Çamaşır makinesinden tahliye edilen atık suyun tekrarlı kullanımı ile deterjan dozajının ve suyun optimizasyonu
Optimization of detergent dosage and water usage by repeated use of wastewater discharged from laundry machine
Yazar: MİNE ÇELİK
Danışman: PROF. DR. BELMA ÖZBEK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Her geçen gün artan nüfus, birçok olumsuzluğu da beraberinde getirmektedir. Bu olumsuzluklardan biri su tüketiminin artması ve su kıtlığının yaşanma riskidir. Suların kirlenmesi kullanılabilecek su kaynaklarının azalmasına neden olmaktadır. Suları kirleten maddelerden biri olan deterjanlar, içerdikleri çeşitli bileşenlerden dolayı çevreye göz ardı edilemeyecek ölçülerde zararlar vermektedir. Oluşan zararların azaltılması veya engellenmesi için deterjan ve su kullanımının optimize edilmesi gerekmektedir. 
Tez çalışmasında, çamaşır makinesinden tahliye edilen atık suyun tekrarlı kullanımı ile deterjan ve su tasarrufu sağlanması amaçlanmıştır. Seçilen sebum kiri, çay, spagetti sosu, domates ve salata lekeleri yıkama ortamına eklenmiş, 90 dakikalık 60 °C çamaşır makinesi yıkama programı kullanılarak yıkama deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kullanılan çamaşır makinesi programına göre 16 litre olan ana yıkama giriş suyunun 12 litresi tahliye edilmektedir. 4 litresi 1. Durulama sonunda tahliye edilen atık su ile tamamlanan 16 litre atık su, bir sonraki yıkama deneyinin giriş suyu olmak üzere depolanmıştır. Belirlenen miktarda deterjan eklemesi yapılarak 16 litre atık suyun tekrarlı kullanımı sağlanmıştır. Toz ve sıvı deterjan ile yapılan yıkama deneylerinde 5 kg çamaşır yükü kullanılmıştır. 
Tekrarlı yıkamalar sonunda çamaşır makinesinden tahliye edilen atık sulardaki toz deterjan miktarı tespiti için iletkenlik analizi, sıvı deterjan miktarı tespiti için ise             UV-Absorbans analizi yapılmıştır. Toz deterjan kullanımı ile 6 tekrarlı yıkama sonunda %65.60 toz deterjan tasarrufu ve %23.65 su tasarrufu olduğu; sıvı deterjan kullanımı ile 3 tekrarlı yıkama sonunda %58.57 sıvı deterjan tasarrufu ve %20.69 su tasarrufu olduğu tespit edilmiştir.  
Renkli çamaşırların tekrarlı yıkamalarda kullanılabilirliğinin incelenmesi için toz ve sıvı deterjan ile yapılan yıkama deneyleri sonunda çamaşır makinesinden tahliye edilen atık sularda renk ölçümleri yapılmıştır. Toz deterjan ile gerçekleştirilen yıkama deneylerinde daha fazla olmak üzere çamaşır makinesinden tahliye edilen atık suların renk maddeleri içerdiği belirlenmiştir. Her iki deterjan formu ile gerçekleştirilen yıkama deneyleri sonunda çamaşır makinesinden tahliye edilen atık suyun tekrarlı kullanımı ile beyaz çamaşırların boyandığı tespit edilmiş ve tekrarlı yıkamaların renkli çamaşırlar ile yapılamayacağı sonucuna ulaşılmıştır. 
Yapılan literatür ve patent araştırmalarına göre; seçilen kir ve lekelerin temizlenmesi için tekrarlı yıkama deneyleri sonunda çamaşır makinesinden tahliye edilen atık suyun içerisindeki deterjan bileşenlerinin aktivitelerinin incelendiği bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu nedenle, toz ve sıvı deterjan bileşenlerinin aktivitelerinin belirlenmesi için tekrarlı yıkama deneyleri sonunda seçilen kir ve lekelerin yansıma değerleri incelenmiştir. Toz deterjan ile tekrarlı yıkama deneyleri sonunda ağartıcıların aktivitelerini kaybettikleri, sıvı deterjan ile tekrarlı yıkama deneyleri sonunda ise enzimlerin aktivitelerini kaybettikleri tespit edilmiştir. Yüzey aktif maddelerinin ise hem toz hem de sıvı deterjan ile tekrarlı yıkama deneyleri sonunda aktivitelerini korudukları belirlenmiştir.
