Fotokimyasal oksidasyon yöntemiyle organik kirliliklerin giderilmesi ve bu yöntemin küçük yerleşim bölgelerinden kaynaklanan atıksulara uygulanması

Abstract

Bu çalışmada, 2500 kişilik nüfusa eşdeğer bir bölgeden değişik zamanlarda evsel atıksu numuneleri alınmış, standart metotlara göre analizlenmiş ve fotokimyasal oksidasyon denemeleri için basınçlı kum filtresinden geçirilerek ön arıtım işlemine tabi tutulmuştur. Ön arıtıma tabi tutulan evsel atıksular üzerinde fotokimyasal oksidasyon teknikleri ile arıtılabilirlik denemeleri yapılmıştır. Yapılan denemelerde, H2O2/UV prosesinde, optimum pH=3, H2O2 dozu, 25 mg/L olarak belirlenmiş, KOİ, deşarj limitinin altına indirilmiş (<120 mg/L), EE/M değeri, 10 kWsa/kg.KOİ olarak bulunmuş ve bu tip bir tesisin ilk yatırım ve işletme maliyetleri sırasıyla 8352 Euro ve 0,15 Euro/m3.atıksu olarak hesaplanmıştır (Q=50 m3/gün). Benzer şekilde, O3/UV prosesinin, optimum pH değerinin 9 olduğu, istenilen deşarj limitlerinin yakalandığı (KOİ = 5 mg/L) ve EE/M değerinin ortalama 10 kW.sa/kg KOİ olduğu belirlenmiştir. Bu prosese ait bir tesisin ilk yatırım ve işletme maliyetleri sırasıyla 15312 Euro ve 0,35 Euro/m3.atıksu olarak bulunmuştur. O3/H2O2/UV prosesi ile yapılan çalışmalarda da, optimum pH'ın 3, doygun ozon konsantrasyonunun 1 mg/L ve optimum H2O2 dozunun da 10 mg/L olduğu belirlenmiş ve deşarj KOİ'sinin istenen değerlerin çok altında kaldığı (KOİ =12 mg/L) gözlenmiştir. Yapılan denemelerde prosesin EE/M değerinin ortalama olarak 8 kW.sa/kg KOİ olduğu ve bu prosesin yukarıda verilen debi değeri için ilk yatırım maliyetinin 15552 Euro, işletim maliyetinin de 0,38 Euro/m3.atıksu olacağı belirlenmiştir. Foto-Fenton denemelerinde iki farklı demir tuzu (FeS04 ve FeC^) kullanılmış ve her iki demir tuzu için de optimum pH=3, hem demir tuzlarının hem de H202'nin optimum dozunun 20 mg/L mertebelerinde olduğu tespit edilmiştir. Foto- Fenton prosesi için yapılan tasarımlar doğrultusunda ilk yatırım maliyetinin 15672 Euro, işletim maliyetinin de 0,34 Euro/m3.atıksu olacağı ortaya konmuştur. Aynı koşullarda çalışan klasik paket tipi evsel atıksu arıtma tesisinin ilk yatırım maliyetinin 9780 Euro ve işletme maliyetinin de 0,12 Euro/m3.atıksu olduğu belirlenmiştir. Yapılan değerlendirmeler neticesinde küçük yerleşim yerlerinden kaynaklanan evsel atıksuların arıtımına yönelik uygulanan fotokimyasal proseslerin tamamının arıtım verimliliği açısından uygulanabilir olduğu, ancak, H2O2/UV prosesinin hem verimlilik hem de maliyet açısından klasik atıksu arıtma sistemlere göre daha avantajlı ve uygulanabilir olabileceği kanaatine varılmıştır.

In this study, domestic wastewater samples were collected from a non-industrial residential district in Bursa City (~ 2500 person), analyzed according to Standard Methods and pre-filtered from sand filter for the treatability studies using photochemical oxidation methods. Photochemical oxidation experiments have been carried out on pre-treated wastewater samples. Optimum condition for pH and H2O2 dose for H2O2/UV process was found to be 3 and 25 mg/L, respectively. Over 95% (< 120 mg/L) reduction in COD was achieved in less than 60 min of reaction time and EE/M value of this process was determined as 10 kWh/kg.COD. Capital and operational costs of this process (for 50 m3 per day) were calculated as 8.352 Euro and 0,15 Euro/m3. wastewater, respectively. Same as this process, optimum pH of O3/UV process was found to be 9 and COD effluents were accomplished as 5 mg/L. EE/M value of this process was determined as 10 kWh/kg.COD. Capital and operational costs of O3/UV process (for 50 m3 per day) were calculated as 15.312 Euro and 0,35 Euro/m3.wastewater, respectively. In O3/H2O2/UV process, optimum pH and H2O2 dosage were found to be 3 and 10 mg/L, respectively. Effluent COD was observed less than 12 mg/L. EE/M value of this process was determined as 8 kWh/kg.COD. Capital and operational costs of O3/H2O2/UV process (for 50 m3 per day) were calculated as 15.552 Euro and 0,38 Euro/m3. wastewater, respectively. FeCİ3.6H20 and FeS04 chemicals were used during the Fenton and Photo-Fenton experiments with varying dosages under varying pH conditions. Optimum pH values of these processes were determined as 3 for both processes and there was no great COD removal efficiency differences observed between two applied iron salts. Capital and operational costs of Photo-Fenton process (for 50 m per day) were calculated as 15.672 Euro and 0,34 Euro/m3.wastewater, respectively. In same conditions, capital and operational costs of classical package type wastewater treatment plant were calculated as 9780 Euro and 0,12 Euro/m3. wastewater, respectively. According to the treatment efficiencies and cost evaluation, H2O2/UV process was found to be economically more viable choice for the treatment of domestic wastewater from small communities among the applied Advanced Oxidation Processes (AOP's) and classical package wastewater treatment plants.