• Sonuç bulunamadı

Laboratuvar/Pilot Ölçekte Membran Biyoreaktör(MBR) Sisteminin Tasarımı ve İmalatı

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Laboratuvar/Pilot Ölçekte Membran Biyoreaktör(MBR) Sisteminin Tasarımı ve İmalatı"

Copied!
8
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

Laboratuvar/Pilot ölçekte membran biyoreaktör(mbr) sisteminin tasarımı ve imalatı

Kadir Özan1 ,Çağlayan Açıkgöz2*

1Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Pazaryeri Meslek Yüksekokulu, Pazaryeri, Bilecik, 11800, Türkiye

2Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya ve Süreç Mühendisliği Bölümü, Bilecik, 11210, Türkiye

Ö N E Ç I K A N L A R  MBR Sistem tasarımı  Tekstil atık suyu arıtımı

 Biyolojik arıtım ve membran filtrasyonu

Makale Bilgileri ÖZET

Geliş: 02.01.2016 Kabul:03.11.2017 DOI:

Bu çalışmada; tekstil atıksuyunun arıtım çalışmalarında kullanılmak üzere laboratuvar/pilot ölçekte Membran Biyoreaktör (MBR) sisteminin tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Tasarım çalışması; işletme şartlarının belirlenmesi, havalandırma tankının tasarımı, MBR sisteminin mekanik tasarımı ve süreç kontrolü için gerekli olan ekipmanların belirlenmesi olmak üzere dört basamaktan oluşmaktadır. MBR sisteminin tasarımında, literatürde belirtilen tekstil atıksuyunun kirlilik yükleri ve deşarj kriterleri dikkate alınarak kabul değerleri belirlenmiş ve bu değerler hesaplamalarda kullanılmıştır. Tasarım hesaplamalarında; laboratuvar/pilot ölçekteki MBR sisteminin toplam reaktör hacmi 206 L, membran modülünün alanı 1,50 m2, kullanılan membran kaseti sayısı 6 adet, üfleç sayısı 1 adet ve difüzör sayısı 1 adet olarak hesaplanmıştır. MBR sisteminin montajı tamamlandıktan sonra sistem devreye alınmıştır. Sistemin çalışma performansı; sentetik tekstil atıksuyunun arıtım çalışmaları yapılarak test edilmiştir. Sistemde 10 günlük arıtım süresine bağlı olarak %68’lik bir KOİ giderimi ve %70 renk giderimi sağlanmıştır. İmalatı gerçekleştirilen MBR sisteminin; tekstil atıksuyu arıtımınındaki kullanılabilirliği ümit vericidir.

10.17341/gazimmfd.406778 Anahtar Kelimeler: Membran biyoreaktörler, membran filtrasyon, endüstriyel atıksu arıtımı, tekstil atıksuyu

Design of laboratory/pilot-scale membrane bioreactor (mbr) system and manufacture

H I G H L I G H T S

 Design of MBR system  Textile wastewater treatment

 Biological treatment and membrane filtration

Article Info ABSTRACT

Received: 02.01.2016 Accepted: 03.11.2017 DOI:

In this study, the design and manufacture of a lab/pilot scale Membrane Bioreactor (MBR) system has been realized demonstrated for using at for the treatment of textile industry wastewater. The design studies consist of four stages; design of operating conditions, design of ventilation tank, mechanical design of MBR system and identification of equipment required for process control. For the design of the MBR system, Acceptance values were determined taking into account the pollution loads and discharge criteria of the textile wastewater specified in the literature and these values were used for calculations. In design calculations, we calculated the reactor volume of the laboratory/pilot scale MBR system as 206 L, the area of the membrane module as 1,50 m2, the number of membrane cassettes as 6, the number of blowers as 1, and the number of diffusers as calculated as 1. After the installation of the MBR system, the system was operated. The system performance has been tested with the synthetic waste water treatment studies. In 10 days treatment period, 68% COD removal and 70% color removal were achieved. The produced MBR system shows encouraging performance in the produced MBR system.

10.17341/gazimmfd.406778 Keywords: Membrane bioreactor, membrane filtration, industrial wastewater clarification, textile wastewater

(2)

