Pamuklu tekstil endüstrisi atıksularının membran proseslerle geri kazanımının araştırılması
Research of cotton textile industry effluents recovery with membrane processes
Yazar: BERGİN BERİL KAYACAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EYÜP DEBİK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Ülkemizde tekstil endüstrisi hammaddelerinden pamuk bitkisinin bolca yetişmesi ve jeopolitik konumu sebebiyle tekstil endüstrisi ülkemizin dünya çapında iddialı olduğu bir endüstri dalı haline gelmiştir. Tekstil endüstrisindeki geniş ürün yelpazesinin bir yansıması olarak, gerek miktar gerek içerik yönünden birbirinden farklı atıksuların oluşumunu da beraberinde getirmektedir. Oluşan bu tekstil atıksuları ülkemizde genellikle aerobik arıtım kullanılarak arıtılmakta ve KOİ giderimi bakımından yüksek verimler sağlanmaktadır. Ancak bu klasik yöntemlerle renk parametresi hiçbir şekilde giderilememektedir.Bilindiği gibi atıksu arıtımında membran teknolojileri geniş uygulama alanı bulmuş yeni bir teknolojidir. Bu proseslerin kullanılmasıyla özellikle konsantre atık deşarj eden endüstriler için büyük ekonomi sağlanabileceği gibi diğer kullanım alanlarında (geri kazanım vs.) kirlilik yükü de büyük oranda düşecektir.Aerobik olarak arıtılmış ve ham atıksuların membran proseslerle geri kazanımının araştırıldığı bu çalışmada; tekstil çıkış (ham) atıksuları ve aerobik arıtılmış çıkış suları; farklı basınçlar altında ultrafiltrasyon (UF) (3 bar) ve nanofiltrasyon (NF) (4, 6 8 ve 10 bar) membranlardan geçirilmiştir. Membran uygulamaları ardından en yüksek giderim yüzdeleri KOİ için; UF10+NF10 uygulamasında 10 bar basınç altında %97, renk için NF10 uygulamasında 8 bar basınç altında %97; iletkenlik için; UF10+NF10 uygulamasında 8 bar basınç altında %70 olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlardan; konvansiyonel aerobik arıtma sistemleri ve membran kombinasyonu ile arıtılan tekstil atıksularının, endüstrinin koyu renkli boyama ya da boyama sonrası yıkama proseslerinde kullanılabileceğini ortaya koymuştur. Ancak, hiçbir arıtıma tabi tutulmamış tekstil endüstrisi atıksuyunun membran çalışması sonucunda tekrar kullanım için uygun sonuçlar elde edilememiştir.Membran teknolojilerinin konvansiyonel arıtma tesislerinden sonra ileri arıtma ve/veya geri kazanım imkânları ile kullanılabilirliğinin araştırıldığı bu çalışma aşağıdaki bölümlerden oluşmaktadır:Birinci bölümde tezin amacı ve kapsamından kısaca bahsedildikten sonra ikinci bölümde; tekstil atıksularının genel özellikleri, üretim proses ve işlemlerinden bahsedilmiş; Avrupa Birliği'nin tekstil endüstrisi ile ilgili çevre mevzuatından dikkat çeken noktalar aktarılmıştır.Üçüncü bölümde; önce tekstil atıksularının genel arıtım yöntemlerine değinilmiş ardından deneysel çalışmada fabrikanın mevcut aerobik arıtma tesisi olan ardışık kesikli reaktörün çıkış suları incelendiğinden ardışık kesikli reaktörler hakkında bilgi verilmiştir.Dördüncü bölümde, membran prosesler; çalışma prensipleri, itici kuvvetlerinin çeşitleri, itici kuvveti basınç olan membran türleri (mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon ve ters ozmoz), membran performansı ve etki eden faktörler açıklanmıştır.Beşinci bölümde; deneysel çalışmalarda kullanılan materyal metod, membran sistemlerinin kurulumu ve bileşenleri yanında; çalışmada kullanılan atıksuların özellikleri ve çalışma süresince izlenen parametreler irdelenmiştir.Altıncı bölüm olan bulgular ve değerlendirme kısmında; deneysel çalışmanın ardından ölçülen akı, renk, KOİ vb. izlenen parametreler grafik ve tablolar yardımıyla değerlendirilmiştir. Ayrıca son bölümde; çalışma ile elde edilen sonuçlar kısaca değerlendirilerek uygulamaya yönelik bazı öneriler getirilmiştir.

Abstract:
Textile industry is a worldwide assertive industry branch for Turkey, due to high amount of planted cotton and Turkey?s geopolitical location. As a reflection of wide product types of textile industry; wastewater characteristics differs both quantitatively and qualitatively. In Turkey, aerobic treatment is used for treating these textile effluents in general and high COD removals are achieved. However; these classic methods can not accomplish to remove color in any way.As is known, membrane technology is a new technology which is widely used in wastewater treatment. By using this process; a big economical advantage can be achieved for the specific industries with concentrated effluent discharge, as well as for other usage areas (recycle etc.) pollution load would decrease.In this study, aerobically treated and raw wastewaters recovery with membrane technology has been evaluated; raw textile effluents and aerobically treated textile effluents are studied under different pressures with both ultrafiltration (UF) (3 bar) and nanofiltration (NF) (4, 6, 8 and 10 bar) membranes. After membrane application; the highest COD removal efficiency is 97% by UF10+NF10 application under 10 bar pressure.. The highest color removal efficiency is 97% by NF10 application under 8 bar pressure. The highest conductivity removal efficiency is 70% by UF10+NF10 application under 8 bar pressure. From these results; it has been exposed that the wastewaters treated with conventional aerobic treatment systems and membrane combinations can be used in dark colored dye processes and/or washing process after dyeing. However, the results of membrane applications for raw textile effluents are not suitable for reuse in textile industry processes.This study, which is about implementing membrane technologies after conventional treatment plants for advanced treatment and/or recovery opportunities, is consisting of following chapters below:After a brief summary of thesis purpose and contents; in second chapter not only textile effluents? general characteristics, production processes and phases are mentioned but also highlights from E.U. environmental legislations for textile industry are given.In third chapter; general treatment methods of textile effluents are described firstly. Afterwards sequencing batch reactor, which is the aerobic treatment plant system in the factory where the textile effluent samples are taken from, is defined.In fourth chapter, membrane processes, work principles, driving force types, membrane types with driving force of pressure (microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, and reverse osmosis), membrane performance and the factors effecting membrane performance are described.In fifth chapter, experimental study, membrane plant implementation and its contents, effluent characteristics and followed parameters through the experimental study are described.In sixth chapter, findings and evaluation, parameters like flux, color, COD etc. are evaluated with the help of tables and figures after experimental study. Also in the last chapter; a brief evaluation of results and recommendations for applications are given.