Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu

Musa Büyükada

Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu

Öz

Bu çalışmanın amacı Box Behnken tasarımı (BBT) temelli deneyler rehberliğinde ozonlama süreci kullanarak Bolu ilinde yer alan yerel bir hindi işleme tesisi çıkış sularının; ileri arıtımını, ampirik olarak modellenmesi ve türetilen model ifadelerindeki belirsizliğin nicelleştirilmesini içermektedir. Deneysel işletme parametreleri olarak ozon dozu (OD, mg/L), reaksiyon süresi (RT, dk) ve başlangıç pH’sı (pH) belirlenmiştir. 20 mg/L OD, 7.5 başlangıç pH’sı ve 60 dk RT şartlarında renk, KOİ ve bulanıklık giderimleri sırası ile %96.77, %96.07 ve %95.37 olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlar ozonlamanın ilgili atık suların arıtımında etkin bir süreç olduğunu göstermiştir. BBT temelli ampirik modelleme çalışmaları neticesinde hem ilgili yanıt değişkenlerindeki değişkenliği ifade etmek (R2düz) hem de ilgili yanıt değişkenlerini tahmin etmek (R2tah) için ikinci mertebe çoklu doğrusal olmayan regresyon (ÇDOR) modelleri türetilmiştir. Bu bağlamda türetilen ÇDOR modellerine ait R2düz değerlerinin %99.81 ile %99.99 arasında, R2tah değerlerinin ise %99.36 ile %99.83 arasında değiştiği görülmüştür. Bu durum türetilen ÇDOR modellerinin oldukça yüksek bir tahmin gücü olduğunu göstermiştir. Son olarak türetilen ÇDOR modellerindeki belirsizlikler Monte Carlo (MC) simülasyonu ile ifade edilmeye ve nicelleştirilmeye çalışılmıştır. MC sonuçları, renk, KOİ ve bulanıklık giderimlerinde sırası ile yaklaşık %0.1, %0.09 ve %24 belirsizlik olduğunu ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler

References

[1] Mourabet M, El Rhilassi A, El Boujaady H, Bennani-Ziatni M, Taitai A. “Use of response surface methodology for optimization of fluoride adsorption in an aqueous solution by Brushite”. Arabian Journal of Chemistry, 10(2), 3292-3302, 2017.
[2] Ayed L, Bekir K, Achour S, Cheref A, Bakhrouf A. “Exploring bioaugmentation strategies for azo dye CI Reactive Violet 5 decolourization using bacterial mixture: dye response surface methodology”. Water and Environment Journal, 31(1), 80-89, 2017.
[3] Bhowmik M, Deb K, Debnath A, Saha B. “Mixed phase Fe2O3/Mn3O4 magnetic nanocomposite for enhanced adsorption of methyl orange dye: Neural network modeling and response surface methodology optimization”. Applied Organic Chemistry, 32(3), 1-17, 2018.
[4] Toolabi A, Malakootian M, Ghaneian MT, Esrafili A, Ehrampoush ME, Tabatabaei M, Shahi MA. “Optimization of photochemical decomposition acetamiprid pesticide from aqueous solutions and effluent toxicity assessment by Pseudomonas aeruginosa BCRC using response surface methodology”. AMB Express, 7, 159-171, 2017.
[5] Behin J, Farhadian N. “Response surface methodology for ozonation of trifluralin using advanced oxidation processes in an airlift photoreactor”. Applied Water Science, 7(6), 3103-3112, 2017.
[6] Thalmann B, von Gunten U, Kaegi R. “Ozonation of municipal wastewater effluent containing metal sulfides and metal complexes: Kinetic and mechanisms”. Water Research, 134, 170-180, 2018.
[7] Bourgin M, Beck B, Boehler M, Borowskaa E, Fleiner J, Rebekk ES, Ursvon T, Hansrue H, Christ S, McArdell S. “Evaluation of a full-scale wastewater treatment plant upgraded with ozonation and biological post-treatments: Abatement of micropollutants, formation of transformation products and oxidation by-products”. Water Research, 129, 486-498, 2018.
[8] Qi W, Zhang H, Hu C, Liu H, Qu J. “Effect of ozonation on the characteristics of effluent organic matter fractions and subsequent associations with disinfection by-products formation”. Science of The Total Environment, 610-611, 1057-1064, 2018.

