NF gevĢek /TO bütünleĢik membran sistemleri deneyleri

NFgevĢek/TO bütünleĢik membran sistemleri deneylerinde öncelikle NP010 membranı

ile TO deneyleri için yeterli süzüntü elde etmek amacıyla uzun süreli NF deneyleri yürütülmüĢtür. NF deneylerinde en iyi filtrasyon koĢullarının sağlandığı 30°C sıcaklık, 10 bar membran geçiĢ basıncı, 600L/sa çapraz akıĢ hızı ve 10 L baĢlangıç besleme hacminde üç ayrı deney gerçekleĢtirilmiĢtir. Besleme akımını konsantre etme Ģartlarında, minimum %55 geri kazanım sağlanana kadar bu deneyler sürdürülmüĢtür. 8’ er saat süren üç ayrı deneyde elde edilen ortalama süzüntü akısı 85,5 L/m2.sa, geri kazanım oranı %57,3 olarak belirlenmiĢ, VRF değeri ise 2,23-2,42 arasında değiĢkenlik göstermiĢtir.

NP010 membranı ile gerçekleĢtirilen her bir NF deneyi sonunda toplanan kompozit süzüntü daha sonra üç farklı TO membranından geçirilmiĢtir. NFgevĢek sonrasında 5L

baĢlangıç besleme hacminde gerçekleĢtirilen TO deneyleri de minimum %55 geri kazanım sağlanana kadar, aynı sıcaklık, çapraz akıĢ hızı ve membran geçiĢ basıncında yürütülmüĢtür. Deney sonunda NP010/LFC3, NP010/CPA3, NP010/TFC bütünleĢik membran sistemlerinde sırasıyla 23,5, 29,6, 39,4 L/m2_{.sa’ lik akı elde}

edilmiĢtir. Aynı sistemlerde belirlenen geri kazanım oranları sırasıyla %55,3, %59,8, %64,2; VRF değerleri ise 2,24, 2,79, 2,80 Ģeklindedir.

Performans bakımından değerlendirme yapıldığında; NP010/LFC3, NP010/CPA3 ve NP010/TFC bütünleĢik membran sistemlerinde TO deneyleri, hedeflenen geri kazanım oranına bağlı olarak sırasıyla 8, 7 ve 5,5 saatlik sürelerde yürütülmüĢtür.

130

Hedeflenen %55’lik geri kazanım oranı her üç sistemde de sağlanmıĢtır. Ancak NP010/TFC sisteminde diğer sistemlere göre daha kısa sürede ve yüksek akıda daha iyi geri kazanım oranı elde edildiği belirlenmiĢtir. ġekil 3.11’ de NFgevĢek/TO

bütünleĢik membran sistemleri deneylerindeki akı-zaman değiĢimleri verilmektedir.

(a)

(b)

(c)

ġekil 3.11. NFgevĢek/TO bütünleĢik membran sistemleri deneylerinde akı-zaman değiĢimleri (a) NP010/LFC3, (b) NP010/CPA3, (c) NP010/TFC

NFgevĢek/TO bütünleĢik membran sistemleri deneylerinde, deney baĢında (t0) ve

131

Tablo 3.21’de belirtilen parametreler analiz edilmiĢtir. NP010/LFC3, NP010/CPA3 ve NP010/TFC bütünleĢik membran sistemlerini karĢılaĢtırdığımızda konvansiyonel parametreler bakımından elde edilen giderim verimleri sırasıyla t0 için %0-100,

%46,4-100, %63,6-100, tson için %10,3-100, %64,6-100, %81,6-100 Ģeklindedir.

Buna göre performans bakımından en iyi geri kazanım oranı ve süzüntü akısı elde edilen NP010/TFC sisteminde, konvansiyonel parametreler için giderim verimi bakımından da diğer sistemlere kıyasla daha iyi kalitede süzüntü sağlandığı belirlenmiĢtir. Bu nedenle en iyi performans sağlanan NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi süzüntüsüne göre hem kentsel hem de tarımsal sulama suyu kalitesi değerlendirilmiĢtir.

AATTUT-Tablo E7.1’e göre Sınıf A ve Sınıf B kalitesinde, ayrıca (USEPA, 2004)’e göre giriĢi kısıtlı sulama alanı ile kentsel ve tarımsal yeniden kullanım bakımından, NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi çıkıĢında pH değeri, hem deney baĢında hem de deney sonunda istenen seviyededir. (WHO, 2006)’ya göre de deney sonunda elde edilen süzüntünün pH’ı istenen sınır değer 6,5-8 arasındadır. (FAO, 1992)’ye göre ise pH açısından kullanımda kısıtlanma derecesi “Yok”tur. Bu durum damlatmalı sulama bakımından önemlidir.

NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi çıkıĢında deney baĢı ve sonunda AKM ve bulanıklık konsantrasyonları, AATTUT-Tablo E7.1, (USEPA, 2004) kriterlerine göre hem kentsel hem de tarımsal yeniden kullanım için istenen düzeydedir. AKM için (WHO, 2006) kriteri de sağlanmıĢtır. KOĠ çıkıĢ konsantrasyonları ise deney baĢında ve sonunda sırasıyla 4,26 ve 2,51 mg/L’ dir. Bu değerlere göre BOĠ5

konsantrasyonunun da (USEPA, 2004) ve AATTUT mevzuatlarında belirtilen kentsel ve tarımsal yeniden kullanım kriterlerinin altında olması beklenmektedir.

132

Tablo 3.21. NFgevĢek/TO bütünleĢik membran sistemlerinde deney baĢı (t0) ve deney sonu (tson) elde edilen analiz sonuçları ve giderim

verimleri

Parametre Birim

NP010 _{NP010/LFC3 NP010/CPA3 NP010/TFC}

t0 tson t0 tson t0 tson t0 tson

GiriĢ Ortalama ÇıkıĢ Ortalama R(%) Ortalama GiriĢ Ortalama ÇıkıĢ Ortalama R(%) Ortalama ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) Al µg/L 30,79 16,91 45,1 41,12 23,10 43,8 5,30 68,7 12,34 46,6 7,88 53,4 5,47 76,3 13,29 21,4 4,61 80,1 As 1,01 0,88 13,3 1,16 0,86 25,4 0,11 87,8 0,07 91,4 0,11 87,0 0,06 92,6 0,12 86,3 0,05 93,7 Be 0,01 0,01 0,0 0,01 0,01 38,7 0,01 0,0 0,00 61,5 0,01 0,0 0,01 0,0 0,01 0,0 0,01 0,0 Cd 0,03 0,02 22,1 0,05 0,03 42,9 0,01 68,4 0,00 96,5 0,02 0,0 0,01 81,3 0,02 0,0 0,02 31,6 Cr 8,01 6,65 17,0 12,37 7,35 40,5 2,93 56,0 3,35 54,5 1,56 76,5 0,80 89,1 2,39 64,1 0,75 89,8 Co 0,40 0,22 44,6 0,68 0,23 66,5 0,01 95,0 0,00 98,4 0,02 91,9 0,01 96,5 0,04 83,9 0,00 97,9 Cu 7,17 5,27 26,5 22,96 10,00 56,5 0,51 90,4 0,34 96,6 1,09 79,3 0,12 98,8 0,74 86,0 0,15 98,5 Fe 140,23 27,74 80,2 171,97 18,31 89,4 0,51 98,2 18,31 0,0 4,95 82,2 0,38 97,9 6,04 78,2 0,31 98,3 Pb 0,92 0,70 23,8 2,67 1,44 46,2 0,08 88,8 0,19 87,1 0,19 72,8 0,07 95,3 0,70 0,0 0,67 53,6 Li 1,96 1,77 9,9 2,07 1,79 13,8 0,17 90,5 0,11 93,6 0,34 81,0 0,11 93,8 0,20 88,5 0,15 91,7 Mn 43,46 29,88 31,2 42,27 25,48 39,7 1,68 94,4 1,43 94,4 0,78 97,4 0,32 98,8 2,01 93,3 0,24 99,1 Mo 0,39 0,39 0,0 0,91 0,61 33,2 0,09 76,3 0,04 93,4 0,12 68,7 0,06 89,5 0,08 78,9 0,04 92,9 Ni 11,12 8,95 19,5 25,88 8,83 65,9 0,29 96,8 0,09 99,0 0,54 94,0 0,16 98,2 1,34 85,1 0,23 97,4 Se 0,25 0,17 35,1 0,31 0,23 26,1 0,09 43,3 0,23 0,0 0,05 67,5 0,04 81,6 0,07 60,1 0,15 34,3 V 1,33 1,20 9,6 1,38 1,22 11,4 0,21 82,6 0,18 85,1 0,18 84,7 0,08 93,7 0,17 85,4 0,12 90,0 Zn 74,43 61,25 17,7 83,26 49,91 40,1 19,69 67,9 21,09 57,7 6,65 89,1 4,42 91,1 41,66 32,0 10,38 79,2 B mg/L 0,50 0,50 0,0 0,50 0,50 0,0 0,50 0,0 0,50 0,0 0,50 0,0 0,50 0,0 0,50 0,0 0,50 0,0 Hg µg/L 2,24 1,08 51,7 4,15 1,00 75,9 0,81 25,4 0,06 93,6 0,82 24,7 0,23 77,1 0,39 63,9 0,22 78,1 F - mg/L 0,17 0,14 16,7 0,17 0,14 16,7 0,02 87,5 0,01 91,7 0,02 87,5 0,01 91,7 0,02 87,5 0,01 93,8 Cl - _{97,13 92,21 5,1 103,93 98,83 4,9 3,78 95,9 1,89 98,1 5,01 94,6 2,11 97,9 4,08 95,6 1,91 98,1} Na+ _{84,69 74,51 12,0 95,19 80,06 15,9 3,08 95,9 2,80 96,5 4,99 93,3 3,16 96,0 5,45 92,7 4,05 94,9}

