Otomotiv endüstrisi atıksularının arıtımında elektrokoagülasyon prosesinin uygulanması

Abstract

Bu çalışmada, araç gövdelerinin boyanması işleminde kullanılan elektro kaplama (kataforez kaplama) prosesi sonucunda oluşan atıksularda elektrokoagülasyon prosesinin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla Bursa ilinde üretim faaliyeti gerçekleştiren bir otomotiv fabrikasından atıksu numuneleri alınmıştır. Laboratuvar ölçekli elektrokoagülasyon reaktöründe (Al, Fe ve hibrit elektrotlarla donatılmış) bu atıksulardan KOİ ve Toplam fosforun giderilmesinde etkili olan işletme parametrelerinin (elektrotlar arası mesafe, akım yoğunluğu, reaksiyon süresi) optimizasyonu çalışılmıştır. Çalışmada, Design Expert 12.0 yazılımında cevap yüzey yöntemlerinden biri olan Box-Behnken istatiksel metodu kullanılarak matematiksel model oluşturulmuştur. Oluşturulan modellere varyans analizi (ANOVA) uygulanarak KOİ ve Toplam fosfor giderimi için optimum şartlar belirlenmiştir. Bu optimum şartlar için cevap yüzey grafikleri elde edilmiş ve giderim verimlerinin tahmin edilebilmesi için matematiksel eşitliklikler oluşturulmuştur. Optimum şartlar altında Al elektrotlar kullanılarak sağlanan giderim verimleri, KOİ için % 74,88, toplam fosfor için % 95,37, KOİ ve toplam fosforun birlikte giderildiği koşulda sırasıyla %74,72 ve %79,82 olarak belirlenmiştir. Fe elektrotlar kullanılarak sağlanan giderim verimleri, KOİ için % 90,66, toplam fosfor için % 61,42, KOI ve toplam fosforun birlikte giderildiği koşulda sırasıyla %83,30 ve %46,20 olarak elde edilmiştir. Hibrit elektrotlar kullanılarak elde edilen giderim verimleri ise, KOİ için % 40,45, toplam fosfor için % 88,97, KOİ ve toplam fosforun birlikte giderildiği koşul için sırasıyla % 40,45 ve % 88,97 olarak belirlenmiştir. Optimum şartlarda işletme maliyetleri, Al elektrot için 7,19 TL/m3, Fe elektrot için 18,26 TL/m3, Hibrit elektrot için 17,84 TL/m3 olarak tespit edilmiştir. Çalışma sonuçları, elektrokoagülasyon prosesi işletme parametrelerinin optimizasyonunda cevap yüzey yönteminin etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir.

In this study, the applicability of electrocoagulation process on the treatment of wastewaters from electrocoating (cataphoresis coating) process used in the painting of car bodies was investigated. For this purpose, wastewater samples were taken from an automotive factory which operates in Bursa. Optimization of operational parameters (distance between electrodes, current density, reaction time) effective in removing COD and Total phosphorus from these wastewaters were studied in the bench scale electrocoagulation reactor which was equipped with aluminium, iron and hybrid electrodes. For this purpose, a mathematical model was created using Box-Behnken statistical method which is one of the answer surface methods in Design Expert 12.0 software. By using variance analysis (ANOVA), optimum conditions for COD and total phosphorus removal were determined. Response surface graphs were obtained for these optimum conditions and mathematical equations were established in order to estimate the removal efficiencies. The removal efficiencies obtained by using Al electrodes under optimum conditions were determined as 74,88% for COD, 95,37% for total phosphorus, when COD and total phosphorus were removed simultaneously, the efficiencies were 74,72% and 79,82%, respectively. The removal efficiencies obtained by using Fe electrodes were determined as 90,66% for COD, 61,42% for total phosphorus, when COD and total phosphorus were removed simultaneously, the efficiencies were 83,30% and 46,20%, respectively. The removal efficiencies obtained by using hybrid electrodes were 40,45% for COD, 88,97% for total phosphorus, when COD and total phosphorus were removed simultaneously, the efficiencies were 40,45% and 88,97%, respectively. In optimum conditions, operating costs were determined as 7,19 TL/m3 for Al electrode, 18,26 TL/m3 for Fe electrode and 17,84 TL/m3 for hybrid electrode. The results of the study show that the response surface method is an effective method in the optimization of electrocoagulation process operating parameters.