ECONOMICAL ANALYSIS OF THE TREATMENT OF MARBLE PROCESSING WASTEWATERS BY ELECTROCOAGULATION AND CHEMICAL COAGULATION PROCESSES

Abstract

In this study, it was attempted to determine whether electrocoagulation (EC) or chemical coagulation (CC) process was more economical by analysing the economical aspects of the processes for removal of suspended solids (SS) from marble processing wastewaters. In the EC process, aluminium (Al) and iron (Fe) electrodes were run in monopolar serial (MPP) and monopolar parallel (MPS) connection systems, individually. In the CC process, several coagulants such as AlCl3.6H2O, Al2(SO4)3.18H2O, FeCl3.6H2O and Fe2(SO4)3.7H2O were examined. Operating costs of the processes were calculated as U.S. dollar ($) per cubic meter (m3 ) volume of wastewaters by taking the optimum operating conditions into account, under which higher SS removal efficiencies were obtained. For the EC process, operating cost of each electrode connection system operated as MPP Al, MPS Al, MPP Fe and MPS Fe was calculated as 0.0594, 0.1809, 0.1104 and 0.0962 $/m3 , respectively, whereas the cost was calculated for the CC process, where AlCl3.6H2O, Al2(SO4)3.18H2O, FeCl3.6H2O and Fe2(SO4)3.7H2O coagulants were used, as 0.31, 0.09, 0.05 and 0.13 $/m3 , respectively. Consequently, the lowest operating cost for the removal of SS from marble processing wastewaters was obtained in case of using the EC process operated by MPP Al electrode system and the CC process where FeCl3.6H2O coagulant was used.

Keywords

• Marble processing wastewaters, EC, CC, Aluminium electrode, Iron electrode, Operation cost, SS

ELEKTROKOAGÜLASYON VE KİMYASAL KOAGÜLASYON PROSESLERİ İLE MERMER İŞLEME ATIKSULARININ ARITILMASININ EKONOMİK ANALİZİ

Abstract

Bu çalışmada, mermer işleme atıksularından askıda katı madde (AKM)’lerin gideriminde elektrokoagülasyon (EK) ve kimyasal koagülasyon (KK) prosesinin maliyet analizi yapılarak hangi prosesin daha ekonomik olduğu belirlenmeye çalışılmıştır. EK prosesinde alüminyum (Al) ve demir (Fe) elektrotlar, monopolar paralel (MPP) ve monopolar seri (MPS) bağlantı sistemleri halinde kullanılmıştır. KK prosesinde, AlCl3.6H2O, Al2(SO4)3.18H2O, FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.7H2O koagülantları kullanılmıştır. Proseslerin işletme maliyetleri, yüksek AKM giderim verimlerinin elde edildiği optimum şartlar göz önüne alınarak metreküp (m3) atıksu hacmi başına USD ($) biriminden hesaplanmıştır. EK prosesinde işletme maliyetleri, MPP ve MPS bağlı Al ve MPP ve MPS bağlı Fe elektrot bağlantı sistemleri için sırasıyla 0.0594, 0.1809, 0.1104 ve 0.0962 $/m3 olarak hesaplanırken, AlCl3.6H2O, Al2(SO4).18H2O, FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.7HO koagülantlarının kullanıldığı KK prosesi için sırasıyla 0.31, 0.09, 0.05 ve 0.13 $/m3 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, mermer işleme atıksularından AKM giderimi için en düşük işletme maliyeti MPP Al elektrot bağlantı sisteminin kullanıldığı EK prosesi ve FeCl3.6H2O koagülantının kullanıldığı KK prosesi için elde edilmiştir

Keywords

• Mermer işleme atıksuları, EK, KK Alüminyum elektrot, Demir elektrot, İşletme maliyeti, AKM