133

Tablo 3.21.(Devam) NFgevĢek/TO bütünleĢik membran sistemlerinde deney baĢı (t0) ve deney sonu (tson) elde edilen analiz sonuçları ve

giderim verimleri

Parametre Birim

NP010 NP010/LFC3 NP010/CPA3 NP010/TFC

t0 tson t0 tson t0 tson t0 tson

GiriĢ Ortalama ÇıkıĢ Ortalama R(%) Ortalama GiriĢ Ortalama ÇıkıĢ Ortalama R(%) Ortalama ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) ÇıkıĢ R(%) Ca+2 mg/L 45,79 35,86 21,7 56,89 42,68 25,0 0,80 97,8 0,49 98,9 1,31 96,3 0,45 99,0 1,06 97,0 0,17 99,6 Mg+2 5,83 4,62 20,8 6,98 5,08 27,3 0,09 98,0 0,04 99,2 0,15 96,7 0,04 99,3 0,22 95,2 0,03 99,5 SAR - 3,13 3,11 - 3,17 3,08 - 0,87 - 1,03 - 1,10 - 1,22 - 1,26 - 2,39 - Sülfat mg/L 48,10 20,39 57,6 78,07 31,79 59,3 0,76 96,3 0,42 98,7 1,00 95,1 0,65 98,0 0,95 95,3 0,48 98,5 Fosfat 9,07 4,74 47,7 12,03 6,24 48,2 0,03 99,3 0,22 96,5 0,05 99,0 0,18 97,1 0,13 97,2 0,11 98,3 K+ _{15,46 12,43 19,6 15,81 13,11 17,1 0,77 93,8 1,10 91,6 1,22 90,2 0,58 95,6 0,37 97,0 0,51 96,1} NO3- 47,93 46,51 3,0 51,73 49,70 3,9 1,94 95,8 1,62 96,7 3,16 93,2 4,44 91,1 3,98 91,5 2,22 95,5 NO3--N 10,82 10,50 3,0 11,68 11,35 2,8 0,44 95,8 0,37 96,7 0,71 93,2 1,01 91,1 0,90 91,5 0,51 95,5 NO2- 0,32 0,27 13,3 0,58 0,56 4,8 0,27 0,0 0,05 91,7 0,03 87,5 0,03 94,4 0,02 91,7 0,02 97,1 TN 30,93 13,57 56,1 31,27 22,36 28,5 0,66 95,2 0,98 95,6 2,81 79,3 5,22 76,7 1,76 87,0 4,11 81,6 TP 2,71 1,21 55,3 4,29 1,90 55,7 0,01 99,1 0,01 99,6 0,02 98,7 0,03 98,6 0,02 98,4 0,003 99,8 pH - 7,39-7,50 7,18-7,99 - 7,20-8,19 7,33-8,22 - 6,00 - 6,11 - 6,53 - 7,05 - 6,45 - 6,92 - Ġletkenlik µS/cm 872,67 715,68 18,0 981,67 797,57 18,8 27,60 96,1 21,31 97,3 40,79 94,3 31,80 96,0 40,79 94,3 28,76 96,4 Bulanıklık NTU 5,87 0,68 88,4 7,75 0,60 92,3 0,11 84,3 0,03 94,5 0,25 63,6 0,03 95,3 0,09 87,3 0,03 95,4 AKM mg/L 11,67 2,76 76,3 12,33 3,96 67,9 0,00 100,0 0,00 100,0 0,00 100,0 0,00 100,0 0,00 100,0 0,00 100,0 TÇM 427,00 350,70 17,9 485,00 389,25 19,7 13,04 96,3 9,71 97,5 19,22 94,5 14,33 96,3 19,22 94,5 13,30 96,6 KOĠ 34,78 11,71 66,3 64,47 18,20 71,8 8,50 27,4 16,32 10,3 6,27 46,4 6,45 64,6 4,26 63,6 2,51 86,2 CO3-2 mg/LCaCO3 0,00 0,00 - 0,00 0,00 - 0,00 - 0,00 - 0,00 - 0,00 - 0,00 - 0,00 100,0 HCO3- 148,44 122,54 17,4 169,63 137,28 19,1 7,71 93,7 17,49 87,3 13,18 89,2 11,48 91,6 11,05 91,0 10,09 92,6 Fekal Koliform (kob/ 100mL) - - - 1x102 _{nd - - - nd - - - nd - - - nd -} Toplam Koliform - - - 3x10 3 _{nd - - - nd - - - nd - - - nd -}

