Application of electrocoagulation/ electrodialysis treatment for the recovery and reuse tannery wastewater
Deri endüstrisi atıksularında madde ve enerji geri kazanımı,suyun yeniden kullanılmasında elektrokoagülasyon -elektrodiyaliz arıtma yöntemi
- Tez No: 418377
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. UĞUR KURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Tabakhane Atıksuyu, Elektrokoagülasyon, Hidrojen gazı üretimi, Elektrodiyaliz, Çamur karakterizasyonu, Tannery Wastewater, Electrocoagulation, Hydrogen gas production, Electrodialysis, sludge characterization
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Deri Endüstrisi bir çok ülkenin ekonomisinde oynadığı önemli rol kadar, yüksek su kullanımı olan bir sektördür de. Son yıllarda, 21. Yüzyıl için olabilecek en büyük iki sorun su ve enerji kaynaklarındaki sıkıntılar olarak sıralanmaktadır. Atık su arıtımı su ve enerji kaynakları yönetiminde etkin bir araç olarak dikkate alınmaktadır. Bu kaynakların korunması için elzem olan“Sıfır Atık Teknolojis”son zamanlarda biraz biraz kullanılmaya başlanmıştır. Bu bağlamda, Elektrokimyasal Arıtma Teknolojileri atık su arıtımında kolaylığı, hızlı olması, güvenilirliği ve ekonomik işletme maliyetleri gibi cazip avantajları nedeniyle oldukça başarılı olmaktadır. Hem değerlendirilebilir arıtılmış atık su eldesi, hem de enerji geri kazanımı açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Tabakhane Atıksuyu arıtımı için elektrokoagülasyon (EC) tekniği demir(Fe) ve aluminyum(Al) elektrotlar kullanılarak çalışıldı. EC işlemi eş zamanlı olarak anottan koagülan metalin çözünmesi ve katotta hidroksil iyonları ve hidrojen gazı oluşumu şeklinde gerçekleşir. EC performansı üzerinde işletme parametreleri olarak akım yoğunluğu, başlangıç pH'sı ve elektroliz süresinin etkileri, kontrol parametreleri KOİ, renk, Cr ve NH3-N ölçümleri ile araştırıldı. İlk olarak Tabakhane Atıksuyu üzerinde EC performansı Taguchi istatistik yöntemi kullanımı ile denendi. Al elektrot için % 64.4 ve Fe elektrot için % 63.3 KOİ giderim verimine ulaşılabildiği görüldü. Sonrasında, sürekli sistem üzerinde EC performansı ölçüldü. EC prosesi performansını optimize etmek için aynı işletme parametrelerinin kirlilik giderim verimine etkileri araştırıldı. Al elektrot ve pH:6.0, akım yoğunluğu 14 mA/cm2 ve elektroliz süresi 125 dakika için KOİ, renk, Cr ve NH3-N giderim verimi sonuçları sırasıyla; % 73, % 94, >% 99 ve % 51 olarak tespit edildi. Üretilen hidrojen gazının ihtiyaç duyulan enerjiyi karşılama oranı kCal olarak % 60 oldu. Fe elektrot ve pH:7.0, akım yoğunluğu 14 mA/cm2 ve elektroliz süresi 125 dakika için ise, KOİ, renk, Cr ve NH3-N giderim verimi sonuçları sırasıyla; % 67, % 93, >% 99 ve % 46 olarak belirlendi. Aynı zamanda, Üretilen hidrojen gazının ihtiyaç duyulan enerjiyi karşılama oranı kCal olarak % 58 oldu. Enerji maliyeti her iki durum için de 0.65$/m3 atıksu olarak bulundu. Giderilen KOİ'ye karşılık oluşan çamur miktarı 0.35 kg kuru çamur/kg KOİg oldu. EC sürekli sistem arıtma çalışmaları ile hem kirlilik giderim verimliliğinin, hem de hidrojen gazı üretiminin atıksuyun yeniden kullanımı ve enerji geri kazanımı yaklaşımında etkili olduğu görüldü. Son çalışmalar olarak; Tabakhane Atıksuyunun arıtımı için optimize edilmiş elektrokoagülasyon çalışmaları elketrodiyaliz(ED) prosesi ile entegre edildi. Al elektrotlu EC prosesi çıktıları ile gerçekleştirilen ED prosesinin kirlilik parametreleri gideriminde etkin olduğu görüldü. 1.5 mS/cm iletkenlik değerine ulaşılan 25. dakikada KOİ, renk, Cr ve NH3-N giderim verimi sonuçları sırasıyla; %92, >%99, >%99 ve >%99 olarak belirlendi. Fe elektrotlu EC prosesi çıktıları ile 1.5 mS/cm iletkenlik değerine ulaşılan 75. dakika çalışmasında ise, KOİ, renk, Cr ve NH3-N giderim verimi sonuçları sırasıyla; % 87, >% 99, >% 99 ve >% 99 olarak gerçekleşti. EC-ED kombine sistemi ile arıtılmış atıksuların Türkiye'deki atıksu deşarj mevzuatı ile uyumlu olduğu, dahası Türkiye, Filistin ve Ürdün için sulama suyu şeklinde kullanılmasının da mümkün olabileceği dikkate değer bir durum olarak kaydedilmiştir.
