GSSET- Environmental Biotechnology Graduate Program - Master Degree
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Ergül, Merve" ile GSSET- Environmental Biotechnology Graduate Program - Master Degree'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeTekstil Atıksularının Laboratuvar Ve Pilot Ölçekli Membran Biyoreaktörler İle Arıtılabilirliği(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-10-23) Ergül, Merve ; Koyuncu, İsmail ; 10053520 ; Environmental Biotechnology ; Environmental BiotechnologyTekstil endüstrisi atıksuları konvansiyonel arıtma yöntemleri ile (biyolojik arıtma, koagülasyon, flokülasyon, adsorbsiyon) arıtımı zor olan atıkları içermektedirler. Bu atıksular biyolojik olarak ayrışamayan ve toksik maddeleri de içeren, yüksek hacimde ve oldukça çeşitli türde bileşenlerden oluşmaktadır. Bununla birlikte bu endüstrinin neredeyse bütün aşamalarında su kullanılmaktadır. Bu çeşitlilik, uygulanan endüstriyel proseslerinin çeşitliliği ile kullanılan çok sayıda kimyasal ve diğer maddelere bağlı olup, her atık türü ayrı bir arıtma problemi yaratmaktadır. Tekstil atıksularının arıtımında uygulanan konvansiyonel yöntemler arasında, biyolojik arıtma, fiziksel-kimyasal prosesler, adsorbsiyon ve kimyasal oksidasyon yer almaktadır. Kimyasal arıtma genellikle atıksu içindeki yabancı maddeleri bir kimyasala bağlanmasıyla sudan ayrılması esasına dayanmaktadır. Bununla birlikte günümüzde çamur üretimi büyük ve aşılması gereken bir sorun olarak durmaktadır. Kimyasal arıtmada oluşan fazla miktardaki çamurun arıtılması zorlaşmaktadır. Ozon ile oksidasyon ise her türlü atıksuya uygulanabilmesine rağmen, pahalılığı sebebiyle tercih edilememektedir. En yaygın olarak kullanılan biyolojik arıtmada genellikle boyaların aromatik yapıları ve toksisiteleri nedeniyle etkin bir renk giderimi sağlanamamaktadır. Biyolojik prosesler genellikle bakterilerin izole edilerek ve istenilen tarzda substrata alıştırılarak renk ve karbonlu maddelerin giderimini sağlamaktadır. Laboratuvar şartlarında iyi performans gösteren bakterilerin gerçek atıksuda aynı performansı gösteremediği söylenmektedir. Fiziksel-kimyasal proseslerde ise yüksek kimyasal doz ve çamur üretimindeki artış, adsorbsiyonda sınırlı kapasite ve kimyasal oksidasyonda ise toksik ara ürünlerin meydana çıkması gibi sorunlar bu yöntemlerin başlıca dezavantajlarıdır. Günümüzde mevcut yöntemlerin etkin bir arıtma sağlayamaması ve deşarj standartlarının giderek katılaşması nedeniyle ozonlama, fotokataliz ve membran prosesleri gibi ileri arıtma yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bazı durumlarda ise klasik yöntemlerin birden fazlası birlikte kullanılmaktadır. Tek başına veya birlikte kullanılan konvansiyonel yöntemler temel olarak deşarj standartlarını sağlamaya yönelik olarak uygulanmaktadır. Aynı zamanda tekrar kullanım yaklaşımını benimseyen endüstriler de bulunmaktadır. Membran prosesler ise buna ek olarak, atıksuda bulunan değerli maddelerin ve suyun geri kazanımı söz konusu olduğunda üstün arıtma performansları ile gelecek vaat etmektedir. Membran prosesler hem kumaş boyasını uzaklaştırma ve kimyasal maddelerin yeniden kullanımını sağlama hem de boya malzemesi ile yardımcı kimyasal maddeleri konsantre hale getirme ve temiz su elde etme potansiyeline sahiptir. Membran biyoreaktörler de biyolojik prosesler ile filtrasyon prosesini birleştiren sistemlerdir. Membran biyoreaktörlerin evsel ve çeşitli endüstriyel atıksuların arıtımı üzerine farklı işletme şartları ve filtrasyon seçimi ile oldukça fazla çalışmalar