Farklı gözenek boyutu ve materyaller ile üretilmiş dinamik membran destek tabakalarının evsel atıksuların arıtımında kullanımı
Utilization of dynamic membrane support layers produced withdifferent pore sizes and materials in the treatment of domesticwastes
Yazar: MÜJGAN YILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. DENİZ UÇAR
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Dinamik Membran bir taşıyıcı destek malzeme üzerinde gelişen ve büyük çoğunluğu mikroorganizmalardan oluşan tabakanın bir membran gibi davranması durumudur. Bu çalışmada, iki farklı tekstil malzemesi (gözenek çapları 140 ve 200 µm- ve 0.01 m2 aktif filtrasyon alanı) olası dinamik membran oluşturma özellikleri için test edildi. Bu amaçla, 15 L aerobik reaktörler paralel olarak çalıştırıldı. Başlangıç döneminde (103 gün), MLVSS 8000 mg/L'ye ulaştı ve HRT 1 gündü. 166 günlük çalışma sırasında, 500 mg/L KOI, 50 mg/L toplam azot ve 42 mg/L toplam fosfor içeren atıksu arıtılmış ve 140 ve 200 µm'lik reaktörler için %84 ve 79 oranlarında KOİ giderimi sağlamıştır. Bu reaktörlerdeki nitrifikasyon oranı ise sırasıyla %78 ve 74 olup kek tabakası oluşumunun ardından yüksek nitrifikasyon ve KOİ giderim oranları elde edilmiştir. Sonuçlar, yüksek MLVSS konsantrasyonlarında (8000 mg/L) 140 ve 200 µm dinamik membran biyoreaktörleriyle atık suyun etkin şekilde filtrelenmesinin mümkün olduğunu göstermektedir. Ayrıca yapılan ayrı bir çalışmada 122 gün boyunca iki özdeş 7 litrelik aktif çamur sistemi birbirine paralel olarak işletilmiştir. Çalışmada ultrafiltrasyon membran ve gözenek çapı 200 µm olan 3 boyutlu yazıcı ile üretilmiş 3D dinamik membran modülleri (0.018 m2) kullanılmıştır. Çalışma iki ayrı aşamada gerçekleştirilmiştir. Bu aşamalardan ilkinde reaktörler laboratuvar ortamında sentetik atık su ile KOİ 500 mg/L olacak şekilde işletilmiş ve UAKM 8000 mg/L'ye ulaştıktan sonra ikinci aşamada reaktörlere ultrafiltrasyon ve farklı gözenek geometrilerine sahip 3D dinamik membran modülleri takılarak 2 gün boyunca işletilmiştir. İşetme sonucunda ultrafiltrasyon ve 3D dinamik membran modüllerinin KOİ ve bulanıklık gideriminde % 99 verim ile giderimin olduğunu göstermiştir. Tez çalışmasına ek bir çalışma olarak fırça modifiye biyoreaktör kullanılarak paraleli olan diğer bir reaktöre fırça eklenmeden 610 dakikalık süreçte KOİ giderimi izlenmiştir. Düz işletilen reaktörde KOİ giderimi olmaz iken fırça modifiye biyoreaktörde başlangıçta 225 mg/L olan KOİ %62 giderildiği gözlenmiştir.

Abstract:
Dynamic Membrane is the condition of a layer acts as a membrane that develops on a carrier support material and consists mostly of microorganisms. In this study, two different textile materials (pore diameters 140 and 200 µm- and 0.01 m2 active filtration area) were tested for possible dynamic membrane formation properties. For this purpose, 15 L aerobic reactors were operated in parallel. In the initial days (103 days), MLVSS was reached to 8000 mg/L and HRT was 1 day. During the 166-day study, wastewater containing 500 mg/L COD, 50 mg/L total nitrogen and 42 mg/L total phosphorus was treated and provided 84 and 79% COD removal for 140 and 200 µm reactors. The nitrification rate in these reactors was 78 and 74%, respectively, and high nitrification and COD removal rates were achieved after cake layer formation. The results show that at high MLVSS concentrations (8000 mg/L), efficient filtration of waste water is possible with 140 and 200 µm dynamic membrane bioreactors. In a separate study, two identical 7-liter activated sludge systems were operated in parallel for 122 days. Ultrafiltration membrane and 3D dynamic membrane modules (0.018 m2) produced with 3D printer with a pore diameter of 200 µm were used in the study. The results show that at high MLVSS concentrations (8000 mg/L), efficient filtration of waste water is possible with 140 and 200 µm dynamic membrane bioreactors. In a separate study, two identical 7-liter activated sludge systems were operated in parallel for 122 days. The study was carried out in two separate stages. In the first stage, the reactors were operated in the laboratory with synthetic wastewater containing 500 mg/L COD. After reactor VSS was reached to 8000 mg/L, the reactors were operated for 2 days by inserting 3D dynamic membrane modules with different pore size and geometry in comparison with the 0.02 µm pore sized UF membrane. In the end of the study, UF and dynamic membrane modules showed over 99% COD and turbidity removal performance. In addition to membrane filtration tests, COD removal with brush modified activated sludge system was tested for possible effect on membrane. Brush modified reactor was operated for 610 minutes in comparison with the control reactor and showed 62% COD removal efficiency