Çamur azaltım tekniklerindeki yeni gelişmeler fotokatalitik çamur dezentegrasyonu

Abstract

Evsel ve endüstriyel atık su arıtma tesislerinden kaynaklanan çamurların yönetimi Türkiye?de hem çevresel açıdan hem de teknik uygulamalar açısından çözüm bekleyen en önemli sorunlardan biridir. Tesis işletme maliyetlerinin yaklaşık yarıdan fazlası çamur bertarafına harcanmaktadır. Bu nedenle uygulanabilir, ekonomik ve yenilikçi yöntemler araştırılmaktadır. Moleküler tabanlı ölçüm yöntemlerinin gelişmesi ile çamur içerisindeki organik formda olan kirleticilerin daha önemli olduğu ortaya çıkmıştır. Kalıcı organik kirleticiler doğada çok uzun süre bozunmadan kalabildikleri için çevre ve insan sağlığına büyük bozucu etkiye sahiptir. Bu nedenle ülkemizde ve birçok dünya ülkelerinde çamurdaki konsantrasyonlara sınırlamalar getirilmiştir. Çamurun nem içeriğinin azaltılması konusunda yeni yasal düzenlemelerde kuru madde içeriği %90 dan fazla olması beklenmektedir. Konvansiyonel çamur bertaraf sistemleri stabilizasyon ve termal kurutmadan oluşan etkili ancak gerek ilk yatırım gerekse de işletme maliyetleri yüksek süreçlerden oluşmaktadır. Bu nedenle organik madde gideriminin ve kurumanın aynı zamanda sağlanabileceği teknolojilere ihtiyaç vardır. Bu ihtiyaca karşılık olarak fotokatalitik oksidasyon günümüzde yoğun olarak araştırılan konulardandır. Fotokatalitik oksidasyon sürecinde yarı iletken elektron bant enerjisi daha yüksek foton taneciklerine maruz bırakılarak elektron salınımında yakın yüzeylerde organik maddelerle temas ederek oksidasyonu sağlar. Bu nedenle yüksek lisans tezinde fotokatalitik reaksiyonlar kullanılarak arıtma çamurlarının eş zamanlı stabilizasyonun olabilirliği deneysel olarak araştırılmıştır. Yüksek lisan tez çalışması kapsamında hetorojen ve ince film yöntemleri ile mekanik susuzlaştırılmış arıtma çamurlarının dezentegrasyonu/bertarafı bilimsel olarak araştırılmıştır. Araştırma kapsamında pH?ın ve farklı dalga boylarının (UV A, UV B, UV C ve UVvis) kuruma ve organik madde giderimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar kullanılarak sistemin enerji gereksinimi de irdelenmiştir. Çalışmamızın sonucunda fotokatalitik oksidasyon yönteminin arıtma çamurları için yenilikçi bir yaklaşım olabileceği görülmüştür.

Management of domestic and industrial sludges has become an important concern for environmental protection and technical scale in Turkey. Nearly half of the total wastewater treatment plant operational costs originated from sludge disposal. Therefore new sludge disposal alternatives have been investigated frequently in recent years. Molecular measurement techniques also indicated that priority organic pollutant concentration of sludge is also high. Therefore organic pollutants concentration of sludge were also regulated prior to land application in Turkey and in many other countries. According to the current regulations, the percent solids of sludge shall be equal to or greater than 90 percent based on the moisture content and total solids prior to storage or all kind of land applications. Conventional sludge control technologies consists of stabilization and thermal drying/incineration units that have very high investment and operational cost. A novel technology providing with simultaneous sludge stabilization (organic matter removal) and drying could be very useful for sludge treatment sector. Furthermore use of photocatalytic oxidation for environmental remediation is an interesting scientific working area. According to the well-known theory of photocatalytic oxidation, semiconductor (TiO2) absorbs a photon of light that has more energy than its band gap energy (?3.2 eV), and then an electron is excited from the valence band to the conduction band to form an electron?hole pair. As a result of these very fast chemical reaction, organic pollutants surrounding semi-conductor surface is oxidized to CO2 and water. In this master thesis simultaneous sludge stabilization and drying technology was investigated scientifically through hetorogen+thin film photocatalytic methods. Within the scope of this study, effect of variable wave lengths and pH values on sludge stabilization and drying characteristics were examined critically. Experimental results proposed that TiO2 based photo-catalytic sludge treatment could be an novel alternative for conventional sludge treatment methods.