2011 YÜksek lisans tez özetleri

Süt Endüstrisi Atıksularının Membran Teknolojisi İle Geri Kazanımı Ve Deneysel Tasarım Uygulaması

Bu çalışmada, süt ve süt ürünleri üreten bir fabrikanın biyolojik olarak arıtılmış deşarj atıksuyunun nanofiltrasyon ve ters ozmoz esaslı iki adımlı membran prosesi ile ileri arıtılarak geri kazanılması amaçlanmıştır. Membranların giderme verimlerinde ve meydana gelen akı kayıplarında filtrasyon şartlarının etkisi araştırılmıştır. Membranlarda meydana gelen kirlenmelerin mekanizmalarının yorumlanmasında temas açısı, ESEM ve AFM ölçümlerinden yararlanılmıştır.

Deneylerin ilk adımında, 4 faktörlü ve 4 seviyeli L₁₆ ortogonal dizinin seçildiği Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak uygun nanofiltrayon membranı ve filtrasyon koşulları (pH, sıcaklık ve basınç) belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, membranların kirletici madde giderim verimlerinin ve kirlenme mekanizmalarının (akı kayıpları) etkileri de araştırılmıştır. Taguchi deneysel tasarımı yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen deneylere ait sonuçların istatistiksel analizinde ANOVA yöntemi kullanılmıştır. ANOVA analizi sonucunda membran kirlenmesi parametresi olan kirlenmeden kaynaklanan akı kaybında en etkili faktörün atıksuyun pH değeri olduğu belirlenmiştir. Kirletici madde giderim verimi parametrelerinde ise; toplam sertlik, klorür ve sülfat gideriminde yalnızca membran faktörünün etkisi önemli iken, iletkenlik ve amonyak azotu faktörleri için membran ve pH faktörleri, SAK₂₅₄ gideriminde ise membran, pH ve sıcaklık faktörlerinin etkisinin önemli olduğunu görülmüştür. Kirlenmeden kaynaklı akı kaybı esas alınarak bir değerlendirme yapıldığında, arıtımın ilk aşamasında kullanılacak olan nanofiltrasyon membranı Desal 5DL ve uygun filtrasyon koşulları pH=6; T=20⁰C; ΔP=12 bar olarak belirlenmiştir. Belirlenen bu deney şartlarında doğrulama deneyi yapılmıştır. Doğrulama deneyi sonrasında elde edilen toplam akı kaybı ve kirlenmeden kaynaklanan akı kaybı değerlerinin tahmini olarak hesaplanan değerlerle belli bir güven aralığı içinde uyumlu olup olmadığı belirlenmiştir. Deneylerin ikinci adımında, uygun deney koşullarında elde edilen kompozit süzüntü, proses suyu olarak kullanımına yönelik olarak, 20 ve 40 bar basınçlar altında bir ters ozmoz membranından geçirilmiştir. Ters ozmoz membranından elde edilen süzüntünün kalitesinin (T=20⁰C; ΔP=20 bar), atıksuyun temin edildiği fabrikada kullanılan proses suyunun kalitesinden daha iyi özellikte olduğu görülmüştür.

Sonuç olarak, nanofiltrasyon ve ters osmoz esaslı iki adımlı bir membran prosesi ile biyolojik olarak arıtılmış süt endüstrisi atıksuyundan proses suyu elde edilmesinin mümkün olduğu ortaya konulmuştur.