Tekstil atıksularından su ve tuz geri kazanımında membran konsantrelerinin hidrodinamik kavitasyon destekli yeni bir teknoloji ile arıtımı

Abstract

Tez çalışmasının ana amacı tekstil endüstrisi atıksularından su ve tuz geri kazanımı amacıyla kullanılan membran proseslerde halen prosesin uygulanabilirliğini kısıtlayan membran konsantrelerinin kavitasyon destekli ileri oksidasyon prosesleri (İOP) kullanılarak yatırım ve işletme giderleri açısından uygulanabilir bir proses geliştirilmesidir. Proje kapsamında tekstil atıksularından yalnız su geri kazanımı söz konusu olduğunda mevcut biyolojik arıtım çıkışı ters ozmos (TO) membranından geçirilmiş, TO süzüntüsü ile su geri kazanımı sağlanması hedeflenmiştir. TO konsantresi ise tekil İOP ve hidrodinamik kavitasyon (HK) destekli İOP ile arıtılmıştır. İkinci alternatif olarak su ve tuz gideriminin beraber olduğu sistemde ise mevcut biyolojik arıtma çıkışı önce nanofiltrasyon (NF) daha sonra TO membranından geçirilmiştir. TO süzüntüsü ile su geri kazanımı, TO konsantresinden Elektrodiyaliz (ED) prosesi ile tuz geri kazanımının sağlanması hedeflenmiştir. NF konsatresi ise tekil İOP ve hidrodinamik kavitasyon (HK) destekli İOP'lerle arıtılıp, optimum biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ)/kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) artış oranını sağlayan İOP sonrası ardışık kesikli reaktör (AKR) ile arıtımı hedeflenmiştir. İOP olarak Ozon, Fenton (Fe+2) ve ileri Fenton (Fe0 ile) yöntemleri denenmiştir. Proje kapsamında NF ve TO membran konsantrelerinin arıtımı için en uygun yöntemin Fenton prosesi olduğu belirlenmiştir. NF membran konsantresinin, optimum Fenton prosesi koşulu olan Fe+2:H2O2 35 mM:175 mM oranında arıtılması sonucu elde edilen KOİ giderim verimi %87 iken renk giderim verimi %99 olarak belirlenmiştir. Tekil HK reakötrü ile %18 KOİ giderim verimine ulaşılırken, HK destekli Fenton prosesinde HK reaktörünün Fenton prosesi üzerine dikkate değer bir sinerjistik etkisi görülmemiştir. Yapılan deneyler neticesinde ise optimum BOİ5/KOİ artış oranına Fe+2:H2O2 20 mM:100 mM oranında gerçekleştirilen Fenton prosesinde ulaşılmıştır. Bu oranda Fenton prosesi ile arıtılan numune Fenton sonrası AKR ile arıtılmıştır.The main objective of the project is to develop a feasible process in terms of investment and operation costs by using hydrodynamic cavitation and advanced oxidation processes (AOP) for the treatment of membrane concentrates which limit the applicability of membrane processes. Within the scope of the project, when only water recovery from textile wastewater is concerned, it is aimed that existing biological treatment output is passed through RO membrane and water recovery is achieved with RO permeate. RO concentration is treated with single AOP and AOP enhanced with hydrodynamic cavitation (HC). As a second alternative, in the system where water and salt removal are combined, the existing biological treatment output is first passed through the NF and then through the RO membrane. RO recovery by water filtration, salt recovery by electrodialysis (ED) process from TO concentration. NF concentrate was treated by single AOP and HC enhanced with AOP, and sequencing batch reactor (SBR) was used to treate the samples which was treated by AOP that provides the optimum BOD5/COD increase. rate. Ozone, Fenton (Fe2+) and advanced Fenton (Fe0) methods have been applied as AOP. It was determined that the most appropriate method for the treatment of NF and TO membrane concentrates was the Fenton process. When the NF membrane concentrate was treated with Fe2+: H2O2 35 mM:175 mM, which is the optimum Fenton process condition, the yield of the obtained for COD and color were 87% and 99%, respectively. While the 18% of COD removal efficiency was achieved by using only HC, no considerable synergistic effect was observed in the combined the HC and Fenton process. As a result of the experiments, the optimum BOD5/COD increase rate was reached in the Fenton process, which was Fe2+:H2O2 20 mM:100 mM. In this case, the sample treated with the Fenton process was treated by a SBR.