŞTİ. SU ve ATIKSU ANALİZLERİ. Toplam Çözünmüş Mineral Madde (TDS) Tayini

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

Ekosol Tarım ve Hayvancılık A.Ş.

Endüstriyel Su Arıtımına Uyarlanmış Çözümler

10 Mart 2015 SALI Resmî Gazete Sayı : TEBLİĞ

HACH LANGE. Evsel Atık Su Arıtma Tesisine Giriş Öncesi Endüstriyel Deşarjların İzlenmesi İSKİ Örneği HACH LANGE TÜRKİYE OFİSİ

Transkript:

ELEKTROKİMYASAL PROSES İLE HÜMİK MADDE İÇEREN SIVI ORGANİK GÜBRE ÜRETİM ATIKSULARININ ARITIMI Abdurrahman AKYOL a, Orhan Taner CAN b,erhan DEMIRBAŞ c, Mehmet KOBYA a ÖZET a Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Çevre Müh. Bölümü, 41400 Gebze-Turkiye b Bitlis Eren Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Bitlis-Türkiye c Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Bölümü, 41400 Gebze-Turkiye abdakyol@gyte.edu.tr Bu çalışmada, humik madde içeren sıvı organik gübre üretim atıksularının elektrokoagülasyon (EC) yöntemi ile arıtımı kesikli bir reaktörde incelenmiştir. Başlangıç atıksu ph değeri 5.8, akım yoğunluğu A/m 2 ve 45 dakikalık işletme süresi sonucunda %75 (26 NTU) bulanıklık, %91 COD (91 mg/l), %87 TOC (57 mg/l)), %82 TP (88 mg/l) ve %6 TN (64 mg/l) giderim verimleri elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre renk ve TOC gideriminde EC prosesinin etkili olduğu, fakat TN giderim veriminin ise düşük olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Humik madde, Sıvı Gübre Atıksuları, Elektrokoagülasyon prosesi TREATMENT OF HUMIC SUBSTANCE CONTAINING LIQUID ORGANIC FERTILIZE MANUFACTURING WASTEWATER BY ELECTROCHEMICAL PROCESS ABSTRACT In this study, the treatment of liquid fertilizer producing wastewater containing humic substance by electrocoagulation (EC) was investigated carried out in a batch reactor. Removal efficiencies for 75% (26 NTU) of turbidity, 91% of COD (91 mg/l), 87% of TOC (57 mg/l), 82% of TP (86 mg/l) and 6% of TN (64 mg/l) were obtained at wastewater initial ph 5.80, current density of A/m 2 and 45 min of operating time. EC process was found to be very effective for removal of TOC and colour except for TN. Key words: Humic substance, Liquid Fertilizer Wastewater, Electrocoagulation process 95

