Anaerobik membran biyoreaktörde membran kirlenme mekanizmalarının araştırılması: İlaç endüstrisi uygulaması

Bu tez çalışmasında bir ilaç fabrikasının kimyasal sentez prosesi ile Etodolak ilaç aktif madde üretimine ait yüksek kirliliğe sahip ilaç endüstrisi atıksuyunun AnMBR ile arıtılabilirliği ve membranda meydana gelen kirlenme mekanizmaları araştırılmıştır. Çalışmada kullanılan AnMBR reaktör, batık membran modülü (FM MP005 MF membranı, 66 cm2 yüzey alanı) ile metanojen fazda işletilmiştir. Reaktör, 4 L hacme sahip olup; pH: 7, Sıcaklık: 35 oC'de 557 gün süre ile sürekli karıştırmalı ve teorik sonsuz çamur yaşında çalışılmıştır. Giriş KOİ değeri kademeli olarak 2500 mg/L, 5000 mg/L, 7500 mg/L, 10000 mg/L ve 15000 mg/L'ye çıkartılmıştır. 15000 mg/L KOİ değerine kadar yapılan yükleme süresince %85 90 arasında giderim verimi elde edilmiştir. 15000 mg/L KOİ ile besleme sonrasında ise KOİ giderim verimi sürekli olarak azalmış ve tüm işletme süresince en düşük giderim verimleri elde edilmiştir (%60). KOİ giderim veriminde gerçekleşen bu düşüşün sülfit inhibisyonundan kaynaklı olduğu tespit edilmiştir. AnMBR'de artan yükleme değerleri ile birlikte ortaya çıkan sülfit inhibisyonuna çözüm olarak ham atıksu ön ozonlanmıştır. İşletme sürecinin son 167 günü reaktöre 16000 mg/L KOİ değerinde ozonlanmış ham atıksu ile besleme yapılmıştır. 2500, 5000, 7500, 10000 ve 15000 mg/L KOİ yükleme değerlerinde sırasıyla, Akı: 2.1, 1.6, 1.1, 1.18 ve 0.9 L/m2. saat olarak elde edilmiştir. Akıda meydana gelen değişiklikler doğrultusunda HRT: 12, 15.6, 22.9, 21.4 ve 27.6 gün olarak belirlenmiştir. AnMBR'de işletme süresince sülfat, sülfit, etodolak ve KOİ giderim verimleri sırasıyla %76, %99, %90 ve %95'lere ulaşmıştır. İşletme sürecinin başlarındaxiv% 20 olan TUKM/TKM oranı %40'a kadar yükselmiş ve ozonla yapılan besleme sonrasında %6-12 oranında dengelenmiştir. Ozonlamanın TUKM artışı üzerinde bir etkisi olmamıştır. Yapılan deneysel çalışmalarla farklı OLR değerlerinde mikroorganizmaların flok yapısı, EPS ve SMP içerikleri, yüzey özellikleri ve atıksuyun viskozitesi ile membranın kirlenmesi arasındaki ilişkisi izlenmiştir. Reaktördeki çamurda mikrobiyal popülasyonun belirlenmesi için PCR ve FISH Analizi yapılmıştır. Yapılan çalışmanın amacı membran kirlenmesi odaklı olduğundan; akı azalması analizinde kullanılan amprik membran gözenek tıkanması modelleri ve yine akı azalması analizinde yer alan adsorpsiyon ve adsorpsiyon membran gözenek tıkanması modellerinin 'Sigma Plot' programında iterasyon değerleri bulunarak akı modelleri hesaplanmıştır. Ayrıca temiz, kirli ve yüzeyi sıyrılmış olmak üzere 3 membran üzerinde otopsi çalışması yapılmıştır. Temiz membranda, 557. gün sonunda sistemden çıkartılan membranda ve üzerinden çamur sıyrılarak alınan membranda SEM EDS, FT IR, zeta potansiyeli, temas açısı, konfokal mikroskop görüntüleme, optik profilometre ile yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıştır. Membran yüzeyinde biriken çamurda ICP OES, TOK, EPS ve SMP analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan otopsi işlemlerinden sonra kirli membranlar üzerinde kalın bir kek tabakasının (600 m) oluştuğu görülmüştür. Kalsiyum ve tuz kristallerinin varlığı, membran yüzeyinde daha çok inorganik çökelmelerin meydana geldiğini göstermiştir. Kirli membranın pürüzlülük değerinde temiz membrana göre artış gözlenmiştir. Negatif yüzey yüküne sahip temiz membranın yükü kirlenme sonrası pozitif değer almıştır. Sonuç olarak, AnMBR'de inhibisyona sebep olan durumlar iyileştirildiğinde membranda meydana gelen kirlenme artması ve akının azalmasına rağmen, yüksek etodolak (%84.1-90. 7 ) ve KOİ (%90) giderim verimleri elde edilmiştir. Mayıs, 2014, 196 Sayfa.