Ömer Fatih Eser

13 Pages·2012·0.53 MB·Turkish

itüdergisi/e
su kirlenmesi kontrolü
Cilt:22, Sayı:1, 23-35
Mayıs 2012
Aerobik ve anaerobik ön arıtmalı membran sistemler ile
tekstil atıksularının geri kazanımı
Gül KAYKIOĞLU1, Aslı ÇOBAN2, Eyüp DEBİK3, B. Beril KAYACAN4, İsmail KOYUNCU5
1Namık Kemal Üniversitesi, Çorlu Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, 59860 Çorlu-Tekirdağ
2Bahceşehir Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, 34353 Beşiktaş-İstanbul
3Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, 34220 Esenler-İstanbul
4Tugal Çevre Teknolojileri Ltd. Şti., 34662, Koşuyolu, Üsküdar, İstanbul
5İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü,34469 Maslak-İstanbul

Özet
Günümüzde, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde endüstriyel atıksulardan rengin azaltılması ve
hatta atıksuların endüstriyel tesisin herhangi bir prosesinde tekrar kullanılabilmesi konusunda teş-
vikler yapılmakta ve bu konudaki çalışmalara ağırlık verilmektedir. Bu sebeple, fiziko-kimyasal, bi-
yolojik metodlar ve bunların kombinasyonları gibi yeni atıksu arıtım metodları ile ilgili çalışmalara
gereksinim duyulmaktadır. Bu çalışmada da, dokunmuş kumaş terbiyesi yapan bir tekstil endüstri-
sinden kaynaklanan atıksuların, aerobik ve anaerobik ön arıtılmasının ardından membran uygula-
maları ile elde edilecek süzüntü suyunun proseste tekrar kullanım olanakları değerlendirilmiştir.
2000 yılında geliştirilen ve henüz birkaç atıksuyun arıtımında laboratuar ve pilot ölçekte denenen
bir anaerobik reaktör olan Sabit Granül Yataklı Anaerobik Reaktör (SGYAR)’de arıtıma tabi tutul-
muş olan atıksu, daha sonraki adımda Ultrafiltrasyon+Nanofiltrasyon (UF+NF) ünitelerinden olu-
şan bir membran sisteme verilmiştir. Bunun yanında, çalışmada kullanılan atıksuyun temin edildiği
tekstil fabrikasında mevcut aerobik arıtma tesisi çıkış suyuna membran uygulaması (NF30 ve
NF10) sonucunda, geri kazanım olanakları uzun süreli (96 saat) çalışma sonucuna göre değerlen-
dirilmiştir. Yapılan denemelerde, her iki atıksu için de NF 30 membranların süzüntü suyu kalitesi
bakımından uygulamada en uygun membran olacağı kanaatine varılmıştır. Sonuç olarak, anaerobik
arıtma sonrası membran uygulamaları sonucunda tekrar kullanıma uygun su eldesi, yüksek iletken-
lik parametresi sebebiyle mümkün olmaz iken, aerobik arıtma tesisi sonrası membran uygulaması
sonucunda NF30 membran kullanımı ile proseste tekrar kullanıma (koyu renkli boyama, ilk yıkama
vb.) uygun süzüntü suyu elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Tekstil atıksuyu, tekrar kullanım, membran sistemler, anaerobik arıtma, aero-
bik arıtma.

*Yazışmaların yapılacağı yazar: Gül KAYKIOĞLU, [email protected]; Tel: [phone].
Bu makale, 17-20 Kasım 2012 tarihinde Namık Kemal Üniversitesi’nde gerçekleştirilen I. Ulusal Kıyı Bölgelerinde
Çevre Kirliliği ve Kontrolü Sempozyumu’nda sunulmuştur.
Makale metni 21.02.2012 tarihinde dergiye ulaşmış, 21.05.2012 tarihinde basım kararı alınmıştır. Makale ile ilgili tar-
tışmalar 30.09.2012 tarihine kadar dergiye gönderilmelidir.
Bu makaleye “Kaykıoğlu, G., Çoban, A., Debik, E., Kayacan, B.B., Koyuncu, İ., (2012) ‘Aerobik ve anaerobik ön arıt-
malı membran sistemler ile tekstil atıksularının geri kazanımı’, İTÜ Dergisi/E Su Kirlenmesi Kontrolü, 22: 1, 23-35”
şeklinde atıf yapabilirsiniz.
G. Kaykıoğlu ve diğerleri
Reuse of textile wastewater by Membrane experiments were performed at constant
flow (300 L/h), pressure (10 bar) and temperature
membrane systems with aerobic and
(25 oC). Permeate samples were collected in each 24
anaerobic pre-treatment
h period during the long-term experiments.

