Evaluation of Wastewater Reuse with Coagulation/Flocculation Process in Pesticide Production

Abstract

Pesticide industry wastewater causes toxic effects and bioaccumulation and high chemical oxygen demand (COD) and suspended solids (SS) concentrations of these wastewaters cause environmental problems. Furthermore, the wastewater caused from pesticide industry indicates great alteration in the wastewater characteristics subjected to the kind of agrochemicals produced and on the use of materials manipulated. In this study wide found and economical coagulants; ferrous (III) chloride, alum, ferrous (II) sulphate, and also a polyelectrolyte magnafloc were used for a physicochemical treatability study and reusing of the wastewater was evaluated.  SS and COD removal was ensured with coagulation and flocculation process, however, it was seen that this process was not sufficient for discharging to receiving water environment. The optimum pH values for iron (III) chloride, alum and iron (II) sulphate were found to be 7.21, 8.12 and 7.18, respectively and optimum coagulant dosages were 250 mg/L for iron (III) chloride and iron (II) sulfate, and 300 mg/L for alum. The COD removal efficiencies were 43%, 47% and 42% for iron (III) chloride, alum and iron (II) sulphate respectively and also SS removal efficiencies were 44% for iron (III) chloride, 47% for alum, and iron (II) sulphate for 39%. Optimum polyelectrolyte doses were determined to be 0.2 mg/L for alum and iron (II) sulfate and 0.3 mg/L for iron (III) chloride. Consequently, it was ascertained that the wastewater originated from pesticide industry could be reused in production after the coagulation/ flocculation process.

Keywords

• Pesticide Wastewater,Coagulation,Flocculation,Reuse

Pestisit Üretiminde Atıksuların Koagülasyon/Flokülasyon Prosesi ile Geri Kazanımının Değerlendirilmesi

Abstract

Pestisit endüstrisi atıksularının toksik etkilere ve biyolojik birikime neden olması ve bu atıksuların yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve askıda katı madde (AKM) konsantrasyonları çevresel açıdan önemli problemlere yol açmaktadır. Ayrıca, pestisit endüstrisinde üretilen pestisitlerin türüne ve kullanım özelliklerine göre atıksuların karakterizasyonu değişebilmektedir. Bu çalışmada yaygın ve ekonomik olarak kullanılan alum (Al₂(SO₄)₃.18H₂O), demir (II) sülfatın (FeSO₄.7H₂O) ve demir (III) klorür (FeCl₃.6H₂O) koagülantları ve anyonik polielektrolit (magnaflok) ile koagulasyon flokulasyon prosesi ile fizikokimyasal arıtabilirlik çalışması yapılarak atıksuyun üretimde yeniden kullanımı değerlendirilmiştir. AKM ve KOİ giderilmesinde koagülasyon – flokülasyon prosesinin giderim sağladığı ancak alıcı ortama deşarj için çok yeterli olmadığı görülmüştür. Demir (III) klorür, alum ve demir (II) sülfat için optimum pH değerleri sırasıyla 7,21, 8,12 ve 7,18 ve optimum koagülant dozajları demir (III) klorür ve demir (II) sülfat için 250 mg/L, alum için ise 300 mg/L olarak bulunmuştur. KOİ giderim verimleri demir (III) klorür, alum ve demir (II) sülfat için % 43, % 47 ve % 42, AKM giderim verimleri ise, demir (III) klorür için % 44, alum için % 47 ve demir (II) sülfat için % 39 bulunmuştur. Optimum polielektrolit dozları alum ve demir (II) sülfat için 0,2 mg/L, demir (III) klorür için ise, 0,3 mg/L olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak bu koagulasyon-flokulasyon prosesi sonucunda elde edilen suyun geri kazanılarak üretimde kullanılabileceği belirlenmiştir.