SAÜ Fen Edebiyat Dergisi (2012-1) 1. Giriş Sıvı organik gübreler her türlü tarla ve bahçe bitkilerinde, sera, çiçek ve meyve ağaçlarında; kök, yaprak ve ürün gelişiminde kullanılmaktadır (Nelson ve ark., 2010). Ayrıca bu gübreler toprağa uygulandığında faydalı bakterilerin oluşumu ile bakterileri destekleyip topraktaki yararlı maddelerin bitkiler tarafından kolayca alınmasını sağlamaktadır. Toprağın su tutma kapasitesini ve bitkilerin bağışıklık sistemini güçlendirip, hastalık ve zararlılara karşı direncini artırmaktadır (Susilawati ve ark., 2011). Sıvı gübreler aynı zamanda fazla tuzluluğu ve kireçliliği gidererek toprağın ph'sını düzenlemektedir. Yukarıda ifade edilen yararlı etkilerinden dolayı son yıllarda tarımda sıvı gübre kullanımı artmıştır (Nelson ve ark., 2010). Sıvı organik gübreler genellikle makro ve mikro bitki besi maddelerinin yanı sıra, yüksek oranda hümik ve fülvik asitleri de içermektedir. Hümik ve fülvik maddeler, gerekli besin maddelerinin bitkiye geçişini sağlamaktadırlar. Suda çözünebilen hümik ve fülvik asitler; alkali ortamda kolayca çözünen fakat asidik ortamında ise çözünmeyen, koyu kahve renkli-gri-siyah organik maddelerdir. Sıvı organik gübreler konsantre şekilde su, inorganik maddeler, hümik ve fülvik asitleri içerecek şekilde üretilerek piyasaya sunulmaktadır. Amacına göre uygun zamanda ve şekilde sulandırılarak bitkilere verilmektedir. Sıvı organik gübreler genellikle sanayi bölgelerinde yukarıda ifade edilen maddeler kullanılarak üretilmekte olup, bu gübrelerin üretim işlemleri sonucunda atıksular oluşmaktadır. Bu atıksular sıvı gübrelerin hazırlandığı reaktörlerin yıkanması ve sıvı gübre dolum tesisleri esnasındaki işlemlerden kaynaklanmaktadır. Sıvı organik gübre üretim atıksuları koyu kahve renkte olup yüksek oranda COD (kimyasal oksijen ihtiyacı), TOC (toplam organik karbon), TN (toplam azot) ve TP (toplam fosfor) gibi kirleticileri içermektedir (Borowiec ve ark., 2009; Plascak ve ark., 2008). Sıvı organik gübre atıksularındaki bu kirleticilerin varlığı, arıtılmadan çevreye deşarjlarını olanaksız kılmaktadır. COD, TOC, TP, ve TN yüzeysel su kaynaklarında ötrifikasyona neden olmaktadır. Bu atıksulardaki hümik ve fülvik asitler, yüksek organik içeriği ve koyu kahverengi rengi nedeniyle su kaynaklarında çözünmüş oksijen konsantrasyonunda azalma, fotosentetik aktivitenin engellenmesi ve anaerobik koşullar gibi istenmeyen problemlere yol açmaktadır. Bu olumsuz etkilerden dolayı sıvı gübre üretim atıksuları çevresel yasal sınırlamalar ve doğal hayatın korunması için deşarj edilmeden önce arıtılması gerekmektedir. Sıvı organik gübre üretim ve benzeri özelliklerdeki atıksularının arıtımında koagülasyon, adsorpsiyon, aerobik ve anaerobik oksidasyon, Fenton, ve elektrokoagülasyon metotları kullanılmaktadır. Bu metotların birbirine göre avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır. Fakat, son yıllarda endüstriyel atıksuların 96

arıtımında elektrokoagülasyonun (EC) hem renk hem de organik kirleticileri gidermede oldukça etkili bir metot olduğu görülmüştür (Gengec ve ark., 2012; Kalyani ve ark., 2009; Kobya ve Delipinar, 2008; Kobya ve ark., 2006; Kobya ve ark., 2003). EC metodunun klasik arıtma metotlarına göre; basit ekipman yapısı, kolay işletme koşulları, gerekli arıtım tesis alanının diğer artım tesislerine göre az olması, daha kısa işletme süreleri ve düşük işletme maliyetleri ve daha az çamur gibi bir kısım avantajları bulunmaktadır (Mollah ve ark., 2010). Bu çalışmanın amacı; elektrokimyasal (EC) metot ile sıvı organik gübre atıksularının arıtılabilirliği üzerine akım yoğunluğu, atıksuyun başlangıç ph değeri ve işletme süresi gibi parametrelere etkileri incelenmiştir. Bu parametrelerde, sıvı organik gübre atıksulardan COD, TOC, TN, TP ve bulanıklık giderim verimleri elde edilmiştir. Ayrıca elektrot ve enerji tüketimleri bulunarak işletme maliyetleri hesaplanmıştır. 2. Materyal ve metot 2.1. Kullanılan Atık suyun Özellikleri Bu çalışmada kullanılan atıksu; İstanbul da sıvı organik gübre üretimi yapan ve yaklaşık atıksu debisi 10 m 3 /gün olan bir bir işletmeden temin edilmiştir. Konsantre olarak üretilen sıvı organik gübrelerin hazırlanmasında hümik ve fülvik asitler, inorganik maddeler kullanılmaktadır. Bu sıvı organik gübre üretim işlemlerden kaynaklanan atıksular, atıksu toplama tankında birikmektedir. Çalışmada kullanılan atık suyun özellikleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo.1 Atık suyun Özellikleri Parametre Değeri ph 7.80 İletkenlik (ms/cm) 2.28 Renk (NTU, koyu kahverengi) 104 AKM (mg/l) 65 COD (mg/l) 1010 TOC (mg/l) 435 TN (mg/l) 68 TP (mg/l) 488 2.2 Deneysel Düzenek ve İşlem Bu çalışmada sıvı organik gübre atıksularının EC metodu ile arıtımı, pleksiglastan yapılmış 120 mm x 110 mm x 110 mm boyutlarında bir reaktör kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Reaktörde 45 mm x 53 mm x 3 mm boyutlarında dört adet plaka tipi Fe elektrotlar kullanılmış ve elektrotlar arası aralık, 10 mm dir. 97

