Hidrolik bekletme süresinin ve anaerobik-aerobik reaksiyon süresinin tekstil atıksularının renk giderim performansına etkisi
Effect of hydraulic retention time and anerobic-aerobic reaction time on color removal performance of textile industry wastewater
Yazar: BAYRAM ÇAĞRI ÜZÜM
Danışman: DOÇ. DR. KEVSER CIRIK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tekstil endüstrisi atıksuları proses ve üretim sırasında kullanılan çok fazla çeşitliliğe sahip kimyasal madde ve boyarmadde içermekte, buna bağlı olarak renkli ve yüksek hacimlerde atıksu açığa çıkarmaktadır. Boyarmaddeler suda çözündükleri ve atıksu arıtma sistemlerinde konvansiyonel arıtım yöntemleri ile atıksulardan kolayca giderilemediklerinden tekstil atıksularında problem bileşik olarak adlandırılırlar. Bu nedenle son zamanlarda boyama ve tekstil endüstrilerinden deşarj edilen boyaların etkili bir şekilde arıtılmasına büyük önem verilmiştir, çünkü bu renkli atıksuların deşarjı sudaki yaşamı olumsuz yönde etkilemektedir. Biyolojik yöntemler, daha düşük işletme maliyetleri ve uygulanabilirliği arttırdığı için en etkili arıtım yöntemleri olarak kabul edilmektedir. Tekstil atıklarından renk giderimi için uygulanan biyolojik işlemler anaerobik ve aerobik arıtımlara dayanmaktadır. Tekstil endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılan azo boyarmaddelerinin biyolojik yöntemlerle arıtımında ilk basamak azo bağının kırılmasıdır. Bu reaksiyon, anaerobik koşullar altında çeşitli biyolojik sistemler tarafından katalizlenir ve zehirli, kanserojenik etkiye sahip aromatik aminlerin birikimine yol açar. Bu şekilde, boyarmaddelerin arıtımında ilk aşama olan anaerobik basamakta azo boyaların rengi giderilir. Renk giderimi, bir indirgenme yükseltgenme reaksiyonu olup, atıksu içerisindeki organik maddelerin yükseltgenmesi ile açığa çıkan elektronların sistemde azo boyaya giderek azo bağını kırması ile gerçekleşmektedir. İkinci aşamada aerobik koşullar kullanılarak aromatik aminlerin giderilmesi sağlanır. Bu nedenle, anaerobik ve aerobik koşulların ardışık olarak kullanıldığı sistemler tekstil atıkları için en uygun biyolojik arıtma prosesleridir.
Bu çalışmada renkli tekstil atıksularının biyolojik olarak arıtılabilirliği ve performansını etkileyen faktörler Remazol Brilliant Violet 5R (RBV-5R) azo boyası içeren sentetik atıksu ile beslenen anaerobik-aerobik sürekli akışlı tam karışımlı reaktörde incelenmiştir. Anaerobik ve aerobik koşulları içeren 12 saatlik toplam devir süresi içerisinde farklı anaerobik ve aerobik sürelerinin (3AN-9AE; 6AN-6AE; 9AN -3AE) ve farklı hidrolik bekletme sürelerinin (4-0,5 gün) renk giderim performansına etkisi belirlenmiştir. Ayrıca tekstil atıksularının biyolojik arıtımında havalandırma hızının (0-0.008 m3.hava/m3.reaktör.dk) reaktör performansı üzerine etkisi araştırılmıştır.Bu çalışma hernekadar tez önerisinde yer almasa da tez çalışması için önemli olacağı düşünülmüştür. 
HRT'nin 2 gün olduğu işletme koşulunda 6sa anaerobik, 6sa aerobik reaksiyon süreleri optimum olarak bulunmuştur ve %98 KOİ, %92 renk giderim verimi gözlemlenmiştir. Fakat daha kısa HRT seviyeleri renk giderimi için yetersiz kalmıştır. 0,002 m3hava/m3.reaktör.dk'ya kadar artan havalandırma hızı renk giderim verimini etkilemezken renk giderim hızını olumsuz etkilemiştir (-100mV ORP seviyesinin üstü). Ayrıca artan anaerobik reaksiyon süresi renk giderim verimini arttırmıştır.
Bu laboratuvar ölçekli çalışmadan elde edilen bilimsel veri ve bulguların, tekstil atıksuyunun biyolojik arıtımının uygulanmasında karşılaşılabilecek problemlerin çözümünde kullanılması hedeflenmiştir.

Abstract:
Textile industry wastewater includes dyestuffs and many diverse chemicals used during the manufacturing process and consequently, reveals the colorful and high-volume wastewater. Dyestuffs are identified as problematic compounds in textile wastewaters as they are water-soluble and cannot be easily removed by conventional treatment systems. Therefore, much attention has been focused recently on the effective treatment of dyes discharged from the dying and textile industries since discharge of these colored wastewater adversely affects aquatic life. Biological methods are commonly considered to be the most effective treatment applications since they present lower operating costs and improved applicability. Biological processes applied for color removal from textile effluents are based on anaerobic and aerobic treatment.The biological treatment of azo dyes, which are widely used in the textile industry, starts by reductive cleavage of azo bond. This reaction is catalyzed by various biological systems under anaerobic conditions and resulted in accumulation of aromatic amines which have toxic and carcinogenic effects. By this way, the color of azo dye is removed in the anaerobic conditions, which is the first step of biological treatment. Reductive cleavage of azo dyes is an oxidation-reduction reaction and electrons releasing from oxidation of organic compounds in the wastewaters goes through the azo dye and cleaves the azo bond. Aerobic treatment is the second step forming biochemical environment, which is essential for aromatic amine removal. Process in which sequencing anaerobic and aerobic conditions are combined is therefore the most convenient biological treatment process for treating textile wastewaters.
In this study, biological treatability of textile dye wastewater and some parameters affecting the system's performance were investigated in anaerobic-aerobic completely mixed continuous-flow bioreactor fed with a simulated textile effluents including Remazol Brilliant Violet 5R (RBV-5R) azo dye. The effects of different cycle times (3AN-9AE; 6AN-6AE; 9AN-3AE) on the aerobic and anaerobic phases and different hydraulic retention times (4-0.5d) on color removal efficiencies were defined in12 hours total cycle time including anaerobic and aerobic cycles. Additionally, the effect of aeration rate (0-0.008 m3.air/m3.reactor.min) was investigated on reactor performance in biological treatment of textile wastewater. Although this study is not included in any proposal, it is thought to be important for the thesis study.
6hr anaerobic and 6hr aerobic periods at 2 days HRT was found optimum, corresponding to 98% COD and 92% color removal efficiency. However, shorter HRT remained insufficient for dye removal. Raising aeration rate up to 0.002 m3air/m3reactor.min did not adversely affect the color removal efficiency; however, the color removal rate was adversely affected at elevated aeration rates, corresponding to ORP values of above -100mV. Additionally, increasing anaerobic reaction time increased color removal efficiency.
Findings obtained from this study were intended to be used in the solution of several difficulties and problems encountered in biological treatment of textile dye wastewater.