Tekstil Endüstrisi Atıksuyunda Bulunan Boyarmaddenin Uzaklaştırılmasında Adsorbent Kullanımı

Tekstil çıkış sularında renk giderimi elde etmek için adsorpsiyon metodları istisnasız başarılı olmuştur. Fakat bu uygulama adsorbentin yüksek olan fiyatı yüzünden sınırlıdır. Tarımsal atıklardan karbon elde etmek atıksulardan kaynaklanan organik ve inorganik kirletici maddelerin uzaklaştırılması için son derece uygundur. Bu amaçla kullanılan malzemelerden bazıları; bıçkı tozu, pirinç tozu, pirinç kabuğu, yer fıstığı kabuğu, pamuk tohumu kabuğu, tekstilde boya işlerinde kullanılan özel bir ağaç meyvesi, kauçuk tohumu kabuğu, baladur ağacı cevizi, palmiye ağacı kabuğu, palmiye ağacı çiçeği, kızılcık çekirdeği, kiraz çekirdeği, kayısı çekirdeği, badem kabuğu, meşe odunu atığı, mısır kabuğu, mısır sapı ve pamuk sapıdır (Santhy ve Selvapathy, 2006).

Aktif karbon, atıksulardan kirleticilerin uzaklaştırılması için yaygın olarak kullanılan adsorpsiyon malzemesidir. Aktif karbonun kullanımı, uygulanmasındaki kayıplar ve rejenerasyon prosesleri yüzünden pahalı olabilmektedir. Bu uygulamalar birçok araştırmacının daha az fiyatlı malzemelerin kullanılabilirliği üzerine çalışmalar gerçekleştirdiği için aktif karbonun fiyatını arttırmaktadır. Daha az fiyatlı olan bu malzemeler ise deniz yosunları (alg), turba, kitin, testere tozu, kına kına kabuğu, kil, toz kil ve biyokütledir (Gülnaz ve diğ., 2006).

Bu tez çalışmasında, aktif karbon adsorbent olarak Ardışık Kesikli Reaktöre reaksiyon süresi (t_R) veya çökelme süresi (t_S) başında ilave edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler (aktif karbon ilavesi arıtma birim maliyetini yükseltmektedir) ve arıtma verimi (KOĐ, Renk) kıyaslandığında Ardışık Kesikli Reaktörde kullanımı pratikte uygun görülmemiştir.

Adsorpsiyonda ilk yatırım maliyeti de yüksektir ve absorbanın periyodik olarak yenilenmesi gerekmektedir. Bu da işletim maliyetini arttırmaktadır. Her ne kadar

24

ucuz absorbanlar için yenilenme gerekmese de, absorplanan maddenin sıvı fazdan katı faza geçirilmesi arıtma açısından çözüm değildir. Adsorpsiyondan sonra tam arıtma için organik maddenin oksitlenmesi gerekmektedir. Boyar maddelerin biyolojik parçalanmaya karşı dayanıklı olması nedeniyle biyolojik yöntemler renk gideriminde yetersiz olarak bilinmektedir. Günümüzde hala en yaygın olarak kullanılan biyolojik arıtma sistemi, aktif çamur ünitesidir. Aktif çamur ünitesine PAC (toz haline getirilmiş aktif karbon) ilavesi ile renk, fenol ve krezol gibi klasik aktif çamur sistemlerinde giderimi zor olan maddelerin arıtımında oldukça olumlu sonuçlar elde edilmiştir. PAC (toz haline getirilmiş aktif karbon) - aktif çamur olarak isimlendirilen bu sistemde, toz aktif karbon ilavesi ile toksik olan ve biyolojik parçalanabilirliği az olan organik maddeler aktif karbon üzerine adsorplanarak biyolojik sistemi etkilemeden giderilmekte ve sistem performansında artış meydana gelmektedir. Ayrıca, adsorplanan maddenin sistem içerisindeki kalış süresi artarak bakteri tarafından biyodegredasyonu da sağlanmaktadır. Ancak, toz aktif karbonun maliyetinin yüksek olmasından dolayı PAC (toz haline getirilmiş aktif karbon)-aktif çamur sisteminin uygulanabilirliği tartışma konusudur. Toz aktif karbon yerine daha ucuz absorbanların bulunması bu sistemin gelişmesini sağlayacaktır (Kapdan ve Kargı, 2000).

Bu tez çalışmasında, tesisin kendi arıtma ünitesinden çıkan arıtma çamurunun biyosorbent olarak üretilmesi ve kullanımı araştırılmıştır. Bazı işlemlerden (Bölüm 6.1.1) geçirilerek Ardışık Kesikli Reaktörün reaksiyon süresi veya çökelme süresi başında ilave edilmesi neticesinde kullanılan diğer biyosorbentlere oranla arıtma verimi (KOĐ, Renk) açısından kullanımı, üretiminin daha ucuz olması ve atık çamurun değerlendirilmesi açısından, pratikte daha uygun olabilir.

Doğal zeolit, büyük özel yüzey alanı ve yüksek poroziteye sahip olması ile metalik olmayan bir mineraldir. Buna ilaveten amonyum iyonu için yüksek bir eğilim/ilgiye sahip olması ile bir iyon değiştiricidir. Önceki yıllarda yapılan çalışmalar, klinoptilolit ve diğer belirli doğal zeolitler atıksudan amonyumun uzaklaştırılmasında etkili olabilmektedir (He ve diğ., 2006).

Bu çalışma, ardışık kesikli reaktöre direk olarak toz halindeki zeolit ilave edildiğinde, etkili bir şekilde işletilmesinde uyumsuzlukları karşılaştırmak için yapılmıştır. Toz halinde ilave edilen zeolitin etkileri ardışık kesikli reaktördeki nitrifikasyon üzerine organiklerin ve azotun şok yüklemesi altında test edilmiştir (He ve diğ., 2006).

