Pilot tests with MBR system for wastewater treatment and production of process water from wastewater with integrated MBR-NF, MBR-RO processes
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2018
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
This thesis is composed of two parts. It is aimed to improve the working
conditions of the membrane bioreactor (MBR) system used in wastewater
treatment in the first part and to obtain process water for different purposes by
using nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) systems from the wastewater
treated with MBR system in the second part. In line with these objectives, various
experiments were carried out with, pilot scale MBR, NF and RO systems in the
portable laboratories established in the Wastewater Treatment Plant of ĠTOB
Organized Industrial Zone (ITOB-OSB) within the Ġzmir borders.
The most important problem in recent times is the gradual reduction of clean
water resources and the elimination of wastewater generated by industrial and
municipal processeses. One of the methods used in wastewater treatment is the
hybrid systems called as membrane bioreactor (MBR) which consist of membrane
filtration and biological treatment. Problems arising from water hardness fouls the
membranes and decrease the flowrate of the systems. The same problem is seen in
the MBR units of ĠTOB-OSB. It is aimed to minimize the problems experienced
and to determine the conditions in which the system will work best with the least
possible cleaning. Plate type, Kubota brand polyethylene membranes are used in
the studies with different antiscalant doses, different antiscalant types and different
diffuser hole diameters. Water quality analysis and measurement of flowrate are
conducted to control pilot MBR system. MBR permeate is evaluated as effluent of first treatment. Salinity of the
wastewater cannot be removed by this method. In order to reuse the MBR treated
wastewater for different purposes, a quality of water must be produced. High
quality is required for boiler feeding and cooling water purposes. Advanced
treatment can be conducted as solution. NF and RO systems were used as
advanced treatment methods in the second part of this thesis. In systems called
pilot systems, three TM720D-400 RO and three TM620-400 NF membranes were
used. In the mini-pilot system, there were Dow Filmtech BW 30 (RO) and NF 90
(NF) membranes. Different membrane configurations, use of NF system as
pretreatment are investigated with pilot scale systems and possibility to produce
process water is conducted. Experiments with mini-pilot system took 24 hour for
each membrane in a cycle. five cycles are completed and produced water is
examined for the process water production. Quality analyses of the samples are
carried out and the results are compared with the process water quality standards
of some sectors obtained from the literature. Some other process water quality
requirements are obtained through questionnaires made with different sectors
established in the ITOB-OSB.
Partially the same success has been achieved with NF and RO membranes
with pilot systems. Permeate quality of RO system was much better than the
required quality parameters while the upper limit of the same parameters is forced
with the NF system. So, it is thought that it is more accurate to produce sector
specific process water instead of producing one kind of process water. In studies
using mini-pilot system, it is found that both RO and NF membranes provide most
of the process water quality. Permeate quality of NF90 and BW30 membranes
were very close.
Cost of produced process water with pilot systems was changing between
1.22 € and 1.50 € for RO system and it was changing between 0.69 € and 0.74 €
for NF system.
