Kâğıt endüstrisi atıksularının jet loop membran biyoreaktör sistemi ile arıtılmasının araştırılması

Abstract

Kağıt üretimi endüstrisinin dünyada gelişmekte ve gelişmiş birçok ülkenin ticaretinde ve ekonomisinde önemli yeri vardır. Kağıt üretimi esnasında yüksek su tüketimi yapılırken ortaya biyolojik parçalanabilirliği oldukça düşük ve askıda katı madde konsantrasyonu (AKM) çok yüksek bir atıksu ortaya çıkabilir. Bu yönüyle de su kaynaklarının ve toprağın kirlenmesine neden olan başlıca endüstriler arasındadır. Kağıt üretimi sanayisinin atık sularının arıtımında sıklıkla biyolojik arıtma metotları kullanılmaktadır. Biyolojik parçalanabilirliğinin düşük buna karşın yüksek organik madde içeriğine sahip bu atık suların arıtımı için konvensiyonel metotlar yerine veya bunlarla birlikte yeni teknolojilerin kullanılması elzem hale gelmiştir. Bu anlamda membran süreçlerin entegre edildiği biyoreaktörlerin kullanımı sonraki aşamalarda su geri kazanımı içinde önemli avantaj sağlayacaktır. Membran entegre edilmiş yeni nesil kompakt reaktörlerin önemli bir temsilcisi olan Jet loop reaktör (JLR) sistemi yüksek organik madde içeren sanayi atıksularının arıtımı için ekonomik, verimli ve yüksek performanslı bir seçenek sunmaktadır. Çalışmada Balıkesir Varaka Kağıt Fabrikası atıksularının, seramik membran bağlanarak oluşturulan jet loop membran biyoreaktör (JLMBR) sisteminde arımı incelenmiştir. Çalışma periyodunda 1,81-7,30 kg/m3 .gün organik yüklemeler altında %75-%99 KOİ giderme verimi elde edilirken süreç içerisinde reaktörde çamur kaybı yaşanmış ve aşı yapılma ihtiyacı duyulmuştur. Sonraki süreçte ortama nütrient ilavesi yapılmıştır 250/5/1 (KOİ/N/P) oranı optimum olarak belirlenmiştir. Nütrient ilave edilerek yapılan çalışmalarda yükleme hızları 2,04-11,61 kgKOİ/m3.gün arasında değişirken giderme verimleri ise %80~99 arasında elde edilmiştir. KOİ konsantrasyonu ortalama 5280 mg/L ve bekletme süresi ise 11-30 saat arasında değişmiştir. ϴc değerleri 1,4~50.4 gün arasında değişmektedir. Nütrient eklemesinden sonra MLSS konsantrasyonlarında artış gözlenmiştir. MLSS değerleri çamur yaşına bağlı olarak 2108-9140 mg/L arasında işletilmiştir. Membran ünitesinden 10~110 L/m2 saat arasında akı değerleri alınmıştır. Uzun süreli ve geri yıkama yapılmaksızın ortalama 15 L/m2 saat akı değeri hesaplanmıştır. Membranlar hava ile geri yıkanmış ve yaklaşık ayda 1 kimyasal temizlemeye tabi tutulmuştur. Membran hava ile geri yıkandıktan sonra ~%50 akı geri kazanımı sağlanmıştır.

Paper production industry has an important place in the trade and economy of many developing and developed countries in the world. While high water consumption is made during paper production, a wastewater with very low biodegradability and a very high suspended solids concentration (SS) may result. In this respect, it is among the main industries that cause pollution of water resources and soil. Biological treatment methods are frequently used in the treatment of wastewater from the paper production industry. It has become essential to use new technologies instead of or together with conventional methods for the treatment of these wastewaters, which have low biodegradability but high organic matter content. In this sense, the use of bioreactors in which membrane processes are integrated will provide a significant advantage in water recovery in the later stages. Jet loop reactor (JLR) system, an important representative of the new generation of membrane-integrated compact reactors, offers an economical, efficient and high-performance option for the treatment of industrial wastewater containing high organic matter. In the study, the treatment of Balıkesir Varaka Paper Factory wastewater in the jet loop membrane bioreactor (JLMBR) system created by connecting a ceramic membrane was examined. During the study period, while 75%-99% COD removal efficiency was achieved under 1.81-7.30 kg/m3.day organic loading, sludge loss occurred in the reactor during the process and inoculation was required. In the following process, nutrients were added to the medium and the ratio of 250/5/1 (COD/N/P) was determined as optimum. In studies conducted with the addition of nutrients, loading rates varied between 2.04-11.61 kgCOD/m3.day, while removal efficiencies were obtained between 80~99%. The average COD concentration was 5280 mg/L and the holding time varied between 11-30 hours. ϴc values vary between 1.4~50.4 days. An increase in MLSS concentrations was observed after nutrient addition. MLSS values were operated between 2108-9140 mg/L depending on the mud age. Flux values between 10~110 L/m2h were taken from the membrane unit. An average flux value of 15 L/m2h was calculated for long periods of time and without backwashing. Membranes were backwashed with air and subjected to chemical cleaning approximately once a month. After the membrane was backwashed with air, ~50% flux recovery was achieved.