Extended abstract According to the results of analyses, between NF10
Nowadays, reuse of industrial wastewaters, which and NF30 membranes significant difference in COD
are especially originated from textile industry is at- and color removal rates were not detected. Howev-
tractive in the developed and developing countries er, NF30 membrane was more successful in conduc-
due to decrease of fresh water sources. As textile tivity removal rate (60-64 %) than NF10 membrane
industries consume plenty of water, the quantity of (51-53 %) for aerobically and anaerobically pre-
effluents derived from such industries is more. Ad- treated textile wastewaters, respectively. Every fibre
vanced treatment methods such as membrane pro- (wool, silk, cotton, polyester, etc.) has different re-
cesses are very promising. The use of a combined quirements for process water quality, and, therefore,
process employing membranes has been suggested it is difficult to define a general standard for water
recently to overcome the disadvantages of conven- reuse in the textile industry. Reuse facilities in the
tional treatment plants and promote the reuse of textile industry were evaluated by literatures ac-
wastewater. In this study, reuse of textile wastewater cording to the results of the analysis after membrane
originated from cotton textile industry is evaluated filtration applications of aerobically and anaerobi-
in terms of COD, color and conductivity removal cally pre-treated textile effluents. The permeate ef-
with long-term experiments (96 h). Long- term ex- fluents were obtained with UF10+NF30 applica-
periments of aerobically and anaerobically pre- tions for aerobically pre-treated wastewater that
treated wastewater by NF10 and NF30 membranes were acceptable for reuse facilities (COD: 218
have been made after UF10 membrane application. mgO /L, color: 30 Pt-Co and conductivity: 2350
2
Wastewater was produced from the process in a fac- µS/cm). However, as a result of long-term experi-
tory that was used to created dyes for 95% cotton ments, permeate effluents obtained with
and 5% synthetic fibres. The domestic wastewater UF10+NF10 and UF10+NF30 applications for an-
content of the textile wastewater flow was 1%. Sodi- aerobically pre-treated wastewater were not ac-
um chloride and urea were used as fixing materials ceptable for reuse due to high conductivity. This sit-
during the dying process. The raw textile wastewater uation can be explained by the presence of dissolved
was treated by using the aerobic treatment in factory organic matter in anaerobically pre-treated
(nitrifying aerobic sequencing batch reactor (SBR)) wastewater. SGBR effluents consisting of dissolved
and laboratory-scale anaerobic reactor, namely the organic matter, humic matters, polysaccharides,
static granular bed reactor (SGBR), which was de- amino acids, proteins, fatty acids, phenols, carbox-
veloped in 2000 and has been used in several labor- ylic acids, quinine, lignin, carbohydrates, alcohol
atory and pilot plant studies. The laboratory-scale and resins must be considered. The reason for high-
SGBR was 15 cm in diameter and 50 cm in length er conductivity values for anaerobically pre-treated
and had an effective volume of 3 L. Granulated an- wastewater could be the presence of highly soluble
aerobic sludge was used as the seed and filling ma- content and too many low molecular weight of or-
terial in the anaerobic reactor. The acclimation pe- ganic molecules that might be present after the an-
riod was set at five weeks with a synthetic solution aerobic treatment.
(2000 mgO /L) containing milk powder in the SGBR.
2
SGBR works like an anaerobic biofilter since it in- To further validate this statement, dissolved organic
volves no mixing systems and has stable granule matter analysis should be made on effluent samples
media. The membrane system was supplied by Os- and on the organic matter at membrane surface. The
monics® Inc. and consisted of a GE SepaTM CF2 water produced after UF+NF treatment using aero-
membrane cell. NF and UF membranes were sup- bically pre-treated effluents had reasonable COD,
plied from Macrodyn® Nadir as flat sheets. The con- colour and conductivity, which met the water reuse
centrated stream was flowed back to feed the vessel, requirements for delicate processes such as dyeing
while the permeate stream was collected separately. with black colors.
A cartridge filter (10-µm pore size) was used as a
pre-filter to remove coarse particulates from the Keywords: Textile wastewater, reuse, membrane
wastewater prior to entering the membrane cell. systems, anaerobic treatment, aerobic treatment.

