Membran biyoreaktör sistemi ile çöp sızıntı suyu arıtımı ve nanofiltrasyon konsantresi için ileri arıtma yöntemlerinin geliştirilmesi
Treatment for leachate with membrane bioreactor and development of advanced methods for nanofiltration concantrate
Yazar: ŞAHAN DEDE
Danışman: PROF. DR. KADRİ SÜLEYMAN YİĞİT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Kocaeli ili evsel atık depolama alanları çöp sızıntı sularının arıtılması için biyolojik + kimyasal, elektrokoagülasyon ve batık tip membran biyoreaktör prosesleri ile deneysel çalışmalar yapılmış,  çöp sızıntı suları arıtımı için en uygun arıtma yönteminin membran biyoreaktör (MBR) olduğu tespit edilmiştir. İZAYDAŞ tesislerinde nanofiltrasyon ünitesi eklenmiş MBR  arıtma tesisi kurulmuş ve tesis arıtma performansı değerlendirilmiştir. Tesis arıtma verimliliği kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve amonyum azotu gideriminde sırası ile % 95 ve  % 99'un üzerindedir.
Membran biyoreaktör arıtma tesisleri iyi bir çıkış suyu sağlamalarına rağmen nanofiltrasyon membran ünitesinden çıkan konsantre problem oluşturmaktadır. Konsantre, arıtılması zor sulardan olup ileri arıtım yöntemlerinin kullanılmasını gerektirmekte, çöp depolama sahasına geri döndürülerek geçici çözüm sağlansa da zamanla arıtma tesisine gelen çöp suyu kirlilik yükü miktarının yükselmesine ve arıtma tesisinin olumsuz etkilenmesine neden olmaktadır.
Bu kapsamda, nanofiltrasyon konsantresinin arıtılması için elektrokoagülasyon ve sabit aktif karbon kolon yöntemleri kullanılarak deneysel çalışmalar yapılmıştır. Elektrokoagülasyon yöntemi yönteminde, demir elektrotu kullanılarak 2,29 mA/cm2 akım yoğunluğu ve 20 dakika temas süresi şartlarında  % 45 KOİ giderildiği tespit edilmiştir. Konsantre arıtımı için çalışılan diğer bir yöntem sabit aktif karbon kolon prosesidir. Geliştirilen deneysel prototip üzerinde, kolon basıncının 3,7 bar ve kolon içi konsantre hızının 1,5 m/s olduğu şartlarda KOİ gideriminin  % 20 seviyesinde sağlandığı sonucuna varılmıştır.  
Çöp sızıntı suyu MBR arıtma tesisinde 10 m3/gün nanofiltrasyon konsantresi çıkmakta olup bu miktar esas alınarak her iki yöntemle çalışacak arıtma tesislerin tasarımı yapılmış, yatırım ve işletme maliyetleri karşılaştırılmıştır. Nanofiltrasyon konsantresi arıtımı için en uygun yöntemin 1,14 $/m3 işletme maliyeti ile elektrokoagülasyon olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Arıtma, Çöp Sızıntı Suyu, MBR, Nanofiltrasyon Konsantre.

Abstract:
Experimental studies have been conducted with biological, chemical, electrocoagulation and submerged membrane bioreactor processes for the treatment of leachate generated by landfill sites in Kocaeli province. It has been determined that the most suitable process for the treatment of leachate is membrane bioreactor (MBR).     A MBR treatment plant with nanofiltration unit was installed and treatment performance was evaluated as 95% and 99% in chemical oxygen demand (COD) and ammonium nitrogen removal, respectively.
Although membrane bioreactor treatment plants provide good effluent, they create a concentrated problem resulting from the nanofiltration membrane unit. Concentrated leachate is difficult to treat and requires advanced treatment methods. Although it provides temporary solution by returning to the landfill site, the amount of pollutant load to the treatment plant increases with time and the treatment plant is adversely affected. 
In this context, experimental studies have been carried out using electrocoagulation and fixed activated carbon column methods to treat nanofiltration concentrate. It was determined that 45% COD was eliminated in the conditions of current density of 2,29 mA/cm2 and contact time of 20 minutes using iron electrode in the electrocoagulation method. Another method of concentrate treatment is the fixed activated carbon column process. On the developed experimental prototype, it was proved that when the column pressure was 3,7 bar and the in-column concentrate velocity was 1,5 m/s, the COD removal was achieved at 20 % level. 
10 m3/day nanofiltration concentrate is produced in leachate MBR treatment plant. Based on this amount, design of the treatment plants to be operated by both methods, investment and operation costs are compared. It has been found that the most adequate method for nanofiltration concentrate treatment is electrocoagulation method with 1,14 $/m3  operating cost. 

Keywords: Treatment, Leachate, MBR, Nanofiltration Concentrate.