Kesikli ileri osmoz/ters osmoz kombine prosesi kullanılarak peyniraltı atıksuyunda hacim azaltımı ve su geri kazanımı
Volume reduction and water recovery in whey, using batch forward osmosis / reverse osmosis combined process
Yazar: SEMRA TOPÇU
Danışman: PROF. DR. BÜLENT KESKİNLER
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Membran sistemler = Membrane systems ; Membran teknolojileri = Membrane technologies ; Membranlar = Membranes ; Peynir altı suyu tozu = Whey powder ; Ters osmoz yöntemi = Reverse osmosis method

Özet:
Su geri kazanımı ve temiz su üretimi için gelişmekte olan katkısının bir sonucu olarak, bütünleşik membran sisteminde ileri osmoz kullanımı (İO) son zamanlarda, özellikle membran bilimi ve tuzsuzlaştırma teknolojisi üzerine çalışmalar araştırmacılar tarafından özellikle tercih edilmektedir. Bu çalışma kapsamında Peyniraltı suyu (PAS) susuzlaştırmasında İO-TO bütünleşik membran siteminin etkinliği, İO'nun PAS konsatre etmede ve TO nun ise su geri kazanımında yararlanıldığı laboratuvar ölçekli deneyler araştırılmıştır. İO deneyleri, farklı çalışma şartlarında yürütülmüştür bunlar: çekme çözeltisi konsantrasyonu, çapraz akış hızı, sıcaklık, membran türü, membran yerleşim modu ve mikrofiltrasyon ile ön arıtma şeklindedir. Tek adım TO sistemi, İO çekme çözeltisinden suyun geri kazanımı için kullanılmıştır. İO prosesinde 3 L PAS'ın yaklaşık 1.6 L suyu, 6 saat çalışma süresi içinde 3M NaCI çekme çözeltisi içine alınmıştır ve PAS konsantre etmede yeterince yüksek bir performansla, PAS'ın katı içeriği %6.8'den 14.3'e yükselmiştir. Ancak, proses PAS içine yüksek bir tuz geçişiyle ve çekme içine bazı çözünebilen organiklerin sızmasıyla sonuçlanmıştır. İO çekme çözeltisinin aşırı tuz konsantrasyonundan dolayı TO prosesi nispeten düşük performanslarla çalıştırılabilir. Bu nedenle PAS'tan su geri kazanımında mutlak bir başarıya ulaşmak için ardışık iki veya üç TO uygulamasına ihtiyaç vardır. MF ön arıtma İO performansını bir dereceye kadar düşürmesine rağmen, PAS'tan yağların geri kazanılması amacıyla doğrudan kullanılabilir. İO sonuçları peynir altı suyu tozu üretim öncesinde, bütünleşik sistemin PAS konsatre etmede katı içeriğini % 25-35'e çıkararak etkili bir şekilde çalışacağını kanıtlamıştır. Buna göre, İO-TO sitemi PAS konsantre etmede dünya çapında yaygın olarak kullanılan UF-TO kombine sistemiyle karşılaştırıldığında yeni bir alternatif olarak kullanılabilir. Ancak, sistemin pratik uygulamasından önce, İO çekme çözeltisinde tuz konsantrasyonunun azaltılması ve çok adımlı TO uygulamaları arasında bir optimizasyon yatırım ekonomisiyle eş zamanlı olarak dikkate alınmalıdır.

Abstract:
As a result of its emerging contribution to water recovery and clean water production, the use of forward osmosis (FO) in integrated membrane system is recently especially preferred by research communities on membrane science and desalination technology. At the scope of this study, the effectiveness of FO-RO integrated membrane system in whey dewatering was investigated with lab ? scale experiments in which FO and RO were utilized for whey concentration and water recovery, respectively. FO experiments were carried out at different conditions of concentrations of draw solutions, cross ? flow rate, temperature, membrane kind, membrane orientation mode, and microfiltration (MF) pretreatment. A single ? step RO system was applied for water recovery from the FO draw solution. In FO process, about 1.6 L water of 3 L whey was withdrawn into 3 M NaCl draw solution within 6 h operating time, and a sufficiently high performance in whey concentration was obtained with a solid content increased from 6.8 to 14.3%. However, the process resulted in a high salt permeation into the whey in addition to the leakages of some soluble organics into the draw. RO process could be operated with relatively low performances due to excessive salt concentration of the FO draw solutions, which indicates that there need a RO implementation in two or three sequential orders for achieving an absolute success in the water recovery from whey. Despite the fact that MF pretreatment to some extent decreased the FO performance, it could be used for directly productive activities intended to recover fats from whey. FO results proved that prior to whey powder production, the integrated system could be effectively employed for the whey concentration up to solid content of 25 ? 35%. Accordingly, FO ? RO system can be utilized as a novel alternative in whey concentration compared to UF ? RO combined system widely used worldwide. However, before practical implementation of the system, an optimization between the alleviating of salt concentration in FO draw and multi ? step RO implementation should have to be considered concurrently with the economics of the investment.