Yüksek organik kirliliğe sahip mezbaha endüstrisi atıksularının arıtımı için membran entegre biyoreaktör geliştirilmesi

Abstract

Membran proseslerin içme suyu, atıksu ve endüstriyel atıksu uygulamalarında kullanımı giderek artmaktadır. Membran prosesler özellikle atıksu arıtımındaki deşarj standartlarını sağlamasında ve su geri kazanımı için vazgeçilmez hale gelmiştir. Bununla birlikte membran kirlenmesi ve tıkanması elde edilen akı miktarını düşürmekte ve prosesin ekonomisini olumsuz olarak etkilemektedir. Membran biyoreaktör (MBR) sistemlerinde en çok görülen kirlenme olayları biyolojik kirlenme ve kek tabakası oluşumudur. Bu çalışmada jet loop reaktörlerde (JLR) bulunan jet nozzle ile üretilen yüksek hızlı jet akımları membran yüzeyinde çapraz akış oluşturmak için kullanılmıştır. Bu jet akımları JLR'ün aynı zamanda yüksek miktarda karıştırma ve kütle transferi gibi avantajları olmasını da sağlamaktadır Bu amaçla JLR en önemli parçalarından birisi olan draft tüpü membran modülü olarak tasarlanmıştır. Draft tüpü membran modülü ilk önce seramik membranlar kullanılarak, sonra da tabaka PES membranlar kullanılarak imal edilmiştir. Bu tasarım ile membran modülünün hem iç hem de dış yüzeyleri jet akımın oluşturduğu yüksek hızlı çapraz akış ile süpürülerek kek tabakasının oluşumu yavaşlatılmıştır. Geliştirilen bu reaktör modifikasyonu, membran draft tüplü jet loop reaktör (MDJLR) olarak adlandırılmıştır. Bu reaktör sistemi daha sonra mezbaha atık sularının arıtılmasında kullanılmıştır. PES membran modülünün kullanıldığı sürekli çalışma koşullarında sistemden 0,8 bar vakum altında 15 L.m-2.sa-1'dan yüksek akılar elde edilmiştir. Sistem 7,227 kg KOİ.m-3.gün-1 yükleme hızında ve 8,06 saat hidrolik kalış süresinde işletildiğinde %98,56 KOİ giderim verimi elde edilmiştir (Θc≈0,7033 gün, MLSS≈0,64 g.L-1). Sistemin çalıştırıldığı süre boyunca mezbaha atıksuyunun KOİ değerleri 626,45 ile 6565,80 mg.L-1 değerleri arasında değişmesine rağmen, sistemin çıkış KOİ değerleri 100 mg.L-1'den düşük olmuştur.

The use of membrane processes in water, wastewater and industrial wastewater treatment is becoming widespread. Membrane processes have become essential especially in ensuring discharge standards in wastewater treatment and in water recovery. However, membrane fouling causes flux decreases and is a significant determinant in the economy of the process. In membrane bioreactor (MBR) systems, the most common membrane fouling events observed as biological contamination and cake layer formation. In this study, high speed jet stream produced by jet nozzle in jet loop reactors (JLR), which have important advantages such as high mixing events and mass transfer, was used for crossflow. For this purpose, the draft tube, one of the most important units of JLR, was designed as a membrane module. Draft tube was manufactured as a membrane module by using firstly tubular ceramic membranes and then sheet PES membranes. With this design, inner and outer surface of membrane module was swept off by high speeded cross flow created via high-speed jet flow and the formation of cake layer was slowed down. This developed reactor modification was named as membrane draft tube jet loop reactor (MDJLR). This reactor system was then used in the treatment of slaughterhouse wastewater. In operating mode where PES membranes were used, at an operating vacuum of 0,8 bar, more than 15 L.m-2.h-1 fluxes were obtained from the system. The system was operated at 7,227 kg COD.m-3.day-1 loading rate and 8,06 hours of HRT, and over 98,56% COD removal was achieved (Θc≈0,7033 days, MLSS≈0,64 g.L-1). Inlet COD of wastewater was ranged from 626,45 to 6565,80 mg.L-1, while the output COD values were less than 100 mg.L-1 at all times.