Reçine üretim fabrikası atıksularının arıtılabilirliğinin tekno-ekonomik değerlendirilmesi
Techno-economic evaluation of the treatability of resin production plant wastewater
Yazar: ZEYNEP AYMAN ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA IŞIK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE SÖNMEZ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Endüstriyel atık sular, genellikle farklı ve toksik kirletici çeşitleri içermeleri nedeniyle arıtma süreçlerinde ciddi zorluklar yaratmaktadır. Bu tür atıksuların karakterizasyonları farklılık gösterdiğinden, spesifik ve evrensel bir arıtım yöntemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla, endüstriyel atıksuların arıtımı veya bertarafı, detaylı karakterizasyon ve arıtılabilirlik çalışmaları yapıldıktan sonra uygun bir yöntemle gerçekleştirilmelidir. Bu tez çalışmasında, ülkemizde etkin arıtımı yapılamayan ve genellikle enerji gereksinimi yüksek, pahalı ve çevresel açıdan uygun olmayan yakma yöntemiyle bertaraf edilen reçine üretim fabrikası atıksularının arıtım potansiyeli incelenmiştir. Reçine üretim fabrikası atıksuları, rekalsitrant içeriği yüksek ve karakteristiği üretilen reçinenin türüne göre değişen kompleks bir yapıya sahiptir. İlk olarak, karakterizasyon çalışmaları kapsamında, üretim sürecinden kaynaklanan yoğun organik kirlilik içeriği belirlenmiştir. Atıksu, yüksek seviyelerde kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) (19875 mg/L), toplam organik karbon (TOK) (6143 mg/L) ve biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ5) (5879 mg/L) içermektedir. Genel toksisite testleri, atıksuyun tatlı su organizmaları Daphnia sp. için hacimsel olarak LC50=%1.25; anaerobik ve aerobik karışık kültürler için ise sırasıyla 24 saatlik IC50=%16.1 ve 48 saatlik IC50=%15.0 seviyelerinde toksik ve inhibe edici olduğunu ortaya koymuştur. Elde edilen karakterizasyon sonuçları doğrultusunda uygulanan arıtım yöntemleri, biyolojik arıtımın atıksu arıtımında etkili bir çözüm olduğunu göstermiştir. Sürekli beslemeli tam karışımlı aktif çamur sisteminde, %80 atıksu oranında KOİ giderim verimi %98,25 olarak elde edilmiştir. Bu sonuç, biyolojik arıtımın çevresel etkiyi azaltmak ve su kaynaklarını korumak için önemli bir adım olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışmanın son aşamasında tekno-ekonomik bir değerlendirme yapılmıştır. Bu arıtım yönteminin ekonomik değerlendirmesi yapıldığında, reçine üretim fabrikası atıksularının biyolojik arıtımının 39,88 $/m3 olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Industrial wastewater often contains a variety of toxic pollutants, posing significant challenges in the treatment process. Due to the variability in the characterization of such wastewaters, there is no specific or universal treatment method available. Therefore, the treatment or disposal of industrial wastewater must be conducted using an appropriate method determined through detailed characterization and treatability studies. This thesis examines the treatment potential of wastewater from resin production plants in our country, which currently cannot be effectively treated and is typically disposed of using the incineration method—a method that is energy-intensive, expensive, and environmentally unsuitable. Resin production wastewater is complex, with high recalcitrant content, and its characteristics vary depending on the type of resin produced. Initially, characterization studies identified high levels of organic pollution from the production process. The wastewater contains high levels of chemical oxygen demand (COD) (19875 mg/L), total organic carbon (TOC) (6143 mg/L), and biochemical oxygen demand (BOD5) (5879 mg/L). General toxicity tests revealed that the wastewater is toxic and inhibitory at volumetric LC50=1.25% for freshwater organisms Daphnia sp., and at 24-hour IC50=16.1% and 48-hour IC50=15.0% for anaerobic and aerobic mixed cultures, respectively. Based on the characterization results, the applied treatment methods demonstrated that biological treatment is an effective solution for wastewater treatment. In a continuous feed completely mixed activated sludge system, a COD removal efficiency of 98.25% was achieved at an 80% wastewater feed rate. This result highlights that biological treatment is a crucial step in reducing environmental impact and conserving water resources. Consequently, a techno-economic evaluation was conducted at the final stage of the study. The economic assessment of this treatment method determined that the cost of biologically treating resin production wastewater is $39.88 per cubic meter.