Ters osmoz sisteminden kaynaklanan konsantratın EDBM sistemi ile bertarafının ve optimizasyonunun araştırılması
Investigation of disposal and optimization of   
concentrate with EDBM system which originates from reverse osmosis systems
Yazar: İPEK AKSANGÜR
Danışman: PROF. DR. KADİR KESTİOĞLU
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada Ters Osmoz (TO) sistemlerinden kaynaklanan konsantratın bertarafı için Elektrodiyaliz Bipolar Membran (EDBM) sistemleri kullanılmış ve araştırma sonucunda asit ve baz elde edilmiştir. EDBM sistemleri ile elde edilen asit ve bazın bilimsel olarak üretilebilirliği, sürdürülebilirliği ve ekonomikliği araştırılmıştır. 

Bu araştırmanın gerçekleştirilmesi için Basınçlı Kum Filtre (BKF), Mikrofiltrasyon (MF), Ultrafiltrasyon (UF) ve TO sistemlerini içeren pilot ileri atıksu arıtma tesisi (İAAT) kurulmuş, endüstriyel atıksu arıtma tesisi çıkışından alınan atıksularla pilot tesisi çalıştırılmış ve TO sistemlerinden konsantrat ve filtrat elde edilmiştir. TO sistemlerinden kaynaklanan filtratın proses suyu olarak kullanıma uygun olduğu ancak konsantratın bertaraf edilmesi gerektiği görülmüştür. TO sisteminden kaynaklanan konsantratın bertarafı için Nanofiltrasyon (NF) ve EDBM sistemlerini içeren pilot tesis kurulmuş ve çalıştırılmıştır.   

EDBM sistemi ile konsantratın bertarafı ve asit ve baz üretimi çalışmalarında EDBM sistemi ile kesikli döngülü olmak üzere sürekli akış modunda 6 döngü gerçekleştirilmiştir. Her bir döngü için EDBM sistemi sırasıyla 66 dk, 48 dk, 66 dk, 80 dk., son iki döngü ise 5 dk bekleme ile birlikte toplam 165 dk (70 dk. + 90 dk) çalıştırılmıştır.  EDBM sisteminde döngü debisi olarak 180 L/saat, sisteme verilecek enerji 25 V ve çalışma basıncı ise 0.8-2.5 bar aralığında olacak şekilde bir çalışma yöntemi belirlenmiştir. 

EDBM sistemi ile yapılan 6 döngüde konsantratın, asidin ve bazın; iletkenlik, pH ve basınç artış değerleri zamana bağlı olarak incelenmiştir. Tüm çalışmalar boyunca asit ve baz haznesinde oluşan ürünlerin üstünden döngülere devam edilmiştir. Tüm döngüler sonucunda % 1,44 mertebelerinde asit (HCl) ve % 2 mertebelerinde de baz (NaOH) üretimi gerçekleştirilmiştir. Ticari olarak kullanılan bazın % 46-48 (Anonim 2013d) ve asidin ise % 30 (Anonim 2012b) mertebelerinde olduğu bu nedenle, EDBM yöntemiyle üretilen asit ve bazın derişimlerinin çok düşük olduğu belirlenmiştir. Konsantrat bertarafına yönelik araştırmaların devam etmesi gerektiği kannatine varılmıştır.  

Anahtar Kelimeler: EDBM, konsantrat, HCl, NaOH, membran, NaCl

Abstract:
In this study, Electrodialysis Bipolar Membrane (EDBM) was utilized to eliminate the concentrate caused by Reverse Osmosis (RO) systems; and in the result of the study, acids and bases have been observed. Scientific reproducibility, sustainability and economy of acids and bases, using EDBM systems, have been investigated. 

In order to conduct this research, a pilot advanced waste water treatment plant (AWWTP), including Pressed Sand Filter (PSF), Microfiltration (MF), Ultrafiltration (UF) and RO systems, has been established; this pilot plant  has been operated by waste water taken from the output of industrial waste water treatment plant; and concentrate and filtrate have been gathered from RO systems. It has been observed that the filtrate from RO systems was convenient for using as process water, but the concentrate from RO systems should be eliminated. To eliminate the concentrate from RO systems, a pilot plant including Nanofiltration (NF) and EDBM systems have been established and operated.  

In the studies of elimination of concentrate by EDBM systems and producing acids and bases, 6 loops have been applied as discrete looping with EDBM system in the mood of continuous flow. For each loop, EDBM system was applied for 66 min, 48 min, 66 min, 80 min. and last two loop 165 min with standby 5 min (70 min and 90 min) in a row. The work method has been determined the loop flow to be 180 L/hour, energy to the system to be 25 V and work pressure to be 0,8 – 2,5 bars. 

In the 6 loops done with the EDBM system, the conductivity, pH and pressure increase of the concentrate, acid and base have been investigated as time-based. In the course of all studies, loops have been carried out on the products emerging in the acid and base sections. After all the loops, 1,44% acid (HCI) and 2% base (NaOH) have been conducted. It has been determined that the commercial base is around 46-48% (Anonymous 2013d) and commercial acid is around 30% (Anonymous 2012b), consequently, the concentration of the acid and base production is very low. It has been decided that the research on the elimination of the concentrate needs to be continued. 

Key Words: EDBM, concentrate, HCI, NaOH, membrane, NaCI