Tekstil atıksularında membran biyoreaktör ile renk gideriminin incelenmesi
Investigation of color removal with membrane bioreactor in textile wastewater
Yazar: ŞEBNEM ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. KEVSER CIRIK ; PROF. DR. ERKAN ŞAHİNKAYA
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, 1) Laboratuvar ölçekli anaerobik aerobik ardışık kesikli MBR'de sentetik tekstil atıksuyu kullanılarak farklı işletme koşulların biyolojik arıtılabilirliğinin ve membran performansınına olan etkilerinin araştırılması ve optimize edilen işletme parametrelerin gerçek tekstil atıksuyunda test edilmesidir. 2) Gerçek tesktil atıksuyu ile işletilen Anaerobik MBR'de farklı konsantrasyonlardaki elektron alıcı kaynaklarının (oksijen ve nitrat) ORP değerlerinin değişimine ve renk giderme performansına etkisinin incelenmesidir. 
Çalışmanın ilk aşamasında sentetik tekstil atık su ile işletilen anaerobik aerobik ardışık kesikli MBR'de değişen döngü sürelerinin, tuz, sülfat, KOİ konsantrasyonlarının, SRT'nin, geri yıkama hızının ve aktif karbon ilavesinin etkisi araştırılmıştır. Biyolojik arıtılabilirlik çalışmalarında döngü süresinin 6 sa AN- 6 sa-AE, tuz , sülfat ve KOİ konsantrasyonlarının sırasıyla 1000, 1000 ve 2000 mg/L, SRT'nin 30 gün, geri yıkama hızın 0,5 m3/m2.sa olduğu optimum koşullarda elde edilen boyarmadde ve KOİ giderim verimleri sırasıyla %95 ve %86 olarak elde edilmiştir. Ayrıca sistemde membran performansının iyileştirilmesi amacıyla 0,5 g/L aktif karbon ilave edilmiş ve tıkanma hızı 59 mbar/gün'den 23 mbar/gün'e düştüğü gözlemlenmiştir. Sonrasında optimum koşullar gerçek atıksu ile test edilmiş ve çıkış renk deşarj standardı sisteme 0,5 g/L aktif karbon ilave edilmesiyle sağlanmıştır. Çıkış konsantrasyonunda elde edilen KOİ ve renk konsantrasyonu 205 ve 270 mg/L'dir. Çalışmanın ikinci aşamasında sürekli akışlı AnMBR gerçek tekstil atıksuları ile işletilmiş, farklı elektron alıcıları kullanılarak -450mV≤ORP≤-95 mV aralığında değişen ORP seviyelerinin arıtma performanısa etkisi araştırılmıştır. Her iki elektron alıcı kaynağında da ORP seviyesi ortalama -160 mV'nin üzerine çıktığında reaktör içerisinde renk giderme verimi önemli oranda sınırlanmıştır. 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. Çalışmadan elde edilen veriler sentetik atık su ile optimize edilip sonrasıda gerçek tekstil atıksu performansında test edildiğinden pilot ölçekli yapılacak çalışmalar için önemli bilgiler sunarak gerçek ölçekli uygulamalara da ışık tutmuştur.

Abstract:
The aims of the current study are 1) to investigate the biological treatability of different operating conditions using synthetic textile wastewater in a bench-scale anaerobic sequencing batch membrane bioreactor (MBR) and effects on membrane performance and to test optimized operational parameters within real textile wastewater and 2) to examine the effect of electron acceptor resources of different concentrations of oxygen and nitrate on the change and decolorization performance of ORPs in anaerobic MBR system operated on real textile wastewater.
During the first stage of the present study, the effect of changing cycle times; SRT; backwash rate; and salt, sulfate, and chemical oxygen demand concentrations; and the addition of activated carbon was investigated in an anaerobic aerobic sequencing batch MBR operated on synthetic textile wastewater. In biological treatability studies, the optimal cycle time was found to be 6 h AN-6 h-AE; the optimal salt, sulfate, and COD concentrations were found to be 1000, 1000, and 2000 mg/L respectively; SRT was 30 days; backwash rate was 0.5 m3/m2 •h; and dyestuff and COD removal efficiencies obtained at optimum conditions were 95% and 86%, respectively. Moreover, to enhance the membrane performance in the system, 0.5 g/L activated carbon was added, and the fouling rate was observed to decrease from 59 mbar/day to 23 mbar/day. Subsequently, the determined optimal conditions were tested with real wastewater, and a standard color discharge to the system was provided with the addition of 0.5 g/L activated carbon. The starting concentrations of COD and color were 205 and 270 mg/L, respectively. During the second stage of the present study, continuous flow AnMBR was operated using real textile wastewaters, and the effect of changing ORP levels between the range of −450 mV ≤ ORP ≤ −95 mV on treatment performance using different electron acceptors was investigated. In both electrophilic resources, decolorization efficiency was considerably limited in the reactor when ORPs increased above −160 mV on average. The obtained data demonstrated that textile wastewater of complex and high degrees of pollution can be refined using the MBR system to a considerably improved degree compared to conventional activated sludge systems and that color parameters that cannot be sufficiently eliminated by conventional treatment systems can be decreased to very low levels. The data obtained from the present study presented significant data for pilot-scale studies as they were optimized using synthetic wastewater, following which the testing of performance using real textile wastewater was conducted, illuminating the potential in real-scale applications.