Meyve işleme endüstrisi atıksularının kimyasal çöktürme ile arıtımı ve oluşan arıtma çamurundan fenolik madde geri kazanımı

Abstract

Bu çalışmada, meyve işleme endüstrisi (MİE) atık sularının arıtımı için FeCl3/PACS, Ca(OH)2/PACS, perlit/PACS, FeCl3/katyonik polielektrolit kullanılarak koagülasyon ve flokülasyon işlemiyle çöktürülen kimyasal çamurdan Soxhlet (SE), ultrases destekli ekstraksiyon (UAS) ve süperkritik karbondioksit ekstraksiyonu (SK-CO2) ile toplam fenolik maddenin geri kazanımı incelenmiştir. Kimyasal çöktürme işlemi sırasında kullanılan koagülant-flokülantların kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve toplam fenolik madde içeriği (TFİ) giderimi üzerine etkisi araştırılmıştır. Ayrıca koagülasyon/flokülasyon işlemi optimum koşullarını belirlemek için yüzey yanıt yöntemi (YYY) kullanılarak bir optimizasyon çalışması yapılmıştır. ANOVA analizlerine göre tüm kimyasal çöktürme deney setleri için pH'nın koagülant/flokülant dozlarına göre daha önemli bir değişken olduğu sonucuna varılmıştır. KOİ ve TFİ giderim verimliliği açısından en yüksek giderim FeCl3/PACS deneysel setinde gerçekleşmiştir (KOİ: %72, TFİ: %93,7). Optimum doz değerleri; FeCl3/PACS için pH: 4, FeCl3: 3000 mg/L, PACS: 400 mg/L, Ca(OH)2/PACS için pH: 6,5, Ca(OH)2: 1500 mg/L, PACS: 300 mg/L, Perlit/PACS için pH: 5,5, PACS: 7000 mg/L, perlit: 50 gr/L, FeCl3/katyonik polielektrolit için pH: 4,5, FeCl3: 500 mg/L, polielektrolit: 4 mg/L olarak belirlenmiştir. Bu optimum dozlar için elde edilen TFİ giderimleri sırasıyla %55, %35, %57 ve %58 olarak belirlenmiştir. Çöktürülen kimyasal çamurda TFİ geri kazanımı için çözücü olarak etanol kullanılarak üç farklı ekstraksiyon yöntemiyle (SE, UAE, SK-CO2) ekstraksiyon işlemi yapılmıştır. SE, UAE ve SK-CO2 çalışma şartları sırasıyla %95'lik etanolle 4 saat, %95'lik etanolle 90 dk, 35 kHz ve 200 bar, 50 oC, 2 sa idi ve bu çalışma şartlarında elde edilen maksimum TFİ sırasıyla 39,03 mg GAE/g ekstrakt, 8,81 mg GAE/g ekstrakt, 4,34 mg GAE/g ekstrakt olarak tespit edilmiştir. Diğer taraftan TFİ geri kazanım verimliliği açısından tüm kimyasal çamurlar için SE>UAS>SK-CO2 olarak belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına göre koagülasyon-flokülasyonun içecek endüstrisi atıksularının arıtımı için yararlı bir ön arıtma işlemi olabileceği sonucuna varılmıştır.

In this study, recovery of total phenolic substances with Soxhlet extraction, (SE) ultrasound assisted extraction (UAS) and super critical CO2 (SC-CO2) extraction methods from chemical sludge obtained with chemical precipitation (FeCl3/PACS, Ca(OH)2/PACS, perlite/PACS, FeCl3/cationic polyelectrolyte) of lemon processing wastewater (LPW) was investigated. Effect of used coagulants/flocculants in chemical precipitation process on COD and total phenolic content (TPC) removal were also researched. Additionally, surface response method was used to determine optimum treatment conditions. According to ANOVA analysis, it was concluded that pH is a more important variable than coagulant/flocculant doses for all chemical precipitation experimental sets. The highest removal efficiencies for COD and TPC was obtained in FeCl3/PACS set (COD: 72.0%, TPC: 93.7%). Optimum dose values were determined as pH: 4, FeCl3: 3000 mg/L, PACS: 400 mg/L for FeCl3/PACS, pH: 6.5, Ca(OH)2: 1500 mg/L, 300 mg/L for Ca(OH)2/PACS, pH: 5.5, PACS: 7000 mg/L, perlite: 50 gr for perlite/PACS, pH: 4.5, FeCl3: 500 mg/L, polyelectrolyte: 4 mg/L for FeCl3/ polyelectrolyte. Additionally, obtained TPC removal efficiencies were determined as 55%, 35%, 57% and 58%, respectively. For the recovery of TPC from the precipitated chemical sludge, three different extraction methods (SE, UAS and SC-CO2) were used. Operating conditions were 4 hours with 95% ethanol for SE, 90 min with 95% ethanol and 35 kHz for UAE and 200 bar, 50 oC, 2 h, 95% ethanol for SC-CO2, and obtained maximum TPC concentrations under these working conditions were determined as 39.03 mg GAE/g, 8.81 mg GAE/g extract, 4.34 mg GAE/g extract, respectively. On the other hand, TPC recovery efficiencies (RTPC) for all chemical sludge were SE>UAS>SC-CO2. According to the results of this study, it was concluded that coagulation-flocculation process can be a useful pre-treatment process for the treatment of fruit juice processing industry wastewater.