Alüminyum kutu imalat proseslerinde atıksu, alkali solüsyonve enerji geri kazanım sistemi tasarımı
Wastewater, alkaline solution and energy recovery system design in aluminum can manufacturing processes
Yazar: GÖRKEM YÜKSEL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK YÜZER ; PROF. DR. HÜSEYİN SELÇUK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su arıtma sistemleri = Waste water treatment systems ; Endüstriyel atık su = Industrial waste water ; Enerji geri kazanımı = Energy recovery ; Isı geri kazanımı = Heat recovery ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment

Özet:
Bu tez çalışmasında, alüminyum kutu imalat proseslerinde oluşan atıksuyun kirlilik parametreleri incelenmiştir. Atıksuların yeniden kullanılmasının üretim kalitesini olumsuz etkilemeyecek şekilde arıtılması, kutu yıkama işleminde kullanılan alkali solüsyon ve ısı enerjisi geri kazanımı hedeflenmiştir. Arıtma proseslerinin tasarımlarını geliştirmek amacıyla kapsamlı bir karakterizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir.
Detaylı karakterizasyon çalışması sonucunda, atıksuların kaynağında ayrılmasına karar verilmiştir. Böylece birbiri ile aynı karaktere sahip olan istasyon 1 ve istasyon 2 yıkama suları ve aynı karaktere sahip olan istasyon 3, istasyon 4, ve istasyon 5 durulama suları olarak ayırılmıştır. Bu sayede yıkama sularının arıtması sonucunda geliştirilen, TÜBİTAK-TEYDEB 1501 destekli ve patentli proses ile alkali solüsyon, proses suyu ve ısı enerjisi geri kazanımı gerçekleştirilmiştir. Durulama sularında Uluslararası Aerosol Federasyon Standardına uygun, demineralize su geri kazanımı sağlanmıştır. Yeni geliştirilen sistem sayesinde İSKİ Atıksuların Kanala Deşarj Yönetmeliği kapsamında belirlenmiş atıksu parametreleri, limit değerlerin altına çekmek ve deşarj etmek için harcanacak olan işletme maliyetlerinden daha uygun işletme maliyetleriyle ve daha az çamur ile sıfır atık olarak işletilme imkanı tanımıştır.
Alüminyum kutu sanayisi üretiminde bulunan bir hattın banyosunun standart olarak 1-2 istasyonları yıkama, 3-4-5 istasyonları durulama prosesi kullanılmaktadır. Bir hatta ait yıkama sularının debisi 0,6 m3/saat, durulama sularının ise 1,5 m3/saat kapasite ile işletilmesi durumunda geliştirilen sistem sayesinde ısı enerjisi, alkali deterjan ve proses suyu geri kazanımları ile ortalama yıllık 38.000 Euro/hat tasarruf sağlamakta olduğu hesaplanmıştır. Ortalama bir fabrikada 5 hat olduğu, kabul edilirse yıkama ve durulama hatlarının ayrılması ve ayrı ayrı geri kazanılması için ortalama 500.000,00 Euro yatırım maliyeti gerektiği ve bu durumda sistemin ilk yatırım maliyetini ortalama 2,5 yıl gibi kısa bir sürede geri ödediği hesaplanmıştır. Bu geri kazanımlar sağlanırken ürün başına düşen karbon ve su ayak izi azalmasından dolayı Avrupa pazarında büyük avantaj da sağlamaktadır.

Abstract:
This thesis investigates the pollution parameters of the aluminum can manufacturing processes' wastewater generated. While the wastewater is treated in a way that does not adversely affect the production quality, it is aimed to recover alkaline solution and heat energy. A comprehensive characterization study was carried out to develop the treatment processes' designs.
As a result of the detailed characterization study, it was decided to separate the wastewater at the source. Thus, station 1 and station 2 washing waters, which have the same character, and station 3, station 4, and station 5 rinse waters with the same character are separated. This way, the treatment of washing water, alkali solution, process water, and heat energy recovery was achieved with the newly developed TÜBİTAK-TEYDEB 1501 supported and patented process. In the rinsing waters, demineralized water was recovered following the International Aerosol Federation Standard. The newly developed system has provided the opportunity to be operated as zero waste with less sludge and at more affordable operating costs than the operating cost that would be spent to reduce and discharge the parameters determined within the scope of "İSKİ Wastewater Discharge into the Channel Regulation."
In a line in the production of aluminum can industry, 1-2 stations washing and 3-4-5 stations rinsing process are used as standard. It has been calculated that if a line is operated with a capacity of 0,6 m3/hour for washing water and a capacity of 1,5 m3/hour for rinsing water, the developed system provides an average annual savings of 40,000 Euros/line with heat energy, alkaline detergent, and process water recovery. It has been calculated that there are five lines in an average factory, and if it is accepted, an average investment cost of 500,000.00 Euros is required to separate and recycle the washing and rinsing lines separately, and in this case, the system pays back the initial investment cost in a short period of 2.5 years. While these recoveries are achieved, it also provides a significant advantage in the European market due to reducing carbon and water footprint per product