Yapılan literatür ve patent araştırmalarına göre; çamaşır makinesinden tahliye edilen atık suyun tekrarlı kullanımı ile seçilen kir ve lekelerin temizlenmesi için 90 dakikalık 60 oC çamaşır makinesi yıkama programı kullanılarak farklı deterjan dozajları ile yapılan tekrarlı yıkamaların performanslarının incelendiği herhangi bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu nedenle, seçilen kir ve lekeler, yıkama ortamına eklenerek tekrarlı yıkamalar ile toz ve sıvı deterjan dozaj miktarı belirleme çalışmaları gerçekleştirilmiş; tekrarlı yıkama deneylerinin yıkama performans indeksleri ve kir ve lekelerin yansıma değerleri incelenmiştir. Bu çalışmaya göre; optimum %25 toz deterjan dozajı ile 4 tekrarlı yıkama yapılarak %60 toz deterjan tasarrufu ve %22.07 su tasarrufu; optimum %20 sıvı deterjan dozajı ile 3 tekrarlı yıkama yapılarak %60 sıvı deterjan tasarrufu ve %20.67 su tasarrufu elde edilebileceği tespit edilmiştir. 
Tekrarlı yıkamalara ait yapılan doğrulama çalışmaları kapsamında, renkli çamaşırların tekrarlı yıkamalarda kullanılamaması nedeniyle; ilk yıkamanın beyaz çamaşırlar ile 2. yıkamanın renkli çamaşırlar ile yapıldığı normal ve tekrarlı koşullar için yıkama performanslarının karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Yapılan yıkama deneyleri sonunda optimum olduğu belirlenen %25 toz deterjan ve %20 sıvı deterjan dozajları ile tekrarlı yıkama uygulamalarının yapılabileceği doğrulanmıştır.

Abstract:
In the world, the increase in the population causes many problems. One of the problems is the increase in water consumption and its shortage that affects millions of people. The contamination of water results in the decrease in the clean water resources. Detergents, which are the main pollutants in the water, cause environmental pollution due to their various components they contain. The use of detergents and water should be optimized to minimize or prevent the environmental pollution. 
In the present study, it was aimed to provide detergent and water saving by repeated use of wastewater discharged from the laundry machine. The dirt and stains selected; sebum, tea, spaghetti sauce, tomato and salad stains, were added to the washing medium, and washing tests were carried out using a 90 minute 60 °C washing machine program. According to this washing machine program, 12 liters of the main washing inlet water, which is 16 liters, was discharged. 16 liters of wastewater, which was completed with 4 liters of the first rinse wastewater discharged from laundry machine, were stored as the inlet water of the next washing test. The repeated use of 16 liters of wastewater was provided by adding defined amount of detergent. 5 kg of laundry load was used in washing tests with powder and liquid detergent, respectively.
The conductivity analysis for powder detergent and UV-Absorbance analysis for liquid detergent were carried out to determine the amount of powder and liquid detergent, respectively, in the wastewater discharged from the laundry machine at the end of repeated washings. As a result of this study, 65.60% powder detergent saving and 23.65% water saving at the end of 6 repeated washings with powder detergent usage; 58.57% liquid detergent saving and 20.69% water saving at the end of 3 repeated washings with liquid detergent usage were obtained. 
On the other hand, in order to investigate the usability of colored laundry in repeated washings, the color measurements were performed in the wastewater discharged from the laundry machine at the end of the washing tests with powder and liquid detergent, respectively. It was determined that the wastewater discharged from the laundry machine contained more color substances for the washing tests carried out with powder detergent than in the case of liquid detergent used. At the end of the washing tests carried out with both detergent form, it was concluded that the white laundry dyed with the repeated use of the wastewater discharged from the laundry machine, and the repeated washing could not be performed with colored laundry.
According to the literature and patent survey carried out, no studies were found on the activities of detergent components in the wastewater discharged from the laundry machine at the end of repeated washing tests for removing of the dirt and stains selected. Therefore, for the determination of the activities of the powder and liquid detergent components, the reflection values of the selected dirt and stains were investigated at the end of the repeated washing tests. After repeated washing tests, it was determined that the bleaches have lost their activity with powder detergent and the enzymes have lost their activity with liquid detergent, and no change on the activity of the surfactants was observed after repeated washing tests with both powder and liquid detergent usage.
Additionally, for removing of the dirt and stains selected by the repeated use of the wastewater discharged from the laundry machine, no studies were found in the literature related with the examination of the washing performances of repeated washings with various detergent dosage using a 90 minutes 60 oC laundry machine washing program. For this purpose, the selected dirt and stains were added to the washing medium to determine the amount of powder and liquid detergent dosage by repeated washings. Besides, washing performance indexes and reflection values for dirt and stains were determined. As a result, it was obtained that 60% of powder detergent saving and 22.07% of water saving was achieved by 4 repeated washings with optimum 25% of powder detergent dosage; 60% of liquid detergent saving and 20.67% of water saving was achieved by 3 repeated washings with optimum 20% of liquid detergent dosage.
Due to the validation studies of the repeated washings, as the colored laundry was found unsuitable to be used for repeated washings, the comparison of washing performances was carried out at normal and repeated conditions at which the first washing was carried out with white laundry and the second washing was carried out with colored laundry. At the end of the washing tests, the repeated washings, which performed with optimum powder detergent of 25% dosage and optimum liquid detergent of 20% dosage, were confirmed.