Atatürk üniversitesi pilot süt fabrikası atıksularının membran biyoreaktörde arıtılması
Ataturk university pilot dairy plant wastewater treatment in the membrane bioreactor
Yazar: TUBA TURAN BAYRAM
Danışman: PROF. DR. ALPER NUHOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Kimyasal arıtma = Chemical treatment ; Süt endüstrisi = Dairy industry

Özet:
Bu çalışmada önemli bir endüstriyel kirletici olan süt endüstrisi atıksularınınarıtılabilirliğini incelemek amacıyla Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü'ne bağlı olarak işletilen süt fabrikasından alınan atıksuyun kimyasal ve biyolojik arıtılabilirliliği birlikte incelenmiştir. Atıksuyun kimyasal arıtımı, jar testi deneyleriyle yürütülerek en iyi pH aralığında optimumkoagülant cinsi ve dozu belirlenmiştir. Koagülant olarak demir sülfat, alum ve kil kullanılmıştır. Denemeler sonunda pH 7 değerinde 1g/L montmorillionit kullanıldığında %93 KOİ giderim verimi elde edilmiştir. Ayrıca denemelerde koagülant olarak kullanılan montmorillionit en düşük maliyetli malzeme olarak belirlenmiştir. Yapılan kimyasal arıtım deneylerinin sonunda montmorillionitin ön arıtım amacıyla koagülant ve adsorbent olarak kullanılabileceği, ancak istenilen giderim verimini sağlayamadığı için sadece kendinden sonraki ünitenin yükünü hafifleteceği tespit edilmiştir.Çalışmanın ikinci bölümünde kesikli olarak sistemin aerobik şartlar altında biyolojik giderim performansı incelenerek kinetik parametreler hesaplanmıştır. Başlangıç atıksukonsantrasyonları 100 ile 1000 mg/L arasında değişecek şekilde ortama ilave edilerek kesikli denemeler yapılmıştır. Kesikli arıtımın kinetik sabitleri ?max ve Ks sırasıyla 0,1569 sa-1 ve 0,4162 g/L olarak bulunmuştur. Ayrıca KOİ ve AKM değişiminin modele uyumu incelenmiştir.Son aşamada, sürekli olarak atıksuyun aerobik şartlarda biyolojik giderim performansı araştırılmıştır. Çalışmada giriş suyu KOİ konsantrasyonu 1000-2000 mg/L, çamur yaşı değeri 6 saat ile 10 gün arasında ve farklı hidrolik bekletme sürelerinde çalışılmıştır. Sisteme 4-16 kgKOİ/m3gün yükleme yapılmıştır. Akı profilleri çalışma boyunca takip edilmiştir. En yüksek akı değeri 250 mL/dak olarak kaydedilmiştir. Çalışmada membranda akı düşmesini azaltmak için basınçlı hava kullanılarak geri yıkama ve kimyasal temizleme işlemleri uygulanmıştır. Bu çalışmada kullanılan membranın ne basınçlı hava kullanılarak geri yıkanmasında ne de kimyasal temizleme işlemlerinden sonra hiçbir zaman membrandan ilk alınan akı değerine ulaşılamadığı görülmüştür. 140. günden itibaren membranın sadece basınçlı hava kullanılarak geri yıkanmasında akı değerinin 130 mL/dak `ya kadar düştüğü gözlemlenmiştir. Çalışmada sürekli arıtımın kinetik sabitleri ?max, Ks ve Y değerleri sırasıyla 0,137 saat-1, 0,24 g/L ve 0,5 olarak hesaplanmıştır. Çalışmada pilot süt fabrikasından alınan atıksu ön arıtımdan geçirilerek, membranbiyoreaktörde biyolojik arıtımı gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda elde edilen çıkış suyu konsantrasyonları kanala deşarj limitini sağladığından uygulanan kimyasal ve biyolojik arıtım yöntemlerinin başarıyla sonuçlandığını göstermektedir.

Abstract:
Chemical and biological refinabilty of wastewater of milk industry, which is an important industrial pollutant, was investigated in the present study on the samples taken from milk processing factory operated by the Food Engineering Department of Atatürk University Agriculture Faculty. Chemical treatment of wastewater was conducted using jar tests and optimum coagulant type and dosage was determined at the best pH interval. Iron sulphate, alum and clay were used to be coagulant. It was observed at the end of the experiments that 93% COD removal efficiency was obtained at pH 7 using 1g/L montmorillonite, which was determined to be the coagulant material obtained for the lowest cost in the experiments. It was determined at the end of the chemical treatmet experiments that montmorillonite might be used as coagulant and adsorbent for pretreatment, however it could relieve the load of the next unit since it could not give the desired removal efficiency.In the second part of the study, biological removal performance of the system was investigated under batched aerobic conditions and kinetic parameters were calculated. Batched experiments were carried out by adding baseline wastewater with the concentration of 100 to 1000 mg/L. Kinetic constants of batched treatment ?max and Ks were found to be 0,1569 sa-1 and 0,4162 g/L. Convenience of the changes in COD and TSS with the model was also investigated.At the last stage of the study, biological removal performance of wastewater under continuous aerobic conditions was investigated. COD concentration of inlet water was 1000 to 2000 mg/L and sludge age was 6 hours to 10 days with different hydraulic retention time intervals. System was loaded 4 to 16 kgCOD/m3day. Flux profiles were followed during the study. The highest flux rate was recorded to be 250 mL/min. Backwashing and chemical cleaning techniques were used in order to reduce flux decrease in membrane using pressurized air. Baseline flux rate in the membrane was not obtained after using both cleaning techniques. It was observed from 140th day that membrane reduced to 130 mL/min only when backwasing technique in pressurized air was used. Kinetic constants of continuous treatment ?max, Ks and Y were calculated to be 0,137 hour-1, 0,24 g/L and 0,5. Wastewater from the milk facility was pretreated and biologically treated in membranebioreactor. Chemical and biological treatment methods used in the study can be stated to be successful since canal discharge limit was reached in outlet wastewater concentration.