MATERYAL VE METOT

3.1. Atıksu ve Özellikleri

Kok endüstrisi atıksularının fenton oksidasyonu ile arıtılabilirliği üzerine

yapılmış olan bu çalışmada Karabük ilinde faaliyet gösteren entegre demir çelik

fabrikasının (KARDEMĐR) koklaştırma birimine ait arıtma tesisinin biyolojik ünite

çıkışından temin edilmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan atıksu karakteristiği

aşağıda Çizelge 3.1.’de verilmiştir. Atıksuyun deneyler sırasında bozulmasını önlemek

amacıyla 4 °C ve karanlıkta muhafaza edilmiş ve herhangi bir seyreltme olmadan

kullanılmıştır.

Çizelge 3.1. Biyolojik ünite çıkışı atıksu karakteristiği

Kok fabrikası atıksu kaynağı kömürün doğal nemidir ( %10 – 12 ). Koklaşma

prosesi gereği kapalı ortamda ısıtılan kömürün bünyesindeki nem önce buharlaşıp tekrar

yoğunlaşarak kapalı ortamda katranla beraber dekanter tesisine gider. Dekanter de

katrandan yoğunluk farkıyla ayrılan su amonyaklı su tankına alınır. Katran fabrikaları

benzol fabrikaları amonyum sülfat tesisi ve KG borularından yoğunlaşan kondensat

suları da amonyaklı su tankında toplanır. Şekil 3.1.’de numune alınan kok fabrikasına

ait akım şeması bulunmaktadır.

Parametre

Değer

pH 7.8 Đletkenlik (mS/cm) 5.47 KOĐ (mg/L) 1110 Fenol (mg/L) 244 Bulanıklılık (NTU) 79.8 SO4 2- (mg/L) 1540 Renk Pt-Co 382 UV254 (1/m) 4.04

Şekil 3.1. Koklaştırma Fabrikaları Đş Akım Şeması

Kok fabrikaları yan ürünlerin işletilmesinden kaynaklanan atıksular amonyaklı

su tankında depolanıp arıtma tesisinin ilk ünitesi olan ön çöktürme tankları’ na

aktarılmaktadır. Ön çöktürme tanklarında fiziksel olarak katran ve yağı ayrılan atıksu

dengeleme tanklarına alınıp, atıksuyun akış hızı ve derişim gibi parametrelerinde

meydana gelen değişiklikler ayarlandıktan sonra atıksu, uçucu gazların (NH

4

, Fenol)

giderimi için stripper tanklarına alınmaktadır. Flotasyon ünitesine gelen atıksuyun ilk

olarak reaksiyon tankına sonra ise flotasyon tankına girmektedir. Bu tanktaki suyun bir

kısmı basınçlandırma tankından geçirilerek tekrar flotasyon tankına alınır ve böylece

basınçlı hava ile yüzdürme işlemi yapılmış olur. Savaklanan su ise Biyolojik Arıtma

için gerekli olan sıcaklık (25 ºC) ve pH (6–9) değerlerinin sağlanması için nötralizasyon

tankına girmektedir. Nötralizasyon tankından pH ayarlaması yapılan atıksu 2 kademeli

biyolojik arıtma sisteminde çalışan nitrifikasyon ve denitrifikasyon havuzlarına

ardından ise birinci ve ikinci kademe çökelme havuzuna gelmektedir. Çökelme

havuzundan savaklanan atıksu ise işlem görmek üzere Kimyasal Arıtma ünitesine

girmektedir. Kimyasal Arıtma Ünitesindeki atıksu akışı sırasıyla 2 adet Koagülasyon, 2

Adet Flokülasyon, Çökeltim ve Temiz Su Havuzu’ndan oluşmaktadır. Koagülasyon

Havuzlarında sisteme FeCl

3

ve kireç verilerek hızlı karıştırma

,

Flokülasyon’ un ilk

havuzunda ise Polyelektrolit verilerek yavaş karıştırma yapılmaktadır. Böylelikle

Kömür

Hazırlama

Ünitesi

Kok

Fırınları

Kırma

Eleme

Tesisleri

Yüksek

Fırınlar

Kok

Gaz Hattı

FABRĐKA

Kok Gazı

Kirli Gaz

Amonyaklı Su + Katran

Dekanter

NH

3

’ lı

su

Ham

Katran

Arıtma Tesisi

Fırınlar

Harmanlanmış

çökemeyen askıda katı maddelerin çökelmesi sağlanmaktadır. Kimyasal Arıtmada

oluşan çamurlar Belt filtrede işlem görmek üzere çamur yoğunlaştırma tankına,

savaklanan su ise cazibe ile direkt deşarj rögarına aktarılmaktadır.

Kardemir kok

fabrikası atıksu arıtma tesisi proses akım şeması Şekil 3.2.’de verilmiştir.

ATIK SU Dekanter Amonyaklı su Ön çökeltme tankı Atık su _Katran Dengeleme tankı Stripper (Sıyırıcı) Asidik Gazlar Fenol sıyırılıyor Bazik Gazlar NH3 sıyırılıyor

poli kireç FeCl3

Reaksiyon T. Flotasyon T.

