Zeytin karasuyunun ileri arıtma yöntemleri ile ekonomik arıtılabilirliğinin araştırılması
Investigation of economic treatability of olive oil mill wastewater by advanced treatment methods
Yazar: MELİKE YALILI KILIÇ
Danışman: PROF. DR. KADİR KESTİOĞLU
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Ultrafiltrasyon = Ultrafiltration ; Zeytin karasuyu = Olive waste water

Özet:
Bu çalışmada, Bursa'da faaliyet gösteren, zeytin ve zeytinyağı üretimi yapan ve kısa adı Marmarabirlik olan S.S. Marmara Zeytin Tarım Satış Kooperatifleri Birliği'nden kaynaklanan atıksuların, fiziko-kimyasal arıtmayla ön arıtımı gerçekleştirildikten sonra, ultrafiltrasyon, ters osmoz, adsorpsiyon ve homojen fotokimyasal oksidasyon prosesleri ile laboratuvar ve pilot ölçekli sistemlerde arıtılabilirlikleri araştırılmıştır. Bu amaçla Marmarabirlik Zeytinyağı Fabrikası'ndan alınan numunenin karakterizasyonu tespit edilmiş ve daha sonra bu numuneler fabrikaya kurulan pilot ölçekli atıksu arıtma tesisinde asit kraking, kimyasal arıtma, ultrafiltrasyon, ters osmoz ve ileri oksidasyon yöntemleriyle arıtılmıştır. İlave olarak laboratuvar ölçekte ultrafiltrasyon çıkış suları üzerinde yüksek pH'ta ozonlama, O3/UV, H2O2/UV ve O3/H2O2/UV prosesleri denenmiş ve bu yöntemlerin laboratuvar ve pilot ölçekte verdikleri arıtma verimleri karşılaştırılmıştır. Zeytin karasuyunun arıtımında en uygun maliyetle, en yüksek arıtma veriminin elde edileceği arıtma alternatif ve/veya alternatifleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Seçilen yöntem ve/veya yöntemlerin ilk kuruluş, işletme ve bakım maliyetleri ortaya konulmaya çalışılmış ve uygulanan atıksu arıtma tesisi akım şeması boyutlandırılmıştır.Pilot ölçekli atıksu arıtma tesisinde, asit kraking ve kimyasal arıtılabilirlik çalışmalarında, KOİ'de %85, AKM'de %99, yağ-greste %97, fenolde ise %92 oranlarında giderme verimleri alınmıştır. Fiziko-kimyasal olarak arıtılan karasuyun, ultrafiltrasyon ünitesinden geçirildikten sonra ters osmoz prosesiyle arıtılması neticesinde KOİ %99,8 oranında giderilmiştir. Bu prosesin ilk yatırım maliyeti 172 920 ?, işletme maliyeti ise 7,26 ?/m3.atıksu'dur. Ayrıca ultrafiltrasyondan geçirilen atıksular, pilot ölçekli tesiste 3 saat süreyle aktif karbon içeren adsorpsiyon ünitesinde arıtılmış ve arıtma neticesinde KOİ 80 mg/L değerine kadar indirilerek, deşarj kriteri sağlanmıştır. Adsorpsiyonla arıtım işleminin ilk yatırım maliyeti 249 720 ?, işletme maliyeti ise GAC rejenere edilirse 10,22 ?/m3.atıksu, GAC rejenere edilmezse 15,12 ?/m3.atıksu'dur. Yapılan deneysel çalışmalarda, H2O2/UV prosesinde optimum pH değerinin 3 ve H2O2 dozunun 800 mg/L olduğu belirlenmiş ve pilot ölçekte KOİ 1 088 mg/L değerine indirilmiştir. Bu proses için EE/M değeri, 68,47 kW.sa/kg KOİ olarak bulunmuş ve bu tip bir tesisin ilk yatırım ve işletme maliyetleri sırasıyla, 205 440 ? ve 6,93 ?/m3.atıksu olarak hesaplanmıştır (Q=100 m3/gün). O3/UV prosesi için ise, optimum pH değerinin 12 olduğu, pilot ölçekte KOİ'nin 1 128 mg/L değerine indirildiği ve EE/M değerinin 71,91 kW.sa/kg KOİ olduğu belirlenmiştir. Aynı debi değeri için bu prosese ait bir tesisin ilk yatırım maliyetinin 293 040 ? ve işletme maliyetinin 6,79 ?/m3.atıksu olacağı hesaplanmıştır. Ozonlama prosesi için ise, optimum pH değerinin 12 olduğu, pilot ölçekte KOİ'nin 1 184 mg/L değerine indirildiği ve EE/M değerinin 2,37 kW.sa/kg KOİ olduğu belirlenmiştir. Aynı debi değeri için bu prosese ait bir tesisin ilk yatırım maliyetinin 247 920 ? ve işletme maliyetinin 9,51 ?/m3.atıksu olacağı hesaplanmıştır. O3/H2O2/UV prosesi ile yapılan deneysel çalışmalarda, optimum pH'ın 3 ve H2O2 dozunun 700 mg/L olduğu belirlenmiş ve pilot ölçekte KOİ 716 mg/L değerine kadar indirilmiştir. Bu proses için EE/M değerinin, 61,53 kW.sa/kg/KOİ olduğu ve bu prosesin aynı debi değeri için ilk yatırım maliyetinin 293 040 ?, işletme maliyetinin 7,15 ?/m3.atıksu olacağı hesaplanmıştır.Yapılan bu tez çalışması ile, fiziko-kimyasal arıtmayı takiben mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyondan geçirilen karasuda ters osmoz ünitesiyle deşarj kriterinin sağlandığı ve bu prosesin uygulanabilir olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca, bu çalışmada elde edilen sonuçlar doğrultusunda, Türk Patent Enstitüsü'ne başvurulmuş ve 7 yıl süreliğine Patent alınmıştır.

