Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Atıksu Arıtımında Elektrokoaagülasyon Yöntemi

No description
by

Burcu Uysal

on 26 June 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Atıksu Arıtımında Elektrokoaagülasyon Yöntemi


Sunum İçeriği:

Elektrokoagülasyon Nedir ?
Elektrokoagülasyon Teorisi
Elektrokoagülasyon Teknolojisi
Elektorkoagülasyon Prosesi Aşamaları
Elektrokoagülasyon Reaktöründe Gerçekleşen Reaksiyonlar
Elektrokoagülasyon Yönteminin Atıksulara Uygulanması
Sonuç


Elektrokoagülasyon Yöntemi İle Atıksu Arıtımı

Elektrokoagülasyon, elektroliz sonucu anotun çözünmesi ile temizlenecek atıksu içerisinde metal hidroksit floklarının oluşturulmasından ibaret olan bir prosestir.


Güvenilir olan ve ucuz maliyet sunan EC, gündemde ve ilgi çeken atıksu arıtım prosesi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu teknoloji, uygulanan potansiyele bağlı olarak tükenen anodun oksidasyonuyla yerinde koagülant üreten, eşzamanlı olarak da katotta hidrojen gazı oluşumunu mümkün kılarak flotasyon ile kirlilik giderim imkanı sağlayan bir teknolojidir.
Elektrokoagülasyon Nedir?
Sonuç

EC prosesinin prensibi koagülasyon, adsorpsiyon, çöktürme ve flotasyon giderme mekanizmalarının biri veya bir kaçına dayandığı, alüminyum ve demir gibi metal anotların anodik çözünmeye uğraması ve hidrolizi ile çok az çözünen Al(OH)3, Fe(OH)2 ve
Fe(OH)3 gibi metal hidroksitlerin oluşması şeklindedir.

Elektrokoagülasyonda genellikle 3 temel işlem söz konusudur.


•Elektrotların yüzeyinde oluşan elektrolitik reaksiyonlar
•Sıvı fazda koagülantların oluşumu
•Çözünebilir ya da kolloidal kirleticilerin adsorpsiyon, koagülant, sedimantasyon veya flotasyon mekanizmaları ile giderilmesi
Elektrokoagülasyonla askıda katı maddeler ve kolloidal
maddeler kararlı hale getirilir.

Bu yüzden elektriksel uygulamalarda elektrotlarla
partiküller uygun şekilde temas
ettirildiğinde partiküller nötralize olmakta ve
farklı partiküller kombine olarak büyük floklar
oluşturmaktadır.
Elektrokoagülasyon Teorisi
Elektrokoagülasyon, alüminyum ya da demir elektrotlardan alüminyum ya da demir iyonlarının elektriksel olarak çözünmesi ile doğru yerde koagülantların üretilmesini kapsar. Anotta yükseltgenme, katotta ise indirgenme olacaktır.


Elektrokoagülasyonda anot olarak çözünen
demir veya alüminyum elektrotlar kullanılması halinde bu elektrotlar çözünerek çözeltiye
Al3+, Fe2+ ve Fe3+ iyonları vermekte olup bu
iyonlar sudaki hidroksit iyonları ile birleşerek
çok az çözünen Al(OH)3, Fe(OH)2 ve Fe(OH)3
gibi metal hidroksitler oluşturmaktadır.
Elektrokoagülasyon Prosesi Aşamaları
•Anotta Katyon Üretimi, Partiküllerin Nötralizasyonunu Sağlama ve Destabilizasyon İle Koagülasyonun Kolaylaştırılması

•Kirleticilerin Çöktürülmesi

•Polihidroksitlerin Oluşumu ve Yüksek Adsorpsiyon Özelliği

•Flotasyon

•Kirleticilerin daha az toksik türlere oksidasyonu



Metal iyonları üretimi anotta oluşur, hidrojen gazı katottan serbest bırakılır.
Elektrokoagülasyon Teknolojisi
En basit bir elektrokoagülasyon reaktörü, bir
elektrolit içine daldırılmış bir anot ve bir katottan oluşmaktadır.

Çözünen anot ve katot elektrotlar bir güç kaynağına bağlanır.