Bu tez iki bölümden oluşmuştur. İlk kısımda; atıksu arıtımında kullanılan membran biyoreaktör (MBR) sisteminin çalışma koşullarının iyileştirilmesi, ikinci kısımda ise MBR sistemiyle arıtılan atıksudan nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO) sistemleri yardımıyla farklı sektörler için proses suyu elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda İzmir sınırları içerisindeki İTOB-OSB Atıksu Arıtma Tesisi'nde kurulu bulunan taşınabilir laboratuarlarda pilot ölçekli MBR, NF ve RO sistemleriyle deneyler yapılmıştır. Son zamanların en önemli problemlerinden biri temiz su kaynaklarının giderek azalması ve evsel/endüstriyel atıksuların bertaraf edilmesidir. Atıksu arıtımında kullanılan membran bioreaktör (MBR) sistemleri biyolojik arıtım ile membran filtrasyonun bir arada olduğu hibrit sistemlerdir. Atıksuyun sertlik derecesinden kaynaklanan problem özellikle membranların tıkanmasına yol açmakta, bu durum özellikle sistem debisini düşürmektedir. İTOB-OSB'ne ait atıksu arıtma tesisinin MBR ünitelerinde yaşanan bu sorunu en aza indirerek sistemin mümkün olan en az sıklıkta temizlinmesi ve en iyi şekilde çalışacağı koşulları belirlemek amacıyla pilot MBR sistemiyle testler yapılmıştır. Plaka tipi, Kubota marka polietilen membranların kullanılmıştır. Farklı antiskalant dozajları, farklı antiskalant çeşitleri ve farklı difüzör delik çaplarının etkisi incelenmiştir. Sistem kontrolü akı ölçümünün yanı sıra süzüntü örneklerine ait kalite analizleri ile yapılmıştır. MBR süzüntüleri ilk arıtma çıkışı olarak nitelendirilmektedir. Bu yöntem ile atıksudaki tuzluluk giderilememektedir. MBR ile arıtılmış suyun farklı amaçlar doğrultusunda tekrar kullanımı için uygun kalitede su üretilmiş olması gerekmektedir. Özellikle buhar kazanı besleme ve soğutma suyu amaçlı kullanımda daha kaliteli su gerekmektedir. Bu nedenle bu tez çalışmasının ikinci kısmında MBR sonrasında ileri arıtım yöntemi olarak NF ve RO kullanılmıştır. Pilot sistemler adı verilen NF/RO arıtma sistemlerinde üç adet TM720D-400 RO ve üç adet TM620-400 NF membranları kullanılmıştır. Mini-pilot ölçek sistemde ise Dow Filmtech BW 30 (RO) ve Dow Filmtech NF 90 (NF) membranları bulunmaktadır. Pilot ölçek NF/RO çalışmalarında farklı membran konfigürasyonları, NF sisteminin RO sistemi öncesinde ön arıtım olarak kullanılması, ve işlemler sonunda üretilen ürün suyun proses suyu olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. Mini-pilot ölçek sistem kullanılarak yapılan çalışmalar ise 24 saat süreli kesintisiz çalışmalar olup beş döngü şeklinde gerçekleştirilmiştir. Üretilen süzüntü sularından alınan örnekler literatürden elde edilen farklı sektörlere ait proses suyu kalite standartlarıyla karşılaştırılmıştır. İTOB-OSB'de kurulu bulunan farklı sektörlerle yapılan anketler aracılığıyla da karşılaştırma yapılmıştır. Pilot ölçek sistemlerle yapılan çalışmalarda RO membranlarıyla işletmelerin talep ettiği proses suyuna ait kalite standartlarının büyük bölümü sağlanırken NF membranlarınıyla da kısmi olarak başarı sağlanmıştır. En çok gözlenen durum RO sistemi ile elde edilen ürün suyu kalitesi farklı sektörler tarafından istenen kalitenin bir hayli üzerinde kalırken NF sistemi ile üretilen su aynı kalitenin üst sınırına dayanmaktadır. Bu neden tek çeşit proses suyu üretilmesinin yerine, sektöre özel proses sularının üretilmesinin daha doğru olduğu düşünülmüştür. Mini-pilot ölçek sistemde ise hem RO hem de NF membranlarının aranan proses suyu kalitesini çoğunlukla sağladığı görülmüştür. Yapılan maaliyet hesaplamalarında pilot sistemle üretilen proses suyunun maliyeti RO sistemi için metreküp başına 1.22 € ile 1.50 € arasında değişirken NF sistemi için 0.69 € ile 0.74 € arasında değişmiştir.