1. GİRİŞ (INTRODUCTION)

Tekst l endüstr s atıksuları, öneml m ktarlarda boyar madde ve askıda katı madde (AKM) çer kler n n yanı sıra tuzları ve z elementler de çermekted rler. Bu atıksular, yüksek m ktarda boya çer kler , öneml m ktarda askıda katı madde m ktarı ve yüksek k myasal oks jen gereks n mler (KOİ) neden yle öneml çevre problemler ne sebep olab l rler. Atıksuların çer ğ nde bulunan renkl ve toks k b leş kler atıksuyun deşarjını zorlaştırmaktadır [1, 2]. Ülkem zdek tekst l fabr kalarının çokluğu d kkate alındığında tekst l kaynaklı atık suların arıtılması öneml d r. MBR s stemler klas k akt f çamur s stemler n n gel şt r lm ş şekl olup b yoloj k reaktörler le membran teknoloj s n n b rleşt r lm ş hal d r. Son yıllarda pol mer ve membran teknoloj s ndek hızlı gel şmeler ve üret m mal yetler n n azaltılması; gerek çme suyu gerekse de atıksu arıtım alanlarında membran prosesler (özell kle m krof ltrasyon ve ultraf ltrasyon) konvans yonel s stemlerle mal yet açısından rekabet edeb l r hale get rm şt r. Dolayısıyla, atıksu arıtımında uygulanan MBR’ler de gel şm ş ve gel şmekte olan ülkelerde artan b r hızla arıtma tes sler nde devreye alınmıştır [3]. Gelecek yıllarda b rçok konvans yonel atıksu arıtma tes sler n n teknoloj ler n MBR’lere dönüştüreceğ ve özell kle de son çökelt m havuzlarının ortadan kalkacağı ABD ve Avrupa’dak uzmanlar tarafından tahm n ed lmekted r [4, 5]. Günümüzde MBR tasarımı ç n gel şm ş ve s stemat k b r yöntem bulunmamaktadır [6]. MBR s stem le atıksuların arıtımı ç n laboratuar ve p lot ölçekte yapılmış olan deneysel sonuçlar temel alınarak, gerçek ölçekte b r s stem n tasarım parametreler bel rlenmekted r. MBR s stemler n n tasarımında b r nc adım MBR s stem n n konf gürasyonunu bel rlemekt r. Havalandırma tankının tabanına yerleşt r len d sk d füzör le havalandırma sırasında oluşan hava g rdapları akt f çamurun membran yüzey nde b r kmes n ve gözenekler n tıkamasını engellemekted r. Çoğunlukla aerob k arıtım s stemler ç n dah l /batık MBR t p kullanılmaktadır. Tasarımlarda toplam reaktör hacm , havalandırma modu, havalandırma ek pmanlarının montaj yerler ve montajı anahtar etkenlerd r. Çamur yükleme hızı, (Ns) uzaklaştırılan organ k madde m ktarının b r m zamanda b r m çamur m ktarına oranını fade etmekted r. Dah l /Batık MBR s stemler nde membran modülün s stem ç nde

bulunmasından dolayı b yoreaktör çok yüksek

konsantrasyonda çamur tutmaktadır. MBR s stemler n n tasarımında Ns değer n n seç m öneml d r. Ns oranının küçük seç lmes s stem n arıtım ver m n oldukça artırır, ancak bu oran alt yapı yatırım mal yet n de çok artırmaktadır. Genell kle Ns aralığı (0,3-0,4) kgKOİ/kgVSS.gün olarak bel rlenmekted r. B yoreaktördek çamur konsantrasyonunun (X) teor k olarak bel rlenmes zordur. B rçok çalışmada bu değer ham atıksudak organ k madde konsantrasyonuna göre (6000-20000 mg/L aralığında) öner lmekted r. Düşük organ k madde konsantrasyonuna sah p arıtım ç n bu değer düşük, tam ters durumlar ç n yüksek seç lmekted r [7]. Membran modülünün alanı ve membran sayısı, havalandırma s stem n n tasarımında, hesaplanan hava m ktarına göre üfleç

sayısı tasarımın d ğer basamaklarıdır [8, 9]. Bu çalışmanın amacı; atıksu arıtımı üzer ne gerçekleşt rmey planladığımız b l msel çalışmalarımızda kullanılmak üzere tekst l atıksuyu arıtımında kullanılab len laboratuvar/p lot ölçekte b r MBR s stem n tasarlamak, malatını gerçekleşt rmek ve malatı gerçekleşt r len MBRs stem n n devreye alınmasını sağlamaktır.

2. MEMBRAN BİYOREAKTÖR TASARIM HESAPLAMALARI

(MEMBRANE BİOREACTOR DESIGN CALCULATIONS) Dah l /Batık MBR’de g ren-çıkan madde denges Şek l 1’de göster lm şt r.

Şek l 1. Dah l /Batık membran b yoreaktör s stem nde madde denges

(Internal/Submerged membrane b oreactor system mater al balance) [11]

Tasarımı gerçekleşt r len MBR s stem olarak küçük ve b t ş k parçalardan oluşan, düşük basınçta çalışan, ger atıksu çevr m olmayan, düşük enerj tüket ml dah l /batık MBR t p seç lm şt r[10]. MBR s stem n n toplam reaktör hacm n n, membran modülünün alanının, membran ve üfley c sayısının bel rlend ğ tasarım hesaplamalarında kullanılan eş tl kler Eş. 1-17 olarak aşağıda ver lm şt r [11, 12]. . . . (1) , . (2) , . . 1 . . . . . . . . . . . (3) . 1,42. , 4,33. . (4)

Eş. 1, Eş. 2, Eş. 3 ve Eş. 4 eş tl kler kullanılarak elde ed len ver ler n Eş. 5’de yer ne konmasıyla toplam reaktör hacm bel rlenm şt r.

.

. (5)

Bel rlenen reaktör hacm ne göre h drol k bekleme süres ve çamur bekletme yaşı Eş. 6 ve Eş. 7 formüller kullanılarak hesaplanmıştır.

(3)

(6)

.

0,4. 0,34. . (7)

Membran modülünün alanı ve membran sayısı, havalandırma s stem nde ht yaç duyulan hava m ktarı ve bu m ktarı s steme sağlayacak üfley c sayısı Eş. 8-17 eş tl kler kullanılarak hesaplanmıştır. 24. (8) (9) 0,12. , (10) A , , . 1,024 . α . F (11) C, , C, , . (12) C, , C, . (13) exp . . . (14) P , / . / (15) C, , C, , . , , , (16) A . . / (17)

Eş tl klerde kullanılan k net k katsayıları ç n l teratürde bel rt len değerlerler referans alınmıştır[10]. B yoloj k arıtma s stemler nde mevcut m kroorgan zmalardan hetetrof k bakter ler ve ototrofık bakter ler n 20°C k net k katsayıları Tablo 1’de ver lm şt r.

