Elektrodiyaliz proseslerinden kaynaklanan konsantre akımın minimizasyonu ve yeniden kullanılabilirliğinin incelenmesi: Tekstil atıksuyu örneği

Membran prosesler hem içme suyu arıtımında hem de atıksu arıtımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu arıtım yöntemi en genel anlamda arıtımdan ziyade bir ayırma prosesidir. Yalnız bu arada da konsantre oluşumunun önüne geçmek mümkün olmamaktadır. Bu nedenden ötürü en büyük problem olarak membran proseslerden kaynaklanan konsantre kısmın arıtımı için de ekstra çaba sarf edilmektedir. Bu durumda yeni membran proseslerin kullanımına ve yeni çalışma metotlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle ilk olarak klasik elektrodiyaliz (KED) prosesi ile çalışılmıştır. Bu proseste oluşan konsantre akım oranı %10 (1L atıksu /0,1 L konsantre kısım), konsantre akım tekrar tekrar kullanılarak 15 L atıksu arıtımı gerçekleştirilmiş ve konsantre akım %0,67 oranına kadar indirgenebilmiştir. Benzer şekilde bipolar membranlı elektrodiyaliz (BMED) prosesinde de anolit ve katolit olarak 0,1L başlangıç çözeltisi konulduğunda tekrarlı arıtım sonucunda konsantre akım(20 L atıksu, 0,1 L anolit,0,1 L katolit olup) %1 seviyelerine kadar indirgenebilmiştir. Bu çalışmada konsantre akımın elektrodiyaliz proseslerinde tekrar tekrar kullanılabileceği ve minimize edilebileceği görülmüştür. Aynı zamanda BMED prosesi ile PH değeri 0,32 M H+ ve 0,38 M OH- değerine sahip karışık asidik ve alkali çözeltiler elde edilmiştir. Başlangıç değerlerine bakıldığında 47,5 kat (0,38/0,008) ve (0,32/0,009) 35,6 kat daha yoğun alkali ve asidik çözeltiler elde edilebilmiştir.