mevcuttur. Diğer endüstri atıksularıyla karşılaştırıldığında tekstil atıksuları KOİ içeriği, en zor parçalanan KOİ olarak nitelendirilmektedir. Arıtımı zor olan bir atıksu olduğundan, genellikle birleşik/hibrit sistemler ile arıtılmaktadır. Bununla birlikte yalnızca kimyasal ya da yalnızca biyolojik olarak arıtılabilirliğine dair literatürde çokça çalışma bulunmaktadır. Tekstil atıksuyunda takip edilmesi gereken temel parametreler KOİ ve renk olarak değerlendirilmektedir. Tekstil atıksularını diğer endüstriyel atıksulardan ayıran en önemli özellik bu atıksuların renkli olmalarıdır. Kullanılan renkler ve bu renkleri elde etmekte kullanılan kimyasal maddelerin çok çeşitli olması, bu atıksuların diğer kirletici parametrelerinin de çok çeşitli olmasının en önemli sebebidir. Tekstil atıksularının geniş pH aralığı, pH toleransı düşük olan konvansiyonel biyolojik ve kimyasal arıtma tesislerinde zorluklara sebep olmaktadır. Boyar maddelerin yüksek moleküllü bileşikleri biyolojik olarak ayrışmaya dirençli olduklarından aktif çamur sistemlerinde biyolojik olarak indirgenememektedir. Aynı zamanda ağartma ve temizleme için kullanılan kimyasallar da (deterjan, polihidroksialkanatlar b.) bu içeriğe dahildir. Şimdiye kadar tekstil endüstri atıksularının arıtılmasında çeşitli metotlar denenmiştir. Biyolojik arıtım yaklaşımı kimyasal arıtım teknolojileri daha kesin sonuç vermesine rağmen daha çevresel bir yaklaşım olduğundan, yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Tekstil atıksularının biyolojik arıtımında genellikle zor parçalanan KOİ ve boya maddesi için kullanılan renk içermesi klasik yöntemlerle arıtımını zorlaştırmaktadır. Membran Biyoreaktörler son yıllarda hem evsel hem de endüstriyel atıksuların arıtımı için klasik aktif çamur sistemlerine alternatif olarak kullanılmaktadır. Yalnızca biyolojik arıtma tercih edilen sistemler, özel olarak zor parçalanan KOİ ve boya maddesine dayanıklı ya da bu tür maddeleri subsrat olarak kullanabilen bakteri ya da fungi çeşitlerini izole ederek arıtma çalışmalarıdır. Aerobik granüler çamurlu reaktörler ve akışkan yataklı reaktörler de literatürde rastlanabilir iki yaklaşımdır. Bu iki çalışma tekstil atıksuları için denenmiş radikal biyolojik arıtma yöntemi olarak değerlendirilebilir. Reaktör tasarımı mikrobiyal topluluğun teksil atıksuları gibi zor arıtılabilen atıksuları daha iyi tolere etmesi amaçlı tasarlanmaktadır Bu gibi uygulamalara akışkan yataklı reaktörler, ve aerobik granüler çamur uygulamaları haricinde ender de olsa tutunarak çoğalma, biyofilm, örnek gösterilebilir. MBR’lar ise genellikle filtrasyon prosesiyle birlikte tipik aktif çamur sistemlerinin birleşimi olarak bilinmektedirler. Por boyutuna bağlı olarak çok iyi çıkış suyu kalitesi elde edilebilmektedir. Zorlaşan deşarj değerleri ve geri kazanım/kullanıma yönelik uygulamalar ve yaklaşımlar MBR sistemleri tercih ettirmektedir. MBR tasarımının biyolojik reaksiyonların verimini arttırdığı düşünülmektedir. MBRlar gerçek ölçekli sistemlerde ilk uygulandığında konvansiyonel sistemlerle bolca karşılaştırılmış ve uygulanabilirliğine yönelik optimizasyon çalışmaları hızlanmıştır. MBRlarda en çok rastlanan problemlerden biri olan tıkanma özellikle işletme şartları dikkate alınarak kontrol edilmeye çalışılmıştır. Biyokütle ve askıda katı maddelerin membran filtrasyonu ile tutulması ve dolayısıyla son çöktürme tankına gerek kalmaması da (reaktör hacminin azalması) MBR’ların tercih edilmesini kolaylaştırmaktadır. Bununla birlikte yukarıda bahsedildiği gibi, biyolojik arıtım bakış açısı ile de