Anaerobik membran biyoreaktörde (AnMBR)'de çöp sızıntı suyunun arıtımının araştırılması
Investigation of landfill leachate treatment in anaerobic membrane bioreactor (AnMBR)
Yazar: SERDAR GÖÇER
Danışman: DOÇ. DR. KEVSER CIRIK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Evsel katı atıkların yönetiminde nihai bertaraf yöntemi olan katı atık depolama sahalarının en önemli sorunlarından biri çöp sızıntı suyu oluşumudur. Sızıntı suları, kompleks yapılara sahip ve yüksek kirletici konsantrasyonları içeren, arıtımı oldukça zor atıksulardır. Bu nedenle, günümüzde sızıntı sularının arıtımı için birçok metot denenmektedir. Kompleks bileşimi, çöp sızıntı sularının konvansiyonel yöntemlerle arıtımını zorlaştırmaktadır. Bu amaçla son zamanlarda membran biyoreaktörü (MBR) umut verici bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır ve membran ayırma ve biyodegradasyon işlemlerinin bir birleşimi olan MBR teknolojisi, karmaşık ve geri dönüşümlü bileşikler içeren yüksek kirlilik içerenatıksuların arıtılması için tercih edilen proses haline gelmiştir.
Bu tez çalışması kapsamında anaerobik membran biyoreaktör (AnMBR) kullanılarak Kahramanmaraş Katı Atık Bertaraf tesisinde üretilen çöp sızıntı suyunun arıtılabilirlik çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Reaktörde içi boşluklu (hollow fiber)  membran kullanılmıştır. Çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci aşamasında reaktördeki akı ve transmembran basıncı (TMP) ilişkisi farklı su kaynakları ve mikroorganizma konsantrasyonlarında ortaya konmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde AnMBR, çöp sızıntı suyu arıtımı için optimize edilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında farklı hidrolik bekletme süreleri (HRT) (48-24 saat) ve farklı geri yıkama-dinlenme periyotları (30dk çalışma-5dk geri yıkama ve 5dk çalışma-30sn geri yıkama) kullanılarak çöp sızıntı suyu arıtımı ve membran performansı araştırılmıştır. Reaktör performansı toplam organik karbon (TOK), kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), renk, fenol, azot pH, MLSS, ORP, SMP ve EPS, SEM-EDX ve akı-TMP ölçümleri ile değerlendirilmiştir.
Çalışmanın birinci bölümünde membranın kirlenme eğilimi, akı ve TMP davranışı ile ortaya konmuştur. Çalışma sonuçlarına göre, suyun kirlilik seviyesi arttıkça kritik akı azalmıştır. Kritik akı; çeşme suyu, mikroorganizma+çeşme suyu içeren çalışma koşullarında, çöp sızıntı suyu+mikroorganizma içeren işletme koşullarında, sırasıyla 78LMH, 40LMH, 15LMH olarak belirlenmiştir. En yüksek membran tıkanma hızı ise 12mbar/dk olarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde gerçekleşen artılabilirlik çalışmalarında en yüksek 24 saat HRT'de 2,6 LMH akı elde edilmiştir. Arıtılabilirlik çalışmasında TOK, KOİ, renk, fenol, amonyum, nitrat ve toplam azot giderim verimleri sırasıyla %30, %45, %45, %50, %0-1,%0-2, %0-3 olarak belirlenmiştir. En yüksek akı 24 saat HRT'de gözlemlenmiştir. Yüksek HRT arıtım verimlerini iyileştirmiştir. Anahtar keliemeler: Çöp sızıntı suyu, Anaerobik membran biyoreaktör, Biyolojik arıtım, Kritik akı, Hidrolik bekletme süresi, Geri yıkama-dinlenme

Abstract:
One of the most important problems of solid waste disposal sites, which is the ultimate disposal method for the management of domestic solid waste, is waste water. Leachate waters are complex wastewaters with complex structures and high concentrations of contaminants. For this reason, many methods are currently being used for the treatment of leachate. However, landfill leachate, especially old leachate, is very difficult to treat using conventional biological processes. For this reason, membrane bioreactor (MBR), a combination of membrane separation and biodegradation processes, is increasingly being recognized as the process treatment of choice for the treatment of high-strength wastewater, containing complex and recalcitrant compounds.
In this thesis study, the treatability studies of landfill leachate produced in the Kahramanmaras Solid Waste Disposal Facility was carried out using anaerobic membrane bioreactor (AnMBR). A hollow fiber membrane was used in the reactor and the study consisted of two parts. In the first part of the study, flux and transmembrane pressure (TMP) relation in the reactor are revealed in different water resources and microorganism concentrations. Further, AnMBR was optimized for treatment of landfill leachate in the second part of the study. In this optimization studies, the landfill leachate treatment and membrane performance were investigated using different hydraulic retention times (HRT) (48-24 hours) and different back wash-rest periods (30min permeate-5dk backwash and 5min permeate-30s bacwash). The reactor performance was evaluated by total dissolved organic carbon (DOC), chemical oxygen demand (COD), color, phenol, nitrogen, pH, MLSS, ORP, SMP, EPS, SEM-EDX and flux-TMP measurements.
In the first part of the study, the contamination tendency of the membrane was revealed by flux and TMP behavior. According to the results of this study, the critical flux decreased as the pollution level of the wastewater increased.The critical flux was determined as 78 LMH, 40 LMH and 15 LMH at operational conditions containing tap water, microorganism+tap water and microorganism+landfill leachate, respectively. The highest membrane-fouling rate was 12 mbar/min. In treatability studies occurred in the second part of the study, flux of 2.6 LMH was obtained at HRT of 24 hours.
The DOC, COD, color, phenol, ammonium, nitrate and total nitrogen removal efficiencies in the treatability study were 30%, 45%, 45%, 50%, 0-1%, 0-2% , 0-3%, respectively. The highest flux was observed at HRT for 24 hours. The best removal yields in treatability studies have been observed in HRT of 48 hours. High HRT was found in favor of high treatment yields. Key words: Landfill leachate, Anaerobic membrane bioreactor, Biological treatment, Critical flux, Hydraulic retention time, Backwash-Relaxtion