Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

MAMADİEV Mairambek
Danışman : Yard. Doç. Dr. Gülsüm YILMAZ

Anabilim Dalı : Çevre Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Yard. Doç. Dr. Gülsüm YILMAZ (Danışman),

: Prof. Dr. Semiha ARAYICI,

: Prof. Dr. Gülen İSKENDER,

: Prof. Dr. Nilgün BALKAYA,

: Yard. Doç. Dr. Yasemin KAYA.

Elektronik Endüstrisi Atıksularının Arıtılabilirliği

Su bazlı boyalar, uçucu organic madde içeriği solvent bazlı boyalarınkinden önemli ölçüde düşük olması ve bu nedenle uçucu organic madde emisyonunu azaltması nedeniyle, solvent bazlı boyalara alternatif olarak değerlenlendirilmektedir. Su bazlı boyalar akrilik, vinil, epoksi gibi reçinelere ilave olarak bazı solvent, pigment ve katkı maddelerini de içerirler. Kullanılan çok çeşitli kimyasal maddelerden dolayı, su bazlı boya atıksuyu önemli ölçüde KOİ, BOİ, askıda katı madde, toksik bileşikler ve renk içermektedir. Aşırı derecede kirli, toksik ve renkli atıksulara uygulanan arıtma alternetifleri arasında koagülasyon flokülasyon ve Fenton oksidasyonu en yaygın biçimde kullanılan arıtma prosesleridir.

Membran prosesler hem su hem de atıksu arıtma uygulamalarında geniş ölçüde kullanılmaktadır. Suyun yanında konsantre akımın geri kazanılması nedeniyle membran proseslerin kullanımı gün geçtikçe artan bir ilgiye sahiptir. Deterjan, pigment, solvent gibi değerli maddelerin konsantre akımda geri kazanılması membran prosesleri daha çekici bir proses haline getirmiştir.

Bu çalışmanın amacı, elektronik endüstrisinden kaynaklanan aşırı derecede kirli su bazlı boya atıksularının, koagülasyon-flokülasyon, Fenton oksidasyonu ve membran prosesler kullanılarak arıtıma ve yeniden kullanma olanaklarının araştırılmasıdır.

Su bazlı boya atıksuları, çeşitli ebatta televizyon üreten bir elekronik endüstrisinin boyama ünitesinden alınmıştır. Atıksu 55,000-205,000 mg/L KOİ ve 9,500-32,000 mg/L AKM’ye sahiptir. Çalışmada kullanılan atıksular farklı zamanlarda 4 kez alınmış ve +4ºC de saklanmıştır. Atıksuyun KOİ’si boyama sıklığına bağlı olarak geniş bir aralıkta değişmektedir. Boyama ünitesinin tek bir hattından gelen atıksuyun debisi 5 m3/gün’dür ve hergün deşarj edilmektedir. Uygun bir arıtmadan sonra çıkış sularının boyama ünitesinde yeniden kullanımı istenmektedir.

Koagülasyon - flokülasyon deneyleri alüminyum sülfat ve demir sülfat kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Optimum koagülant dozajı ve pH’yı belirlemek amacıyla, jar test deneyleri 1.numune için 2500-7500 mg/L alüminyum sülfat, 270-10800 mg/L demir sülfat ve 2.numune için 600 – 4000 mg/L alüminyum sülfat, 500 - 4000 mg/L demir sülfat konsantrasyonları ile pH 6-10 aralığında gerçekleştirilmiştir. Önce pH 9 da optimum koagulant dozajı; sonra optimum koagulant dozajında optimum pH belirlenmiştir. pH ayarlamada Ca(OH)2 ve NaOH kullanılmıştır. Koagulasyon performansı KOİ giderim verimi ve bulanıklık dikkate alınarak saptanmıştır.

Fenton oksidasyonu çalışmaları, sabit [Fe+2]=0.02 M ve [H2O2]/[Fe+2]=10 oranlarında gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon süresini optimize etmek amacıyla, Fenton kinetik çalışmaları yapılmıştır. Oksidasyon prosesinin verimi, çeşitli konsantrasyonlarda ve farklı oksidasyon sürelerinde KOİ analizleri ile belirlenmiştir. Tüm kimyasal arıtma deneyleri üç kez tekrarlanarak rapor edilmiştir.

Bu çalışmada, FM UP020, FM UP005 ve FM NP010 (Microdyn-Nadir GmbH, Almanya) membranlar kullanılmıştır. FM UP005 membranın çıkış suyu ilave KOİ giderimi sağlamak amacıyla FM NP010 membranına verilmiştir.

Koagulasyon- flokulasyon çalışmalarında 1.numune için 5000 mg/L alüminyum sülfat dozajında pH 9’da % 68 KOİ giderim verimi ve 2700 mg/L demir sülfat dozajında pH 9’da % 59 KOİ giderim verimi elde edilmiştir. 2.numune için 1000 mg/L alüminyum sülfat dozajında, pH 7’de % 67 KOİ giderim verimi elde edilirken, demir sülfat ile koagulasyonda 750 mg/L dozajda pH 8-9’da % 45 arıtma verimine ulaşılmıştır. Renk ve bulanıklık kbul edilebilir değerlere kadar giderilmiştir. Ancak koagulasyon-flokulasyonda oluşan atık çamur tehlikeli atık larak bertaraf edilmesi gerektiği dikkate alınmalıdır.

Fenton oksidasyonu çşılmalarında renk ve KOİ giderimi açısından iyi sonuçlar elde edilmiştir. 2 M [H2O2] konsantrasyonunda [H2O2]/[Fe+2]=10 oranında % 81 KOİ giderim verimi elde edilmiştir. Oksidasyon süresi 150 dakika olarak optimize edilmiştir. Tüm Fenton oksidasyon çalışmalarında renk ve bulanıklık tamamen giderilmiştir. Oluşan çamur koagulasyon prosesinde oluşanınkinden daha az olmasına rağmen hala tehlikeli atık olarak bertaraf edilmeyi gerektirmektedir.

Membran prosesi hem su hem de pigmenler geri kazanıldığı için daha çevre dostu bir çözüm sunmaktadır. Bu çalışma, ultrafiltrasyon FM UP005 membranı için toplam akı azalmasının % 73 ve kirlenmenin sebep olduğu akı azalmasının sadece % 9 olduğu görülmüştür. Bu membrane ile % 66 KOİ giderim verimi elde edilmiştir.

Bu çalışmada kullanılan tüm alternatiflerde renksiz çıkış suyu elde edilmiştir. Bu nedenle tüm alternatiflerde elde edilen çıkış suları boyama ünitesinde geri kazanım amacıyla kullanılabilir. En uygun arıtma ve / veya geri kazanım prosesinin belirlenmesi amacıyla; yatırım, işletme- bakım ve atık çamur bertarafını içeren maliyet analizi yapılmalıdır.