Abstract:
In this study, treatability of olive oil mill wastewater has been investigated on S.S. Marmara Olive Agricultural Sales Cooperatives Union (Marmarabirlik) wastewaters, which produces olive and olive oil and located in Bursa, by using physico-chemical, membrane filtration, adsorption and homogeneous photochemical oxidation processes both laboratory scale and pilot scale treatment. For this purpose, Marmarabirlik olive oil mill wastewater samples were characterized and treatability studies were carried out on these wastewater samples by acid cracking, chemical treatment, ultrafiltration, reverse osmosis, adsorption and advanced oxidation methods in a pilot scale wastewater treatment plant established in the factory. In addition, ozonation at high pH, O3/UV, H2O2/UV and O3/H2O2/UV processes were tested on effluent from ultrafiltration in laboratory scale. On the other hand, the treatment efficiencies of these methods in both laboratory and pilot scale were compared. The treatment alternative(s) which obtain(s) the maximum treatment efficiency and the optimum cost in olive oil mill wastewater treatment were determined. According to design of proposed flow charts, capital, operational and maintenance costs of these methods were calculated.COD, SS, oil-grease and phenol removal efficiencies were determined as 85%, 99%, 97%, 92%, respectively in acid cracking and chemical treatability works in pilot scale wastewater treatment plant. COD of physico-chemically treated wastewater was removed 99,8% by reverse osmosis followed by ultrafiltration in olive oil mill wastewater. The capital cost and operational cost of this process were estimated as 172 920 ? and 7,26 ?/m3.wastewater, respectively. Also, olive mill wastewater was treated in adsorption unit which consists of activated carbon after ultrafiltration for 3 hours in pilot scale. As a result of this treatment process, COD was reduced to 80 mg/L and discharge criteria was accomplished. The capital cost of this process was estimated as 249 720 ? and operational cost was estimated as 10,22 and 15,12 ?/m3.wastewater according to regeneration of GAC, respectively. Optimum pH value and H2O2 dosage for H2O2/UV pocess was found to be as 3 and 800 mg/L, respectively in laboratory studies and effluent COD was found as 1 088 mg/L in pilot scale treatment plant. EE/M value of this process was determined as 68,47 kW.h/kg COD and capital and operational costs of this process (for 100 m3 per day) were calculated as 205 440 ? and 6,93 ?/m3.wastewater, respectively. In O3/UV process, optimum pH value was found to be as 12 and COD effluents were accomplished as 1 128 mg/L in pilot scale. EE/M value of this process was determined as 71,91 kWh/kg COD. Capital and operational costs of O3/UV process (for 100 m3 per day) were calculated as 293 040 ? and 6,79 ?/m3.wastewater, respectively. In ozonation process, optimum pH value was found to be 12 and COD effluents were accomplished as 1 184 mg/L in pilot scale. EE/M value of this process was determined as 2,37 kWh/kg COD. Capital and operational costs of ozonation process (for 100 m3 per day) were calculated as 247 920 ? and 9,51 ?/m3.wastewater, respectively. In O3/H2O2/UV process, optimum pH and H2O2 dosage were found to be 3 and 700 mg/L, respectively. COD effluent was observed as 716 mg/L in pilot scale. EE/M value of this process was determined as 61,53 kWh/kg.COD. Capital and operational costs of O3/H2O2/UV process (for 100 m3 per day) were calculated as 293 040 ? and 7,15 ?/m3.wastewater, respectively.The result of this study is that reverse osmosis followed by ultrafiltration and microfiltrastion on olive oil mill wastewater which is pretreated by physico-chemical treatment processes, is applicable and has obtained the discharge criteria. According to the results obtained in this study, it was taken a Patent from Turkish Patent Institute.