Hibrit membran fotokatalitik reaktör kullanılarak tekstil ve ağaç işleme endüstrisi atıksularının arıtılmasının araştırılması
Investigation of textile and wood processing industry wastewater degradation by using hybrid membrane photocatalytic reactor
Yazar: NURDAN DORUK
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN CENGİZ YATMAZ
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ileri atıksu arıtımı için ZnO veya TiO2 katalizörleri içeren hibrit membran fotokatalitik reaktör (MFR) sistemi içine düz polietersülfon (PES) membran modülü daldırılmıştır. Tekstil ve ağaç endüstrisi atıksularının gideriminde kesikli ve sürekli deneyler yapılarak membran fotokatalik reaktör performansı araştırılmıştır. MFR kullanılmadan başlangıçta kesikli deneyler yapılmış, katalizör tipi, katalizör yükü, ışık tipi, giriş atıksu karakteristiği gibi farklı işletme parametreleri değerlendirilmiştir. Uygun işletme parametreleri belirlendikten sonra membran fotokatalitik reaktör kullanılarak sürekli deneylere geçilmiştir. Her iki atıksu için 21 saat sürekli reaksiyon sonrası, %20-55 arasında KOİ giderimi ve yaklaşık %100 renk giderimine ulaşılmıştır. MFR prosesi sonrası UF membran çıkış tekstil ve ağaç endüstrisi sularının, KOİ?sini daha düşük seviyeye getirmek için klasik membran filtrasyon kullanılarak ters ozmoz (TO) deneyleri yapılmış ve KOİ?si 20 mg/L altına düşürülmüştür. MFR ile katalizör kaybı olmadan etkili bir şekilde renk ve organik maddelerin giderimi gerçekleştirilmiştir. Reaktörü işletirken toz olarak kullanılan katalizörü askıda tutmak büyük önem taşımaktadır. Aynı zamanda MFR sistemi ile membranın üzerindeki oluşan kirlilik de zamanla giderilmektedir. Sonuçlar çıkış sularının bu endüstrilerde proses suyu olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Tekstil Endüstrisi Atıksuyu; Ağaç İşleme Endüstrisi Atıksuyu; fotokataliz; UF Filtrasyon; TiO2; ZnO; Membran Fotokatalitik Reaktör; UVA; UVC.

Abstract:
In this study, a flat polyetersulfone (PES) membrane module was submerged into a ZnO or TiO2 based slurry photocatalytic reactor to form the hybrid membrane photocatalytic reactor (MPR) as an advanced wastewater treatment. The short and long term MPR performance was investigated for the degradation of textile and wood processing industry wastewater. The different operational parameters such as the catalyst type, catalyst loading, initial wastewater characteristic, light type and semiconductor powder type that affect the performance of the reactor were initially evaluated using batch system without membrane module. After the optimization of operating conditions, the long term studies were carried out by MPR. Nearly 100% color and 20-55% COD removal were achieved at 21 hours process reaction time for both wastewaters. Moreover, reverse osmosis (RO) experiments by dead end filtration were applied on MPR UF effluent for further COD removal and below 20 mg/L COD removal efficiency was obtained. In this reactor type, the catalyst can be reused effectively without much loss in color and organic matter degradation efficiency. The reactor operating conditions played a major role in keeping powder catalyst in suspension. Moreover MPR system prevented membrane fouling by photocatalytic process. The results indicated that the effluent water can be used as process water in the industry.
Key Words: Textile Industry Wastewater; Wood Processing Industry Wastewater; Photocatalysis; UF Filtration; TiO2; ZnO; Membrane Photocatalytic Reactor; UVA; UVC.