Treatment of toxic wastes in petrochemical industry wastewater with chemical oxidation processes
Petrokimya endüstrisi atık suyundaki toksik atıkların kimyasal oksidasyon prosesleri ile arıtımı
- Tez No: 138785
- Danışmanlar: PROF. DR. FÜSUN ŞENGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Teknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
VI ÖZET Bu çalışmanın amacı, çeşitli refrakter ve toksik maddeler içeren petrokimya endüstrisi atıksulannın antılabilirliğini kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve toplam organik karbon (TOK) giderimi esas alınarak araştırılmasıdır. Artılabilirlik çalışmalarında; kimyasal ve ileri oksidasyon teknolojileri Aliağa, İzmir'de bulunan bir petrokimya endüstrisinin atıksu arıtma tesisinin üç farklı noktasından alman numuneler kullanılarak yürütülmüştür. Numuneler, arıtma tesisi girişi (ham petrokimyasal atıksu), flotasyon ünitesi ve biyolojik arıtma ünitesi çıkış sularından alınmıştır. Oksidasyon proseslerinin antma performansını değerlendirmek üzere, su numunelerinde KOİ ve TOK analizleri yapılmıştır. KOİ ve TOK giderme verimlerine bağlı olarak, en uygun oksidasyon prosesi, en verimli oksidant ve en uygun oksidant dozu belirlenmiştir. Atıksu antma tesisinin üç farklı noktasından alman numulerde KOİ ve TOK giderimi amacıyla kimyasal oksidasyon prosesleri uygulanmıştır. Kimyasal oksidasyon prosesleri, oksidant olarak hidrojen peroksit (H2O2), Fenton (H202+FeS04) ve sodyum hipoklorit (NaOCİ) kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca hava oksidasyonu da yapılmıştır. Fenton ve hidrojen peroksit oksidasyonunda, optimum oksidant dozunu belirlemek için jar testi uygulanmıştır. Hidrojen peroksit oksidasyonunda, ham atıksuyun antımı için optimum oksidant dozu 40 mg/L H2O2 olarak bulunmuştur. Çalışmalar sabit pH (pH=3) ve sabit reaksiyon süresinde (45dak) yürütülmüştür. Flotasyon ve biyolojik antma ünitelerinin çıkışından alınan numuneler için optimum H2O2 dozlan sırasıyla 60 mg/L ve 50 mg/L olarak elde edilmiştir. Ham atıksuyun Fenton reaktifı ile kimyasal oksidasyonunda, KOİ ve TOK giderme verimleri sırasıyla %40 ve %20 olarak elde edilmiştir. Flotasyon ünitesinden çıkan atıksu ile yapılan Fenton oksidasyonunda ise; %3 1. KOİ giderme verimi bulunmuştur; ancak TOK mineralizasyonu gerçekleşmemiştir. Biyolojik antma ünitesinden çıkan atıksuyun Fenton oksidasyonunda ise, maksimum %97 KOİ ve %53 TOK giderme verimleri elde edilmiştir. Fenton oksidasyonunda kullanılan optimum H2O2 dozlan 40 mg/L, 60 mg/L ve 50 mg/L iken,VII ham atıksu, flotasyon ve biyolojik arıtma ünitelerinden gelen atıksular için optimum Fe+~ dozlan sırasıyla 10 mg/L, 10 mg/L ve 75 mg/L olarak saptanmıştır. Kimyasal oksidasyon denemelerinin sonucu olarak; Fenton oksidasyonu, petrokimyasal atıksu arıtma tesisinin biyolojik arıtma ünitesinden sonra kullanılmak üzere en etkili yöntem olarak belirlenmiştir. Arıtma tesisinin aynı noktalarından alınan üçüncü numunelerle fotokimyasal oksidasyon denemeleri yapılmıştır. İleri oksidasyon çalışmalarında, ilk bölümden daha etkili KOİ ve TOK giderme verimlerini daha kısa reaksiyon süresinde ve daha düşük oksidant dozlan ile elde etmek için, UV, UV/ Hidrojen peroksit ve foto-Fenton prosesleri uygulanmıştır. Fotokimyasal oksidasyon denemelerinden önce, ham atıksudan katı maddelerin giderimi için, 125 mm çaplı mavi bant filtre kağıdı kullanılarak fıltrasyon uygulanmıştır. Ayrıca, atıksudaki toksik maddelerin giderimi için de toz aktif karbon (PAC) adsorbsiyonu uygulanmıştır. UV, foto- Fenton ve UV/ Hidrojen peroksit prosesleri kullanılarak, KOİ ve TOK giderme verimlerine hidrojen peroksit ve demir tuzu konsantrasyonlarının ve reaksiyon süresinin etkileri araştırılmıştır, Foto-Fenton prosesinde, ön arıtılmış atıksu için 15 dk reaksiyon sonrasında optimum H202/Fe+2 oranı, yaklaşık %20 KOİ giderme verimi elde edilen 40 mg/L H202/5 mg/L Fe+2 olarak belirlenmiştir. Flotasyon