Bu tez iki bölümden oluşmuştur. İlk kısımda; atıksu arıtımında kullanılan membran biyoreaktör (MBR) sisteminin çalışma koşullarının iyileştirilmesi, ikinci kısımda ise MBR sistemiyle arıtılan atıksudan nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO) sistemleri yardımıyla farklı sektörler için proses suyu elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda İzmir sınırları içerisindeki İTOB-OSB Atıksu Arıtma Tesisi'nde kurulu bulunan taşınabilir laboratuarlarda pilot ölçekli MBR, NF ve RO sistemleriyle deneyler yapılmıştır. Son zamanların en önemli problemlerinden biri temiz su kaynaklarının giderek azalması ve evsel/endüstriyel atıksuların bertaraf edilmesidir. Atıksu arıtımında kullanılan membran bioreaktör (MBR) sistemleri biyolojik arıtım ile membran filtrasyonun bir arada olduğu hibrit sistemlerdir. Atıksuyun sertlik derecesinden kaynaklanan problem özellikle membranların tıkanmasına yol açmakta, bu durum özellikle sistem debisini düşürmektedir. İTOB-OSB'ne ait atıksu arıtma tesisinin MBR ünitelerinde yaşanan bu sorunu en aza indirerek sistemin mümkün olan en az sıklıkta temizlinmesi ve en iyi şekilde çalışacağı koşulları belirlemek amacıyla pilot MBR sistemiyle testler yapılmıştır. Plaka tipi, Kubota marka polietilen membranların kullanılmıştır. Farklı antiskalant dozajları, farklı antiskalant çeşitleri ve farklı difüzör delik çaplarının etkisi incelenmiştir. Sistem kontrolü akı ölçümünün yanı sıra süzüntü örneklerine ait kalite analizleri ile yapılmıştır. MBR süzüntüleri ilk arıtma çıkışı olarak nitelendirilmektedir. Bu yöntem ile atıksudaki tuzluluk giderilememektedir. MBR ile arıtılmış suyun farklı amaçlar doğrultusunda tekrar kullanımı için uygun kalitede su üretilmiş olması gerekmektedir. Özellikle buhar kazanı besleme ve soğutma suyu amaçlı kullanımda daha kaliteli su gerekmektedir. Bu nedenle bu tez çalışmasının ikinci kısmında MBR sonrasında ileri arıtım yöntemi olarak NF ve RO kullanılmıştır. Pilot sistemler adı verilen NF/RO arıtma sistemlerinde üç adet TM720D-400 RO ve üç adet TM620-400 NF membranları kullanılmıştır. Mini-pilot ölçek sistemde ise Dow Filmtech BW 30 (RO) ve Dow Filmtech NF 90 (NF) membranları bulunmaktadır. Pilot ölçek NF/RO çalışmalarında farklı membran konfigürasyonları, NF sisteminin RO sistemi öncesinde ön arıtım olarak kullanılması, ve işlemler sonunda üretilen ürün suyun proses suyu olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. Mini-pilot ölçek sistem kullanılarak yapılan çalışmalar ise 24 saat süreli kesintisiz çalışmalar olup beş döngü şeklinde gerçekleştirilmiştir. Üretilen süzüntü sularından alınan örnekler literatürden elde edilen farklı sektörlere ait proses suyu kalite standartlarıyla karşılaştırılmıştır. İTOB-OSB'de kurulu bulunan farklı sektörlerle yapılan anketler aracılığıyla da karşılaştırma yapılmıştır. Pilot ölçek sistemlerle yapılan çalışmalarda RO membranlarıyla işletmelerin talep ettiği proses suyuna ait kalite standartlarının büyük bölümü sağlanırken NF membranlarınıyla da kısmi olarak başarı sağlanmıştır. En çok gözlenen durum RO sistemi ile elde edilen ürün suyu kalitesi farklı sektörler tarafından istenen kalitenin bir hayli üzerinde kalırken NF sistemi ile üretilen su aynı kalitenin üst sınırına dayanmaktadır. Bu neden tek çeşit proses suyu üretilmesinin yerine, sektöre özel proses sularının üretilmesinin daha doğru olduğu düşünülmüştür. Mini-pilot ölçek sistemde ise hem RO hem de NF membranlarının aranan proses suyu kalitesini çoğunlukla sağladığı görülmüştür. Yapılan maaliyet hesaplamalarında pilot sistemle üretilen proses suyunun maliyeti RO sistemi için metreküp başına 1.22 € ile 1.50 € arasında değişirken NF sistemi için 0.69 € ile 0.74 € arasında değişmiştir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Membrane Bioreactor (MBR), Membran Fouling, Nanofiltration (NF), Reverse Osmosis (RO), Process Water Production, Membran Biyoreaktör (MBR), Membran Kirliliği, Nanofiltrasyon (NF), Ters Osmoz (RO), Proses Suyu Üretimi