SAÜ Fen Edebiyat Dergisi (2012-1) Kullanılan reaktör ile ilgili detaylı bilgiler önceki çalışmada verilmiştir (Kobya ve Delipinar, 2008). Fe elektrotların yüzeyi temizlenip ve kurutulduktan sonra tartılıp EC reaktörüne yerleştirildi. Daha sonra reaktöre 0.80 L atıksu koyularak 400 rpm karıştırma hızında manyetik karıştırıcı ile karıştırıldı. Elektrotlar bir elektriksel dc güç kaynağına (Agilent 6675A model) bağlandı. İstenen sabit akım koşullarında güç kaynağı çalıştırıldı. Belirli zaman aralıklarında reaktörden alınan örnekler filtre edildikten sonra analiz edildi. Deney sonunda elektrotlar saf su ile yıkandı ve kurutularak tartıldı, böylece harcanan deneysel elektrot miktarı hesaplandı. Ayrıca deney sonundaki çözelti filtre edilip, 105 o C de kurutulup tartıldıktan sonra oluşan çamur miktarı belirlendi. 2.3. Analiz Metotları Bütün analizler, su ve atıksu analiz yöntemleri (APHA, 1998) ve kimyasal oksijen ihtiyacı (COD) analizleri spektrofotometre ile yapılmıştır. Örneklerdeki toplam organik karbon (TOC) Tekmar Dohrman Apollo 9000 marka TOC cihazı ile analiz edilmiştir. Toplam fosfor (TP) ölçümleri, Optik Emisyon Spektometre (ICP, PerkinElmer Optima 7000 DV) ve toplam azot (TN) ölçümleri ise Hach Lange IL 550-TN cihazları kullanılarak yapılmıştır. Örneklerde bulanıklık veya turbidite Mettler Toledo 8300 model türbidimetre cihazı ile analiz edilmiştir. ph ve iletkenlik sırasıyla Hach Lange HQ 40d ve Mettler Toledo 7e model cihazlar kullanılarak ölçüldü. 3. Araştırma Bulguları ve Tartışma 3.1. Akım Yoğunluğunun Giderme Verimine Etkisi EC metodunda, bir elektiriksel güç kaynağından sulu çözelti içerisindeki metal elektrotlara (genellikle Fe veya Al elektrotlar kullanılır) akım ve voltaj uygulanırsa anot elektrotlarda yükseltgenme ve katot elektrotlarda ise indirgenme reaksiyonları gerçekleşecektir. EC işleminde Fe elektrotlar kullanılması durumun da genellikle aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelecektir: 2 Anot: Fe Fe 2e (1) Katot: 2H 2 O 2e H2 2OH (2) Sulu çözeltide ise aşağıdaki reaksiyonlar gerçekleşmektedir: 2 Fe 2OH Fe(OH) Fe 2 O 2 4H Fe 2(s) 3 2H 2 O 98 (3) (4)