24
Aerobik ve anaerobik ön arıtmalı membran sistemler ile tekstil atıksularının geri kazanımı
Giriş vansiyonel yöntemlerle giderilemeyen yoğun
Sınırlı olan temiz su kaynaklarının aşırı tüketimi rengin, yüksek verimle giderilebildiği görül-
ve üretimde kullanılan bu suyun atıksu şeklinde mektedir. Bu sebeple, sabit granül yataklı anae-
kontrolsüz olarak alıcı ortamlara deşarjı önemli robik reaktör (SGYAR) ile tekstil atıksularının
çevresel etkilere sebep olmaktadır. Bu sebeple, özellikle renk ve KOİ giderimi üzerinde çalışıl-
atıksuların deşarj edilmeden önce uygun arıtma mıştır. SGYAR ile daha önce birkaç atıksu ile
yöntemleriyle arıtılması gerekmektedir (De Flo- çalışılmış olmakla birlikte, gerçek ölçekte uygu-
ria vd., 2005). Fiziksel, kimyasal ve biyolojik laması bulunmamaktadır. Çalışmada, suların
arıtma yöntemleri, tekstil endüstrisinden kirlilik geri kazanımında kullanılan membran sistemle-
konsantrasyonun azaltılması ya da elimine rin, SGYAR sisteminin ardından uygulanması
edilmesi için kullanılmakta ve kanunların sınır- ile tekstil atıksularının işletmede tekrar kullanı-
ladığı deşarj limitlerine uygun kalitede su deşarj labilecek duruma getirilmesi araştırılmıştır. Bu
edebilmektedir. Ancak, bu tip arıtmalar prosesin çalışmada tekstil atıksularının arıtılması amacıy-
hiçbir basamağında suyun tekrar kullanımına la anaerobik reaktör olarak SGYAR’ün kulla-
izin vermemektedir. Biyolojik olarak arıtılmış nılmasının en önemli nedenleri aşağıdaki gibi
tekstil atıksuyunda hala önemli miktarda kirleti- sayılabilir.
ciler bulunmaktadır. Bunlar, askıda katılar, KOİ,
BOİ, yüksek pH ve oldukça yüksek renktir (Lo-  Anaerobik arıtma sistemleriyle tekstil atıksu-
pes vd., 2005; Marcucci vd., 2002; Fersi vd., larından renk ve KOİ gideriminin başarı ile
2005). yapılabilmesi,
 Daha önce yapılan çalışmalarda, SGYAR ile
Tekstil endüstrisinde, özellikle de tekstil son yüksek organik yüke sahip atıksulardan yük-
işlemlerinde yıkama, ağartma, baskı, boyama sek KOİ giderme verimleri elde edilmiş ol-
ması,
gibi tekstil üretim proseslerinde yüksek kalitede
su gereksinimi önemli bir faktördür. Tekstil fir-  Karıştırma gereksinimi olmaması nedeniyle,
diğer anaerobik sitemlerden daha ekonomik
maları genellikle yeterli su kaynağı bulamama
olabilmesi,
sıkıntısı yaşamaktadırlar. Gelecekte, tekstil fab-
 Alıştırma döneminin diğer anaerobik sistem-
rikalarının birçoğu temiz su elde edebilmek için
lere göre kısa olması,
tekrar kullanımın gerekliliği ile karşılaşacaktır.
 SGYAR’ün geliştirilmeye açık olması,
Ancak geleneksel olarak kullanılan arıtma me-
 SGYAR ile daha önce tekstil atıksularının
totları ile istenilen su kalitesi elde edilememekte
arıtımı üzerine herhangi bir çalışma yapıl-
(Fersi vd., 2005) olup, daha ileri teknolojilerin
mamış olmasıdır.
düşük maliyetle kullanımı araştırılmaktadır.

Ayrıca, atıksu temin edilen tekstil endüstrisinde
Ülkemizde Su Kirliliğinin Kontrolü Yönetme-
mevcut bulunan aerobik arıtma tesisi çıkış su-
liği’ne renk parametresinin eklenmiş olması, su
yunda da membran uygulamaları gerçekleştirile-
kıtlığı ve su maliyetinin artması, atıksuların tek-
rek, hem aerobik arıtma sonrası membran uygu-
rar kullanımına karşı olan ilgiyi her geçen gün
lamalarının geri kazanım anlamındaki başarısı
daha da arttırmaktadır.
değerlendirilmiş, hem de anaerobik reaktörle

