Ekmek mayası endüstrisi seperasyon prosesi atık sularında membran prosesler ile renk giderimi
Decolorization of baker?s yeast industry?s seperation wastewater by membrane processes
Yazar: ÜLKÜ PAK
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKER ; PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Ekmek mayası = Bakers yeast ; Mayalar = Yeasts ; Membran sistemler = Membrane systems ; Membran teknolojileri = Membrane technologies ; Mikrofiltrasyon = Microfiltration ; Nanofiltrasyon = Nanofiltration ; Renk giderme = Decolorization ; Ters osmoz yöntemi = Reverse osmosis method ; Ultrafiltrasyon = Ultrafiltration

Özet:
Maya endüstrisi atıksuları; yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), azot, koyu renk ve biyolojik olarak parçalanamayan organik bileşik gibi çok çeşitli kirleticiler içermektedir. Kirliliği oluşturan bu maddelerin atıksudan, bilinen proseslerle gideriminin zor olduğu yapılan çalışmalar ile kanıtlanmıştır. Son yıllarda, atıksularında renk sorunu olan endüstrilerde konvansiyonel parametreler yanında rengin de izne tabi kritik parametre olması eğilimi gözlenmektedir. Ekmek mayası proses atıksuları, ana hammadde olarak kullanılan melastan gelen koyu kahverengi renkte atıksulardır. Bu çalışmada Marmara Bölgesi'nde faaliyette bulunan büyük bir ekmek mayası üretim tesisi atıksularında, membran prosesler ile renk giderimi araştırılmıştır. Arıtma işlemi, renkli maddeleri atıktan ayırmayı amaçlayan, değişik büyüklüklerdeki mikrofiltrasyon (MF), ultrafiltrasyon (UF), nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (TO) membranlarını içermektedir. Deneysel çalışmalar dört aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada ekmek mayası endüstrisi atıksuyu öncelikle UF(UCT 100) membranından geçirilmiştir. UF çıkışında toplanan süzüntü ise ayrı ayrı NF90, NF270, BW30 ve XLE membranlarına verilmiştir. İkinci aşamada ise ekmek mayası endüstrisi atıksuyu önce MF(0,2?m) membranından, süzüntüsü de ayrı ayrı NF90, NF270,BW30 ve XLE membranlarından geçirilmiştir. Üçüncü aşamada ise ekmek mayası endüstrisi atıksuyu önce MF(0,05?m) membranından, süzüntüsü de ayrı ayrı NF90, NF270,BW30 ve XLE membranlarından geçirilmiştir. Dördüncü aşamada, ekmek mayası endüstrisi atıksuyu herhangi bir ön arıtma işlemi yapılmadan NF90, NF270, BW30 ve XLE membranlarından ayrı ayrı geçirilmiştir. NF membranları ile yapılan denemeler 12 ve 15 barlarda, TO membranları ile yapılan deneyler ise 15,20,25 ve 30 bar basınç altında çalıştırılmıştır. Her deneme sonunda süzüntüden ve konsantreden numune alınmıştır. Ayrıca her bir periyot için akı-zaman profilleri belirlenmiştir. Deneyler esnasında akı değerleri ve süzüntüden alınan anlık numunelerin akı, Renk , Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) , pH, sıcaklık, tuzluluk ve iletkenlik değişimleri izlenmiştir. Toplam süzüntülerde ise Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ), Toplam Çözünmüş Madde (TÇM), iletkenlik, tuzluluk, pH, BOİ5, AKM, UAKM ve renk ölçümleri yapılarak, her bir membran prosesinin giderim verimleri belirlenmiştir.Ekmek mayası endüstrisi atıksularıyla yapılan çalışmalarda en yüksek giderim verimleri UF + NF270 kombinasyonu ile 15 bar basınçta elde edilmiştir. Ultrafiltrasyon ile ön arıtılmış atıksuyun 15 bar basınç altında ileri arıtımı ile kombine arıtımlar arasında en yüksek akı verimi elde edilmiştir. Renklilik Sayısı (RES) parametresinde 436 nm, 525 nm ve 620 nm dalga boylarında sırasıyla 5.5 m-1 ,3 m-1 ,1.5 m-1 değerleri elde edilmiş ve Avrupa Normunda belirtilen limit değerlere ulaşılmıştır. Renk ve KOİ giderim verimleri sırasıyla %99 ve %75 olarak bulunmuştur. İletkenlik, tuzluluk ve TÇM giderme verimi ise sırasıyla; 14%, 20% ve 19% olarak bulunmuştur. Bu sonuçlara göre rengi giderilmiş süzüntüde tuzluluk yüksek, konsantre kısmında ise KOİ yüksek oranda bulunmaktadır. Süzüntü suyu maya üretiminde yeniden kullanılabilecek , konsantre akımı da evaporasyon ünitesinde hayvan yemi olan vinas üretimi için kullanılabilecektir. Maya üretiminde su ve tuz ihtiyacı arıtma sonunda yeniden kullanım ile tesise tasarruf sağlayacaktır. Ayrıca kirlilik yükü fazla olan konsantre kısım da yeniden kullanılarak deşarjından oluşacak sıkıntı önlenecektir.