3 Fe 3OH Fe(OH) 3(s) (5) Atıksuyun ph sı, akım yoğunluğu (j (amper/m 2 ) = i/s, i= elektrotlara uygulanan akım, amper; S = aktif elektrot yüzey alanı, m 2 ) ve işletme süresi EC prosesi üzerine etki eden en önemli parametrelerdir (Kobya ve ark., 2003). EC prosesinde uygulanan akım (i, amper) ve işletme süresi (t EC, s) Faraday yasası na göre anot elektrotlarda çözünen metal miktarını (C elektrot, kg/m 3 ) kontrol etmektedir. i tec M Fe Celektrot z F v (6) Bu eşitlikte; M Fe : elektrodun molekül ağırlığı (55.86 g/mol), F: Faraday sabiti (96487 C/eq), z Fe = 2: electron sayısı(eq/mol) ve v EC reaktöründeki atıksu hacmi (m 3 ). Faraday yasası na göre i ve t EC arttıkça çözünen anot miktarı artar. Anot elektrotlardan çözünerek çözeltiye geçen metal iyonları çözelti kimyasına bağlı olarak hidroliz reaksiyonlarını oluşturmaktadır. Sıvı organik gübre atıksularından 25, 50, 75 ve A/m 2 akım yoğunluklarında 45 dakikalık EC işletme süresinde %62 ( 165 mg/l), %79 (91 mg/l), %82 (78 mg/l) ve %87 (57 mg/l) TOC giderim verimleri elde edilmiştir (Şekil 1). Bu atıksulardan COD giderimi aynı işletme süresi ve akım yoğunluklarında sırası ile %76 (232 mg/l), %83 (172 mg/l), %88 (121 mg/l) ve %91 (91 mg/l) olarak bulunmuştur. Akım yoğunluğu arttıkça Fe anot elektrotlardan çözünen metal miktarı artmakta, sonuçta çözeltide FeOH 2+, Fe(OH) 2 +, Fe(OH) 2 4+, Fe(OH) 4, Fe(H 2 O) 2 3+, Fe(H 2 O) 6 3+, Fe(H 2 O) 5 OH 2+, Fe(H 2 O) 4 (OH) 2 +, Fe(H 2 O) 8 (OH) 2 4+, Fe 2 (H 2 O) 6 (OH) 4 2+ gibi polimerik Fe-hidroksil kompleksleri ve Fe hidroksit oluşmaktadır (Kobya ve ark., 2003). Ayrıca Fe-hidroksil türlerinin oluşumu çözeltinin ph değerine bağlı olup, 25, 50, 75 ve A/m 2 akım yoğunluklarında başlangıç ph 5.8 den 45 dakika işletme süresinde 6.1,.7.3, 8.1 ve 8.9 değerlerine yükselmiştir. Bu sebeplerden dolayı akım yoğunluğu arttıkça oluşan bu türlerin TOC, COD gibi kirleticileri giderim verimleri de artmıştır. Ayrıca işletme süresi arttıkça EC esnasında çözeltinin ph değeri artarak (katot reaksiyonu, eşitlik 2), polimerik Fe kompleksleri ile kirleticilerin etkileşimi artarak; birlikte çökelme, adsorpsiyon ve koagülasyon ile kirleticiler atıksudan giderilmektedir (Gengec ve ark., 2012). 99

TOC Giderim Verimi (%) TP Giderim Verimi (%) SAÜ Fen Edebiyat Dergisi (2012-1) 80 80 60 60 40 j (A/m 2 ) 25 20 50 75 0 0 10 20 30 40 50 İşletme Süresi (dak.) 40 j (A/m 2 ) 25 20 50 75 0 0 10 20 30 40 50 İşletme süresi (dak.) Şekil 1 Akım Yoğunluğunun TOC ve TP Giderme Verimine Etkisi Diğer taraftan, sıvı organik gübre üretim atıksularından; işletme süresi artışına bağlı olarak akım yoğunluğu arttıkça toplam fosfat giderim veriminin arttığı görülmüştür (Şekil 1). Aynı şekilde 25, 50, 75 ve A/m 2 akım yoğunluklarında ve 45. dakikalık EC işletme süresinde %68.7 (153 mg/l), %72.6 (134 mg/l), %79.2 (102 mg/l) ve %82.4 (86 mg/l) TP giderim verimleri elde edilmiştir. Bu atıksulardan fosfor, EC esnasında Fe elektrotlardan çözünen Fe 2+ iyonlarının atıksu içerisinde hidroliz reaksiyonları sonucu oluşturduğu Fe(OH) 2(s) ve Fe(OH) 3(s) tarafından adsorplanarak, FePO 4(s) ve Fe 3 (PO 4 ) 2(s) şeklinde bir bileşik oluşturarak giderilmektedir (Kobya ve ark., 2010). Sıvı organik gübre atıksularından TN giderim verimi 25, 50 ve 75 ve A/m 2 akım yoğunluklarında ve 45 dakikalık EC işletme sonucunda %3, %4, %5 ve %6 olarak saptanmıştır. TN giderimi üzerine akım yoğunluğunun etkisinin olmadığı görülmüştür. Literatürdeki deneysel verilere göre TN ın atıksulardan gideriminin ancak yüksek akım yoğunluklarında ve özel elektrotlar kullanılarak (Pt, Ir, Ru, grafit gibi) elektro-oksidasyon ile TN nin giderilebileceği belirtilmektedir (Mollah ve ark., 2001). Sıvı organik gübre atıksularının en önemli sorunlardan biri de bulanıklık olup; 45 dakikalık süre sonucunda 25, 50, 75 ve A/m 2 akım yoğunlukları için %35 (68 NTU), %50 (52 NTU), %64 (37 NTU) ve %75 (26 NTU) bulanıklık giderimi sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; atıksu içerisinde bulunan COD, TOC, renk ve bulanıklığa katkıda bulunan hümik maddeler gibi bir kısım kolloidlerin önemli bir kısmının giderildiği görülmüştür. Akım yoğunluğu 25, 50, 75 ve A/m 2 de elektrot tüketimi (eşitlik 6) 0.40, 0.48, 0.66 ve 0.93 kg/m 3 ve enerji tüketimleri ise 0.78, 1.82, 4.93 ve 6.73 kwh/m 3 olarak hesaplanmıştır. Burada enerji tüketimleri aşağıdaki eşitliğe göre hesaplanmıştır (C enerji : enerji tüketimi ve U: elektrotlar arası voltaj değişimi): U i tec Cenerji (7) v

