PROF. DR. MEHMET FAİK SEVİMLİ

Ultrasonik (US) ön işlemin anaerobik çamur çürütme reaktörünün verimliliğine etkisi

Atık aktif çamurun arıtımı, atıksu arıtma tesislerindeki en karmaşık ve maliyetli konulardan biridir. Üretilen atık çamur miktarı, arıtma tesisilerinin işletme şartları ve maliyeti üzerinde ciddi etkiye sahiptir. Çamurun arıtımı için genellikle anaerobik çamur çürütücüler kullanılmaktadır. Ancak yavaş gerçekleşen hidroliz aşaması, çürütücülerin verimini sınırlamaktadır. US ön arıtma ile anaerobik çamur çürütücünün veriminin arttırılması bu doktora tezinin esas amacıdır. Bu nedenle ilk olarak ön arıtmanın, çamurun fiziksel ve kimyasal özelliklerine, metan üretimine ve çamurun çürütülebilirliğine etkileri araştırılmıştır. Çamuru parçalamak için US ön arıtma ve onun iki farklı modifikasyonu olan US + alkali ve US + ısıl ön arıtma metotları kullanılmıştır. Alkali ve ısıl ön arıtma metotlarının da etkileri incelenmiştir. US ön arıtmanın bu iki metotla birleştirilmesindeki amaç, bu metotların farklı çamur parçalama mekanizmalarını birlikte kullanarak daha yüksek verim elde edilmesidir. Sinerjetik etki sonucunda, sadece US ön arıtma (1 W/mL’de 1 dk’lık ışınım) ile metan üretimi ham çamurun çürütüldüğü reaktöre kıyasla % 5.3 oranında arttırılırken; US + alkali ön arıtma (1 W/mL’de 1 dk’lık ışınım ve yarım saatlik 0.05 N NaOH alkali uygulamasının kombinasyonu) ile % 15.5 oranında ve US + ısıl ön arıtma (1 W/mL’de 1 dk’lık ışınım ve 1 saatlik 80 C’de ısıl işlemin kombinasyonu) sonucunda ise % 13.6 oranında arttırılmıştır. Böylece, US + alkali ön arıtma en düşük enerji sarfiyatı ile en yüksek verimin elde edildiği ön arıtma metodu olmuştur. Son olarak, ön arıtmanın kesikli beslemeli çamur çürütücüye etkileri araştırılmıştır. Kesikli beslemeli anaerobik çürütücülere çamur beslenmeden önce, US + alkali ön arıtma ile parçalanmıştır. Çamurun ön arıtımı ile anaerobik çürütücülerde hem metan üretiminin hem de çamur stabilizasyonunun arttığı belirlenmiştir. 14 günlük HBS ve 1 kg UKM/m3’lük OYH değerlerinde işletilen reaktörde, ön arıtma sonucunda metan üretimi % 33.3 ve UKM giderimi ise % 17.6 artmıştır. Aynı şartlarda 7 günlük HBS değerinde işletilen ön arıtmalı reaktörde elde edilen verim, 14 günlük HBS ile işletilen ön arıtmasız reaktördeki verime çok yakın olmuştur. Sonuç olarak, US + alkali ön arıtma ile anaerobik çürütücülerde metan üretimleri ve çürütme verimleri arttırılmıştır. Ayrıca, ön arıtma ile HBS’nin 14 günden 7 güne kısaltılmasının, yani çürütücü hacimlerinin yarı yarıya küçültülmesinin de mümkün olduğu belirlenmiştir.

Kağıt endüstrisi atıksularının elektro-fenton prosesi ile arıtılması Treatment of paper industry wastewater by using electro-fenton process

Kağıt endüstrisi atıksuları, sucul ortamlarda oldukça tehlikeli etkiler yaratmaktadır. Bununla birlikte, ülkemizde kurulu olan kağıt üretim fabrikaları sürekli olarak farklı özellikte ve miktardaki atıksularını farklı alıcı ortamlara deşarj etmektedirler. Bu fabrikaların bir çoğunda atıksu arıtma tesisleri bulunsa da, tesisler yeterli verimde çalışmamakta ve çoğu durumda atıl şekilde kalabilmektedir. Son zamanlardaki bilimsel araştırmalar, bu tür atıksuların fizikokimyasal süreçlerle (özellikle ileri oksidasyon yöntemleri ile) arıtılabilirliği üzerine yoğunlaşmıştır. Elektro-Fenton (EF) yöntemi de, yüksek arıtım verimleri ile ileri oksidasyon sistemleri içerisinde oldukça kuvvetli bir alternatif olarak durmaktadır. Bu çalışma kapsamında, kağıt üretiminden kaynaklanan atıksuların KOİ ve bulanıklık parametrelerinin EF yöntemiyle giderimi araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda yöntem veriminde etkin rol oynayan faktörlerin (başlangıç pH değeri, başlangıç H2O2 derişimi ve uygulanan doğru akımın büyüklüğü) arıtma verimine etkileri belirlenmiş ve optimum işletme koşulları ortaya konmuştur. Uygun işletme koşullarında çalışıldığı takdirde elektro-Fenton yönteminin kağıt endüstrisi atıksuyu arıtımında etkin olarak uygulanabileceği görülmüştür. Bu çalışmada sabit DC akımının 1.0 Amper (A), H2O2 konsantrasyonunun 1500 mg/L ve başlangıç pH’ının 3.0 olduğu koşullarda, KOİ giderim verimi % 55 değeriyle en iyi verime ulaşmıştır. Aynı zamanda Fenton oksidasyonu kullanılarak da bir deneysel çalışma yapılmış ve elektro-Fenton oksidasyonu ile kıyaslaması yapılmıştır. Yapılan karşılaştırma sonuçlarına göre elektro-Fenton prosesinin atıksu arıtma maliyeti hem de oluşan atık çamur miktarı göz önüne alındığında Fenton prosesine oranla daha üstün olduğu belirlenmiştir.