MBR s stem n n tasarımında, l teratürde tekst l atıksuyu arıtımı üzer ne yapılan deneysel çalışmalarda bel rt len tekst l atıksuyunun k rl l k yükler [13, 14] ve deşarj kr terler d kkate alınarak kabul değerler bel rlenm şt r [15, 16]. Bel rlenen bu kabul değerler Tablo 2’de göster lmekted r.

Tablo 1. B yoloj k arıtma ç n k net k katsayılar (K net c coeff c ents for the b olog cal treatment) [10]

K net k katsayı B r m T p k değer

Hetetrof k bakter ler, 20°C

µm gVSS/gVSS-gün 6 Ks mgBOİ/L 20 Y gVSS/gBOİ 0,40 kd gVSS/gVSS-gün 0,12 fd b r ms z 0,15 θ değerler µm b r ms z 1,07 kd b r ms z 1,04

Ototrof k bakter ler, 20°C

µnm gVSS/gVSS-gün 0,75 Kn mg NH4-N/L 0,74 Yn g VS S/g NH4-N 0,12 kdn gVSS/gVSS-gün 0,08 K0 b r ms z 0,50 θ değerler µnm b r ms z 1,07 kdn b r ms z 1,053 Kn b r ms z 1,04

Tablo 2. Laboratuvar/p lot ölçekte MBR tasarım kabuller (Laboratory/p lot-scale MBR des gn cons derat ons)

Parametre M ktar B r m

G r ş KOİ (K myasal oks jen ht yacı) 1500 mg/L

Çıkış KOİ (K myasal oks jen ht yacı) 60 mg/L

G r ş TKN (Toplam Kjeldahl Azotu) 35 mg/L

Çıkışkta NH4-N (Amonyum azotu) 0,5 mg/L

MLSS (Karışık sıvının askıda katı madde m ktarı) 10000 mg/L

Q (Günlük deb ) 500 L

Ns (Akt f çamur yükleme hızı) 0,35 kg KOİ/kg MLVSS

J (Membran akısı) 14 L.m2.h

(4)

Havalandırma s stem n n kullanılan üfleç n kapas tes ve kapas tes n n bel rlemes nde kullanılan parametreler Tablo 3’te ver lm şt r.

Tablo 3. Üfleç kapas tes hesaplamasında kullanılan değerler (Values used n the calculat on of blower capac ty)

Parametre Değer B r m Rakım 500 m Sıcaklık 20 oC α 0,5 - β 0,95 - F 0,9 - Cs,20 9,08 mg/L Cs,12 10,77 mg/L Pw,eff,deep 0,9 m CL 2,0 mg/L γ 9,802 kN/m3 Ot 19 % E 35 % R 8314 N.m/kg.mol.K g 9,81 m/s2 M 28,97 kg/kg.mol Patm 101,325 kN/m2 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMALAR (RESULTS AND DISCUSSION)

3.1. MBR Sisteminin Tasarımı ve İmalatı (Design of MBR sytstem and manufacture)

L teratür ver ler gözönüne alınarak çamur yükleme hızı (Ns) 0,35 kgKOİ/kgVSS.gün, çamur der ş m 10000 mg/L, arıtım kapas tes 500 L/gün olarak tasarlanan MBR s stem n n yapılan hesaplamalar sonucunda bel rlenen toplam reaktör hacm , membran modülünün alanı, kullanılacak membran kaset sayısı, havalandırma s stem ç n hesaplanan hava m ktarına göre ht yaç duyulan üfleç ve d füzör sayıları Tablo 4’te ver lm şt r.

Tablo 4. Hesaplanan tasarım değerler (Calculated des gn values)

Parametre M ktar B r m

V (Reatör hacm ) 206 L

HRT (H drol k tutulma süres ) 9,8 h

SRT (Katı tutulma süres ) 250 Gün

A (Membran alanı) ~1,50 m2

O2 (oks jen gereks n m ) 0,01933 kg/h

Kullanılacak membran plaka sayısı 6 Adet

AF (Hava deb s ) ~10 L/m n

İnce kabarcıklı d füzör 1 adet (0,8-8,5 m3/h)

Üfleç 1 adet (0,4 kW)

Laboratuvar/P lot Ölçekte MBR s stem n n malatı/montajı aşamasında ht yaç duyulan mak ne-alet-c haz vb. parçalar farklı f rmalardan satın alınarak, s stem n malatı ve montajı B lec k Şeyh Edebal Ün vers tes Mühend sl k Fakültes ve Meslek Yüksekokulu atölyeler nde gerçekleşt r lm şt r. Tankların malatında Pleks glass malzeme seç lm şt r. Tanklar d kdörgen pr zma şekl nde tasarlanmış ve mal

ed lm şt r. Plakalar CNC takım tezgahında bel rlenen ölçülerde kes lm ş, d ğer b leşenler n bağlantısı ç n gerekl olan del kler açılmıştır. Su basıncına karşı, yapıştırma yerler n n açılmaması ç n paslanmaz malzeme le kafes şekl nde sarılmıştır. Tanklar, paslanmaz taşıyıcı sehpalar üzer ne monte ed lm şt r. Laboratuvar/P lot ölçekte MBR s stem n n malatında kullanılan düz membran f ltre plakalarına a t tekn k b lg ler Tablo 5’te ver lm şt r.