Bu akım yoğunluklarında 45 dakika EC sonucunda 0.85, 1.61, 3.19 ve 4.61 kg/m 3 (105 o C de kuru ağırlık olarak) çamur miktarları bulunmuştur. Birim enerji maliyeti 0.095 /kwh ve birim Fe elektrot maliyeti 0.85 /kg Fe göre; 25, 50, 75 ve A/m 2 için işletme maliyeti 0.42, 0.60, 1.03 ve 1.43 /m 3 olarak hesaplanmıştır (işletme maliyeti = enerji + elektrot maliyetleri toplamıdır). 3.2. Başlangıç ph sının Giderme Verimine Etkisi EC reaktöründeki atıksuyun ph değeri ve EC prosesi esnasında gerçekleşen anotkatot ve çözelti reaksiyonları kirleticilerin giderim verimlerini etkilemektedir. Bundan dolayı EC prosesinde en önemli parametrelerden biri de atıksuyun başlangıç ph değeridir (Kobya ve ark., 2003). EC prosesi esnasında katot reaksiyonu sonucu (eşitlik 2) reaktör içerisindeki atıksuyun ph değerinin reaksiyon süresi arttıkça arttığı ve belirli bir süre sonra çözeltideki çeşitli iyonların tamponlama kapasitesine bağlı olarak sabitlendiği bilinmektedir. Bu gerçeği göz önünde bulundurarak ph 'nın etkisini incelemek için atıksu başlangıç ph sı 3.8, 5.8, 7.8 ve 9.8 gibi 4 farklı değere ayarlanarak kirletici giderme verimleri takip edilmiştir. Akım yoğunluğu A/m 2 de, sıvı organik gübre üretim atıksularından; işletme süresi bağlı olarak farklı başlangıç ph değerlerinde TOC ve TP giderim verimleri Şekil 2 de gösterilmiştir. İşletme süresi 45 dakikada başlangıç ph 3.8, 5.8, 7.8 ve 9.8 değerlerinde %76 (104 mg/l), %87 (57 mg/l), %31 (300 mg/l) ve %7 (405 mg/l) TOC ve %72 (137 mg/l), % 82.4 (86 mg/l), %62.9 (181 mg/l) ve %54.6 (222 mg/l) TP giderim verimleri elde edilmiştir. Bu atıksulardan 3.8, 5.8, 7.8 ve 9.8 başlangıç ph değerlerin de COD giderimi %55 (455 mg/l), %91 (91 mg/l), %83 (172 mg/l) ve %88 (121 mg/l) olarak bulunmuştur. Aynı şekilde, t EC = 45 dakikalık işletme süresinde sıvı organik gübre üretim atıksularından 3.8, 5.8, 7.8 ve 9.8 başlangıç ph larında sırası ile %82.3 (105 mg/l), %82.4 (86 mg/l), %62.9 (181 mg/l) ve %54.6 (222 mg/l) TP giderimi elde edilmiştir. Çalışılan başlangıç ph aralığında ise %4-6 arasında TN giderimi görülmüştür. En yüksek giderme verimleri asidik başlangıç ph larında gerçekleşirken, başlangıç ph sının artışı ile giderme veriminin düştüğü görülmektedir. Başlangıç ph sı 3.8, 5.8, 7.8 ve 9.8 için EC sonundaki ph değerleri ise 8.5, 8.9, 9.9, ve 11.4 olarak saptanmıştır. EC prosesinde Fe hidroksit kompleksleri ph 4.5-9.5 aralığında polimerize olma eğilimleri ile açıklanabilir. Çözelti oluşan Fe(OH) 2(s) ve Fe(OH) 3(s) lerin sıvı organik gübre atıksularındaki kirleticileri adsorpsiyonu, koagülasyonu, birlikte çökelmesi ile kirleticiler giderilebilmektedir. Atıksu içerisindeki fosfor ise FePO 4(s) ve Fe 3 (PO 4 ) 2(s) şeklinde çökebilmektedirler (Kobya ve ark., 2010). 101

