Hidrokarbon içeren tuzlu atıksuların membran biyoreaktör (MBR) ile ön arıtma sonrası nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (TO) membranları ile ileri arıtımının araştırılması
Investigation of treatment of saline hydrocarbons containing wastewaters by pretreatment with membrane bioreactor (MBR) and tertiary treatment of nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membranes
Yazar: BURCU ATAY
Danışman: PROF. İSMAİL KOYUNCU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Membran biyoreaktör sistemi (MBR); evsel ve endüstriyel atıksu arıtımında oldukça hızlı bir şekilde konvansiyonel aktif çamur sistemlerin yerini almaya başlamıştır. MBR sistemlerinde ultra- veya mikro-filtrasyon membranları kullanılarak biyokütlenin reaktör içerisinde kalması sağlanmaktadır. MBR, özellikle yüksek kalitede çıkış suyunun istenildiği veya kirlilik seviyesi yüksek, toksik atıksuların arıtımında etkili bazı özel mikroorganizma türlerinin reaktör içerisinde tutulmasının gerektiği durumlarda oldukça etkin bir arıtma sağlamaktadır.Doğal enerji kaynakların oluşum süreçleri incelendiğinde, çevresel yan etkilerinin bulunmayacağı düşünülebilmektedir. Ancak bu kaynaklardan faydalanmak adına uygulanan üretim faaliyetleri sonucunda ortaya çıkan kirliliğin çevre boyutu oldukça yüksek olabilmektedir ve geliştirilen teknolojiler yardımı ile yok edilmesi gerekmektedir.Bu çalışmanın amacı; hidrokarbon ve tuzluluk içeriği yüksek olan atıksuların MBR ile arıtılabilirliğinin ve hidrokarbonların membran biyoreaktörler ile giderim verimlerinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, Trakya petrol ve doğalgaz üretim sahasından alınan üretim atıksuyu laboratuar ölçekli MBR sisteminde ön arıtma yapılmış, ardından yüksek basınçlı membran sistemi ile ileri arıtma gerçekleştirilmiştir. MBR sisteminde yapılan çalışmalarda kirlilik yükünü gözlemlemek amacıyla ?Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ)? ve ?Toplam Petrol Hidrokarbonları (TPH)? parametreleri, sistem işlerliğini gözlemlemek amacıyla ?Askıda Katı Madde (AKM)? ve ?Uçucu Askıda Katı Madde (UAKM)? parametreleri incelenmiştir. Membran yüzeyindeki tıkanmalar ise basınç değişimleri ile gözlemlenmiştir. Yüksek basınçlı membran sisteminde ise KOİ, TPH, SEM, FTIR, iletkenlik, basınç ve akı değişimleri incelenmiştir.Deneysel çalışmalar iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada MBR sistemi ile ön arıtma gerçekleştirilmiş, ardından yüksek basınçlı membran sistemi ile nihai arıtma gerçekleştirilmiştir.MBR sistemi, farklı günlük KOİ yüklemeleri, farklı biyokütle konsantrasyonlarında ve çalışılan atıksuda ön-ozonlama işlemi uygulanarak, 30 günlük çamur yaşı periyodunda işletilmiştir. Ön-ozonlama uygulanmayan birinci periyodda UAKM konsantrasyonu 10000-14000 mg/L aralığında, ön-ozonlama uygulanan ikinci periyodda ise 8000-11000 mg/L aralığında değişkenlik göstermiştir.Nihai arıtma için kullanılan yüksek basınçlı sistemde nanofiltrasyon ve ters osmoz membranları ile çeşitli basınç değerlerinde çalışılarak etkin membran türü ve uygun işletme basıncı belirlenmiştir.

Abstract:
Membrane bioreactor system (MBR); has begun to take in place of conventional activated sludge quite fast in treatment of domestic and industrial wastewaters. MBR system enable biomass to remain within the reactor by using ultrafiltration or microfiltration membranes. MBR systems provide an effective treatment efficiency when high quality effluent is wanted or some special microorganisms are wanted to stay in reactor, in wastewaters with high pollution and toxic.When generation of natural energy sources are investigated, it would be considered that they do not have any side effects. But the actions that are done to benefit from these sources can cause an extremely high environmental effects and should be destroyed by developed technologies.The aim of this study is to investigate the treatment of wastewaters containing high hydrocarbon and salinity content with membrane bioreactos (MBR) systems. For this purpose, a lab-scale MBR system is used for pretreatment and a high pressured system is used for tertiary treatment of produced water which is generated from oil and gas production well from Trakya Region. ?Chemical Oxygen Deman (COD)? and ?Total Petroleum Hydrocarbon (TPH)? parameters are examined to observe the pollution load, ?Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS)? and ?Mixed Liquor Volatile Suspended Solids (MLSS) parameters are investigated to observe the persistence of the system. The fouling of the membrane are investigated by the pressure variation.Experimental studies consist of two stages. Pretreatment studies with MBR system is carried out in first stage and tertiary treatment is done by high pressured membrane system.MBR system is operated with daily different COD loadings, biomass concentrations and pre-ozonation is applied during 30 days of sludge age periods. MLVSS concentrations changed between 10000-14000 during the first period and 8000-11000 mg/L during the second 30 days of sludge age operation period.Effective membrane type and suitable operation pressures are tested and determined in high pressured membrane system by using ultrafiltarion, nanofiltration and reverse osmosis membranes.