Bu durumda anotta oksidasyon olacağından anot materyali elektrokimyasal olarak çözünecektir.
Paralel Bağlı Monopolar Elektrokoagülasyon Reaktörü
Seri Bağlı Monopolar Elektrokoagülasyon Reaktörü
Elektrokoagülasyon reaktöründe gerçekleşen reaksiyonlar
•Elektrokoagülasyon reaktöründe alüminyum elektrodu kullanımı ile gerçekleşen reaksiyonlar:
EC prosesinde, Al elektrotları kullanılması ile Al anotta çözünür ve katotta da hidrojen gazı açığa çıkar. Al’nin çözünmesi sırasında anotta farklı Al türleri üretilir. Al türleri, büyük boyutta floklar oluşturmak için koagülant olarak kirleticilerle birleşir.Al anotlarının oksidasyonla suda elektrolitik olarak çözünmesi sulu Al+3 türleri oluşturur.
Anotta :
•Al(k) ----> Al+3 + 3e-

Katotta :
•2H2O + 2e - ---> H2 (g) + 2OH-

Hidroliz sırasında oluşan H2 gazı su yüzeyine doğru yüzer ve bundan dolayı da flotasyon prosesini hızlandırır. Al+3 iyonlarının katı Al(OH)3 reaksiyonu aşağıda görülmektedir.

•Al+3 + 3H2O <---> Al(OH)3 (k) + 3H+

Alüminyum anotun düşük pH’ta elektrolitik olarak çözünmesi uygun pH değerinde önce Al(OH)3’ e dönüşen ve son olarakta aşağıdaki reaksiyonları izleyerek ALn(OH)3n polimerleşen, Al+3 ve Al(OH)2+ gibi katyonik monomerik yapıları oluşturur.
•Al(k) ---> Al+3 (s) + 3e-
•Al+3(s) + 3H2O ---> Al(OH)3 + 3H+
•nAl(OH)3 ---> Aln(OH)3n

Katotta suyun indirgenmesi sonrası hidrojen oluşumu ve hidroksit birikmesi sonucu pH artmaktadır.

•2H2O + 2e- --> H2 + 2OH-

Bununla birlikte, sulu ortamın pH değerine bağlı olarak reaksiyon sonucu Al(OH)+2, Al2(OH)+4 2 , ve Al(OH)-4 gibi diğer bazı Al türleri de görülebilir.
•Elektrokoagülasyon reaktöründe demir elektrodu kulanımı ile gerçekleşen reaksiyonlar
Elektrolitik sistemde demirin oksidasyonu sonucu, demir hidroksit, Fe(OH)n ( n 2 veya 3 olabilir ) üretilir.
Fe(OH)n ‘ nin üretimi için iki mekanizma ileti sürülmüştür
Bunlar:
Birinci mekanizma olarak;

Anotta
•4Fe+2 (k) ---> 4Fe+2 (s) + 8e-
•4Fe+2 + 10H2O(s) + O2 (g) ---> 4Fe(OH) 2 (k) + 8H+(s)

Katotta
•8H+(s) +8e- --->4H2(g)

Sonuçta
•4Fe(S) + 10H2O(s) + O2 (g) ---> 4Fe(OH)3 (s) + 4H2(g)


İkinci mekanizma olarak:
Anotta
•Fe (k) ---> Fe+2 (s) + 2e-
•Fe+2 (s) + 2OH- (s) ---> Fe(OH)2(k)

Katotta
•2H2O (s) + 2 e- ---> H2(g)+ 2OH-
Sonuçta
•Fe (k) + 2H2O (s) ---> Fe(OH)2(k) + H2(g)

Redoks reaksiyonunun sonucu üretilen H2 çözünmüş organikleri veya herhangi askıda maddeleri flotasyon ile giderir.

Fe+3 iyonları hidratlaşmaya uğrayabilir ve solüsyon pH’ına bağlı olarak asidik koşullar altında Fe(OH)+2, Fe(OH)+2, ve Fe(OH)+3 bileşikleri oluşturabilir.

Reaksiyonlar şu şekilde gerçekleştirilir:
•Fe+3 (s) + H2O (s) ---> Fe(OH)+2(s) + 2H+(s)
•Fe+3 (s) + 2H2O (s) ---> Fe(OH)+2(s) + 2H+(s)
•Fe+3 (s) + 3H2O (s) ---> Fe(OH)3 (s) + 3H+(s)

Alkali koşullar altında, Fe(OH)6- ve Fe(OH)4- iyonları görülebilir.