bazı temel avantajlar sağlamaktadır. Yüksek biyokütle konsantrasyonu, çamur yaşı ve hidrolik bekletme süresinin birbirinden ayrı kontrol edilebilmesi MBR’ları daha cazip hale getirmekte, uygulama alanını genişletmektedir. Yüksek biyokütle konsantrasyonuna klasik sistemlerde karşılaşılan sorunlar olmadan ulaşılması, SRT ve HRT’nin birbirinden bağımsız kontrolü (su porlardan geçerken, biyokütle geçemez) hem çamur yaşı aralığını genişletilmiş hem de hidrolik bekletme süresiyle sistemin hızı daha kolay ayarlanabilmektedir. İyi filtrasyon verimi ve dolayısıyla renk giderimi çöktürme ünitesinin gerekliliğini azaltmış ve son yıllarda endüstrilerin arzuladığı verimli arıtım ve hatta geri kazanım ve geri kullanım için en uygun yaklaşım gibi görünmektedir. Farklı reaktör tasarımı ile aynı reaktör içerisinde anaerobik, anoksik, aerobik şartlar sağlanabilmektedir. Endüstriyel atıksular özellikle tekstil atıksuları biyolojik uygulamalarla arıtılması zor olan atıksulardır. Aynı zamanda tekstil endüstrisi proseslerinin neredeyse tamamı yaş (su kullanılan) proseslerdir. MBR’ların, rahat ve geniş şartlarda uygulanabilmesi, az çamur üretimi, hızlı adapte olabilmesi, şok yüklemeleri iyi tolere edebilmesi, az çamur üretimi ve çoğu zaman iyi çıkış kalitesi ile endüstriyel atıksuların arıtımında kullanılması ve araştırılması oldukça olağan görünmektedir. Şimdilerde konvansiyonel ve kimyasal arıtmalardansa biyolojik, ileri ve geri kazanımı önemseyen yaklaşımlar ön plandadır ve desteklenmektedir. Çalışmalar biyolojik arıtmaların optimizasyonu üzerine yoğunlaşmaktadır. Mantarların bazı türlerinin membran filtrasyonu ile gerçek tekstil atıksuyu arıtımında kullanılması buna bir örnektir. Mantarlar bakterilere nazaran daha çok çalışmada kullanılmıştır. Bakteriler ve membran sistemleri birleştiren çalışmalar da bulunmaktadır. Ya da aktif karbon adsorpsiyonu, biyolojik sistemlerin birleştirildiği uygulamalar bu optimizasyon çalışmaları sonucu oluşmuştur. Anaerobik arıtma da bunlardan biridir. Zor parçalanan maddelerin önce anaerobik sistemden geçerek parçalanmasını kolaylaştırmak amaçlanmıştır. Fakat pilot ölçekli ve gerçek atıksu ile tekstil atıksuyunu MBR ile arıtma kapsamında sınırlı çalışma bulunmaktadır. Çalışmalar genellikle laboratuvar ölçekte ve sentetik atıksuyuna yoğunlaşmış, gerçek atıksu e pilot ölçekli sistemleri kapsayan çalışmaların azlığı belli bir eksiklik oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında bu kapsamda, laboratuvar ve pilot ölçekli batık membran biyo reaktörler (MBR) gerçek tekstil atıksuyu ile çalıştırılarak sistemlerin performansı incelenmiş, benzer çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Laboratuvar ölçekli sistem 42 gün çalıştırılırken, pilot ölçekli sistem ise mikrofiltrasyon membranlı MBR (MF-MBR), ultrafiltrasyon membranlı MBR (UF-MBR) ve anaerobik ön arıtmalı UF-MBR olmak üzere üç farklı koşullarda çalıştırılmıştır. Hem laboratuvar hem de pilot ölçekli sistemler aynı atıksu ile beslenmiştir. Çıkış sularında renk ve KOİ analizleri yapılmıştır. Pilot ölçekli MBR sisteminin çıkış suyu ile nanofiltrasyon ve ters osmoz prosesleriyle geri kazanılabilirlik ve geri kullanılabilirlik tespit edilmiştir. İşletme sırasında MBR sisteminin aerobik tankındanki UAKM ve AKM konsantrasyonun sürekli azaldığı görülmüştür. Bu azalma giriş suyunun zor parçalanır KOİ’den oluştuğunu göstermektedir. Pilot ölçekli sistemde ortalama %60 KOİ ve %47,1 (PtCo) renk giderimi gözlenmiştir. KOİ çıkış değerleri MF membrandan UF membran kullanımına geçildiğinde azaldığı gözlenmiştir.