Keywords

• Pestisit Endüstrisi Atıksuyu,Koagülasyon,Flokulasyon,Geri Kazanım

References

1. Aksangür İ., Erol Nalbur B., (2018), Alıcı Ortamı Göl Olan Farklı Arıtım Proseslerinin Pestisit Giderim Verimliliğinin İncelenmesi, Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(2), 581-589.
2. Alexander J.T., Hai F.I., Al-aboud T.M., (2012), Chemical coagulation-based processes for trace organic contaminant removal: Current state and future potential. Journal of Environmental Management, 111, 195-207.
3. Amuda OS, Alade A., (2006), Coagulation/floccu-lation process in the treatment of abattoir wastewater, Desalination, 196 (1-3), 22-31.
4. APHA (1998), Standard Methods for the examination of water and wastewater, 20th Edition, American Public Health Association Washington, USA.
5. Atabey T., (2016), Edirne yöresinde üretilen pirinçlerde pestisit tayini, Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ.
6. Ateşok G., (1987), Polimerlerin cevher hazırlamadaki yeri ve özellikleri, Bilimsel Madencilik Dergisi, 26(3), 15 – 22.
7. Babu B.R., Meera K.M.S., Venkatesan P., (2011), Removal of pesticides from wastewater by electrochemical methods A comparative approach, Sustainable Environmental Resources, 21(6), 401-406.
8. Bourgeois A., Klinkhamer E., Price J., (2012), Pesticide removal from water, A Major Qualifying Project Completed in Partial Fulfillment of the Bachelor of Science Degree, Worcester Polytechnic Institute, Worcester, Massachusetts, USA.