Tablo 5. Düz membran f ltre plakasının tekn k özell kler

(Techn cal character st cs of the flate membrane f lter)

Parametre Özell k

Etk n membran alanı (m2) 0,25

Boyutlar (mm) uzunlukxenxkalınlık 465x340x7,5

Su kapas tes (l tre/gün.adet) 100-175

Membran malzemes PVDF+PET

Membran gözenek çapı (µm) 0,08-0,3

Havalandırma kapas tes (L/dk.adet) 10

Çıkış suyu bulanıklık (NTU) ≤1

Çıkış suyu askıda katı madde (mg/L) ≤5

Ağırlık (kg) 0,8

Düz plaka membranlar paslanmaz metal malzeme ve c vatalı bağlantı b leşenler le b r araya get r lmes yle membran modül mal ed lm şt r. Kollektör le membranların su çıkışlarının kollektör parçasına bağlantısı, s l kon takv yel PVC (Pol v n lklorür) hortumlar le yapılmıştır. Membran modülü, pompa em ş s stem ne de kolay bağlanıp söküleb lecek rakorlu bağlantı şekl nde tasarlanmıştır (Şek l 2).

(5)

D füzörlü havalandırma s stemler n n en öneml parçaları üfleç (blower) ve d füzörlerd r. MBR s stem nde kullanılan d füzör 228,6 mm çapında d sk formunda membranlı d füzördür. Her b r membranda nce kabarcıkların oluşab lmes ç n 6640 adet 1 mm çapında kabarcık oluşturab len del kler vardır (Şek l3).

Şek l 3. Membranlı d füzör (Membrane d ffuser) [17]

Membran arıtma s stemler nde, membran modülünün altına yerleşt r len d füzörler, m kroorgan zmaların organ k maddeler enerj ye ve yen m kroorgan zmalara dönüştüreb lmeler ç n gerekl olan oks jen ht yacını sağlarken, aynı zamanda membran f ltre yüzey n n tem zlenmes nde de öneml rol oynaktadırlar. S stem ç n gerekl olan hava akışını kontrol edecek deb metre, MEMS teknoloj s le çalışmaktadır. B yoloj k arıtımın gerçekleşt ğ tanka ver len havanın m ktarını ayarlamak ç n Osaka OPT 3042 FR-L marka şartlandırıcı kullanılmıştır. Hava deb metres nden geçen hava m ktarı şartlandırıcıdan ayarlanmaktadır. MBR s stem nde, atıksu tankından b yoloj k arıtımın gerçekleşt r ld ğ tanka ve arıtılan suyun tem z su tankına aktarıldığı boru hattına b rer adet deb metre bağlanmıştır. Akış kontrolü, deb metren n önüne monte ed len, küresel valfler le sağlanmıştır.

B yoloj k arıtımın gerçekleşt r ld ğ tankın ç ndek suyun sev yes n kontrol etmek amacıyla, letken t p sev ye kontrol elektrodu kullanılmıştır. Kullanılan sev ye kontrol c hazında, en yüksek sev ye, en düşük sev ye ve şase olmak üzere 3 adet elektrot bulunmaktadır. MBR s stem n n tanklarındak su sev yeler n letken t p sev ye şalterler vasıtasıyla kontrol ederek, gerekt ğ nde su pompalarını otomat k olarak çalıştırıp durdurmak amacıyla 2 adet röle kullanılmıştır. ELC letkenl k t p sev ye şalter le b rl kte çalışan SK-P4 model röle, 220 Vac ger l m le çalışmakta olup, görünür gücü 2,8 VA’dır. 1 adet 5 A Start-Stop röles , 2 adet 5 A Max-M n röles mevcuttur. Atıksuyun b yoloj k arıtımının gerçekleşt ğ tanklar ç n 2 adet f şek t p rez stans ısıtıcı (Isımak Rez stans) Isı San. T c. A.Ş’ye (İstanbul) özel olarak mal ett r lm şt r. Sıcaklığı kontrol etmek ç n ısıtıcılara Fe-Konstantan (konstantan: %40-45 N ve %5-60 arasında Cu bulunan termoç ft) termokupul yerleşt r lm şt r. Laboratuvar/p lot ölçekte MBR s stem nde sıcaklığı kontrol etmek amacıyla, Armesan Isı Kontrol San. ve T c. A.Ş. tarafından (İstanbul/Türk ye) üret len ARM496 model d j tal göstergel termostat kullanılmıştır. ORDEL f rmasının, endüstr yel ortamlardak b r çok proses

değ şken n n ölçümü ve kontrolü amacı ç n tasarlamış olduğu pano t p SC441 c hazı, oransal vana kontrolü aracılığı le deb kontrolünü sağlamak ç n kullanılmıştır. İtalyan menşe l ULF01 model türb n t p deb metre, 24 V DC ger l mle çalışmakta olup, 4-20 mA çıkış sağlamaktadır. Ultra düşük akış ölçümü sağlayan deb metre 1,5-100 L/h ölçüm aralığına sah pt r.