Abstract:
The effluent of baker?s yeast industry includes high concentration of chemical oxygen demand (COD), nitrogen, dark color and nonbiodegradable organic compounds. The difficulty of removing these pollutants from wastewater by conventional processes has been proved with the pre-studies. In recent years, for the industries which has color problem in their wastewaters, color besides conventional parameters is a new tendency for permission. Baker's yeast processing wastewater is dark brown color causes from the main raw material molasses used in the industry.In this study, wastewater of one of the large baker's yeast production plants wastewaters operating in the Marmara region, the color removal was investigated with membrane processes. The treatment scheme to remove colorants from the effluent includes microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membranes with different molecular weight cut-off?s (MWCO).Laboratory tests were done in four steps. On the first step, baker?s yeast industry wastewater was passed through the UF (UCT100) membrane. The permeate collected from UF outlet was given to NF90, NF270, BW30 and XLE membranes seperately. On the second step, baker?s yeast industry wastewater was fed to MF(0,02) membrane and the permeate was given to NF90, NF270, BW30 and XLE membranes seperately. On the third step, baker?s yeast industry wastewater was fed to MF(0,05) membrane and the permeate was given to NF90, NF270, BW30 and XLE membranes seperately. On the forth step, raw baker?s yeast wastewater was fed only to NF90, NF270, BW30 and XLE membranes seperately. Experiments with NF membranes were done in 12 and 15 bars without pretreatment and the experiments brought up for RO under 15,20,25,30 bars. During these tests, the flux values, with Chemical Oxygen Demand (COD), pH, temperature, salinity, Total Dissolved Solids (TDS), RES and conductivity changes of the instant samples were followed. Also Chemical Oxygen Demand (COD), Biochemical Oxygen Demand (BOD5), Suspended Solid (SS), Volatile Suspended Solid (VSS), salinity, conductivity, Total Dissolved Solids (TDS), pH and color values were measured in composite permeates and each membrane process? removal efficiency was determined.In studies with bakers yeast industry wastewater, the best removal efficiency was reached by UF + NF270 combination under pressure of 15 bar. The highest flux yield was obtained with advanced treatment of pre-treated wastewaters with ultrafiltration under 15 bar pressure. RES parameter values were obtained in wave lenght of 436 nm, 525 nm and 620 nm in sequence ,5 m-1 ,3 m-1 ,1,5 m-1 and limit values of European Norm was obtained. Color and COD removal efficieny were obtained in sequence; 99% and 75%. Conductivty, salinity and TDS removal efficiency were obtained in the sequence of; 14%, 20% and 19%.According to these results, permeate without color has high salinity and concentrate has high rate of COD. Permeate flow can be used in production of baker's yeast and concentrated flow can be used in evaporation process to make vinasse. Water and salt necessity can be provide by re-use of permeate in bakers yeast production. Also re-using of concantare in evaporation process to make vinasse can be eliminate high strenght of effluent.