süzüntü suyu mukayesesi gerçekleştirilmiştir.
Günümüzde, yoğun renk ve kirlilik yüküne sa-
hip tekstil atıksularının arıtılması için daha çok
Tekstil atıksularının geri kazanımında
aktif çamur sistemleri kullanılmaktadır. Ancak
aktif çamur sistemleri, çamur kabarması, aşırı membran uygulamaları
çamur üretimi, havalandırma için yüksek enerji Gelecekte, mevcut yöntemlerin etkin bir arıtma
ihtiyacı gibi olumsuzlukların dışında, atıksudaki sağlayamaması ve deşarj standartlarının giderek
rengin gideriminde de çok başarılı olamamakta- ağırlaşması sebebiyle ozonlama ve membran
dır. Ayrıca anaerobik arıtma sistemleri ile yapı- prosesleri gibi ileri arıtma yöntemlerine olan
lan çalışmalara göre, tekstil atıksularından kon- ihtiyaç daha da artacaktır. Tek başına veya bir-
25
G. Kaykıoğlu ve diğerleri
likte kullanılan konvansiyonel yöntemler temel beraber, düşük molekül ağırlıklı ve çözünebilen
olarak deşarj standartlarını sağlamaya yönelik boyaların (asit, direkt, reaktif, bazik vb.) gide-
olarak uygulanmaktadır (Çapar vd., 2004). riminde kullanılamamaktadır. Bu nedenle
Ozonla kimyasal oksidasyon ya da UV- UF’den elde edilen süzüntünün direkt olarak
radyasyon ve ozon/H O kombinasyonları da tekrar kullanımı mümkün olmamakta ve bunun
2 2
oldukça verimli bir şekilde kullanılmakta, ancak için de nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO)
bu prosesler yüksek maliyetlere sebep olmakta- ile tekrar filtrasyonu gerekmektedir (Akbari vd.,
dır (Bes-Pia vd., 2003) . Bu sebeple membran 2002; Tang ve Chen, 2002; Barredo-Damas vd.,
teknolojileri, çeşitli tekstil atıksularının arıtı- 2006). RO membranlarının çoğu iyonik türler
mında gerçekçi ve fizibil bir seçenek olmaktadır için %90’nın üzerinde verim göstermekte ve
(De Floria vd., 2005). Geri dönüşüm sistemi ile yüksek kalitede bir süzüntü eldesi sağlamakta-
bazı proseslerin suyu kullanılırken, hem proses dır. Boya banyoları çıkış sularındaki boyalar ve
suyu ihtiyacı karşılanmakta, hem de atıksu de- yardımcı kimyasallar tek bir basamakta gideri-
şarjı azalmaktadır. Membran filtrasyon sistemle- lebilmekle beraber yüksek ozmotik basınç fark-
ri, boyalar ve diğer kimyasal maddelerin hiçbir lılığı ters osmoz uygulamalarını sınırlandırmak-
kimyasal ya da fiziksel deformasyona uğrama- tadır (Kocaer ve Alkan, 2002). Diğer taraftan,
dan geri kazanımını da mümkün kılabilmekte- RO kullanımında yüksek tabakalaşma problemi
dir. Böylece, endüstriyel kirlilik kontrolü ve su oluşmakta ve bu da düşük akı ile düşük ayırma-
kaynaklarının korunması da sağlanmaktadır. Bu ya sebep olmaktadır (Tang ve Chen, 2002).
bağlamda, membran sistemler, hem ekonomik,
hem de ekolojik yararlar sağlayabilmektedir NF membranlar, düşük molekül ağırlıklı orga-
(Baburşah vd., 2006; Lopes vd., 2005; Akbari nik bileşiklerin (200-1000 g/mol) ve iki değer-
vd., 2002). likli tuzların (yumuşatmada etkili) ayırımını ba-
şarı ile sağlamaktadır. Ayrıca, NF membranlar
Boyalı tekstil atıksularının membran prosesleri negatif yüzeysel yüklerinden dolayı iyon seçici-
ile arıtılmasının konvansiyonel yöntemlerle arıt- dir. Yani, çok değerlikli anyonlar tek değerlikli
maya göre en önemli avantajı boyanın sürekli anyonlara göre daha iyi tutulurlar. Membranla-
olarak arıtılabilmesi ve konsantre edilerek atık- rın bu karakteristiğine bağlı olarak boyalı atık-
sudan ayrılmasının mümkün olmasıdır (Kocaer sularda bulunan bir kısım yardımcı kimyasallar
ve Alkan, 2002). Membran sistemler kullanıla- membrandan geçebilmektedir (Kocaer ve Al-
rak atıksu deşarjı %63 oranında azaltılabilmekte kan, 2002; Koyuncu vd., 2004).
ve geri kazanılan su birçok proseste kullanıla-
bilmektedir (Baburşah vd., 2006). Geri kazanım Ham tekstil atıksularının membran sistemler
ve tekrar kullanım yoluyla yeraltı suyu rezervle- kullanılarak geri kazanımı halinde tıkanma
rinin daha az kullanılması da sağlanmaktadır.
problemleri, sıklıkla membran değiştirme sebe-
Bu çevresel faydalar, çoğu zaman membran sis-
biyle maliyet artışı, enerji maliyeti, işletme güç-
temlerinin başlangıçtaki yüksek yatırım maliyeti-
lüğü gibi problemler oluşabilmektedir. Bu se-
ni telafi edecek düzeyde olmaktadır.
beple, tekstil atıksularının membran sistemlere

verilmeden önce ön arıtmadan geçirilmesi uy-
Tekstil atıksularının geri kazanımında membran
gun olmaktadır. Bu çalışmada da, hem aerobik
sistemlerinin kullanımı halinde tekrar kullanım
arıtma hem de anaerobik ön arıtmanın ardından
sisteminin geri ödeme periyodu için 2 yıldan
UF ve NF uygulamasının 96 saat süren etkileri
daha düşük bir zaman dilimi yeterli olmaktadır
ve çıkış suyu kalitesinin tekrar kullanım olanak-
(Koyuncu vd., 2004).
ları değerlendirilmiştir.