Aktif karbon ile adsorpsiyon işlemi, kimyasal ve biyolojik proseslerden daha etkili olmasına rağmen maliyeti daha yüksektir. Bu nedenle, adsorban maliyetini düşürmek için birçok alternatif adsorbanlar üzerinde çalışılmaktadır. Bunlar; uçucu kül, tahta talaşı, turba, krom çamuru, mısır koçanı, zeolit, aktif çamur, kildir (Turabik, 2003).

Evsel kanalizasyonun artan miktarları ve endüstriyel kanalizasyon özellikle doğal hayata karşı ciddi tehditler ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Birkaç endüstri dalında teknik proseslerden atıksular kaynaklanmaktadır. Bu endüstri dalları, madencilik, metalurji, ürün boyama ve cilalama üniteleri, tekstil, kimya ve petrokimya endüstrileridir. Atıklardan boyarmaddenin uzaklaştırılması için ekstraksiyon, membran prosesler, oksidasyon ve büyük öneme sahip olan adsorptif prosesler gibi çeşitli teknikler geliştirilmiştir. Endüstriyel adsorbentler; aktif karbon, aktif alümina, zeolit veya silisik asitin jelleridir (Andrzejewska ve diğ., 2006).

Bu tez çalışmasında, aktif alümina, zeolit adsorbent olarak Ardışık Kesikli Reaktöre reaksiyon süresi (tR) veya çökelme süresi (tS) başında ilave edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler (aktif alümina, zeolit ilavesi arıtma birim maliyetini yükseltmektedir) ve arıtma verimi (KOĐ, Renk) kıyaslandığında Ardışık Kesikli Reaktörde kullanımı uygun görülmemiştir.

Silika partikülleri silinol grupları yüzünden hidrofilik bir yüzeyi olduğu bellidir. Silinol grupları zayıf asidiktirler ve çok reaktiftirler bu yüzden silika yüzeyinin kimyasal modifikasyonuna izin verirler. Önerilen bu yaklaşım tekstil boya atıklarının arıtımına izin vermektedir (Andrzejewska ve diğ., 2006).

Smektit grubu kil minerallerinin birini veya daha fazlasını büyük oranda içeren killere genel olarak “bentonit” adı verilmektedir. Bentonitlerin inorganik ve organik

26

molekülleri adsorplama güçleri olduğundan ağartma ve renk gideriminde yaygın olarak kullanılan endüstriyel hammaddelerdir (Turabik, 2003).

Bu tez çalışmasında, bentonit adsorbent olarak Ardışık Kesikli Reaktöre reaksiyon süresi (tR) veya çökelme süresi (tS) başında ilave edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler (bentonit ilavesi arıtma birim maliyeti daha düşük) ve arıtma verimi (KOĐ, Renk) kıyaslandığında Ardışık Kesikli Reaktörde kullanımı daha uygun görülmüştür.

Öz hindistan cevizi lifinden hazırlanan aktif karbonun tekstil endüstrinde kullanılan reaktif boyaların uzaklaştırılmasında etkisinin olmadığı fakat tekstil atıksularının Kimyasal Oksijen Đhtiyacı (KOĐ) seviyelerinin azaltılmasında önemli bir etkisinin olduğunu göstermiştir (Santhy ve Selvapathy, 2006).

Yüksek adsorpsiyon kapasiteleri yüzünden sıvı fazdaki (kesikli) batch uygulamalarında toz halindeki aktif karbon granül aktif karbonun üzerinde bir düzeyde tercih edilmektedir (Santhy ve Selvapathy, 2006).

Granül aktif karbon (GAC), dispers boyarmaddeyi adsorplama yeteneğinin çok önemli derecede olmadığını göstermiştir. Bunun yanında evsel atıksu arıtma tesisinin biyolojik arıtma çamuru hem organik maddeleri hemde dispers boyarmaddeleri yüksek bir adsorplama kapasitesi olduğunu göstermektedir (Santhy ve Selvapathy, 2006).

Bir çalışmada, Ardışık Kesikli Reaktörün aktivitesini arttırmak için toz halinde zeolit ilavesi Kimyasal Oksijen Đhtiyacı (KOĐ), NH3-N, TN ve TP uzaklaştırılmasında daha kısa devir sürelerinde önemli giderme verimi sağlanmıştır. Toz halinde zeolit ilavesi ile aynı zamanda aktif çamurun çökelme özelliği ve nitrifikasyon oranı geliştirilmiştir (He ve diğ., 2006).

Aerobik granüler çamur hala karşılaştırılabilir yeni bir teknolojidir. Bu yüzden çeşitli sentetik koşullar altında granül oluşumun mekanizması üzerine araştırma yoğunlaştırılmıştır. Araştırma bildirilerinin birçoğunda bu faktörlerin bazıları aerobik

granüler çamurun başlangıç oluşumu için önemli olduğu düşünülmektedir. Bunlardan bazıları şunlardır. Oksijenin önemli olması ile birlikte hidrodinamik kesme kuvvetlerinin yüksek seviyede olmasıdır. AKR gibi aralıklı sistemler için çok besleme ve kıtlık gibi farklı durumların sık sık tekrar edilmesidir. Hızlı çökelen granüller için ayırma yoluyla reaktör içindeki granüler çamurun birikimi tüm yavaş çökelen biyokütlenin aşağısında kalan kısmın yıkanarak biyokütle üzerindeki minimum çökelme hızı ortaya çıkmasıdır (Schwarzenbeck ve diğ., 2005).

2.7. Tekstil Endüstrisi Atıksuyunda Bulunan Boyarmaddenin