Investigation of shipyard wastewater treatment using electrocoagulation process with different electrodes

Abstract

Elektrokoagülasyon (EK), atıksu arıtımı için alternatif bir teknolojidir. Yağlı atık su, su kaynaklarını, insan sağlığını ve hatta doğal peyzajı etkileyebilir. Bu çalışmada tersane atıksu arıtımı, kesikli reaktörde alüminyum ve demir elektrotları kullanılarak elektrokoagülasyon ile araştırılmıştır. Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), yağ-gres ve toplam askıda katı madde (AKM) başlangıç değerleri sırasıyla 7000mg/L, 1640 mg/L ve 1470 mg/L olarak ölçülmüştür. Tüm bu parametreler, bu deneysel çalışmada başlangıç konsantrasyonu, başlangıç pH değeri ve akım yoğunluğu gibi farklı çalışma koşulları altında değerlendirilmiştir. Başlangıçtaki KOİ konsantrasyonu 7000 mg/L ile demirin, KOİ giderme verimliliğinden çözünen elektrotun malzemesi olarak alüminyuma göre daha üstün olduğu görülürken, alüminyum yağ ve gresin çıkarılması için uygun olduğu ve toplam askıda katı madde bulundu. 4 mA/cm2 akım yoğunluğunda, KOİ, yağ gresi ve AKM' nin demir elektrot için sırasıyla %92.2, 95.6 ve 96.5'lık giderim verimi elde edildi; alüminyum elektrot için ise bu oranlar sırasıyla yüzde 88.8, 97.3 ve 97.7 oldu. İşlem maliyeti analizi teorik olarak, m3 arıtılmış atık su başına 0.355 kg Al elektrot ve 25.1 kWh/m3 enerji tüketimi olarak hesaplanmışken, demir elektrot için bu değerler 7.25 kWh/m3 ve 1.103 kg/m3 olmuştur. Bu araştırmanın sonucunda, elektrokoagülasyon işleminin yağlı atıksuların arıtılmasında etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir. Deşarj kalitesin artırmak için yapılan electro-Fenton çalışması sonrası Labistes reticulatus balığının yaklaşık 48 saat boyunca deney canlısı olarak kullanıldığı bir biyo-deney, arıtılmış tersane atık suyunun toksik etkilerini değerlendirmek üzere gerçekleştirildi. Bu deney sonucunda herhangi bir ölüm görülmedi. Bu araştırmanın sonucu, elektrokoagülasyon işleminin yağlı atık suların arıtımında etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir.Electrocoagulation (EC) is an alternative efficient technology for wastewater treatment. Oily wastewater can affect water resources, human health and even natural landscape therefore there is a need to treat before discharging to the environment. In this study, shipyard wastewater treatment was investigated by electrocoagulation using aluminum and iron electrodes in a batch reactor. Approximate initial values of wastewater as chemical oxygen demand (COD), oil-grease and total suspended solids (TSS) were 7000 mg/L, 1640 mg/L and 1470 mg/L, respectively. All these parameters were evaluated under different operation conditions such as initial concentration, initial pH value and current density in this experimental work. With initial COD concentration of 7000 mg/L, iron is found to be more superior to aluminum as a sacrificial electrode material from COD removal efficiency while aluminum found to be more suitable when it comes to removal of oil and grease, and total suspended solids. At the current density of 4 mA/cm2 the removal efficiency of COD, oil-grease and TSS became 92.2, 95.6 and 96.5% respectively for iron electrode while aluminum electrode these values became 88.8, 97.3 and 97.7%, respectively. Process cost analysis was theoretically calculated as 0.355 kg of Al electrode per m3 treated wastewater and 25.1 kWh/m3 energy consumption while for iron electrode these values became 7.25 kWh/m3 and 1.103 kg/m3. Electro-Fenton experiment was conducted to enhance discharge quality of wastewater. A fish bioassay was also carried out to access the toxic effects of the EC-Fenton treated shipyard wastewater using fish Labistes reticulatus as test organism in vivo experiments for about 48 hours. There were no observed any dead fishes after the experiment ended. The result of this research shows that electrocoagulation process seems to be an efficient method for the treatment of oily wastewater.