Bazı araştırmacıların yaptıkları çalışmalara gö-
Materyal ve metot
re, ultrafiltrasyon (UF), yüksek molekül ağırlıklı
ve çözünemeyen boyalar (indigo, dispers), yar- Pamuklu tekstil endüstrisi atıksuyu
dımcı kimyasallar (polivinil alkol) ve su geri Çalışmada kullanılan atıksu, dokunmuş kumaş
kazanımı için başarılı bir şekilde uygulanmakla terbiyesi yapan bir fabrikadan temin edilmiştir.
26
Aerobik ve anaerobik ön arıtmalı membran sistemler ile tekstil atıksularının geri kazanımı
İşletmede çoğunlukla reaktif boyalar olmak üze- Sabit granül yataklı anaerobik reaktörün
re kükürtlü boyalar ve indigo boyalar ile pamuk- dizaynı ve işletilmesi
lu kumaş boyaması yapılmaktadır. Tesiste atık- Çalışmada kullanılan sabit granül yataklı anae-
su oluşturan kaynaklar; haşıllama, haşıl sökme, robik reaktör (SGYAR) krom çelik malzemeden
boyama, yıkama, merserizasyon ve kasarlama silindirik olarak yapılmıştır. Atıksu reaktörün
(ağartma) adımlarıdır. üst kısmından beslenmekte, arıtılmış su ise reak-
törün alt kısmından deşarj edilmektedir. Gazın
Fabrikada fikse malzemesi olarak sodyum klo- toplanması için reaktörün üst bölgesinde boşluk
rür (NaCl) ve üre kullanılmaktadır. Bu fabrika- bırakılmış olup, oluşan gaz reaktörün üst kıs-
da oluşan evsel ve endüstriyel atıksular halen bir mından alınmaktadır. Reaktörün aktif hacmi
ardışık kesikli aerobik arıtma tesisi ile arıtılmak- 3 L’dir. Gerektiğinde granül deşarjı yapmak için
tadır. Atıksuyun yalnızca %1’lik bir kısmı evsel reaktörün yan yüzeyinde üç adet ve arıtılan su-
atıksulardan oluşmaktadır. Çalışmada kullanılan yun çıkışı için alt kısımda bir adet çıkış borusu
tekstil fabrikasına ait genel özellikler Tablo 1’de bulunmaktadır. Reaktördeki granülün kaçışını
verilmiştir. önlemek için reaktör tabanına 3 mm çaplı çakıl
konulmuştur. Çakıl tabakasının alt kısmında re-
Tablo1. Çalışmada atıksuyu kullanılan tekstil aktörden hem çakılların hem de granüllerin ka-
endüstrisinin genel özellikleri çışını önlemek amacıyla 1 mm gözenek çaplı
(Kaykıoğlu vd., 2011) elek bulunmaktadır. Yatak malzemesi olarak
tamamen anaerobik granül kullanılmıştır.
SGYAR’e ait şematik gösterim Şekil 1’de ve-
Elyaf tipi Pamuk (%95), polyester
(%5) rilmiştir. Anaerobik granül, civardaki bir yukarı
Boya tipi Reaktif, indigo, kükürt akışlı çamur yataklı anaerobik (UASB) arıtma
Fiksasyon maddesi NaCl, üre
tesisinden temin edilmiştir. Reaktöre günlük
Atıksu arıtma tipi Ardışık kesikli aerobik reak-
olarak beslenen atıksu debisi zaman ayarlı peris-
tör (AKR)
Arıtma tesisi kapasitesi 3000 m3/gün taltik pompa ile sağlanmıştır. Reaktör oda sıcak-
lığında çalıştırılmış ve meydana gelebilecek