İsveç menşe l Bass Instrument markalı elektr k aktüatörlü oransal valf 0-100 L/h akışkan geç ş , 24 V DC ger l mle çalışmakta olup, 4-20 mA çıkış sağlamaktadır. Oransal valf, MBR’n n em ş hattı üzer nde türb n t p deb metren n arkasına monte ed lerek, membran f ltreler nden çek lecek arıtılmış su m ktarının stenen değerde ve aynı m ktarda tutulması ç n kullanılmıştır. B yoloj k arıtmada b yokütlen n arıtma şlem n gerçekleşt reb lmes ç n çözünmüş oks jen, pH g b parametreler n kontrol altında tutulması gerekmekted r. Aynı zamanda bu parametreler çalışılan b yokütlen n c ns ne (bakter , fungus) göre değ ş kl k göstermekted r. Çözünmüş oks jen ve pH’ın stenen değerde tutulması ve tak p ed lmes amacıyla Hach-Lange’n n SC200 D j tal kontrolör c hazı kullanılmıştır. SC200 c hazının d j tal sensör g r şler ne, havalandırma tankına monte ed len opt k LDO oks jen sensörü ve pH sensörü bağlanmıştır. GLI Internat onal pH sensörü, havalandırma tankındak ortamın as d k veya baz kl k değer n ölçmek ve aynı zamanda, alınan ver ler n 4-20 mA çıkışıyla as t/baz dozaj pompalarının kontrolünü sağlamak ç n kullanılmıştır. Havalandırma tankındak arıtma şartları (as d k/baz k) SC200 kontrolöründen g r len pH değer aralığında sab t tutulmaktadır. Havalandırma tankındak çözünmüş oks jen değer n ölçmek ve aynı zamanda sab t tutmak amacıyla, Hach-Lange’n n opt k ölçüm prens b yle çalışan yen nes l LDO sensörü kullanılmıştır. Sensör 0-20 mg/L aralığında ölçüm yapmakta olup SC200 kontrolörünün d j tal sensör g r ş ne bağlamıştır. Antech/ENELSA (Antalya/Türk ye) f rmasından satın alınan Lara DMS model dozaj pompaları 5 L/h ve 7 bar basınca kadar dozajlama kapas tes ne sah pt r. As t dozajı ç n ç gövdes nde kullanılan malzemeler n as d k ortama dayanıklı PVDF’den, baz dozajı ç n ç gövdes baz k ortama dayanıklı EPDM’den üret lm ş pompa terc h ed lm şt r. Dozaj pompaları, havalandırma tankındak pH değer n bel rlenen aralıkta tutarak ve hassas b r şek lde dozajlama yaparak uygun arıtma şartlarını sağlamaktadır. Havalandırma tankının pH değer , SC200 kontrolöründen yapılmaktadır. MBR’de arıtma şlem genelde bekletmel olarak gerçekleşmekted r. M kroorgan zmalar tarafından bell b r zaman zarfında arıtımı gerçekleşt r len suyun membran f ltrelerden geç r lerek s stemden alınması gerekmekted r. Opt mum arıtma süres bel rlend kten sonra, arıtılmış suyun otomat k olarak pompa vasıtasıyla çek lmes ç n PLC kullanılmıştır. C haz, Laboratuvar/p lot ölçekte MBR s stem n n kumanda panosuna monte ed lm şt r. Un tron cs Jazz JZ10 model PLC, 6 adet d j tal g r ş, 4 d j tal çıkış adres ne sah pt r. 24 V DC ger l m le çalışması neden yle panoya 24 V DC çıkış veren güç kaynağı monte ed lm şt r. PLC’n n çıkışları Pompa-2’y kontrol eden kontaktöre bağlanmıştır. PLC’n n programlanması, Un tron cs f rmasının ücrets z olarak sunduğu U90Ladder

(6)

V6.2.1’de yapılmıştır. Programlamada, 4 tane ekran tasarlanmıştır. Bunlar; saat g r ş ekranı, dak ka g r ş ekranı, gerçek zaman tar h-saat ekranı ve durum ekranıdır. Ver g r şler PLC’n n üzer nde yer alan tuş takımından yapılmaktadır. S stem n çalışması sırasında, bel rlenen süre b t m nde elde ed len çıkış değer kontaktör aracılığıyla Pompa-2’y çalıştırmaktadır. Pompanın durdurulması, sev ye kontrol şalter tarafından sağlanmaktadır. Su sev yes daha önce bel rlenen en alt sev yeye geld ğ nde, Pompa-2 otomat k olarak devreden çıkmakta ve y ne otomat k olarak atıksu pompası (Pompa-1) devreye g rerek MBR tankına(havalandırma tankı) atık suyu aktarmaktadır. Havalandırma tankında su sev yes , daha önce bel rlenen en üst sev yeye ulaştığında, sev ye kontrol şalter tarafından Pompa-1 otomat k olarak durdurulmaktadır. Pompa-1’ n durmasıyla b rl kte, sev ye şalter nden alınan s nyal le PLC otomat k olarak resetlenerek g r len süre tekrar ger saymaya başlamaktadır. Ekranın 1. satırında g r len set süres , saat ve dak ka (hh:mm) olarak, Pompa-1’ n durumu (P:ON/OFF); 2. satırda se kalan süre saat, dak ka ve san ye (hh:mm:ss) olarak görüleb lmekted r. Laboratuvar/p lot ölçekte MBR s stem nde, atıksuyun b yoloj k arıtımın gerçekleşt ğ havalandırma tankına let lmes ve arıtılmış suyun havalandırma tankından tem z su tankına aktarılması ç n 2 adet per fer k santr füj pompa kullanılmıştır. Motorları 220 Volt (monofaze) ger l m le çalışmaktadır. MBR’n n su let m s stem nde 1,27 cm çapında AISI 304 paslanmaz çel k boru kullanılmıştır. Boruların b rleşt rmeler argon kaynağı

le gerçekleşt r lm şt r.