[9] Chys M, Demeestere K, Ingabire AS, Dries J, Van Langenhove H, Van Hulle SH. “Enhanced treatment of secondary municipal wastewater effluent: comparing (biological) filtration and ozonation in view of micropollutant removal, unselective effluent toxicity, and the potential for real-time control”. Water Science & Technology, 76(1), 236-246, 2017.
[10] Fang F, Han H. “Effect of Catalytic Ozonation Coupling with Activated Carbon Adsorption on Organic Compounds Removal Treating RO Concentrate from Coal Gasification Wastewater”. Ozone: Science & Engineering, 40(4), 275-283, 2018.
[11] Jin X, Jin P, Hou R, Yang L, Wang XC. “Enhanced WWTP effluent organic matter removal in hybrid ozonation-coagulation (HOC) process catalyzed by Al-based coagulant”. Journal of Hazardous Materials. 327, 216-224, 2017.
[12] Wang J, Chen G, Liu F, Song X, Zou G. “Combined ozonation and aquatic macrophyte (Vallisneria natans) treatment of piggery effluent: Water matrix and antioxidant responses”. Ecological Engineering, 102, 39-45, 2017.
[13] Wu C, Zhou Y, Wang Y, Gou M. “Innovative combination of Fe2+-BAF and ozonation for enhancing phosphorus and organic micropollutants removal treating petrochemical secondary effluent”. Journal of Hazardous Materials, 323 (B), 654-662, 2017.
[14] El-taliawy H, Ekbal M, Nilssom F, Nagman M, Paxeus N, Jonsson K, Cimbritz M, Jansen JC, Bester K. “Ozonation efficiency in removing organic micro pollutants from wastewater with respect to hydraulic loading rates and different wastewaters”. Chemical Engieering Journal, 325, 310-321, 2017.
[15] Wang H, Park M, Liang H, Shimin W, Lopez IJ, Ji W, Li G, Snyder SA. “Reducing ultrafiltration membrane fouling during potable water reuse using pre-ozonation”. Water Research. 125, 42-51, 2017.
[16] Biglari H, Afsharnia M, Alipour V, Khosravi R, Sharafi K, Mahvi AH. “A review and investigation of the effect of nanophotocatalytic ozonation process for phenolic compound removal from real effluent of pulp and paper industry”. Environmental Science and Pollution Research. 24(4), 4105-4116, 2017.
[17] Zhu H, Han Y, Ma W, Han H, Ma W. “Removal of selected nitrogenous heterocyclic compounds in biologically pretreated coal gasification wastewater (BPCGW) using the catalytic ozonation process combined with the two-stage membrane bioreactor (MBR)”. Bioresource Technology, 245(a), 786-793, 2017.
[18] Yao W, Qu Q, von Gunten U, Chen C, Yu G, Wang Y. “Comparison of methylisoborneol and geosmin abatement in surface water by conventional ozonation and an electro-peroxone process”. Water Research, 108, 373-382, 2017.
[19] Arslan A, Topkaya E, Bingol D, Veli S. “Removal of anionic surfactant sodium dodecyl sulfate from aqueous solutions by O3/UV/H2O2 advanced oxidation process: Process optimization with response surface methodology approach”. Sustainable Environment Research, 28(2), 65-71, 2018.
[20] Sun J, Wang J, Zhang R, Wei D, Long Q, Huang Y, Xie X, Li A. “Comparison of different advanced treatment processes in removing endocrine disruption effects from municipal wastewater secondary effluent”. Chemosphere, 168, 1-9, 2017.
[21] Buyukada M. “Modeling of decolorization of synthetic reactive dyestuff solutions with response surface methodology by a rapid and efficient process of ultrasound-assisted ozone oxidation”, Desalination and Water Treatment, 57(32), 14973-14985, 2016.
[22] Buyukada M. “Prediction of Photocatalytic Degradation and Mineralization Efficiencies of Basic Blue 3 Using TiO2 by Nonlinear Modeling Based on Box-Behnken Design”, Arabian Journal for Science and Engineering, 41(7), 2631-2646, 2016.
[23] Chys M, AudenaeRS WTM, Vangrinsven J, Bauwens M, MoRSier STFC, Van Langenhove H, Nopens I, Demeestere K, Van Hulle SWH. “Dynamic validation of online applied and surrogate-based models for teRSiary ozonation on pilot-scale”. Chemosphere, 196, 494-501, 2018.
[24] Wang X, Wang J, Li K, Zhang H, Yang M. “Molecular characterization of effluent organic matter in secondary effluent and reclaimed water: Comparison to natural organic matter in source water”. Journal of Environmental Sciences, 63, 140-146, 2018.
[25] Bai Z, Wang J, Yang Q. “Advanced treatment of municipal secondary effluent by catalytic ozonation using Fe3O4-CeO2/MWCNTs as efficient catalyst”. Environmental Science and Pollution Research, 24(10), 9337-9349, 2017.
[26] Wu D, Zhang R, Lu G, Lin Q, Liu F, Li Y. “Degradation of octocrylene using combined ozonation and electrolysis process: optimization by response surface methodology”. Clean Soil Air Water, 45(2), 1-9, 2017.
[27] Ab Ghani Z, Yusoff MS, Zaman NQ, Zamri MFMA, Andas J. “Optimization of preparation conditions for activated carbon from banana pseudo-stem using response surface methodology on removal of color and COD from landfill leachate”. Waste Management, 62, 177-187, 2017.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Musa Büyükada This is me
Türkiye

