İleri osmoz prosesi ile evsel atıksu arıtımı ve kaynak geri kazanımı
Domestic wastewater treatment and resource recovery by forward osmosis process
Yazar: MEHMET DAĞHAN ERDEN
Danışman: PROF. DR. NURAY ATEŞ ; PROF. DR. NİĞMET UZAL
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tez çalışmasının amacı, ileri osmoz (FO) yöntemiyle evsel atıksuların, magnezyum klorür (MgCl2), sodyum asetat (NaOAc) ve sodyum klorür (NaCl) çekme çözeltileri kullanılarak (2 M, 1 M ve 0,5 M) nütrient geri kazanım performansının araştırılması ve nanofiltrasyon (NF) öncesi ön arıtım olarak kullanıldığında su geri kazanım performansının araştırılmasıdır. Çalışma kapsamında, Kayseri Atıksu Arıtma Tesisi (KAAT) ön çöktürme havuzu çıkışından alınan örnekler yumaklaştırma+doğrudan seramik mikrofiltrasyon (DSMF) sistemi ile ön-konsantre edilerek, KAAT ön çökeltim havuzu çamuru ile de birleştirilip anaerobik akışkan yataklı seramik membran biyoreaktöre (AnFSMBR) beslenmiş, yumaklaştırma+DSMF ve AnFSMBR proseslerinin permeatları ise FO+NF proseslerine verilerek su ve nütrient geri kazanımı gerçekleştirilmiştir. FO deneyleri, laboratuvar ölçekli 60 cm2 aktif membran alanı olan FO modülünü yaklaşık 1 L/dk hızla peristaltik pompa yardımıyla çekme çözeltisi ve besleme çözeltisi ile gerçekleştirilmiştir. Deneyler 25±2ºC'de, sabit çapraz akış hızı ve basınç altında gerçekleştirilmiş olup akı, sıcaklık ve iletkenlik takibi sürekli olarak yapılmıştır. 2 M MgCl2 çekme çözeltisi ile %60 su geri kazanım oranında gerçekleştirilen deneylerde 31,8±2,6 mg/L ile en yüksek PO43- konsantrasyonu elde edilmiştir. Elde edilen konsantre örneklerinde strüvit geri kazanımı hedefi ile optimum P/Mg oranı ve pH değerinin belirlenmesi için kimyasal çöktürme deneyleri gerçekleştirilmiş, 0,9 P/Mg molar oranda gerçekleştirilen deneylerde pH 9,5'da %91 ile en yüksek PO43- giderim verimi elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Atıksu, membran filtrasyon, ileri osmoz, su geri kazanımı, nütrient geri kazanımı.

Abstract:
The aim of this thesis is to investigate the nutrient recovery performance of domestic wastewaters using the Forward Osmosis (FO) method with magnesium chloride (MgCl2), sodium acetate (NaOAc), and sodium chloride (NaCl) draw solutions (2 M, 1 M, and 0.5 M) and to explore the water recovery performance when used as a pretreatment before nanofiltration (NF). Within the scope of the study, samples taken from the primary sedimentation tank outlet of the Kayseri Wastewater Treatment Plant (KWTP) were pre-concentrated using a flocculation+direct ceramic microfiltration (DCMF) system and then fed into an anaerobic fluidized bed ceramic membrane bioreactor (AnFBCMBR) combined with the sludge from the KWTP primary sedimentation tank. The permeates from the flocculation+DCMF and AnFBCMBR processes were then subjected to FO+RO processes for water and nutrient recovery. FO experiments were conducted with a laboratory-scale FO module having an active membrane area of 60 cm2, fed by a peristaltic pump at approximately 1 L/min with draw and feed solutions. The experiments were performed at 25±2ºC under constant cross-flow velocity and pressure, with continuous monitoring of flow, temperature, and conductivity. Experiments using 2 M MgCl2 draw solution achieved a 60% water recovery rate with the highest PO43- concentration of 31.8±2.6 mg/L. Chemical precipitation experiments were conducted to determine the optimum P/Mg molar ratio and pH value for struvite recovery in the obtained concentrate samples. Experiments conducted at a 0.9 P/Mg molar ratio achieved the highest PO43- removal efficiency of 91% at pH 9.5.
Keywords: Wastewater, membrane filtration, forward osmosis, water recovery, nutrient recovery.