3.2. MBR Sisteminin Devreye Alınması (Operation of MBR system)

İmalatı tamamlanan laboratuvar/p lot Ölçekte dah l MBR s stem n n fotoğrafı Şek l 4'de ve şemat k görünümü Şek l 5’te ver lm şt r. MBR s stem n n montajı tamamlandıktan sonra s stem devreye alınmıştır. Öncel kle, havalandırma tankı tem z su le doldurularak, havalandırıcı çalıştırılmış ve kabarcıkların düzgün dağılımı ve sızıntı olup olmadığı kontrol ed lm şt r. Daha sonra havalandırma tankı B lec k l ndek b r gıda şletmes n n b yoloj k atıksu arıtım tes s nden alınan akt f çamur le doldurulmuştur. S stem n çalışma performansı hazırlanan sentet k tekst l atıksuyunun arıtım çalışmaları le test ed lm şt r. Hazırlanan s mule atık suyu havalandırma tankına (reaktöre) yüklenm şt r. Bu çalışmada kullanılan s mule tekst l atık suyu Everzol Orange 3R reakt f boyası ve tekst l endüstr s atık sularında bulunan

d ğer k myasal maddeler n lave ed lmes yle

oluşturulmuştur. 10 günlük ön deneme çalışması süresince, havalandırma tankındaki askıda katı madde (AKM), boya derişimi, çözünmüş oksijen derişimi (ÇO), pH ve KOİ değerleri belirlenmiştir. Havalandırma tankının sıcaklığı (C°), pH değer ve ÇO der ş m sırasıyla; 29 ± 1℃’de, 8-9 ve 1-3 mg/L aralığında tutulmuştur. JASCO V-530 marka UV Spektrofotometres kullanılarak boya der ş m hassas b r şek lde bel rlenm şt r. Ön deneme sonuçları Tablo 6'da ver lm şt r. Yapılan deneme çalışması sonucunda yaklaşık %60’lık b r KOİ g der m sağlanarak, KOİ der ş m 245,95 mg/L’den 98,84 mg/L’ye düşürülmüştür. AKM

Şek l 4. MBR s stem n n fotoğrafı (The photography of MBR system)

Tablo 6. Ön deneme arıtım sonuçları (Pre-tr al treatment results)

Parametreler / Zaman (Gün) pH Sıcaklık Boya Der ş m (mg/L) KOİ (mg/L) ÇO (mg/L) AKM (mg/L) 1.Gün 9,29 28,50 120,00 245,95 2,25 53,70 3.Gün 8,73 29,00 83,57 169,29 2,94 212,00 5.Gün 8,20 29,20 49,54 147,66 1,09 41,60 7.Gün 8,17 29,50 43,87 110,65 1,84 53,60 10.Gün 8,40 31,10 36,56 98,94 2,64 255,80

(7)

m ktarı 53,7-255,8 mg/L'ye ulaşmıştır. AKM m ktarı havalandırma tankındak m kroorgan zma m ktarını vermekted r. Bu m ktar ne kadar yüksek olursa arıtım ver m de o kadar artacak ve h drol k bekletme süres de azalacaktır. M kro organ zmaların ortama alışması ve üreme hızınn artması le daha yüksek g der m ver mler sağlanmaktadır. S stemde 10 günlük arıtım süres ne bağlı olarak %68 l k b r KOİ g derm ve %70 renk g der m sağlanmıştır. Bu sonuçlar tasarımı ve malatı gerçekleşt r len MBR s stem n n tekst l atıksuyunun arıtımında kullanımının mümkün olduğunu göstermekted r.

4. SİMGELER (SYMBOLS) A : Membran alanı, m2

AF : Hava deb s , m3/m n

AKM : Askıda katı madde

AOTR : Açık hava şartlarında gerekl net oks jen transfer , BOI : B yok myasal oks jen ht yacı

CL : Havalandırma tankında, stenen çözünmüş oks jen

konsantrasyonu, mg/L

Cs : Den z sev yes nde 20 °C’de saf sudak oks jen n

doygunluk konsantrasyonu, mg/L ÇO : Çözünmüş oks jen

̅, , : T sıcaklık ve H rakımında havalandırma

havuzundak tem z suda çözünmüş oks jen doygunluk konsantrasyonu değer .

, , : Oks jen konsantrasyonu, mg/L.