Publication Date

December 7, 2020

Submission Date

November 15, 2018

Acceptance Date

-

Published in Issue

Year 2020 Volume: 26 Number: 7

IZ

https://izlik.org/JA29YW22EZ

Cite

RIS / Bibtex

APA

Büyükada, M. (2020). Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(7), 1282-1290. https://izlik.org/JA29YW22EZ

AMA

1.Büyükada M. Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020;26(7):1282-1290. https://izlik.org/JA29YW22EZ

Chicago

Büyükada, Musa. 2020. “Hindi Işleme Tesisi Atık Sularından Ozonlama Ile Renk, KOİ Ve Bulanıklık Giderimi: Box-Behnken Yaklaşımı Ve Monte Carlo Simülasyonu”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 26 (7): 1282-90. https://izlik.org/JA29YW22EZ.

EndNote

Büyükada M (December 1, 2020) Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 26 7 1282–1290.

IEEE

[1]M. Büyükada, “Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 26, no. 7, pp. 1282–1290, Dec. 2020, [Online]. Available: https://izlik.org/JA29YW22EZ

ISNAD

Büyükada, Musa. “Hindi Işleme Tesisi Atık Sularından Ozonlama Ile Renk, KOİ Ve Bulanıklık Giderimi: Box-Behnken Yaklaşımı Ve Monte Carlo Simülasyonu”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 26/7 (December 1, 2020): 1282-1290. https://izlik.org/JA29YW22EZ.

JAMA

1.Büyükada M. Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020;26:1282–1290.

MLA

Büyükada, Musa. “Hindi Işleme Tesisi Atık Sularından Ozonlama Ile Renk, KOİ Ve Bulanıklık Giderimi: Box-Behnken Yaklaşımı Ve Monte Carlo Simülasyonu”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 26, no. 7, Dec. 2020, pp. 1282-90, https://izlik.org/JA29YW22EZ.

Vancouver

1.Musa Büyükada. Hindi işleme tesisi atık sularından ozonlama ile renk, KOİ ve bulanıklık giderimi: Box-Behnken yaklaşımı ve Monte Carlo simülasyonu. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi [Internet]. 2020 Dec. 1;26(7):1282-90. Available from: https://izlik.org/JA29YW22EZ