Kimyasal Arıtma Uygulamalarının Organik Maddelerin Yapıları Üzerindeki Etkisinin Araştırılması: Karasu İle Örnek Çalışma

Abstract

Zeytinyağı üretimi sırasında oluşn karasu, yüksek organik içeriği ve biyotoksik yapısı nedeni ile çevresel sorunlara yol açmakta ve arıtılamamaktadır. Bu çalışmada karasuyun kimyasal prosesler ile arıtmanın, boyutsal ve yapısal olarak karasuyun organik içeriğini nasıl değiştirdiği araştırılmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde karasuyun detaylı karakterizasyonu enstrümantal analizler (FTIR, UV-Floresans ve GC-MS) kullanılarak yapılmıştır. Çalışmanın ikinci bölümde, ham karasu kireç ile çöktürme, demir tuzları ile koagülasyon, demir elektrodlarla elektrokoagülasyon, Fenton oksidasyonu ve yüksek sıcaklıkta asit kraking proseslerine tabi tutulmuş; organik madde giderimi göz önüne alınarak en uygun arıtma koşulları belirlenmiştir. Çalışmanın üçüncü ve esas bölümünde ise ham ve arıtılmış karasu numuneleri bazı ön işlemlerden geçirildikten sonra boyutsal ve yapısal fraksiyonlama analizlerine tabi tutulmuştur. Boyutsal fraksiyonlama analizlerinden ham karasuda izlenen parametrelerin belirgin olarak partiküler fraksiyonda (>1600 nm) yer aldığı (%54 KOİ, %43 TOK ve %22 toplam fenol), toplam fenollerin ise 5-8 nm aralığı başta olmak üzere, kolloidal fraksiyonda toplandığı gözlenmiştir. Çalışılan arıtma prosesleri ile KOİ ve TOK için partiküler boyut aralığındaki bileşikler giderilmiş, toplam fenol parametresi için partiküler ve kolloidal bileşikler giderilmiştir. Çözünmüş ve kolloidal boyut aralıklarındaki bileşikler arıtmaya direnç göstermiştir. Ham karasuyu oluşturan organik bileşenlerin %75-95 oranda hidrofobik yapıda olduğu gözlenmiştir. Karasuda toksik özellik gösteren bileşiklerin tamamının hidrofobik nötral fraksiyonda toplandığı belirlenmiştir. Arıtma prosesleri ile elde edilen giderim, hidrofobik fraksiyonlarda gerçekleşmiş, hidrofilik fraksiyonlarda net artış olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak, önerilen yaklaşım ile sadece karasuyun değil, bu tip karmaşık yapılı atıksuların karakterize edilebildiği, atıksudaki hangi yapının çevresel açıdan zararlı olduğu/arıtmaya dirençli olduğu, atıksu için uygun arıtma yöntemi seçimi ve optimizasyonunun mümkün olduğu belirlenmiştir.

Olive mill wastewater (blackwater) is a complex wastewater which is difficult to characterize and treat. Hence, it is crucial to apply effective tools that elucidate changes brought about in its characteristics. Considering this issue, the effects of chemical treatment processes on the size and structural changes of blackwater were investigated. In the first part of the experimental work, the characterization of raw blackwater was supported via instrumental analysis (FTIR, UV-Fluorescence, GC-MS). In the second part, chemical treatment processes including coagulation, precipitation, electrocoagulation, Fenton’s reagent and acid cracking have been examined. In the third and major part of the study, changes in size and composition of the blackwater were examined by applying a series of size and structural fractionation procedures. Size fractionation of raw OMW revealed that the major components were distributed in particulate fraction (>1600 nm) that representing 54% COD, 43% TOC and 22% total phenols. For the total phenols parameter, a dominant fraction appeared in the colloidal (especially in 5-8 nm) size ranges. By treatment processes, removals mostly observed in particulate fractions. Structural distribution analysis of OMW indicated that the organic content mainly composed of hydrophobic moieties (75-95%). Among the obtained fractions, hydrophobic neutral was of most environmental concern since relative inhibition mainly comprised this particular fraction. The removals obtained by treatment processes were mainly observed in hydrophobic fractions. Hydrophilic fractions were increased after treatment processes. In conclusion, recommended approach provides to enlighten the mechanistic aspects of complex, industrial wastewater treatment by profiling its organic content, understanding which components of the effluent are more problematic.