Geri Dön

Evsel atık suların kimyasal çöktürme ve elektrokoagülasyon arıtımında parçacık sürüsü temelli modelleme ve kontrol yaklaşımı

Municipal waste water treatment by chemical coagulation and elektrocoagulation using particle swarm optimization based modelling and control approach

PDF İndir

  1. Tez No: 434759
  2. Yazar: AYŞE TAŞKIN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZEHRA ZEYBEK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ankara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 226

Özet

Bu çalışmada, evsel atıksuyu, kesikli reaktörde kimyasal çöktürme (KÇ) ve elektrokoagülasyon (EK) prosesleri ile arıtımı yapılmıştır. Arıtılan suyun Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) ve bulanıklık giderimleri ölçülerek pH, çöktürücü miktarı, akım, zaman, iletkenlik gibi arıtıma etki eden parametreler Design Expert 7.0 programı işletilerek Cevap Yüzey Yenileme (CYY) metodu ile optimize edilmiştir. Ayrıca, her iki proses için İstatistiksel sonuçlardan bulunan doğrusal olmayan modellere, Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritması uygulanarak optimum parametreler hesaplanmıştır. Bu parametreler, dizayn expert 7.0 programında bulunan sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. KÇ prosesinde pH 7.2 değerinde ve 500 mg/L alüm miktarında en yüksek KOİ (% 90) ve bulanıklık (% 94) giderimi elde edilmiştir. pH 7.6 değerinde ve 500 mg/L demir klorür çöktürücü maddesi kullanıldığında en yüksek KOİ ve bulanıklık giderimi sırasıyla % 70 ve % 90'dır. Çöktürücü olarak Demir Sülfat Heptahidrat uygulandığında ise KOİ ve bulanıklık giderimleri % 30 ve % 65'dir. 1m3 evsel atıksuda optimum dozda alüm, demir klorür ve demir sulfat heptahidrat çöktürücüleri için prosesinin işletme maliyetleri sırasıyla 4.8 $//m3, 5.1 $/m3 ve 3.8 $/m3'dür. Elektrokoagülasyon prosesinde ise Alüminyum (Al) ve Demir (Fe) elektrotlar kullanılarak arıtma işlemi yapılmıştır. Al elektrot için bulunan uygun parametrelerde KOİ giderimi % 85, Fe elektrot da ise % 70'dir. Bulanıklık giderimleri ise Al elektrot kullanıldığında % 90'a kadar çıkmıştır. Fe elektrotta ise bulanıklık giderimi % 70'dir. 1L evsel atıksu için 4.9 mA/cm2 (0.35 Amper), 20 dakika (Al) ve 4.9 mA/cm2 (0.3 Amper) (Fe) elektrotların 20 dakikalık işletme koşullarında elektrokoagülasyon prosesinin işletme maliyeti sırasıyla 2.55 $/m3 ve 0.885 $/m3'dir. EK ve KÇ proseslerinde, PID kullanılarak pH kontrol edilmiştir. PID kontrol edicilerin kazanç değerleri farklı yöntemlerle [Cohen-Coon, PSO ve Yer Çekimsel Arama Algoritması (YÇAA)] hesaplanmıştır. Kimyasal çöktürme işleminde, PSO ve YÇAA kullanılarak bulunan kazanç değerleri ile yapılan PID kontrolünde, pH'ın set noktasına daha hızlı ulaştığı ve hata performans kriterlerinin daha düşük olduğu gözlenmiştir. Elektrokoagülasyon prosesinde ise PID kazanç değerlerinin hesaplanmasında Cohen Coon metodu uygulandığında, PSO algoritmasına göre hata performans kriterleri daha düşük çıkmıştır.

Özet (Çeviri)

In this study, treatment of the domestic wastewater, was made with the purification processes by coagulation(CC) and electrocoagulation(EC) in the batch reactor. The Chemical Oxygen Demand(COD) and turbidity removal in treated wastewater was determined by measuring such as, pH, amount of coagulant, current, time, conductivity parameters affecting purification. These parameters were optimized with response surface methodology (RSM) by using the Design Expert 7.0 programme. In addition, the optimal parameters were calculated again from non-linear models finding statistical results for both processes, by applying Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. These parameters were compared with the results of the finding from design expert 7.0 programme. In Coagulation Process, maximum COD (90%) and turbidity (94%) removal were obtained at pH 7.2 and 500 mg/L alum coagulant dose. When iron chlorur was used as a coagulant, COD and turbidity removal were obtained as 70% and 90% respectively. If iron sulphate was used as coagulant, COD and turbidity removal were obtained as 30% and 65%. For optimum dose of alum, iron chlorur and iron sulphate coagulants operating costs of the process were 4.8 $/m3, 5.1 $/m3 and 3.8 $/m3 respectively, at 1m3 domestic wastewater. In electrocoagulation process, treatment was made by using Aluminium (Al) and Iron (Fe) electrodes. At the optimum parameters found for Al; the COD removal was obtained as 85% and for Fe electrode it was obtained as 70%. When Al electrode used turbidity removal rised to 90%. Turbidity removal was 70% for Fe electrode. For 1 L domestic wastewater, the operation condition of 4.9 mA/cm2 (0.35 Amper) and 20 minutes for Al and 4.9 mA/cm2 (0.3 Amper) 20 minutes for Fe, the electrocogulation of operating costs were 2.55 $ ve 0.885 $ respectively. In EC and CC processes, pH was controlled by using PID. PID controller gain values were calculated by different methods; Cohen-Coon, PSO, Gravitational Algorithma (YÇAA). In coagulation process, the PID control gain values found by using PSO and YÇAA, the pH was reached to set point faster and the lower integral error criteria were observed. When Cohen Coon method was used for calculating PID gain values in electrocoagulation process, the error values were lower than PSO algorithm's.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    846480

    Applicability of advanced oxidation processes for treatment and recovery of washing machine effluent: On-site application with new washing machine design

    İleri oksidasyon prosesleri uygulamaları ile çamaşır makinesi atık sularının arıtılması ve geri kazanılması: Yerinde uygulama ile yeni çamaşır makinesi tasarımı

    LEVENT KILIÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUĞBA ÖLMEZ HANCI

  2. Tez No

    857518

    Trakya dolomiti ile atık sulardan kobalt giderilmesi için radyoaktif izleme tekniğinin kullanılması

    The use of radiotracer technique for the removal of cobalt from wastewater with thracian dolomite

    OĞUZHAN SAÇKIRAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE NUR ESEN

  3. Tez No

    39394

    Florür ve altı değerlikli kromun nitrifikasyon projesine etkisi

    Effect of fluoride and hexavalent chromium on nitrification process

    HİLAL KINLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. DİNÇER TOPACIK

  4. Tez No

    77626

    Boksit kullanılarak sulardan fosfat giderilmesi

    Phosphate removal from waters by using bauxite

    H.SONER ALTUNDOĞAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Kimya MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİKRET TÜMEN

  5. Tez No

    252299

    Atık sulardan kesikli ve sürekli sistemlerle bor giderimi

    Removal of boron from waste waters by using batch and column systems

    PELİN DEMİRÇİVİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLHAYAT NASÜN SAYGILI

Geri Dön