E : D füzorlerden suya oks jen ver m , %

F : Tıkanma faktörü

FPMa : Düz plaka membran kaset n n alanı, m2 /adet

FPMq : Düz plaka membran aded

F/M : Substrat/B yokütle oranı, kg BOD/ kg MLVSS d g : Yer çek m vmes , 9,81 m/s2

HRT : H drol k tutulma süres , d, h J : Membran akısı, m3m2h, Lm2h

KOI : K myasal oks jen ht yacı

M : Havanın ortalama molekül ağırlığı, (29,87 kg/kg.mol)

Ne : Çıkışkta NH4-N (Amonyum azotu)

konsantrasyonu, mg/L

NOx : Azot oks t, mg/L

Ns : Akt f çamur yükleme hızı, kg KOİ/ (kg VSS d) Ot : Havalandırma tankını terk eden oks jen

konsantrasyonu, %

Patm : Atmosfer k basınç, 1,01325x105 N/m2 ;101,325

kN/m2

Patm,H : H rakımındak hava basıncı, N/m2

Pd : D füzörün havalandırma tankında havayı verd ğ

noktadak basınç, N/m2

PX,b o : Günlük olarak atılan b yokütle, kg/d

Pw,eff : D füzörün havalandırma tankındak su yüzey ne

mesafes , m Q : Günlük deb , m3/d

Q0 : Atıksu g r ş deb s , m3/d

Qe : Atıksuçıkış deb s , m3/d

Qr : Fazla çamur boşaltma hızı, m3/d

V : Reaktör hacm , m3

R : Evrensel gaz sab t , 8314 N.m/kg.mol.K Ro : Gerekl oks jen m ktarı, kg/d

Se : Çıkış çözünür substrat konsantrasyonu, g BOI

veya bsKOI/m3

So : G r ş çözünür substrat konsantrasyonu, g BOI veya bsKOI/m3

Sr : Reaktörde organ k substrat değ ş m oranı, mg/L/d

SOTR : Çözünmüş oks jen çermeyen 20 °C’dek saf suda standart oks jen transfer hızı, kgO2/d

SRT : Katı alıkonma süres , d

T : Sıcaklık, K (Kelv n), (273,15+oC)

TKN : Toplam Kjeldahl Azotu

X : Havalandırma tankındak akt f çamur konsantrasyonu, mg/L

zb : Rakım, m

: Suyun özgül ağırlığı, kN/m3

µm : Heterotrof k bakter ler ç n maks mum büyüme

hızı

KS : Heterotrof k bakter ler yarı hız sab t

d

k

: Heterotrof k bakter ler ç n ölüm oranı Şek l 5. MBR s stem n n şemat k ç z m (Schemat c d agram of MBR) [18, 19]

(8)

Y : Heterotrof k b yoloj k ver m katsayısı fd : Ölen heterotrof k hücrelerden gelen kalıntı

µnm : N tr f kasyon bakter ler ç n maks mum büyüme

hızı

Kn : N tr f kasyon bakter ler yarı hız sab t

n

d

k

: N tr f kasyon bakter ler ç n ölüm oranı Yn : N tr f kasyon b yoloj k ver m katsayısı

5. SONUÇLAR (CONCLUSIONS)

Membran B yoreaktör (MBR) gel şm ş ve gel şmekte olan ülkelerde artan b r hızla arıtma tes sler nde devreye alınmaktadır. Bunun sonucu olarak satış pazarının artan b r hızla gen şlemes , üret c f rma sayısını artırmış ve rekabet de gel şt rm şt r. Tasarım hesaplamaları sonucunda bel rlenen Laboratuvar/P lot ölçekte MBR s stem n n toplam reaktör hacm 206 L, membran modülünün alanı 1,50 m2,

kullanılan membran kaset sayısı 6, havalandırma s stem n n tasarımında hesaplanan hava m ktarına göre üfleç sayısı 1 ve d füzör sayısı 1 olarak bel rlenm şt r. MBR s stem n n süreç kontrolü otomat k kontrol ek pmanları le sağlanmaktadır. MBR s stem n n şletmeye alınması sırasında yapılan deneme çalışmaları süres nce sentet k tekst l atık suyunda yaklaşık %60’lık b r KOİ g der m ve %70’l k b r renk g der m sağlanmıştır. Bu sonuçlar tasarımı ve malatı gerçekleşt r len MBR s stem n n tekst l atıksuyunun arıtımında kulanılab l rl ğ n gösterm şt r. Farklı konsantrasyonda boya çeren tekst l atıksuları ve farklı m kroorgan zmalar denenerek MBR s stem n n arıtım kapas tes üzer ne b rçok çalışma yapılab l r. Son yıllarda l teratürde özell kle beyaz çürükçül mantarlarla çok yüksek renk g der m yüzdeler n n elde ed leb ld ğ bel rt lmekted r.

TEŞEKKÜR (ACKNOWLEDGEMENT)

Bu çalışma, B lec k Şeyh Edebal Ün vers tes B l msel Araştırma Projeler B r m tarafından 2010.1.01.006 nolu proje kapsamında desteklenm şt r. Yazarlar B lec k Şeyh Edebal Ün vers tes Rektörlüğü’ne teşekkür eder.

KAYNAKLAR (REFERENCES)

1. Gökkuş Ö., Ç ner F., Invest gat on of color and cod removal from wastewater conta n ng d sperse yellow 119 and d sperse red 167 us ng fenton ox dat on process, Journal of The Faculty Eng neer ng and Arch tecture of Gaz Un vers ty, 25 (1), 49-55, 2010.

2. Çalışkan B roğul N., Köse T.E., Real text le wastewater reclamat on us ng a comb ned coagulat on/ flocculat on/ membrane f ltrat on system and the evaluat on of several natural mater als as flocculant a ds, Gaz Un vers ty Journal of Sc ence, 29 (3), 565-572, 2016.

3. Judd S., The MBR Book: Pr nc ples and Appl cat ons of Membrane B oreactors n Water and Wastewater Treatment, Elsev er, Oxford, 2006.