herhangi bir kaçak problemine karşı da gerekli
Mevcut arıtmada 4 adet biyolojik havalandırma
önlemler alınmıştır.
havuzu bulunmaktadır. Biyolojik arıtma için ge-
rekli oksijen 4 adet aeratör aracılığıyla suya ve-
rilirken, aynı zamanda havuzda tam karışım da Krom çelikten yaptırılmış olan anaerobik reak-
sağlanmaktadır. Atıksuyun içindeki organik töre besleme, 2000 mg/L KOİ eşdeğerli süt tozu
maddeler bir dizi biyokimyasal reaksiyon sonu- çözeltisi ile hidrolik bekletme süresi 24 saat ola-
cu aktif çamur adı verilen mikroorganizmalar cak şekilde başlatılmıştır. Kararlı hale gelen
topluluğu tarafından biyolojik olarak parçalan- anaerobik reaktöre gerçek tekstil atıksuyu bes-
dıktan sonra çöktürme fazı gerçekleştirilmekte- lemesi yapılmıştır. Bu besleme periyodunda or-
dir. Çöktürme fazını takiben arıtılmış su hava ganik yükleme oranı 1.7 kg/m3.gün olmuştur.
kontrollü vana aracılığıyla son noktaya deşarj Anaerobik reaktöre atıksu beslemesi yapılma-
edilmektedir. Sistemde oluşan biyolojik çamur dan önce pH ayarlaması ve KOİ/Azot/Fosfor
ise çamur pompaları aracılığıyla çamur susuz- (C/N/P) oranı 300/5/1 olacak şekilde nütrient
laştırma ünitesine verilmektedir. Biyolojik ça- dengelemesi yapılmıştır. Alkalinite miktarları
mur öncelikle çamur yoğunlaştırma ünitesinde girişte 1000-1500 mg/L olacak şekilde tutulma-
mekanik yoğunlaştırıcı aracılığıyla yoğunlaştır- ya çalışılmıştır. Reaktör çıkışından numune alı-
ma işlemine tabi tutulmakta, daha sonra bir adet narak ve gaz ölçümleri yapılarak reaktör verimi
yüksek basınçlı piston pompa ile filtre prese ve- kontrol edilmiştir.
rilip susuzlaştırılmakta ve kek haline getirilerek
uzaklaştırılmaktadır. Filtrat suyu bir adet atıksu Anaerobik reaktörün verimiyle ilgili detaylar
pompası ile biyolojik arıtmaya geri devrettiril- Debik ve diğerleri (2012) çalışmasında belirtil-
mektedir. Presleme işleminde ayrıca polimer miştir. KOİ giderimi %74 ve renk giderimi %57
dozlaması yapılmaktadır. elde edilmiştir (Kaykıoglu vd., 2011).
27
G. Kaykıoğlu ve diğerleri
vanası, soğutma sistemi, hidrolik el pompası ve
besleme tankı ünitelerinden meydana gelmekte-
dir. Membran prosesine ait akım şeması Şekil
2’de gösterilmiştir.

Membran hücresi alttan basınç uygulanarak sı-
kıştırılmakta ve bu şekilde, uygulanan besleme
akımındaki basınca dayanıklı olması sağlan-
maktadır. Membran hücre muhafazasındaki pis-
ton sistemine uygulanan basınç hidrolik el pom-
pası ile gerçekleştirilmektedir. Tesis, besleme
tankı içerisine ve membran konsantre hattı üze-
rine yerleştirilen iki soğutma tertibatına sahiptir.
Soğutma tertibatı ile çalışılan suyun sıcaklığı

oda sıcaklığında sabit tutulmuştur.

Şekil 1. SGYAR’ün şematik diyagramı
Membran tesisinde tanktaki besleme suyu ilk
(Çoban, 2009)
olarak pompa aracılığı ile kartuş filtreye gönde-

rilmekte, kartuş filtreden geçen akım daha sonra
Ham, aerobik ve anaerobik ön arıtmaya tabi tu-
tulmuş atıksuların karakteristikleri Tablo 2’de membran hücresine girmektedir. Membran hüc-
verilmiştir. resinde akım konsantre akım ve süzüntü akımı
olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Konsantre
Membran sisteminin kurulumu ve işletmeye akım besleme tankına geri devrettirilirken, sü-
alınması züntü akımı akıyı belirlemek için bilgisayara
Deneylerde kullanılan laboratuar ölçekli memb- bağlı bir hassas terazi üzerindeki beherde top-
ran tesisi OSMONICS marka membran hücresi lanmaktadır.
içermektedir. Paslanmaz çelikten imal edilmiş
bu tesis üç fazlı akım ile çalışan bir yüksek ba- Deneyler, UF membranlar için 3 bar, NF memb-
sınç pompasına sahiptir. Tesis, yüksek basınç ranlar için ise 10 bar basınçta gerçekleştirilmiş-
pompası, ince kartuş filtre, membranın yerleşti- tir.
rildiği membran hücresi, membran hücre muha-
fazası, membran hücresine giriş ve çıkışta ol- Membranlara ait teknik özellikler Tablo 3’te ve-
mak üzere manometreler, yüksek basınç ayar rilmiştir.