134

NFgevĢek/TO bütünleĢik membran sistemi deneylerinde ikincil arıtılmıĢ atıksuda

yapılan mikrobiyolojik analizlerde fekal ve toplam koliform miktarları sırasıyla ortalama 1x102 ve 3x103 kob/100mL olarak belirlenmiĢtir. Tüm bütünleĢik sistem deneyleri sonunda ise NFgevĢek ve TO süzüntülerinde bu mikroorganizmalar tespit

edilemez miktardadır. Bu bakımdan fekal koliform için bu çalıĢmada yer alan mevzuatlardaki sınır değerler sağlanmıĢtır. Ancak sulamada kullanılacak geri kazanılmıĢ suda AATTUT-Tablo E7.1 ve (USEPA, 2004)’e göre fekal koliformun günlük olarak izlenmesi gerekmektedir.

SAR değeri ikincil arıtma çıkıĢında 3,13 ve deney sonunda NP010 membran süzüntüsünde 3,08 iken, NP010/LFC3, NP010/CPA3 ve NP010/TFC bütünleĢik membran sistemleri süzüntülerinde sırasıyla 1,03, 1,22, 2,39’ dur. Ön deneysel çalıĢmalar, UF ve NF prosesleri ile UF/TO bütünleĢik membran sistemlerinde elde edilen sonuçlara benzer olarak; ikincil arıtma çıkıĢında ve NP010 membran süzüntüsünde AATTUT-Tablo E7.2’ ye göre SAR bakımından 2. sınıf, NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi çıkıĢında ise 3. sınıf sulama suyu üretilebilmiĢtir. Benzer Ģekilde aynı sistem çıkıĢında (WHO, 2006) ve (FAO, 1992) standartlarına göre SAR parametresi için sulama suyunun kullanımda kısıtlanma derecesi “ġiddetli” olarak belirlenmiĢtir. SAR bakımından 2. sınıf su elde etmek için NP010/TFC sistemi çıkıĢ suyuna da KCl ilave edilmesi önerilebilir. Ancak NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi çıkıĢında SAR değeri AATTUT-Tablo E7.4’te verilen aralıkların altında kaldığından, sulama suyu sınıfının iyileĢtirilmesi esnasında sulanacak bitki toleranslarına dikkat etmek gerekmektedir.

AATTUT-Tablo E7.2’ye göre kentsel ikincil arıtma çıkıĢ suyu ve deney sonu NP010 membran süzüntüsü, iletkenlik ve TÇM parametreleri bakımından sırasıyla 2. ve 1. sınıf sulama suyu ile eĢdeğerdir. NP010/TFC bütünleĢik membran sisteminde ise deney sonunda iletkenlik için 1. sınıf sulama suyu üretilirken, TÇM için sulama suyu sınıfı korunmuĢtur. Bu sistemde de UP150/LFC sisteminde olduğu gibi TÇM konsantrasyonu 500 mg/L’nin altında olduğundan, AATTUT-Tablo E7.3’e göre tarımsal yeniden kullanımda bitkiler için olumsuz etki söz konusu değildir. Bor parametresi açısından da TÇM sonuçları benzerdir. (WHO, 2006) ve (FAO, 1992) standartlarına göre ise NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi deney sonu süzüntüsünün, bor parametresi bakımından kullanımda kısıtlanma derecesi “Yok”tur.