References

1. APHA (1995): “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”, 19th edition,Washington D.C., Amerika.
2. Bayramoğlu M., Can O. T., Kobya M., Sözbir M. (2004): “Operating Cost Analysis of Electrocoagulation of Textile Dye Wastewater”, Seperation and Purification Technology, Cilt 37, No. 2, sf. 117-125.
3. Bayramoğlu M., Eyvaz M., Kobya M., (2007): “Treatment of the Textile Wastewater by Electrocoagulation: Economical Evaluation”, Chemical Engineering Journal, Cilt 128, No. 2-3, sf. 155-161.
4. Büyüksağiş İ. S., Emrullahoğlu Ö. F. (2003): “Mermer İşleme Tesisleri Atıksularının Hidrosiklonlarla Arıtılması ve Flokülant İlavesinin Ayırmaya etkisinin İncelenmesi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt 2, No. 2, sf. 57-68.
5. Chen X., Chen G., Yue P. L. (2000): “Separation of Pollutants from Restaurant Wastewater by Electrocoagulation”, Seperation and Purification Technology, No. 19, sf. 65-76.
6. Çetin T. (2003): “Türkiye Mermer Potansiyeli, Üretimi ve İhracatı”, G.Ü. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, Cilt 23, No. 3, sf. 243-256.
7. Drouiche N., Ghaffour N., Lounici H., Mameri N., Maallemi A., Mahmoudi H. (2008): “Electrochemical Treatment of Chemical Mechanical Polishing Wastewater: Removal of Fluoride-Sludge Characteristics-Operating Cost”, Desalination, Cilt 223, No. 1-3, sf. 134- 142.
8. Duan J., Gregory J. (2003): “Coagulation by Hydrolysing Metal Salts”, Advances in Colloid and Interface Science, Cilt 100-102, sf. 475-502.

9. Ersoy B. (2003): “Mermer İşleme Tesisi Atıksu Arıtımında Kullanılan Flokların Tanıtımı”, Türkiye IV Mermer Sempozyumu (MERSEM'2003), Afyonkarahisar, sf. 449-462.
10. Heidmann I., Calmano W. (2008): “Removal of Zn(II), Cu(II), Ni(II), Ag(I) and Cr(VI) Present in Aqueous Solutions by Aluminium Electrocoagulation”, Journal of Hazardous Materials, Cilt 152, No. 3, sf. 934-941.
11. İrdemez Ş.,. Yıldız Y. Ş., Tosunoğlu V. (2006): “Optimization of Phosphate Removal from Wastewater by Electrocoagulation with Aluminum Plate Electrodes”, Separation and Purification Technology, Cilt 52, No. 2, sf. 394-401.
12. Kavaklı M. (2003): “Mermer İşletme Tesisleri Proses Atıksularının Özellikleri, Arıtılması ve Kontrolü”, Türkiye IV. Mermer Sempozyumu, Afyonkarahisar, sf. 313-326.
13. Kobya M., Bayramoğlu M., Eyvaz M. (2007): “Techno-Economical Evaluation of Electrocoagulation for the Textile Wastewater Using Different Electrode Connections”, Journal of Hazardous Materials, Cilt 148, No. 1-2, sf. 311-318.
14. Modirshahla N., Behnajady M.A., Kooshaiian S. (2007): “Investigation of the Effect of Different Electrode Connections on the Removal Efficiency of Tartrazine from Aqueous Solutions by Electrocoagulation”, Dyes and Pigments, Cilt 74, No. 2, sf. 249-257.
15. Mollah M. Y. A., Morkovsky P., Gomes J. A. G., Kesmez M., Parga J., Cocke D. L. (2004): “Fundamentals, Present and Future Perspectives of Electrocoagulation”, Journal of Hazardous Materials, Cilt B114, No. 1-3, sf. 199-210.
16. Mollah M. Y. A., Schennach R., Parga J. R., Cocke D. L. (2001): “Electrocoagulation (EC)- Science and Applications”, Journal of Hazardous Materials, Cilt B84, No. 1, sf. 29-41.
17. Onargan T., Köse H. (1997): “Mermer”, İzmir, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Yayınları, No. 220, sf. 209.
18. Önenç D. İ. (2001): “Tozlaşan Bloklar ve Umutlar, Mermer”, Doğal Taş Sektörünün Dergisi, Cilt 7, No. 30, sf. 66-68.
19. Ryan D., Gadd A., Kavanagh J., Zhou M., Barton G. (2008): “A Comparison of Coagulant Dosing Options for the Remediation of Molasses Process Water”, Separation and Purification Technology, Cilt 58, No. 3, sf. 347-352.
20. Solak M., Kılıç M., Yazıcı H., Şencan A. (2009): “Removal of Suspended Solids and Turbidity from Marble Processing Wastewaters by Electrocoagulation: Comparison of Electrode Materials and Electrode, Connection Systems”, Journal of Hazardous Materials, Cilt 172, No. 1, sf. 345-352.
21. Şentürk A., Gündüz L., Tosun,İ. T., Sarıışık A. (1996): “Mermer Teknolojisi”, Isparta, Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü, sf. 242.
22. Ün Ü. T., Koparal A. S., Öğütveren Ü. B. (2009): “Electrocoagulation of Vegetable Oil Refinery Wastewater Using Aluminum Electrodes”, Journal of Environmental Management, Cilt 90, No. 1, sf. 428-433.