Zeytin karasularının membran proseslerle nihai arıtımının incelenmesi
Investigation of olive mill wastewater treatment using membrane processes
Yazar: FATİH EROL
Danışman: DOÇ. DR. EYÜP DEBİK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Membranlar = Membranes ; Zeytin endüstrisi = Olive industry ; Zeytin karasuyu = Olive waste water ; Zeytinyağı = Olive oil

Özet:
Bu çalışmada, zeytin karasuyunun literatürde çok rastlanmayan santrifüj ve aniyonik polielektrolit kullanılarak santrifüj, elektrokoagülasyon ile önarıtımı ve ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon membran teknolojileri ile nihai arıtım teknolojileri incelenmiştir. Proseslerin etkileri KOİ giderim verimi olarak hesaplanmıştır. Farklı dozlarda yapılan çalışmalar sonucunda yüksek miktarda kullanılan polielektrolitin KOİ giderim verimini olumsuz yönde etkilediği flok bağlarını kırdığı görülmüştür. Aniyonik polielektrolit dozunun 1,0 mg/kg KM'den 20,0 mg/kg KM'ye artışı KOİ giderim veriminin %30,0'dan %13,9'a azalmasına sebep olmuştur. 1,0 mg/kg KM aniyonik polielektrolit kullanılarak uygulanan santrifüj önarıtma prosesi ile KOİ giderim verimi polielektrolit kullanılmaması durumuna göre %18,4'ten %30,0'a yükselmiştir. Ayrıca, elektrokoagülasyon prosesinin diğer önarıtım proseslerine göre KOİ giderim verimi daha yüksek olduğu görülmüştür (%59,9), ancak elektrokoagülasyon prosesinin diğer önarıtım proseslerine göre enerji ihtiyacının çok fazla olması sebebiyle çalışmada uygun bir alternatif olarak değerlendirilmemiştir. Ayrıca, membran teknolojileri de çalışmada nihai arıtma alternatifi olarak incelenmiştir. Yüksek basınç altında KOİ giderim verimleri ve akı; ultrfiltrasyon (UF) ve nanofiltrasyon (NF) prosesleri için ayrı ayrı ve birlikte proses şeklinde incelenmiştir. UF prosesi, NF prosesininxiiyükünü azaltmak için seçilmiş olup UF prosesinin işletme basıncı 3 bar olarak tercih edilmiştir. UF prosesi sonucunda KOİ giderim verimi %46,1 ve NF prosesleri için KOİ giderim verimleri NP030 için %76,6 ve NP010 için %88,0 olarak belirlenmiştir. NF prosesi için basınç artışının proses performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Basıncın 4 bardan 25 bara arttırılması akının NP010 için 10,74 L/m2.saat'ten 22,28 L/m2.saat'e ve NP030 için 2,51 L/m2.saat'ten 6,64 L/m2.saat'e yükselmesine sebep olmuştur. NF prosesleri için basınç değişiminin KOİ giderim verimi üzerindeki etkisi de çalışmada araştırılmış olup, basıncın 4 bardan 10 bara arttırılması KOİ giderim verimini NP010 için %47,8'den %55,2'ye ve NP030 için %46,5'ten %53,6'ya artırmıştır. Ancak, KOİ giderim verimi 10 ile 25 bar arasında birbirine çok yakın değerlere sahip olup, NP010 için %53,6 ve %53,9; NP030 için %55,2 ve %55,9'dur. Bu nedenle, NF prosesleri için optimum işletme basıncı 10 bar olarak belirlenmiştir. Maksimum KOİ giderim verimi, aniyonik polielektrolit kullanılan santrifüj prosesi + UF + NF sıralı prosesi ile sağlanmakla beraber sonuçlar SKKY için yeterli deşarj limitlerini sağlayamamıştır. Bu sebeple; daha sonra yapılacak çalışmalarda zeytin karasuyunun önarıtma sonrası daha az kirlilik yüküne sahip başka atıksular ile karıştırılarak arıtılabilirliğinin incelenmesi faydalı olacaktır. Diğer taraftan; ülkemizde zeytinyağı üreten işletmelerin küçük ve dağınık olması ve arıtma sistemlerinin yatırım ve işletme maliyetlerinin yüksek olması sebebiyle zeytin işleme endüstrilerinin merkezleştirilmesi uygun olacaktır. Bunun yanında ülkemizde halen kullanılan ve yüksek miktarda atıksu üreten 3-fazlı zeytin işletmelerinin 2-fazlı sisteme geçişi teşvik edilerek oluşan karasu hacminin %90 mertebelerine kadar azaltılması sağlanmalıdır.Anahtar Kelimeler: elektrokoagülasyon, membran, santrifüj, zeytin karasuyu

Abstract:
In the study, olive mill wastewater (OMW) treatment is investigated experimentally in various processes such as, centrifuge and centrifuge with non-iyonic polyelectrolyte pretreatment processes which are found in literature rarely, electrocoagulation and membrane technologies such as ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF) for final treatment processes. The effect of these processes on the removal of chemical oxygen demand (COD) from OMW are monitored. The results of the expermental studies in various dosage shows that high amount of polyelectrolyte effects COD removal efficiency negatively because of breaking the flock connections. The COD removal efficiency decrease from 30.0% to 13.9% with increase the non-iyonic polyelectrolyte dosage from 1,0 mg/kg SM to 20,0 mg/kg DM. In addition, the electrocoagulation process COD removal efficiency is much more than the other pretreatment process (59,9%) but energy need for electrocogulation is greater than the others because of that electrocoagulation process is not considered as a reliable process. Furthermore, membrane technologies are also investigated for final treatment alternative processes. UF and NF processes are studied in combined and seperately and the effect of highvipressure is invastigated for flux and COD removal efficiency. UF process is chosen to reduce the NF process load. The UF process is operated in 3 bars pressure. The results show that COD removal efficiency for UF process is 46,1% and COD removal efficiencies are 76.6% and 88.0% for NP030 and NP010. The effect of the pressure is also investigated for NF processes. The pressure from 4 to 25 bars causes the flux increase from 10.74 to 22.28 L/m2.h for NP010 and from 2.51 to 6.64 L/m2.h for NP030. The effects of pressure variations on COD removal efficiency for NF is also monitored, the pressure increment from 4 to 25 bars causes to increase the COD removal efficiencies from 47.8% to 55.2 % for NP010 and from 46.5% to 53.6 % for NP030. In contrast, the COD removal efficiencies have close values in between 10 to 25 bars which is 53.6% and 53.9% for NP030 and 55.2% and 55.9% for NP010. Therefore, optimum operation pressure value 10 bars is selected. Although, maximum COD removal efficiency is achieved with centrifuge addition non-iyonic polyelectrolyte process + UF + NF processes sequentially, the results are not sufficient for disharge limits of Water Pollution Control Regulation in Turkey. For this reason, treatability of the mixture of pretreated olive mill wastewater with other low strength wastewater can be studied in further studies to meet discharge limits. On the other hand, due to the olive production enterprises are small and scattered in Turkey and investment and operation cost of these type of treatment facilities are high, these enterprises should be united. Besides, 3-phases olive mill plants, which produce high amount of wastewater, are used in Turkey widespread, the operation facilities should be converted to 2-phases system with encouragements that can reduce the volume of wastewater up to 90%.Keywords: centrifuge, electrocoagulation, membrane, olive mill wastewater