135

UP150/LFC3 sistemi süzüntüsünde olduğu gibi bor konsantrasyonu 0,5 mg/L olan NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi deney sonu süzüntüsü de, AATTUT-Tablo E7.6’da bitkilerin bora karĢı dayanıklılık dereceleri bakımından aynı bitkiler için “Hassas” sınıfa girmektedir.

NP010/TFC bütünleĢik membran sisteminde Na+ parametresi giderim verimi, deney süresince %92,7’ den %94,9’ a kadar artmıĢtır. Cl-

giderim verimi ise deney sonunda %98,1’ e ulaĢmıĢtır. Aynı sistemde deney sonunda elde edilen Na+ ve Cl- konsantrasyonları sırasıyla 4,05 ve 1,91 m/L’ dir. AATTUT-Tablo E7.2’ ye göre Na+

parametresi bakımından NP010/TFC sisteminde yüzey sulaması için 2. sınıf, damlatmalı sulama için 1.sınıf kalitesinde süzüntü üretilebilmiĢtir. Cl-

parametresi bakımından ise hem yüzeysel hem de damlatmalı sulama için deney sonu süzüntüsü 1. sınıf sulama suyu ile eĢdeğerdir. NP010/TFC bütünleĢik membran sistemi deney sonu süzüntüsünde Cl-

konsantrasyonu 1,91 mg/L’dir. Bu nedenle bu sistemde elde edilen süzüntü de AATTUT-Tablo E7.5’te verilen bitkilerin yapraklarına zarar veren klorür konsantrasyonları bakımından sadece badem, kayısı ve erik bitkileri için hassas olarak nitelendirilebilir.

TN, TP ve NO3--N nütrientleri bakımından NP010/TFC bütünleĢik membran

sisteminde elde edilen deney sonu giderim verimleri sırasıyla %81,6, %99,8 ve %95,5’ tir. AATTUT-Tablo E7.9’da verilen nütrient seviyeleri bakımından TP ve NO3--N konsantrasyonları UP150/LFC3 sisteminde olduğu gibi NP010/TFC sistemi

deney sonu süzüntüsünde de beklenen düzeydedir. NO3--N konsantrasyonu (FAO,

1992) kriterini de sağlamaktadır. Süzüntüdeki 4,11 mg/L TN konsantrasyonu (WHO, 2006)’ya göre sulama için kullanımda kısıtlanma derecesi “Yok” Ģeklinde belirlenen düzeyin altındadır. Ca+2

, Mg+2, SO4-2, PO4-3, K+, NO2- ve HCO3- parametreleri için

NP010/TFC bütünleĢik membran sisteminde elde edilen deney sonu giderim verimleri sırasıyla %99,6, %99,5, %98,5, %98,3, %96,1, %97,1 ve %92,6 Ģeklindedir.

NP010/LFC3, NP010/CPA3 ve NP010/TFC bütünleĢik membran sistemlerinde Tablo 3.21’de belirtilen tüm ağır metal ve toksik elementler için deney sonunda elde edilen giderim verimleri sırasıyla %0-99,0; %0-98,8 ve %0-99,1 arasındadır. Bu elementlerden yalnızca Hg parametresi NP010 membran giriĢinde (USEPA, 2004)’te

136

belirtilen sınır değerin üzerindedir. Diğer ağır metal ve toksik elementler için membran giriĢ ve çıkıĢ konsantrasyonlarının, AATTUT ve (USEPA, 2004)’ te belirtilen sınır değerlerin altında olduğu görülmektedir. Sulama suyu kalitesinin değerlendirilmesi için uygun görülen NP010/TFC bütünleĢik membran sistemine bakıldığında; Hg giderim veriminin deney sonunda %63,9’ dan %78,1’ e kadar arttığı belirlenmiĢtir. Elde edilen 0,22 mg/L Hg konsantrasyonu ise (USEPA, 2004)’te verilen sınır değeri sağlamaktadır. (WHO, 2006) ve (FAO, 1992) kriterlerinde yer alan Fe ve Mn konsantrasyonları açısından, NP010/TFC sisteminde elde edilen süzüntü damlatmalı sulamada kullanıma uygun niteliktedir.