Özet (Çeviri)
Tannery industry is known widely as one of the highest consumers of water as well as playing a key role in the economic sector of many countries. A few decades ago, water and energy sources were classified as the top two challenges for the twenty-first century. Wastewater treatment has been considered as an efficient tool for managing water and energy sources. Until relatively recently, little has been done of effective technique“zero effluent”to conserve them. In this context, electrochemical treatment technology has achieved much attention due to its attractive advantages as: simple, fast, reliable, and cost-effective operation for the treatment of wastewater. In this work, a batch electrocoagulation (EC) technique for tannery wastewater treatment was examined using iron and aluminum electrodes. It involves dissolution of metal from the anode with simultaneous formation of hydroxyl ions, and generation of hydrogen gas at the cathode The effects of operating parameters that include current density, initial pH, and electrolysis time on EC performance were accomplished by measuring of COD, Color, Cr, and NH3-N as control parameters. Firstly, EC performance on tannery wastewater was tried with discontinuous system by using Taguchi Statistical Method. COD removal efficiencies were reached 64.4% for Al and 63.3% for Fe electrodes. After that, performance of the electrocoagulation (EC) process on the continuous system was also measured. The effects of the same operating parameters on the pollutants removal efficiency, sludge and hydrogen gas production were investigated in order to optimize process performance. In the case of aluminum electrodes, The results showed that for tannery wastewater with an influent pH adjusted at about 6, the use of a current density of 14 mA/cm2, and an EC time of 125 min, gave access to pollutants (COD, Color, Cr, and NH3-N) removal efficiency 73, 94, >99 and 51%, respectively. The energy yield of harvested hydrogen was 60 % of the energy demand as kCal of the electrocoagulation process. However, in the case of iron electrodes, with effluent pH adjusted at about 7, the use of a current density of 14 mA/cm2, and an EC time of 125 min, gave access to pollutants (COD, Color, Cr, and NH3-N) removal efficiency 67, 93, >99 and 46 %, respectively. And also, the energy yield of harvested hydrogen was 58 % of the energy demand as kCal of the electrocoagulation process. Thus, the energy costs for two cases were found to be 0.675 $/m3 wastewater. And also the amount of dried sludge was 0.35 kg/kg chemical oxygen demand removed. It could be seen that hydrogen gas production coupled with pollutants removal efficiency by EC continuous mode would be an effective approach for energy recovery and wastewater reutilization. As the end of the studies, the optimized electrocoagulation process was then integrated with electrodialysis (ED) process for the treatment of tannery effluents. In case of treated tannery by EC with aluminum electrodes, ED process was effectiveness where the removal efficiency of COD, NH3-N, Cr and color were 92,>99, >99, >99 % respectively corresponds to conductivity value of 1.5 mS/cm at 25 minute. While, in the case of treated tannery by EC with iron electrodes, ED process was also efficient for removal pollutants, the removal efficiency of COD, NH3-N, Cr and color were 87, >99, >99, >99 % respectively corresponds to conductivity value of 1.5 mS/cm at 75 minute. It is noticeable that the effluent treated with combined EC- ED techniques presents very similar values for the same parameter as the ones presented by Turkish dischargeable legislation as well as guidelines for using reclaimed wastewater in irrigation for the states of Turkey, Palestine and Jordan.
Benzer Tezler
- Tekstil endüstrisi atık sularında membran proseslerle su geri kazanımı ve konsantre giderimi için farklı teknolojilerin denenmesi
Testing of different technologies for concentrate of membrane treatment technologies in industrial waste water
ALPER YAZAGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- Otomotiv endüstrisi atıksularının arıtımında elektrokoagülasyon prosesinin uygulanması
Application of electrocoagulation process in treatment of automotiv industry wastewater
MURAT KASAPLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRAK EROL NALBUR
- Ovarian basit kistlerde laparoskopik sütür ve bipolar elektrokoagülasyonun over rezervine etkilerinin karşılaştırılması
Comparison of the effects of laparoscopic bipolar electrocoagulation and suture application to ovarian reserve in benign ovarian cysts
HAKAN ÖZGÖNEN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2010
Kadın Hastalıkları ve DoğumSüleyman Demirel ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EVRİM ERDEMOĞLU
- Kağıt endüstrisi atıksularının elektrokimyasal yöntemle arıtılması
Paper industry wastewater treatment by means of electrochemical method
ŞULE CAMCIOĞLU
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE HAPOĞLU
- Stevia (Stevia rebaudiana B.) bitkisi ekstraktında bulunan steviol glikozitlerin saflaştırılmasında bazı fiziksel ayırma tekniklerinin uygulanması
Application of some physical separation techniques on the purification of steviol glycosides in the stevia (Stevia rebaudiana B.) plant extract
AHMET HACIOĞLU
Doktora
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KARHAN