Kağıt endüstrisi atıksularının jet loop membran biyoreaktör sistemi ile arıtılmasının araştırılması
The investigation of pulp and paper industry wastewater treatment by jet loop membrane bioreactor system
Yazar: BARIŞ ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. BURHANETTİN FARİZOĞLU
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su arıtma = Waste water treatment ; Atık su arıtma sistemleri = Waste water treatment systems ; Biyolojik arıtma = Biological treatment ; Endüstriyel atık su = Industrial waste water ; Fiziksel arıtma = Physical treatment

Özet:
Kağıt üretimi endüstrisinin dünyada gelişmekte olan ve gelişmiş birçok ülkenin ticaretinde ve ekonomisinde önemli yeri vardır. Kağıt üretimi esnasında yüksek su tüketimi ve kağıt üretimi sonucunda meydana gelen biyolojik olarak parçalanması düşük ve askıda katı madde miktarı yüksek olarak tanımlanabilen atıksuyu sebebiyle; suyun kirlenmesine sebep olan endüstrilerden birisidir. Kağıt üretimi sanayisinin atık sularını arıtmak için sıklıkla biyolojik arıtma kullanımı mevcuttur. Biyolojik olarak parçalanabilirliği düşük olan, kimyasal oksijen ihtiyacının yüksek olması benzer atık suların geri kazanımı için ileri arıtımın önemi gün geçtikçe artması, gelişmiş arıtma süreçlerinden biri olan membran teknolojisi ve yapısının kompakt olması, işletmedeki güçlü esnekliği nedeniyle jet loop membran biyoreaktörler (JLMBR) kağıt endüstrisi atıksularının biyolojik arıtımı için yüksek arıtma verimiyle beraber düşük maliyet çözümü sunabilir. Bu çalışmada Balıkesir Varaka Kağıt Fabrikasından alınan atıksu laboratuvar ortamında Jet Loop Membran Biyoreaktör (JLBMR) sisteminde incelenmiştir. İnceleme sonucunda seramik membran ile tamamlanmış sistem çalışmalarında Mayıs ayı çıktılarında 2,8-5,8 kg/m3gün organik yükleme değerlerinde KOİ giderim veriminin %86-%99 olduğu, Kasım ayı çalışmalarında 1,81-7,30 kg/m3gün organik yükleme değerlerinde KOİ giderim veriminin %75-%96 olduğu tespitleri yapılmıştır. Çalışmanın diğer kısmında nütrient madde eklenerek devam edilmiş ve nütrient ilavesi sonucunda çalışmalarda yükleme hızları 2,04-11,61 kg KOİ/m3gün arasında değişirken KOİ arıtma verimi %80~99 arasında elde edilmiştir. KOİ konsantrasyonu ortalama 5280 mg/L ve bekletme süresi ise 11-30 saat arasında değişmiştir. ϴc değerleri 1,4~50.4 gün arasında değişmektedir. Nütrient eklemesinden sonra MLSS konsantrasyonlarında artış gözlenmiştir. MLSS değerleri çamur yaşına bağlı olarak 2108-9140 mg/L arasında işletilmiştir. Membran ünitesinden 110~10 L/m2saat arasında akı değerleri alınmıştır. Uzun süreli ve geri yıkama yapılmaksızın ortalama 15 L/m2saat akı değeri hesaplanmıştır. Membranlar hava ile geri yıkanmış ve yaklaşık ayda 1 kimyasal temizlemeye tabi tutulmuştur. Membran hava ile geri yıkandıktan sonra ~%50 akı geri kazanımı sağlanmıştır. 14 litre hacimli sistem boyutları düşünüldüğünde elde edilen arıtma veriminin üst seviyede performanslı olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
The paper production industry holds significant importance in the trade and economy of many developing and developed countries worldwide. Due to the high water consumption during paper production and the wastewater generated with high levels of suspended solids and low biodegradability, which leads to water pollution, it is considered one of the industries contributing to water pollution. Biological treatment is commonly employed for treating the wastewater from the paper production industry. With the increasing importance of advanced treatment for the recycling of similar wastewaters, the significance of advanced treatment processes such as membrane technology, known for its compact structure and operational flexibility, has been growing. Jet loop membrane bioreactors (JLMBR) can offer high treatment efficiency and low-cost solutions for the biological treatment of wastewater from the paper industry.

This study focuses on the investigation of wastewater from the Balıkesir Varaka Paper Factory using the Jet Loop Membrane Bioreactor (JLBMR) system in a laboratory environment. The study revealed that in the ceramic membrane-integrated system, the removal efficiency of COD ranged from 86% to 99% with organic loading rates of 2.8-5.8 kg/m3day in May, and from 75% to 96% with organic loading rates of 1.81-7.30 kg/m3day in November. In the subsequent part of the study, nutrient addition was implemented, resulting in organic loading rates ranging from 2.04 to 11.61 kg COD/m3day, with COD removal efficiencies between 80% and 99%. The average COD concentration was 5280 mg/L, and the detention time varied between 11 and 30 hours, with ϴc values ranging from 1.4 to 50.4 days. An increase in MLSS concentrations was observed after nutrient addition, with values ranging from 2108 to 9140 mg/L depending on the sludge age. Membrane flux values ranged from 110 to 10 L/m2hour, with an average flux value of 15 L/m2hour without long-term backwashing. Approximately 50% flux recovery was achieved after air backwashing of the membranes, which were subjected to chemical cleaning approximately once a month. The achieved treatment efficiency was observed to be highly efficient considering the system's volume of 14 liters.