Tablo 2. Ham, aerobik ve anaerobik ön arıtmaya tabi tutulmuş atıksuların karakteristikleri (Kayki-
oglu vd., 2011 ve Kaykioglu vd., 2012)

Atıksu KOİ AKM NH -N TP Sülfat
3
pH
mg/L mg/L
mg/L mg/L mg/L
Ham atıksu 12±1 1660±300 130±50 10±2 1.55±1 150±50
Aerobik
arıtılmış atık- 7.1±0.3 450±200 70±10 7.6±5 0.41±0.1 370±20
su
Anaerobik
arıtılmış atık- 7.2±0.5 440±10 130±50 13.2±3 0.5±0.3 150±100
su
28
Aerobik ve anaerobik ön arıtmalı membran sistemler ile tekstil atıksularının geri kazanımı

Şekil 2. Membran prosesinin akım şeması (Kaykıoğlu vd., 2011)

Tablo 3. Kullanılan membranlara ait teknik bilgiler

Membran MWCO aM.İ.B. bM.İ.S.
Membran tipi Üretici firma Materyal
özelliği kDa bar Co
NP 010 Polieter sül-
Macrodyn® Nadir Hidrofilik - 40 95
(NF 10) fon
Dayanıklı
NP 030
Macrodyn® Nadir Polieter sül- Hidrofilik - 40 95
(NF 30)
fon
UC 010
Macrodyn® Nadir Selüloz - 10 3 55
(UF 10)
aMaksimum işletme basıncı, bMaksimum işletme sıcaklığı.

Uzun süreli (96 saat) membran denemeleri renk parametreleri ölçülmüştür. İletkenlik (mili-
Laboratuar ölçekli anaerobik reaktör ve tam öl- Siemens, mS) ve pH ölçümleri için (Eutech
çekli aerobik arıtma tesisi çıkış suları NF10 ve 9500) marka pH metre kullanılmıştır. Renk öl-
NF30 membranları kullanılarak KOİ, renk ve çümü Hazen (Pt-Co) biriminde fotometrik ola-
iletkenlik parametreleri bazında geri kazanım rak Merck SQ-118 marka cihaz kullanılarak
imkanlarını değerlendirmek üzere uzun süreli gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlerde standart
(96 saat) deneyler yapılmıştır. Her iki NF uygu- metotlar takip edilmiştir (APHA&AWWA, 2005).
lamasından önce atıksular UF10 membrandan Kullanılan atıksuların pH değerleri yaklaşık 7
geçirilmiştir. değerinde tutulmuştur. Deneyler sabit debi (300
L/st), sabit basınçta (10 bar) ve sabit sıcaklıkta
İzlenen parametreler (25oC), 96 saat süre ile gerçekleştirilmiştir. Bes-
Membrana beslenen suyun ve süzüntü suyunun leme haznesi ve süzüntüden her 24 saatte bir
kalitesini belirlemek amacıyla, KOİ, iletkenlik alınan numunelerde analizler gerçekleştirilmiştir.

29
G. Kaykıoğlu ve diğerleri
Deneysel çalışma sonuçlarının
değerlendirilmesi
Süzüntü suyunda giderme verimleri
Uzun süreli deneyler sonucunda elde edilen sü-
züntü sularındaki KOİ, renk ve iletkenlik para-
metreleri belirlenerek, giderme verimleri değer-
lendirilmiştir. Bu amaçla, her 24 saatlik zaman
diliminde besleme tankı ve süzüntü suyundan
numuneler alınmıştır. Alınan numunelerden elde
edilen analiz sonuçları Şekil 3, Şekil 4, Şekil 5
ve Şekil 6’da gösterilmiştir.

Şekil 4. Aerobik arıtma+NF30 ile elde edilen
süzüntü suyu kalitesi

Aerobik arıtma tesisi çıkış sularının, 96 saat sü-
ren NF10 membran deneyleri sürecinde her 24
saatte bir elde edilen süzüntü suyundaki gider-
me verimleri KOİ için, %80 ile %78 arasında
(standart sapma (ss); ±1.02), renk %87 ile %85
arasında (ss; ±1.13) ve iletkenlik %53 ile %51
arasında (ss; ±0.76) değişmiştir. Aerobik arıtma
tesisi çıkış sularının NF30 membran ile gerçek-
leştirilen uzun süreli deneyleri sonucunda da,
Şekil 3. Aerobik arıtma+ NF10 ile elde edilen %79 ile %82 arasında KOİ giderimi (ss; ±1.31),
süzüntü suyu kalitesi %90 ile %91 arasında renk giderimi (ss; ±0.66)

30
Aerobik ve anaerobik ön arıtmalı membran sistemler ile tekstil atıksularının geri kazanımı
ve %62 ile %60 arasında ise iletkenlik giderimi derme verimi (ss; ±1.42), %88 ile %90 arasında
(ss; ±0.58) elde edilmiştir. renk giderme verimi (ss; ±0.71) ve %62 ile %64
arasında iletkenlik giderme verimi (ss; ±0.75)
elde edilmiştir. Giderme verimindeki zamana
bağlı gerçekleşen azalmalar, standart sapmalara
bağlı olarak çalışılan zaman dilimi açısından
önem arz etmemektedir.