9. Bratby J., (2006), Coagulation and Flocculation in water and wastewater treatment, IWA Publishing, Second Edition, London, England.
10. CAWSI (2018), California Agricultural Water Stewardship Initiative, http://agwaterstewards.org/practices/reuse_of_agricultural _wastewater/, [Erişim 9 Ağustos 2018].
11. Chaudhari U., (2018), Treatment of Pesticide Industry Effluent by Ozonation, International Journal of Latest Technology in Engineering, Management & Applied Science, 7 (2), 41-44.
12. Cheng G., Lin J., Lu J., Zhao X., Cai Z., Fu J., (2015), Advanced Treatment of Pesticide-Containing Wastewater Using Fenton Reagent Enhanced by Microwave Electrodeless Ultraviolet, Biomed Research International, doi: 10.1155/2015/205903.
13. Çay Ş., (2013), Bir Metal son işlemleri atıksularında en uygun arıtma teknolojilerinin ve atıksu geri kazanmanın değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ.
14. De La Cruz N., Giménez J., Esplugas S., Grandjean De Alencastro L.F., Pulgarin C., (2012), Degradation of 32 Emergent Contaminants by UV and Neutral Photo-Fenton in Domestic Wastewater Effluent Previously Treated by Activated Sludge, Water Research, 46, 1947-1957.
15. Demirci Ö., (2013), Çeşitli pestisitlerin gammarus kischineffensis’in antioksidan enzim sistemi ve bazı biyobelirteçler üzerine etkisi, Doktora Tezi, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır.
16. EPA (2013), Aquatic Life Ambient Water Quality Criteria for Ammonia–Freshwater, EPA-822-R-13-001, United States Environmental Protection Agency, Washington, USA.
17. Gerrity D., Gamage S., Holady J.C., Mawhinney D.B., Quiñones O., Trenholm R.A., (2011), Pilot-Scale Evaluation of Ozone and Biological Activated Carbon for Trace Organic Contaminant Mitigation and Disinfection, Water Research, 45, 2155-2165.
18. Gürtekin E., (2012), Koagülasyon/Flokülasyon prosesiyle peyniraltı suyunun fizikokimyasal arıtılabilirliği, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 11, 17-22.
19. İrdemez Ş, Demircioğlu N, Yildiz Y.Ş., (2006), The effects of pH on phosphate removal from wastewater by electrocoagulation with iron plate electrodes, Journal of Hazardous Materials, 137(2), 1231–1235.
20. Katip A., (2018), Arıtılmış atıksuların yeniden kullanım alanlarının değerlendirilmesi, Ömer Halisdemir Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, [Baskıda].
21. Kızılaslan N., Yaşa Ö., (2011), Türkiye’deki tarımsal mücadele üretim tüketim ve dış ticaretinin Avrupa birliği uyum sürecinde gelişim seyri, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 28(2), 103-116.
22. Klimiuk E., Filipkowska U., Korzeniowska A., (1999), Effects of pH and coagulant dosage on effectiveness of coagulation of reactive dyes from model wastewater by polyaluminium chloride (PAC), Polish Journal of Environmental Studies, 8(2), 73-79.
23. Konuk M., (2014), Kimyasal arıtma işlemi görmüs evsel atıksuların membran proseslerle arıtmaya uygunluğunun incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
24. Lewis G.N., (1923), Valence and the structure of atoms and molecules, The Chemical Catalog Company, Inc., New York.
25. Maryam B., Büyükgüngör H., (2017), Wastewater reuse and reuse trends in Turkey: Opportunities and challenges, Journal of Water Process Engineering, doi: 10.1016/j.jwpe.2017.10.001.
26. Meyssami B,, Kasaeian A,B., (2005), Use of coagulants in treatment of olive oil watewater model solutions by induced air flotation, Bioresource Technology, 96(3), 303-7.
27. Mısra R., Satyanarayan S., Potle N., (2013), Treatment of agrochemical/Pesticide Wastewater by Coagulation Flocculation Proces, International Journal of Chemical and Physical Sciences, 2. Special Issue, 39-51.
28. Morasch B., Bonvin F., Reiser H., Grandjean D., De Alencastro L.F., Perazzolo C., (2010), Occurrence and Fate of Micropollutants in The Vidy Bay of Lake Geneva, Switzerland, Part II: Micropollutant Removal between Wastewater and Raw Drinking Water, Environmental Toxicology Chemical, 29, 1658-1668.
29. Nasr F.A., Doma H.S., Abdel-Halim H.S., El-Shafai S.A., (2004), Chemical industry wastewater treatment, TESCE, 30(2), 1183-1206.
30. Özyonar F., Karagözoğlu B., (2011), Mezbahane atıksularından KOI, yağ-gres ve bulanıklık giderimi üzerine bir çalışma: kimyasal koagülasyon prosesiyle ön arıtımı, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi, 32(1), 1-15.
31. Pretty J., Bharucha Z.P., (2015), Integrated pest management for sustainable ıntensification of agriculture in asia and africa, Insects, 6(1), 152-182.
32. Rodriguez-Mozaz, S., Ricart, M., Köck-Schulmeyer, M., Guasch, H., Bonnineau, C., Proia, L., Alda, M.L., Sabater, S., Barceló, D., (2015), Pharmaceuticals and pesticides in reclaimed water: Efficiency assessment of a microfiltration–reverse osmosis (MF–RO) pilot plant, Journal of Hazardous Materials 282: 165–173.
33. Shon H.K., Phuntsho S., Vigneswaran S., Kandasamy J., (2009), Physico-Chemical Processes for Organic Removal from Wastewater Effluent, Water and Wastewater Treatment Technologies’in içinde (Vigneswaran S. Ed.), EOLSS Publications, 205-224.
34. Sikko, (2018), Sikko Industries Limited, http://www.sikkoindustries.net/, [Erişim 10 Ağustos 2018].
35. Song Z., Williams C.J., Edyvean R.G.J., (2004), Treatment of tannery wastewater by chemical coagulation, Desalination, 164(3), 249-259.
36. Thuy P.T., Moons K., Van Dijk J.C., Anh N.V., Bruggen B.V., (2008), To what extent are pesticides removed from surface water during coagulation–flocculation?, Water and Environment Journal, 22(3):217 – 223.
37. Tucker C.S., D’Abramo L.R., (2008), Managing High pH in Freshwater Ponds, Southern Regional Aquaculture Center, Publication No. 4604, Mississippi State University, USA.
38. Tunç M.S., Ünlü A., (2015), Zeytinyağı üretim atıksularının özellikleri, çevresel etkileri ve arıtım Teknolojileri, Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4(2), 44-74.
39. Tunçdemir A., (2016), Adıyaman il merkezinde çiftçilerin güvenli pestisit kullanımı ile ilgili bilgi, tutum, uygulamaları ve eğitimin Etkisi, Doktor Tezi, İnönü Üniversitesi, Malatya, Türkiye.