Sızıntı sularının demir katalizli hidrojenperoksit oksidasyonu ile arıtılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Fenton Reaksiyonları olarak bilinen Fe2+ iyonlarının katalizlediği H2O2 oksidasyonu reaksiyonları, ilk olarak adını aldığı HJ.H. Fenton tarafından 1894 yılında fark edilmiştir. Bu reaksiyonlara ait mekanizmaların aydınlatılabilmesi ise ancak 1930 yılında mümkün olabilmiştir. Reaksiyonların, günümüzde birçok kompleks yapılı evsel ve endüstriyel kaynaklı atıksuda KOİ, renk, koku, toksisite gidermek ve biyolojik parçalanabilirliği artırmak amaçlarıyla kullanıldığı görülmektedir. Sızıntı sularında biyolojik olarak ayrışmadan kalan organiklerin giderimi için bu reaksiyonlar üzerine yapılan çalışma sayısı ancak bir elin parmakları kadardır. Bu tez çalışmasında, İstanbul-Kömürcüoda düzenli depo sahası sızıntı sularının, ham sızıntı suyu(HSS), anaerobik(AnÇ), anaerobik + aerobik arıtma çıkışı suyu(AnAeÇ) ve seyreltilmiş anaerobik çıkış suyu(SanÇ) örnekleri üzerinde Fenton Reaksiyonları ile arıtma verimliliği ve optimum reaksiyon koşullan araştınlmıştır. Fenton Reaksiyonları, tüm örnekler için saptanan optimum pH:3.0'de 2 saat süresince 30 d/d hızda karıştırma ile gerçekleştirilmiş ve bunu takiben pH:8.5-9.0 yapılarak 20 dakika süreli yumaklaştırma aşaması ve sonrasında 1 saat dinlendirme şeklinde gerçekleştirilmiştir. Arıtma verimliliği üst fazda yapılan KOİ, BOİ5, Renk, Bulanıklık ölçümleri ile tespit edilmiş olup, pozitif girişim oluşturabilecek bakiye H2O2 kontrolleri permanganometrik yöntemle yapılmıştır. KOİ ölçümleri öncesinde deney süreci içersinde bozunmadan kalan H2O2, pH:10- 1 1 'de ve 40-50 °C 'da 30 dakika tutularak bozunması sağlanmıştır. Yapılan deneyler neticesinde KOİ konsantrasyonları 580 mg/L olan SAnÇ ile 1750 mg/L olan AnAeÇ örneklerinde optimum 100 mg/L'lik Fe2+ dozuna karşılık teorik H2O2 konsantrasyonunun %40'ı ile SanÇ, %50'si ile AnAeÇ'da %75 mertebesinde KOİ giderme verimi elde edilmiştir. Fenton uygulaması sonucunda aym örneklerde kalan organik kısmın da 1/3 oranında biyolojik olarak parçalanabilir bir yapıya dönüştürüldüğü belirlenmiştir. KOİ konsantrasyonu 6700 mg/L olan AnÇ örneğinde optimum 100 mg/L'lik Fe2+ dozunda teorik ihtiyacın %35'i kadar H2O2 kullanımıyla %65'ler mertebesinde bir arıtma verimliliğine ulaşılmıştır. HSS örneğinde ise 16800 mg/L gibi yüksek bir KOİ konsantrasyonunda H2O2/ Fe2+(w/w)=3 0000/4500 gibi yüksek reaktif konsantrasyonları ile çalışılmasına karşın KOİ giderme verimi %59 seviyesinde kalmıştır. Fenton uygulaması sonrası oluşan üst fazda yapılan KMnÛ4 oksidasyonu ve Aktif-C çalışmalarından toplam arıtma veriminin yaklaşık %10 kadar daha artarak %85'lere çıktığı tespit edilmiştir. Fenton + kimyasal çöktürme deneyleri sonucunda oluşan toplam çamur hacminin kullanılan Fe2+ dozunun ve KOİ konsantrasyonuna bağlı olarak toplam örnek hacminin 1/5 ila 1/15'i oranında olduğu belirlenmiştir. Renk ve bulanıklık gideriminde, elde edilen %99-100 rakamları ile bu parametrelerin Fenton uygulamasında en yüksek giderme verimliliğine ulaşılan alanlar olduğu gözlenmiştir.