Süt endüstrisi atık sularının nanofiltrasyon yöntemiyle arıtımı
Treatment of dairy industry wastewater by nanofiltration process
Yazar: AYMAN ALKHATTAB
Danışman: PROF. DR. DUYGU KAVAK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: KOİ = COD ; Nanofiltrasyon = Nanofiltration

Özet:
Son zamanlarda sanayileşme ve hızlı şehirleşme sebebiyle suyun kalitesi, çeşitli toksik kimyasallar tarafından kirlenmesi ile artan bir sorun haline gelmiştir. Gıda endüstrisinden gelen atık su miktarı ve bileşiminin çeşitliliği nedeniyle ileri arıtım teknolojilerine ihtiyaç duyulmaktadır. İleri arıtma yöntemlerinden biri olarak, su ve atık su arıtımındaki önemli rolü nedeniyle hızla gelişen membran filtrasyon prosesleridir. 

Bu çalışmanın amacı nanofiltrasyon yöntemi ile süt endüstrisi atık sularının arıtımının incelenmesidir. Ayrıca, iki farklı nanofiltrasyon (NF270 ve NF-DK) membranı kullanılmıştır. Süt endüstrisinin atık suları ile farklı sıcaklıklar (25, 35°C) ve farklı basınçlar (10, 14, 20 bar) koşullarında çalışılmış ve bu parametrelerin askıda katı madde (AKM), kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve renk verimleri üzerine etkileri incelenmiştir. Farklı çalışma koşullarında atık suyun akı değerleri hesaplanıp değişimleri incelenmiştir. Deneylerin sonunda toplanan süzüntülerin pH ve iletkenlik değerleri ve AKM, KOİ ve renk giderim verimleri hesaplanıp uygun çizelgeler ve şekillerde sunulmuştur. 

Süt endüstrisi yıkama işlemlerinden kaynaklanan atık suyunun renk gideriminde kullanılan iki membran, çalışma koşullarına bakılmaksızın, çok yüksek bir giderim verimleri göstermişlerdir. Membranların gerçekleştirdikleri en yüksek KOİ giderimleri, NF270 için (25°C ve 10 bar) koşullarında %86,17, NF-DK için aynı koşullarda %95,34 olarak bulunmuştur. En yüksek AKM giderimleri ise, NF270 için (25°C ve 20 bar, 35°C ve 15 bar, 35°C ve 20 bar) koşullarında %98,18, NF-DK için (25°C'deki tüm basınçlarda) %100 olarak bulunmuştur. Peynir altı suyunun (PAS) renk gideriminde kullanılan iki membran, çalışma koşullarına bakılmaksızın, çok yüksek giderim verimleri göstermişlerdir. Membranların gerçekleştirdikleri en yüksek KOİ giderimleri, NF270 için (25°C ve 10 bar) koşullarında %93,8, NF-DK için (25°C ve 15 bar) %89,33 olarak bulunmuştur. Elde edilen AKM giderimlerinin, her membran için, %98-99,9 arasında değiştiklari görülmüştür. Deneysel sonuçlara göre, KOİ için SKKY'de verilen sınır değerleri ulaşılmıştır. Bu nedenle NF-DK ve NF270 membranları süt endüstrisi atık suları için etkin bir şekilde kullanılabilir.

Abstract:
Recently, due to the rapid industrialization and urbanization, water quality has become an increasing issue due to pollution by various toxic chemicals. However, due to the diversity in the amount and composition of wastewater from the food industry, advanced treatment technologies are needed. As one of the advanced treatment methods, membrane filtration processes are rapidly developing due to its important role in water and wastewater treatment.

The aim of this study is to investigate the treatment of dairy industry wastewaters by nanofiltration process. Two different nanofiltration membranes (NF270 and NF-DK) were used in the experimental study. Dairy industry wastewaters have been treated under different temperatures (25, 35°C) and different pressures (10, 14, 20 bar) conditions and the effects of these parameters on suspended solids (SS), chemical oxygen demand (COD), color and conductivity yields was also investigated. Membranes Flux values were calculated and flux changes were investigated under different operating conditions. At the end of each experiment, pH and conductivity values as well as SS, COD and color removal efficiencies of the collected permeates were calculated and presented in appropriate charts and figures.

Both  membranes used for cleaning process wastewater treatment showed very high decolorization efficiencies, regardless of operating conditions. The highest COD removal was found to be 86.17% for NF270 (25°C and 10 bar) and 95.34% for NF-DK at the same operating conditions. The highest SS removal was 98.18% for NF270 at (25°C and 20 bar, 35°C and 15 bar and 35°C and 20 bar) and 100% for NF-DK (for all pressures at 25°C). The two membranes were also used for the decolorization of cheese whey showed a very high removal efficiency regardless of operating conditions. The maximum COD removal of the membranes were 93.8% for NF270 (25°C and 10 bar) and 89.33% for NF-DK (25°C and 15 bar). The obtained SS removals was found to vary between 98-99.9% for each membrane. Based on experimental results, the COD limit values given in the SKKY were reached. Therefore, NF-DK and NF270 membranes can be used effectively for dairy industry wastewater.