Pamuklu tekstil endüstrisi atıksularının membran biyoreaktör (MBR) ile arıtılması ve renk giderimi
Treatment and color removal of cotton textile industry wastewater with membrane bioreactor (MBR)
Yazar: NİYAZİ ERDEM DELİKANLI
Danışman: DOÇ. DR. NEVZAT ÖZGÜ YİĞİT
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Yüksek lisans tez çalışmasında, tekstil endüstrisinin farklı üretim proseslerinden kaynaklanan, boyar madde ve tuz içeriği yüksek atıksuların laboratuar ölçek membran biyoreaktör (MBR) sistemi ile arıtılabilirliği ve renk giderimi araştırılmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan tekstil atıksuyu numuneleri, Denizli bölgesinde faaliyet gösteren ve 7 farklı tekstil firmasının boru sonu atıksularının arıtımını gerçekleştiren bir arıtma tesisinden (A Tesisi)  haftalık olarak alınmıştır. Arıtılabilirlik çalışmalarında Lab ölçek MBR sistemi kullanılmıştır. MBR sistemi, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sistemine otomatik olarak bağlıdır. Lab ölçek MBR sisteminde aerobik oksidasyon ve nitrifikasyon hedeflenerek işletme gerçekleştirilmiştir. SCADA programı ile işletim periyodu (ortalama 9,5 dakika) ve düzenli aralıklarla geri yıkama (her 9,5 dakikada bir 0,5 dakika) yaptırılmıştır. Düzenli geri yıkamanın gideremediği tıkanma durumlarında kimyasal geri yıkama yapılmıştır. 3 farklı MBR modülü kullanılarak sonsuz ve 25 gün çamur yaşı olacak şekilde iki aşamada işletim gerçekleştirilmiştir. Sırasıyla 11 hafta boyunca ZeeWeed 1 (ZW-1) ultrafiltrasyon, 5 hafta boyunca Polipropilen (PP) mikrofiltrasyon ve 6 hafta boyunca düz tabaka mikrofiltrasyon MBR modülleri (membranları) kullanılmıştır. Kirletici ve boyar madde giderimleri değerlendirilmiştir. 

Arıtılabilirlik ve boyar madde (renk parametresi) giderimi çalışmasında, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ5), toplam azot (TN), toplam Kjeldahl azotu (TKN), toplam fosfor (TP) ve diğer kirlik parametreleri ile renk parametrelerinin giderim miktarları değerlendirilmiştir. İşletim boyunca renk parametresi ZW-1, PP ve düz tabaka membran modüllerinin kullanıldığı arıtılabilirlik çalışmasında sırasıyla 90 Pt-Co, 105 Pt-Co, 162 Pt-Co değerine kadar düşmüştür. KOİ parametresi ZW-1, PP ve düz tabaka membran modüllerinin kullanıldığı arıtılabilirlik çalışmasında sırasıyla 60 mg/L, 39 mg/L, 55 mg/L seviyelerine kadar düşmüştür. Atıksudaki yüksek tuzluluk konsantrasyonuna rağmen, nitrifikasyon sürekli ve tutarlı olarak sağlanmıştır. Ayrıca MBR işletiminde hedeflenmediği halde, her üç membran modülü ile % 75'in üzerinde TN giderimi de gerçekleşmiştir. Elde edilen en düşük TN değerleri kullanılan ZW-1, PP ve düz tabaka membran modülleri için sırasıyla 4,7 mg/L, 6,1 mg/L, 3,46 mg/L değerlerinde ölçülmüştür. Benzer şekilde bulanıklık parametresi için elde edilen en düşük değerler ZW-1, PP ve düz tabaka membran modülleri için sırasıyla 0,65 NTU, 0,29 NTU ve 0,16 NTU olarak elde edilmiştir. Askıda katı madde (AKM) parametresi 3 farklı membran için de 2 mg/L'in altında tespit edilmiştir. 

Elde edilen veriler yüksek derecede ve kompleks kirliliğe sahip tekstil atıksularının, MBR sistemi ile konvansiyonel aktif çamur sistemlerine kıyasla çok daha iyi derecede arıtılabileceğini ve özellikle konvansiyonel arıtma sistemlerinde yeterince giderilemeyen renk parametresinin çok düşük değerlere indirilebileceğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Arıtma, renk, membran biyoreaktör (MBR), tekstil endüstrisi.

Abstract:
In this work, treatability and color removal of the wastewaters with dye and high amount of salt resulting from the different production processes of the textile industry by lab scale Membrane Bioreactor (MBR) has been investigated. Wastewater samples were obtained weekly from a treatment plant (Plant A) that treats 7 different textile company?s wastewater in Denizli region. Lab scale MBR system was used in treatment studies. MBR system is connected automatically to Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) system. The operation of the lab scale MBR system was performed by aiming aerobic oxidation and nitrification. Operation period (approximately 9,5 minutes) and bakwashing at regular intervals(0,5 minutes for every 9,5 minutes) was provided by SCADA software. Chemical cleaning was applied for the foulants which cannot be removed by regular backwashing . 3 types of MBR modules were operated at infinite and 25 days of sludge age ZeeWeed 1 (ZW-1) ultrafiltration, Polypropylene (PP) microfiltration and flat sheet microfiltration MBR modules (membranes) were used for 11, 5 and 6 weeks, respectively. Pollutants and dyestuff removals were evaluated.

In treatability and dyestuff (color parameter) removal studies, chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD5), total nitrogen (TN), total Kjeldahl nitrogen (TKN), total phosphorus (TP), other pollution parameters and color removal efficiency was evaluated. During the treatability experiments the color parameters of ZW-1, PP and flat sheet membrane modules decreased up to 90 Pt-Co, 105 Pt-Co, 162 Pt-Co, respectively. COD parameter values of ZW-1, PP and flat sheet membrane modules decreased to 60 mg/L, 39 mg/L, 55 mg/L, respectively. Although concentration of salinity in wastewater was high, permanent and consistent nitrification was provided. In addition, over 75 % of TN removal was achieved despite it wasn?t aimed with all three membrane modules. The minimum TN values measured were 4,7 mg/L, 6,1 mg/L, 3,46 mg/L for ZW-1, PP, flat sheet, respectively. Similarly, the lowest turbidity parameter values obtained were 0,65 NTU, 0,29 NTU and 0,16 NTU for ZW-1, PP and flat sheet membrane modules, respectively. Suspended solids (SS) parameter obtained was below 2 mg/L for all membranes used. 

The data obtained has shown that, textile wastewaters containing high graded and complex pollution can be treated much better with MBR systems than conventional active sludge systems, especially color parameter which can?t be removed enough with conventional treatment systems, can be decreased to very low levels with MBR systems.

Keywords:  Treatment, color, membrane bioreactor (MBR), textile industry.