çıkışından gelen atıksuyla yürütülen foto-Fenton denemelerinde, maksimum KOİ ve TOK giderme verimleri sırasıyla yaklaşık %20 ve %10 olarak elde edilebilmiştir. Biyolojik arıtma ünitesinden çıkan atıksu için, 10 mg/L Fe+2 ve 50 mg/L H202 kullanılarak, 60 dakikalık reaksiyon sonrasında elde edilen maksimum KOİ giderme verimi %37'dir. Bu çalışmalar yaklaşık %15 giderme verimi ile TOK giderimi için de uygun olmuştur. H202 ile ileri oksidasyondan elde edilen sonuçlarla kıyaslandığında, bu reaksiyon süresi oldukça düşük ve etkilidir. Sonuç olarak, refrakter ve toksik organik bileşikler içeren petrokimya endüstrisi atıksulan, kimyasal oksidasyon yöntemleri ile etkili bir şekilde antılabilir, fakat bu yöntemler, yüksek miktarda katı madde ve yağ içeren petrokimyasal atıksuların arıtımı için etkili değildir. Kimyasal oksidasyon denemeleri, arıtma tesisinden farklı tarihlerde alınan atıksu numuneleriyle optimum oksidant dozlan kullanılarak tekrarlanmıştır. Fakat atıksu kalitesindeki değişimler nedeniyle, bu atıksu numuneleri ile aynı giderim verimleri eldeVIII edilememiştir. Bu atıksular ilk numunelerle aynı karaktere sahip olsaydı, kimyasal oksidasyon prosesleri petrokimya endüstrisi atıksulannm arıtımında kullanılmak üzere etkili olabilirdi.
Özet (Çeviri)
Ill ABSTRACT The aim of this thesis was to investigate the treatability of the petrochemical industry wastewaters, containing various refractory and toxic organic substances, based on the COD and TOC removal. In the treatability studies, chemical oxidation and advanced oxidation technologies were carried out on the samples taken from three different points of wastewater treatment plant of a petrochemical industry located in Aliağa, Izmir, Turkey. The sampling points were the influent of wastewater treatment plant (raw petrochemical wastewater), effluent of flotation unit and effluent of the biological treatment unit of the wastewater treatment plant. Chemical oxidation processes using different oxidants were applied to the samples taken from three different points of wastewater treatment plant. Chemical oxidation processes were carried out by using oxidizing agents like hydrogen peroxide (H2O2), Fenton's Reagent (H202+FeS04) and sodium hypochlorite (NaOCl). Air oxidation was also carried out. Jar test procedure was applied in order to determine the optimum oxidant doses of Fenton's Reagent and H2O2 in the chemical oxidation. COD and TOC analyses were carried out to evaluate treatment performance of these oxidation methods. Based on COD and TOC removals, the most appropriate oxidation method, the most effective oxidant and its doses were determined. In the hydrogen peroxide (H2O2) oxidation experiments, optimum oxidant dose for the treatment of raw wastewater was found as 40 mg/L H2O2 at constant pH=3 and reaction time for 45 minutes. In the chemical oxidation experiments using H2O2, optimum H2O2 dose were obtained as 60 mg/L H2O2 and 50 mg/L H2O2 for flotation effluent and for effluent of biological treatment unit, respectively. In the chemical oxidation of raw petrochemical wastewater using Fenton's Reagent, COD and TOC removal efficiencies were obtained as 40% and 20%, respectively. In chemical oxidation experiments by Fenton's Reagent, COD removal efficiency for flotation effluentIV was found as 31% but TOC mineralization could not be realized. In the oxidation of effluent of biological treatment unit, maximum COD removal efficiency of 97% and TOC removal efficiency of 53% were achieved using Fenton's Reagent. When the optimum H2O2 dose as 40 mg/L H2O2, 60 mg/L H2O2 and 50 mg/L H2O2 were used in the Fenton oxidation, the optimum Fe2+ doses for raw wastewater, flotation effluent and effluent treated biologically were determined as 10 mg/L Fe2+, 10 mg/L Fe2+ and 75 mg/L Fe2+, respectively. As a result of the chemical oxidation experiments, Fenton oxidation was determined as