Direkt temas membran distilasyon prosesi ile düzenli depolama sahası sızıntı sularının arıtımı
Advanced treatment of sanitary landfill leachate by direct contact membrane distillation
Yazar: GİZEM ŞAHİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BERNA KIRIL MERT
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Anahtar Kelimeler: Direkt temas membran distilasyon, Ultrafiltrasyon, Sızıntı suyu arıtımı, Alıcı ortama deşarj.

Bu çalışmada, yenilikçi ve gelişen membran teknolojiler arasında yer alan direkt temas membran distilasyon (DTMD) prosesi ile düzenli evsel katı atık depolama sahası sızıntı sularının, alıcı ortama deşarj standartlarına uygun çıkış suyu kalitesinde arıtımı amaçlanmıştır.

İZAYDAŞ Katı Atık Depolama Alanı'nda oluşan sızıntı sularının a) tek başına DTMD prosesi ve b) UF prosesi sonrası DTMD prosesi dâhilinde 2 farklı alternatif arıtma seçeneğiyle alıcı ortama deşarj standartları uyarınca ileri arıtım çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Her iki alternatif dâhilindeki en uygun proses işletim şartları belirlenmiştir. UF için en uygun işletim koşulları; katısı süzülmüş biyoreaktör çıkışı sızıntı suyu için membran türünün UV150, karıştırma hızının 900 rpm ve basıncın 7,5 bar olduğu şartlardır. Su akı performansı 28,9 L/m2sa ve TOK ve KOİ giderim verimleri  % 73,8 ve %71,4 olarak bulunmuştur. Tek başına DTMD prosesinde katısı süzülmüş biyoreaktör çıkışı sızıntı suyunun arıtımı için, membran türü PTFE, membran gözenek boyutu 0,45 µm, çapraz akış hızı 200 L/sa (sızıntı suyu)-200 L/sa (distile su), membran geçiş sıcaklık farkı ise sızıntı suyu 600C - distile su 400C olarak en uygun işletim parametreleri belirlenmiştir. Bu şartlarda,  su akı performansı 29,8 L/m2sa, TOK ve KOİ giderim verimleri sırasıyla  % 99,8 ve %98,8 olarak tespit edilmiştir. UF prosesi ve DTMD prosesi için optimum çalışma koşulları belirlendikten sonra uzun süreli arıtma performansları değerlendirilmiştir. Uzun süreli DTMD prosesinde optimum şartlar ile günde 6 saat toplam 10 günlük uzun süreli işletim performansı sonucunda 24,9 L/m2sa akı,  %99,60 KOİ, %99,60 TOK giderim verimleri belirlenmiştir. UF sonrası DTMD prosesinin işletim performansı çalışılarak,  31,7 L/m2.sa su akısı, %99,69 KOİ, %99,47 TOK giderim verimleri belirlenmiştir. Biyoreaktör çıkışı sızıntı suyu ve katısı süzülmüş biyoreaktör çıkışı sızıntı suyunda tek başına DTMD ve UF/DTMD performansı birlikte değerlendirildiğinde her iki alternatifin de SKKY'n de Tablo.20.6'da verilen alıcı ortama deşarj suyu kalitesinde arıtılmış su eldesi sağlandığı görülmüştür. Bu çalışma ile, yeni gelişmekte olan direk temaslı membran distilasyon (DTMD) prosesinin teknolojik olarak sızıntı suyu arıtımında uygulanabileceği ortaya konulmuştur.

Abstract:
Keywords: Direct contact membrane distillation, Ultrafiltration, Landfill Leachate treatment, Discharge Limits.

In this study, it was aimed to treat municipal solid waste landfill leachate to the proper effluent quality to receiving body discharge standards by direct contact membrane distillation (DCMD) which is among innovative and developing membrane technologies. 

Treatment studies with İZAYDAŞ landfill leachate carried out in 2 different treatment options, a) only with DCMD process and b) DCMD process after UF process, according to the receiving body discharge standards.  The best process conditions were determined according to each alternative. The best appropriate process conditions for UF are, UV150 membrane for filtered leachate bioreactor output, 900 rpm mixed velocity and 7,5 bar pressure. Water flow performance found as 28,9 L/m2.hr and TOC and COD removal efficiencies found as 73,8% and 71,4%. For the treatment of leachate bioreactor output in the DCMD process alone, membrane type should be PTFE, membrane mesh size should be 0,45 µm, traverse flow velocity 200 L/hr (leachate)-200 L/hr (distilled), and temperature difference should be as 600°C leachate – distilled 400°C. In accordance with those figures, water flow performance defined as 29.8 L/m2.hr, TOC and COD removal efficiencies found as 99,8% and 98,8%. After defining optimum process conditions for UF and DCMD, long-term performances were evaluated. In long term DCMD process, 10 days and every day 6hr processing resulted as, 24,9 L/m2.hr flow, 99,60% COD, 99,60% TOC removal efficiency. And DCMD after UF process resulted as 31,7 L/m2.hr flow, 99,69% COD, 99,47% TOC efficiency. When bioreactor output leachate water and filtered leachate bioreactor output water evaluated for DCMD and UF/ DCMD performances, in both alternatives, treated water quality is in accordance with the water pollution control regulations, Table 20.6. Within this study, the membrane distillation process DCMD, can be applied for the leachate water treatments.