(Yüzdürme işlemi ile katran ve yağ alınıyor.)

Nötralizasyon Tankı

pH=6-9

1.Kademe: FĐZĐKSEL ARITMA

DN /A₁

1.Kademe:Biyolojik Arıtma 2.Kademe:Biyolojik Arıtma

Biyolojik Ç. Havuzu 1 Çamur mikser hava DN /B₁ Denitrifikasyon H. N /A₁ N /B₁ Nitrifikasyon Havuzları N A₂ 2 N B₂ DN A 2 DN B Çamur Biyolojik Ç. Havuzu 2

(Bakteri Yardımıyla +Hava NH3 N halinde uzaklaştırılıyor.)2

2.Kademe: BĐYOLOJĐK ARITMA

Kireç FeCI₃

Kum Filtre

silis kum kömür_parçaları Karbon Filtre çıkış Kimyasal Çökeltim Havuzu Poli.elekt.

3.Kademe:KĐMYASAL ARITMA 4.Kademe:

ĐLERĐ ARITMA

Asit

Buhar Buhar Kostik

1 2

3.2. Fenton Oksidasyon Uygulaması

Fenton oksidasyonu deneyler altı eşit cam beherin olduğu jar test düzeneğinde

(Velp, FC6S) ham atıksu numunesi için 500 ml’lik cam beherlerde 200 ml sıvı

hacminde gerçekleştirilmiştir. Deneylerde kullanılan, jar testi düzeneği Şekil 3.3.’de

verilmiştir. Deneyler dizisi; fenton prosesi için uygun pH ‘ın bulunması, tespit edilen

pH da demir katalizörü ve hidrojen peroksit için uygun dozajları için ayrı ayrı

yürütülmüştür. Atıksuyun pH’ı 1N ve 5N NaOH ve 1N ve 5N H

2

SO

4

kullanılarak

ayarlanmıştır. Fenton oksidasyonu için fenton reaktifi olarak FeSO

4

.7H

2

O tuzu

kullanılmış ve H

2

O

2

’in stok çözeltisi hazırlanmıştır. H

2

O

2

kaynağı olarak da %35’lik

H

2

O

2

çözeltisi kullanılmıştır. Dozlama FeSO

4

.7H

2

O ile yapılmış, ancak eklenen miktar

istenen Fe

2+

miktarını sağlayacak şekilde ayarlanmıştır.

Fenton prosesinin uygulanmasında, öncelikle atıksuyun pH’ı ayarlanmıştır.

Sonra demir ve hidrojen peroksit sırasıyla ilave edilmiştir. Reaksiyon süresi 60 dakika

olarak seçilmiştir. Atıksu karışımı, koagülasyon – flokülasyon sürecinin sonunda pH 7.5

– 8 aralığına ayarlanarak (3dakika, 30 30 devir/dk), 30 dakika çökelmeye bırakılmıştır.

25 mL’ lik üst faz (supernatant) analizlerde kullanılmıştır. Tüm deneysel çalışmalar oda

sıcaklığında (20±2

◦

C) yürütülmüştür. Şekil 3.3.’de deneyler esnasındaki test düzeneği

gösterilmektedir.

Çökeltme süresinin sonunda alınan numuneler, içerisinde MnO

2

bulunan

beherlere aktarıldı. Fe(OH)

3

şeklinde çöktürülmüş demir iyonları içeren atıksu

içerisindeki kalıntı H

2

O

2

’nin giderilmesi için üst faza MnO

2

tozu ilave edilmiştir

(Arslan ve ark. 2002, Azbar ve ark. 2004).Böylece kalıntı hidrojen peroksitin KOĐ

sonuçlarında girişime neden olması ve daha yüksek sonuçların okunmasının önüne

geçilmiştir. Numuneler, membran filtre kâğıdından süzülüp analizleri yapılmıştır.

3.3. Analitik Metotlar

KOĐ, Fenol, Sülfat, Bulanıklık ve renk analizleri standart metotlara (APHA,

2005) uygun olarak yürütülmüştür. Fenol ise, ticari test kitleri ile ölçülmüştür. Fakat,

kit yöntemi ile elde edilen sonuçlar standart metotdaki kolorimetrik metotla geçerli

kılınmıştır. KOĐ, fenol ve renk analizlerinde UV-VIS Spektrofotometre (Hach Lange,

DR 2800) kullanılmıştır. Bulanıklık ve pH sırasıyla Hach 2100P Turbidimetre ve WTW

340i multi-parametre model pH metre kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca prosesin çamur

üretimleri, çamur hacim indeksi ile yine su ve atıksu analizleri için standart metotlar’a

uygun olarak belirlenmiştir. Numunelerde kalıntı H

2

O

2

, test stripi (Macherey-Nagel,

Quantofix) kullanılarak kontrol edilmiştir. Numunelerin analizinden önce, reaksiyonlar

esnasında oluşan MnO

2

ve Fe(OH)

3

süzülmesinde 0.45 µm gözenek çaplı Sartorius

membran filtre kullanılmıştır.

Belgede Kok fabrikası atık sularının ileri oksidasyon yöntemleri ile arıtılması (sayfa 34-39)