Şekil 5. SGYAR+NF10 ile elde edilen süzüntü
suyu kalitesi

Laboratuar ölçekli olarak çalıştırılan SGYAR
çıkış suyunun NF10 membran ile uzun süreli
denemeleri sonucunda KOİ giderme verimi %75 Şekil 6. SGYAR+NF30 ile elde edilen süzüntü
ile %76 arasında (ss; ±0.92), renk giderme ve- suyu kalitesi
rimi %85 ile %87 arasında (ss; ±0.93) ve ilet-
kenlik giderme verimi ise %53 ile %51 aralığın- Besleme haznesinde ilk 24 saat içerisinde KOİ
da (ss; ±0.71) tespit edilmiştir. Anaerobik reak- konsantrasyonu bakımından bir miktar azalma,
tör çıkış suyunun NF30 ile uzun süreli deneyler renk konsantrasyonu bakımından da çok önemli
sonucunda da, %72 ile %69 arasında KOİ gi- olmayacak düzeyde artış tespit edilmiştir. Bes-
31
G. Kaykıoğlu ve diğerleri
leme suyunun geri devrettirilmesi sebebiyle bu dayanıklı polietersülfon), süzüntü kalitesindeki
durum olağan karşılanmaktadır. İletkenlik değe- değişimin nedeni olarak gösterilebilir.
ri zamana bağlı olarak ciddi bir değişiklik gös-
termemiştir. Geri kazanım
Tekstil endüstrisinde çok çeşitli prosesler bu-
NF30 membran kullanılarak yapılan çalışmalar- lunması sebebiyle çok farklı kalitede sulara ihti-
da, her iki atıksu için, renk ve iletkenlik gideri- yaç duyulabilmektedir. Geri kazanılmaya çalışı-
minde üstünlükler göze çarpmaktadır. Bu sebep- lan suların kalitelerine göre prosesleri belirle-
le giderme verimleri baz alındığında, NF10 ve mek de bu anlamda zor olmaktadır. Literatürde
de tekstil endüstrisinde kullanılan su kalitesi ile
NF30 membranların uzun süreli çalışması sonu-
ilgili net bir bilgi bulunmamaktadır. Yapılan li-
cunda, her iki atıksu için de NF 30 membranla-
teratür araştırmaları sonucunda tekstil endüstri-
rın süzüntü suyu kalitesi bakımından uygulama-
sinde tekrar kullanılabilir suyun karakteristikleri
da en uygun membran olacağı sonucuna varıl-
Tablo 4’te özetlenmiştir. Tablo 4’e göre, genel
mıştır. Tablo 3’e göre genel olarak benzer özel-
olarak tekstil endüstrisinde kullanılabilecek su-
likler gösteren NF membranların materyalleri-
ların maksimum 218 mg/L KOİ, 2350 µS/cm
nin farklı olması (NF10 polieter-sülfon ve NF30
iletkenlik ve 30 Pt-Co renk içermesi uygun gö-
rülmektedir.

Tablo 4. Literatüre göre tekstil endüstrisinde tekrar kullanılabilir suyun karakteristikleri

KOİ İletkenlik Renk
Kaynak Tekrar Kullanım Kriteri
mg/L µS/cm
Li ve Zhao, 0-2 Lovi- Reaktif ve asit boyama proseslerinde
0-160 800-2200
1999 bond tekrar kullanım
0.01 Sentetik elyaf boyaması
Rozzi vd., 1999 30 1800
(426 nm)
Tekstil fabrikaları için tekrar kulla-
Rozzi vd., 1999 <10 <40 Renksiz
nım
Goodman ve %100 pamuklu kumaşın reaktif bo-
20-30
Porter, 1980 178-218 1650-2200 yama prosesi için tekrar kullanım
Pt-Co
(Uzal,2007)
<1m-1 Tekstil endüstrisinde tekrar kullanım
Brik vd., 2006 <30 <1800
(426 nm) için genel kriterler
Gozalvez- Tekstil endüstrisinde tekrar kullanım
Zafrilla vd., <20 <500 - suyu için spesifikasyonlar
2008
Boyama ve baskı prosesleri için tek-
Lu vd., 2009 <50 - -
rar kullanım
Comodo vd., 0.02 Düşük kalitede yün boyama için tek-
40 2.000
1993 (426 nm) rar kullanım
Ciardelli vd., 0.002 Tekstil fabrikalarınını bütün prosesle-
34 35
2001 (420 nm) ri için uygun su kalite özellikleri
Doğal ve sentetik iplik boyama ve
Marcucci vd.,
8-10 330-2350 - açık renklilerin yıkanması için tekrar
2001
kullanım
Bes-Pia vd., Ağartma prosesinde tekrar kullanım
100 1000 -
2005; 2003 için yeterli kalite
32