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
- Tez No: 434759
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEHRA ZEYBEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞBA ÖLMEZ HANCI
- 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
2024
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE NUR ESEN
- Florür ve altı değerlikli kromun nitrifikasyon projesine etkisi
Effect of fluoride and hexavalent chromium on nitrification process
HİLAL KINLI
- Boksit kullanılarak sulardan fosfat giderilmesi
Phosphate removal from waters by using bauxite
H.SONER ALTUNDOĞAN
Doktora
Türkçe
1998
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET TÜMEN
- 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
2008
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT NASÜN SAYGILI