4. Yanga W., C cek N., Ilg J., State-of-the-art of membrane b oreactors: worldw de research and commerc al

appl cat ons n north amer ca, Journal of Membrane Sc ence, 270 (1-2), 201-211, 2006.

5. Judd S., The Status of Membrane B oreactor Technology, Trends n B otechnology, 26 (2), 109-116, 2008.

6. Fane A.G., Chang S., Chardon E., Submerged hollow f bre membrane modüle-des gn opt ons and operat onal cons derat ons, Desal nat on, 146 (1-3), 231-236, 2002. 7. Sh m J.K., Yoo I.K., Lee Y.M., Des gn and operat on cons derat ons for wastewater treatment us ng a flat submerged membrane b oreactor, Process B ochem stry, 38 (2), 279-285, 2002.

8. Sof a A., Ng W.J., Ong S.L., Eng neer ng des gn approaches for m n mum foul ng n submerged mbr, Desal nat on, 160 (1), 67-74, 2004.

9. We C., Huang X., Zhao S., Wen X.,Operat ng character st cs of submerged membrane b oreactor at sub-cr t cal flux, Ch na Water and Wastewater, 20 (11), 10–13, 2004.

10. Metcalf and Eddy, Wastewater Eng neer ng: Treatment and Reuse, (4th nternal ed t on), New York: McGraw-H ll, 2003.

11. Wen G., Ma J., Zhang L., Yu G., Membrane b oreactor n water treatment, Comprehens ve Membrane Sc ence and Eng neer ng, 4, Elsev er, Rende (CS), Italy, 195-209, 2010.

12. Buer T., Cum n J., MBR module des gn and operat on , Desal nat on, 250, 1073-1077, 2010.

13. Walker G.M., Weatherley L.R., COD removal from text le ındustry effluent: p lot plant stud es, Chem cal Eng neer ng Journal, 84, 125-131, 2001.

14. Ayed L., Achour S. and Bakhrouf A., Appl cat on of the m xture des gn to decolour se effluent text le wastewater us ng cont nuous st rred bed reactor, Water SA, 37 (1), 170-180, 2011.

15. Sarayu K., Sandhya S., Current technolog es for b olog cal treatment of text le wastewater- A Rev ew, Appl ed B ochem stry and B otechnology, 67, 645-661, 2012.

16. Ghaly A.E., Ananthashankar R., Alhattab M., and Ramakr shnan V.V., Product on, character zat on and treatment of text le effluents: A Cr t cal Rev ew, Chem cal Eng neer ng & Process Technology, 5, 1-18, 2014.

17. Env ronmental Dynam cs Incorporated. Product Specıfıcatıon Sheet. www.wastewater.com. 10 Ek m 2011.

18. Özan, K., Tekst l endüstr s atıksularının arıtılmasında kullanılmak üzere lab/p lot ölçekte membran b yoreaktör tasarımı ve malatı, Yüksekl sans Tez , B lec k Şeyh Edebal Ün vers tes , Fen B l mler Enst tüsü, B lec k, 2012.

19. Özan K., Kavuştu O., Özen P., Açıkgöz Ç., Membran b yoreaktörde s mule tekst l atıksuyunun arıtım çalışmaları, ENSUTEK 1.Uluslararası Endüstr yel Su Teknoloj ler Sempozyumu ve Fuarı, Bursa, 80, 06-09 Aralık, 2012.

Şekil

Tablo 2. Laboratuvar/p lot ölçekte MBR tasarım kabuller   (Laboratory/p lot-scale MBR des gn cons derat ons)
Tablo 3. Üfleç kapas tes  hesaplamasında kullanılan  değerler  (Values used  n the calculat on of blower capac ty)
Tablo 6. Ön deneme arıtım sonuçları  (Pre-tr al treatment results)

Referanslar

Benzer Belgeler

[r]

Eğer su­ lar altında kalan bir evden yanıt olarak sadece kısa bir ıslık çalı­ nırsa, “Evet, yaşıyoruz...” de­ mektir.. Islık sesi gelmezse, evde- kilerin

Milli mücadeleden sonra Ordu me­ busu sıfatile Büyük Millet Meclisine giren merhum 1859 tarihinde Istan - bulda doğmuştu.. Türk fikir ve matbuat âlemi, en i

Ve nedense bir Türk mü­ zisyenine üstelik yıllarını bu işe vermiş bir ustaya bu kadarı bile layık görül­ medi. Programcıların elin­ de Fehmi Ege’nin

Kendisine rahatsızlığı dolayı- sıyle Üniversiteden ayrı kaldığı müddetin henüz pek kısa oldu­ ğunu, kanunların devlete bu ka­ dar hizmet etmiş olan

Teknik insanlığın belli başlı tüm sorunlarını çözecek.Benim halkım ki, yüz.de 75 oranında okur-yazar değildir, yakın gelecekte mutlaka,bundan eminim,Baudelaire’in

Her hangi bir Türkün kitap yakmak gibi eski zaman bar­ barlıklarını ihya eden bir fikir orta­ ya sürdüğünü görmeden Fikretin öl­ müş olmasına çok

Yapılan yedi farklı deneysel çalışmada endüstriyel atık su arıtımında kullanılan aktif çamurun bulunduğu MBR sisteminde Dimozol Blue BRF %150 (Reactive Blue 221),