Elektrokogülasyonun Atık Sulara Uygulanması
Evsek atıksuya her ne kadar elektrokoagülasyon çok fazla uygulanmasa da diğer atıksu tiplerinde yapılmış olan bazı çalışmalar mevcuttur. Elektrokoagülasyonu başarmak üzere eş zamanlı olarak Fe ve Al anotlar kullanmıştır.
Uygulanan düşük voltajlarda Fe anotlar ile daha iyi bir KOI giderim verimi elde edilmiştir. Literatüre bakıldığında yüksek KOİ içeriğine sahip bir atıksu %10 seyreltildikten sonra
30 dakikalık bir arıtım neticesinde
pH:6.2,
Akım yoğunluğu: 20mA/cm2
Alüminyum anot ile %52,
Demir anot ile ise de %42'lik
bir KOİ giderimi elde edilebilmiştir.
Bu sonuçlar, evsel atıksuyun arıtımında elektrokoagülasyon yönteminin uygulanabileceğini ve alüminyum elektrotların evsel atıksuyun arıtımı için genel itibariyle daha verimli sonuçlar verdiğinin göstermektedir.
Bir diğer çalışmada ise bir battaniye fabrikası atıksuyundan organik kirliliğin giderimi ve renk giderimi açısından çeşitli işletme şartlarının etkisi belirlenmeye çalışılmıştır.

İletkenliği yeterli olmadığı için NaCl ilave edilen bu çalışmada sonuç olarak 5 dakikalık bir arıtım süresinde 60-80A/m akım yoğunluğunda %75'lik bir KOİ giderimi ve %99'luk bir renk giderimi sağlanabilmiştir.
Patates cipsi fabrikası atıksularının EC prosesi ile;

Al ve Fe elektrotlar kullanılmış, Al, Fe elektroduna göre, daha hızlı KOİ, bulanıklık ve AKM giderimi sağlamıştır. KOİ giderim verimi 40 dk’dan az temas süresinde %60, bulanıklık giderim verimi 40 dk’dan az temas süresinde %98 olarak tespit edilmiştir.
Tartrazin (sentetik sarı azo boya) içeren çözeltilerden EC prosesi ile renk giderimi;

Yaklaşık olarak 30 mg/lt KOİ ile 400 mg/lt’lik NaCl + 40 mg/lt‘lik tartrazin çözeltisi için, pH 5.78, elektroliz süresinin 6 dk, akım yoğunluğunun 120 A/m2 ve elektrotlar arası mesafenin yaklaşık olarak 1.5 cm olduğu değerlerde yaklaşık olarak %100 renk ve %90 KOİ giderilmiştir.
EC prosesi ile atıksu arıtımı üzerine yapılmış bir takım laboratuar çalışmalarında bazı önemli parametreler için ortalama giderim verimleri şöyledir:

BOİ giderim verimi > %90,
Toplam askıda katı (kil, silt vb.) giderim verimi > %99,
Yağ-gres giderim verimi % 93-99,
Ağır metal (arsenik, krom, kadmiyum, kurşun, nikel, bakır vb.) giderim verimi %95-99,
Fosfat giderim verimi >%93,
Bakteri ve virüs giderim verimi > %99.99’dur.
Havalandırılmış evsel kanalizasyon atıksuyunu elektrokoagülasyonunda;

Giriş suyu BOİ değeri 1050 mg/lt iken
Çıkış suyu BOİ değeri 14 mg/lt (> %99 giderim verimi)

Giriş suyunun TAKM miktarı 4620 mg/lt iken
Çıkış suyu miktarı 7 mg/lt (> %99 giderim verimi)

Giriş suyunun bakteri miktarı 110.000.000 cfu iken
Çıkış suyundaki bakteri miktarı 2700 cfu (> %99 giderim verimi)
Olarak tespit edilmiştir.
•Elektrokoagülasyon küçük kolloidal partiküllerin kararlı hale getirilip giderilmesinde konvansiyonel koagülasyona oranla daha etkilidir.

•Elektrokoagülasyonda daha az ve daha kararlı çamur oluşmaktadır.

•Elektrokoagülasyon ekipmanlarının kullanımı ve işletilmesi kolaydır.

• Elektrokoagülasyonda kimyasal madde eklenmesine gerek yoktur. Bu yüzden işletme ve bakımı daha kolaydır. Gerek etkin verim gerekse kolay işletme şartları nedeniyle elektrokimyasal arıtım yöntemleri içerisinde en yaygın kullanım alanı bulan yöntem elektrokoagülasyondur.

Dinlediğiniz için teşekkürler.
Full transcript