PDF

___

Water Environment Federation,” 1.Introduction”, Membrane Systems for Wastewater Ttreatment, 1.st ed., New York.Mc.Graw-Hill, 1994, pp. 2-10
M.E. Malack, N.M. Rahman,”Treatment of refinery wastewater using membrane processes”. Editors: K. Mohanty, K. Mihir, K Purkait, Membrane Technologies and Applications, 120-129, Boca Raton, New York, CRC Press, 2011, ch.7, pp-121-129.
Y. Shui, L. Yan, C.B. Xiang, L.J. Hong,“Treatment of oily wastewater by organic-inorganic composite tubular ultrafiltration (UF) membranes”, Desalination, vol. 196, no. 1-3, pp. 76-83, 2006.
P. Banerjee, T.K. Dey, S. Sarkar, S. Swarnakar, A. Mukhopadhyay, S. Ghosh, “Treatment of cosmetic effluent in different configuration of ceramic UF membrane based bioreactor : Toxicity evaluation of the untreated and treated wastewater using catfish (Heteroneuptes fossilis)”, Chemosphere, vol.146, pp. 133-144, 2016.
L. Andrade, A.O. Aguiar, W.L. Pires, L.B. Grossi, M.C.S. Amaral “Comprehensive bench and pilot scale investigation of NF for Gold mining effluent treatment: Membrane performance and fouling control strategies”, Separation and Purification Technologies, vol. 174, pp. 44-56, 2017.
J. Escalona, J. Grooth, J. Font, K. Nijmeijer. “Removal of BPA by enzyme polymerization using NF membranes”, Journal of Membrane Sciences, vol. 468, pp. 192-201, 2014.
Y. Song, X. Gao, T. Li, C. Gao, J. Zhou, “Improvement of overall water recovery by increasing RNF with recirculation in a NFRO inegrated membrane processes for seawater desalination”, Desalination, vol. 361, pp. 95-104, 2015.
X. Ji, E. Curcio, S.A. Obadani, G.D. Profio, E. Fontananova, E. Drioli. “Membrane distillation- cyristallization of seawater reverse osmosis brine”, Separation and Purification Technology, v.71, pp.76- 82,2010.
Guizi Chen, Yinghong Lu, William B. Krantz, Rong Wang, Anthony G. Fane. Optimization of operating conditions for a continuous membrane distillation crystallization process with zero salty water discharge”, Journal of Membrane Science, vol. 450, pp. 1- 11, 2014.
K. Kimura. H. Hara, Y. Watanabe, “Removal of pharmaceutical compounds by submerged membrane bioreactors (MBR’s)”, Desalination, vol. 178 (1–3),pp. 135- 140, 2005.
W. Tang , N.G.H. Yong. “Concentration of brine by forward osmosis. Performance and influence of membrane structure”, Desalination, vol 224, pp.143-153, 2008.
X.Ji, E. Curcio, S.A. Obadani, G.D. Profio, E. Fontananova Drioli E. “Membrane distillationcyristallization of seawater reverse osmosis brine”, Separation and Purification Technoogy, vol.71, pp 76-82, 2010.
G. Qin, C.C.K. Liu, N.H. Richman, J.E.T. Moncur. “Agriculture wastewater treatment and reuse by wind-driven reverse osmosis membrane technology: a Pilot Study on CoconutIsland, Hawai.” Agriculture Engineering, vol. 32, pp. 365- 378, 2005.
C. Kappel, A.J.B. Kemerman, H. Temmink, A. Jwijnenburg, H.H.M. Rjnaarts, K. NJmeijer, “Impacts of NF concentrte recirculation on membrane performance in and integrated MBR and NF membraneprocesses for wastewater treatment”, Journal of Membranne Science, vol.453, pp.359-368, 2014.
K.L.M. Soughton, X. Duan, E.M. Wender, “Federal Energy Management Programme, “Reverse Osmosis Optimization”. Introduction the reverse osmosis, energy efficiency & renewable energy, pp.1- 5,2013.
A. Giwa, V. Dufour, F. Al Marzooqi, M. Al Kaabi, S.W. Hasan, “Brine management methods : Recent innovations and current status”, Desalination, vol.407, pp.1-23, 2017.
Ulusal Membran Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi (MEMTEK), Endüstriyel atıksu membran teknolojileri ile su/ürün kazanımı ve konsantre yönetimi çalıştayı, 2017.
Balçık-Canbolat Ç, Ölmez-Hancı T, Şengezer Ç, Şakar H, Karagündüz A, Keskinler B. “Tekstil Endüstrisi Atıksularının NF/RO Hibrit Membran Sistemi ile Arıtımı Sonucu Oluşan NF ve RO Membran Konsantrelerinin Bertarafı”, (MEMTEK) Endüstriyel Atıksu Membran Teknolojileri Çalıştayı, 2017.
İmer DY, Altınay AD, Koyucu İ. “Membran Konsantreleri İçin Arıtım Teknolojileri”, (MEMTEK) Endüstriyel Atıksu Membran Teknolojileri Çalıştayı, 2017.
Altınay AD, Bitmez M, Aouni A, İmer DY, Hafiani A, Koyuncu İ. “Tekstil Atık Sularının Membran Teknolojiler İle Arıtımı Ve Geri Kullanımı Ve Membran Konsantrelerinin Fiziksel/Kimyasal Metotlar İle Uzaklaştırılması“,(MEMTEK) Endüstriyel Atıksu Membran Teknolojileri Çalıştayı, 2017.
United States Environmental Protection Agency(USEPA), “Membrane Seperation”, Drinking Water Database, 2007.
Voltea, Membrane Capacitivedeionization (CapDI).[Online]. Available: http://voltea.com/wpcontent/uploads/2016/03/402D002_Rev01 _Tech-Bulletin_Technology-Comparison1.pdf [Accessed: 30.03.2017]
G. Qin, C.C.K. Liu, N.H. Richman, J.E.T. Moncur. “Agriculture wastewater treatment and reuse by wind-driven reverse osmosis membrane technology: a Pilot study on CoconutIsland, Hawai.” Agriculture Engineering, vol. 32, pp. 365- 378, 2005.
F.]Ilhan, H.A.Kabuk, Y.Avsar, M.T. Gonullu. “Recovery of mixed acid and base from wastewater with bipolar membrane electrodialsis – a case study”, Desalination and Water Treatnent, vol.57(11), pp. 5165-5173, 2016.
APHA ( American Puplic Health Association), Standart Methods fort the examination of water&wastewater, 21. Edition, 2005.
F. Ilhan, H.A. Kabuk U. Kurt, Y. Avsar, H. Sari, M.T. Gonullu. “Evaluation of treatment and recovery of leachate by bipolar membrane electrodialysis process”. Chemical Engineering and Processing, vol.75, 67-74, 2014.
PCcell , PCA Ion Exchange Memb.: Technical Data Sheet, [Online]. Available: ,http://www.pcagmbh.com/publi/PCAMembranes.pdf . [Accessed: .12.06.2017]
Malack ME, Rahman MM. Electrodialysis in the food industry. Editors: Peinemann KV, Nunes SP,Ciorno L, Membrane Technology, Volume 3, Membranes for Food Applications, 71-84, Weinheim, Germany ,Wiley-VCH, 2010.
Enerji Enstitüsü, Güncel elektrik tarifesi, http://enerjienstitusu.com/elektrikfiyatlari/ (05.05.2017).
Karagiannis IC, Soldatos PG. “Water desalination cost literatüre :review and assesment”, Desalination, 223, 448-456, 2008.
Yao J, Wen D, Shen J, Wang J. “Zero discharge processfor dyeing wastewater treatment”, Journal of Membrane Science, vol.11, 98-103, 2016.