Fosforun arıtma çamuru külünden elektro-kimyasal yöntemle geri kazanımı
Phosphorus recovery with electro-chemical process from sewage sludge ash
- Tez No: 943898
- Danışmanlar: PROF. DR. NAZLI BALDAN PAKDİL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nüfus tahminlerine göre 21. yüzyılın ortasında dünya nüfusunun 9 milyarı geçeceği ve buna paralel olarak gıda üretiminin yaklaşık %30 oranında arttırılması gerektiği bilinmektedir. Gıda üretimi için en önemli ögelerden biri olan fosfor bu noktada stratejik bir hammaddedir. Ancak tüm dünyada fosfor kaynaklarının en iyimser tahminle 200 yıl boyunca dünyanın fosfor ihtiyacı karşılanabilecek durumda olduğu tahmin edilmektedir. Dolayısıyla alternatif bir fosfor kaynağı bulma ihtiyacı gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, atıksu arıtma çamurlarının yakılması sonucu oluşan çamur külünden (ÇK) fosforun geri kazanılabilirliğini değerlendirmek amacıyla iki aşamalı bir yöntem uygulanmıştır. ÇK'nın karakterizasyonu sonucunda, toplam fosfor içeriği P2O5 formunda %7,66 olarak hesaplanmış; bu değer, söz konusu atığın fosfor geri kazanımı açısından önemli bir potansiyel taşıdığını ortaya koymuştur. İlk aşamada çamur külünden asit liçi yöntemiyle fosfor ekstrakte edilmiş, ikinci aşamada ise bu fosfor, elektrokimyasal çöktürme yöntemiyle geri kazanılmıştır. Her iki aşamada da süreçlerin optimize edilmesi ve parametreler arasındaki etkileşimleri değerlendirmek amacıyla Yanıt Yüzey Yöntemi kapsamında Box-Behnken Deney Tasarımı (BBT) uygulanmış ve istatistiksel analizleri yapılmıştır. İstatistiksel analizler sonucunda her iki modelin de yüksek açıklayıcılığa sahip ve anlamlı olduğu belirlenmiştir. Fosfor ekstraksiyonunda %90'ın üzerinde, elektrokimyasal geri kazanım aşamasında ise %99'a varan oldukça yüksek verim değerlerine ulaşılmıştır. Elektrokimyasal çöktürme prosesinin enerji tüketimi düşük bulunmuştur (0,08–1,72 kWh/m3). Ayrıca elde edilen çökeleklerin XRD analizlerinde K-struvit ve potasyum sülfat gibi tarımsal açıdan faydalı bileşiklere rastlanmıştır. Ayrıca çökeleklerin Pb, Cu, Ni, Zn, Cr ve Sn gibi ağır metal konsantrasyonlarının ilgili yönetmelikteki sınır değerlerin altında kaldığı tespit edilmiştir. Bu bulgular, elde edilen çökeleklerin güvenli ve verimli bir gübre adayı olduğunu ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
According to population projections, the world population is expected to exceed 9 billion by the middle of the 21st century, and accordingly, food production needs to be increased by approximately 30%. Phosphorus, one of the most essential elements for food production, is considered a strategic raw material in this context. However, it is estimated that, even under the most optimistic scenarios, global phosphorus reserves will only be sufficient to meet the world's needs for about 200 years. Therefore, the need to identify alternative phosphorus sources is gaining increasing importance. In this study, a two-stage method was applied to evaluate the recoverability of phosphorus from sewage sludge ash (SSA), which is generated by the incineration of wastewater treatment sludge. Characterization of the SSA revealed that the total phosphorus content was calculated as 7.66% in the form of P2O5, indicating a significant potential for phosphorus recovery. In the first stage, phosphorus was extracted from the ash using acid leaching, while in the second stage, the extracted phosphorus was recovered through an electrochemical precipitation method. To optimize both stages and evaluate the interactions between parameters, the Box-Behnken Design (BBD), within the framework of the Response Surface Methodology (RSM), was employed and statistical analyses were conducted. The statistical results confirmed that both models were highly explanatory and statistically significant. Phosphorus extraction achieved yields above 90%, while the electrochemical recovery stage reached up to 99%, demonstrating remarkably high efficiency. The energy consumption of the electrochemical precipitation process was found to be low (0.08–1.72 kWh/m3). Moreover, XRD analyses of the obtained precipitates revealed the presence of agriculturally valuable compounds such as K-struvite and potassium sulfate. It was also determined that the concentrations of heavy metals such as Pb, Cu, Ni, Zn, Cr, and Sn in the precipitates remained below the limit values specified in the relevant regulation. These findings indicate that the obtained precipitates are both safe and effective candidates for use as fertilizers.
Benzer Tezler
- Bazı difosfin ligandlarının kalay (IV) komplekslerinin sentezi ve yapılarının aydınlatılması
Başlık çevirisi yok
NİGAR ERTOK
- Mercimeğin çeşitli gelişme dönemlerinde topraktan kaldırdığı besin maddeleri ve büyümesi ile verim arasındaki ilişkiler
Başlık çevirisi yok
H. LEVENT ÇADIRCI
- İzmir bölgesi mandarinlerinin mikro-element durumu üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
NİLGÜN SAATÇI
- Akışkan yataklı reaktörde biyolojik denitrifikasyon sürecinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
M.GÜRKAN DUMLU
- 1968-1987 arasında izlenen 23 primer hiperparatiroidi vakasının klinik ve laboratuvar yönünden incelenmesi
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN SELUKİ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıklarıİstanbul Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. HÜSREV HATEMİ