TOC Giderim Verimi (%) TP Giderim Verimi (%) SAÜ Fen Edebiyat Dergisi (2012-1) 80 60 Başlangıç ph 3.8 5.8 7.8 9.8 80 60 Başlangıç ph 3.8 5.8 7.8 9.8 40 40 20 20 0 0 10 20 30 40 50 İşletme Süresi (dak.) 0 0 10 20 30 40 50 İşletme Süresi (dak.) Şekil 2. Başlangıç ph sının TOC ve TP Giderme Verimine Etkisi 4. Sonuç EC prosesi ile sıvı organik gübre üretim atıksularının arıtımı incelenmiş olup, başlangıç atıksu ph değeri 5.8, akım yoğunluğu A/m 2 ve 45 dakikalık işletme süresi sonucunda %75 bulanıklık (26 NTU), %91 COD (91 mg/l), %87 TOC ( mg/l), %82 TP (98 mg/l) ve %6 TN (64 mg/l) giderim verimleri elde edilmiştir. Sıvı organik gübre atıksularının, optimum giderme koşullarında arıtımı için enerji ve elektrot maliyetleri toplamı 1.43 /m 3 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlara göre renk ve TOC gideriminde EC prosesinin etkili olduğu, fakat TN giderim veriminin ise düşük olduğu görülmüştür. Sıvı gübre üretim atıksularındantn gideriminde elektrooksidasyon veya biyolojik arıtım prosesleri ile istenen TN ve TP atıksu deşarj değerleri elde edilebilir. Kaynaklar APHA (American Public Health Association), 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th edition, Washington, DC. Gengec, E., Kobya, M., Demirbas, E., Akyol, A. and Oktor, K., 2012. Optimization of baker's yeast wastewater using response surface methodology by electrocoagulation. Desalination, 286 (1): 200-209. Kalyani, K.S.P., Balasubramanian, N. and Srinivasakannan, C., 2009. Decolorization and COD reduction of paper industrial effluent using electrocoagulation, Chemical Engineering Journal, 151 (1-3): 97-104. Kobya, M., Demirbas, E., Dedeli, A. and Sensoy, M.T., 2010. Treatment of rinse water from zinc phosphate coating by batch and continuous electrocoagulation processes. Journal of Hazardous Materials, 173 (1-3): 326-334. 102

Kobya, M. and Delipinar, S., 2008. Treatment of the baker's yeast wastewater by electrocoagulation. Journal of Hazardous Materials, 154 (1-3): 1133-1140. Kobya, M., Hiz, H., Senturk, E., Aydiner, C. and Demirbas, E., 2006. Treatment of potato chips manufacturing wastewater by electrocoagulation. Desalination, 190 (1-3): 201-211. Kobya, M., Can, O.T. and Bayramoglu, M., 2003. Treatment of textile wastewaters by electrocoagulation using iron and aluminum electrodes. Journal of Hazardous Materials, (1-3): 163-178. Mollah, M.Y.A., Schennach, R., Parga, J.P. and Cocke, D.L., 2001. Electrocoagulation (EC)-science and applications. Journal of Hazardous Materials, 84 (1): 29-41. Nelson, P.V., Pitchay, D.S., Niedziela, C.E. Jr. and Mingins, N.C., 2010. Efficancy of soybean-base liquid fertilizer for greenhouse crops. Journal of Plant Nutrition, 33 (3): 351-361. Plascak, I., Puvaca, V., Jurisic, M., Rapcan, I. and Duvnjak, V., 2008. Influence of mineral and organic fertilizer on primary contamination of the ground waters in Eastern Croatia. Cereal Research Communications, 36 (3): 151-154. Susilawati, K., Haruna, A.O. and Abd, M.N.M., 2011. Effectiveness of liquid organic-nitrogen fertilizer in enhancing nutrients uptake and use efficiency in corn (Zea mays). Africian Journal of Biotechnology, 10 (12): 2274-2281. 103