the most effective method to use after biological treatment of the petrochemical wastewater treatment plant. Photochemical oxidation experiments were carried out with third samples taken from same points of the treatment plant. In advanced oxidation studies, UV, UV/H2O2 and light-assisted photo-Fenton processes were applied in order to obtain the more effective COD and TOC removals from the chemical oxidation experiments at the shorter reaction time and at the lower oxidant dosage. Before photochemical oxidation experiments, filtration was applied using 125 mm diameter blue-band filter paper to the raw petrochemical wastewater in order to remove solid matters. Furthermore, powdered activated carbon (PAC) adsorption was also applied to remove various toxic substances in the wastewater. Effects of hydrogen peroxide, iron salt concentrations and reaction time on COD removal and TOC mineralization efficiencies were investigated using UV, UV/H2O2 and UV/H202/Fe2+ processes. In the photo-Fenton process, optimum H202/Fe2+ ratio was determined as 40 mg/L H2O2 / 5 mg/L Fe2+ at 15 minutes irradiation time by 20% COD removal efficiency for pretreated wastewater. In the photo-Fenton experiments carried out with flotation effluent, maximum COD and TOC removal efficiencies could be obtained as about 20% and 10%, respectively. Maximum COD removal efficiency was achieved as 37% using 10 mg/L Fe2+ and 50mg/L H2O2 after 60 minutes irradiation for effluent treated biologically. These experiments were effective for TOC removal with about 15% removal efficiency. Comparing to the result of advanced oxidation experiments by H2O2, this irradiation time is quite low and efficient. As a conclusion, petrochemical industry wastewaters containing refractory and toxic organic compounds can be oxidized effectively using chemical oxidation processes, however these methods were not so effective for the treatment of raw petrochemical wastewatersV containing high solid matter and oil. Chemical oxidation experiments using optimum oxidant doses were repeated with the wastewaters taken from the treatment plant at different times, however the same removal efficiencies could not be obtained with these wastewater samples because of fluctuations in the wastewater quality. If these wastewaters had the same characteristics of the first wastewater sample, chemical oxidation could be effective in the treatment of petrochemical industry wastewaters.
Benzer Tezler
- Kok kömürü üretim endüstrisi atıksularından fenton prosesi ile fenol giderimi
Removal of phenol from coke coal industry wastewater by fenton process
ÇAĞIL YAMAN KOYMATÇIK
- Atık su arıtımı için adapte aşı kültürünün kuru karışım olarak üretimi, raf ömrünün, biyoparçalama etkinliğinin saptanması, verimi en iyi olan ürünlerin arıtım sisteminde denenmesi
Compatible mixture liquid culture product as dry mixture for wastewater treatment, determination of shelf life, biodegradation activity and try to the most yield in wastewater
DİDEM EROĞLU
- Kimyasal oksijen ihtiyacı deşarj limitlerinin sağlanmasında inert ve mikrobiyal ürünlerin rolü: Organize sanayi bölgesi örneği
The role of inert and microbial products in meeting discharge limits of chemical oxygen demand: Case of organized industrial zone
AYÇA KILIÇARPA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Removal of odor emissions from food fermentation and petrochemical production processes with using biological treatment methods
Gıda fermentasyon ve petrokimya üretim sektörleri kaynaklı koku emisyonlarının biyolojik arıtma yöntemleri ile giderilmesi
İLKER AKMIRZA
Doktora
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR ALP
- Petrokimya endüstrisi atıksularının biyolojik arıtımında kullanılmak amacıyla aşı kültürü elde edilmesi
Obtaining mixed liquor culture using with the aim of biological treatment of wastewaters of the petrochemical industry
CANER VURAL