Water recovery from pulp and paper mıll wastewater wıth ıntegrated membrane system and mınımızatıon of concentrated waste

Year 2017, , 252 - 260, 01.04.2017

Coşkun Aydıner Esra Can Doğan Berna Kırıl Mert Ali Oğuzhan Narcı Elif Durna Umur Alkan Akbacak

https://doi.org/10.16984/saufenbilder.284249

Abstract

This study aimed to minimize the concentration obtained after
the concentrate flow resulting from continuous operation of the NFloose/NFtight
membrane filtration is treated through a hybrid Advanced Oxidation (Fenton and
photo-Fenton)/submerged UF processes. With the MPF-36/ESNA membrane filtration,
71 mg/L COD and 19 mg/L TOC values were obtained in the final effluent. The
treatment of the resultant concentrate current with the IOP/submerged UF hybrid
processes, it was observed that UVC-submerged UF process provided the best
performance. TOC and COD values in the UF effluent were found to be close to
the values of the raw paper wastewater used and it was determined that it could
be fed to the NFloose input. Thus, while water recovery is ensured, it was also
observed that the minimization of the membrane concentrate through hybrid
process will achieve significant contributions to concentrate waste management.

Keywords

paper mill wastewater, fenton and photo-fenton process, hybrid process, concentrate management

Kâğıt atıksularından bütünleşik membran sistemi ile su geri kazanımı ve konsantre atık minimizasyonu

Abstract

 Bu çalışmada, kağıt endüstrisi atıksularının literatürde etkinliği bilinen NFgevşek/NFsıkı membran filtrasyonu ile sürekli işletimi sonucunda oluşan konsantre akımın, hibrit İleri Oksidasyon (Fenton ve foto-Fenton)]/batık UF prosesleri ile oksidasyonu sonrasında elde edilen konsantrenin minimizasyonu ve bu sayede arıtma maliyetinin düşürülmesi hedeflenmiştir. İki kademeli membran filtrasyonu ile sistem işletim limitleri dahilinde %80 oranında su geri kazanımı sağlanmıştır. MPF-36/ESNA çapraz akış membran filtrasyonu sonrasında 22 L/m2.sa’ lik süzüntü akısında %96.3 KOİ ve %95.9 TOK giderimi ile nihai çıkış suyunda 71 mg/L KOİ ve 19 mg/L TOK değerlerine ulaşılmıştır. Oluşan konsantre akımın İOP/batık UF hibrit reaktörü ile arıtımı sonucunda, organik madde giderimleri ve süzüntü akı değerleri dikkate alındığında, 533 L/m2.sa’ lik yüksek süzüntü akısında üç proses arasında en iyi performansı foto-Fenton (UVC-254) prosesinin sağladığı görülmüştür. Proses sonrasında UF çıkış suyunda 323 mg/L TOK ve 1245 mg/L KOİ değerleri elde edilmiş ve çıkış TOK ve KOİ değerleri dikkate alındığında, çıkış suyunun  kullanılan kağıt atıksuyu ön çöktürme çıkış değerlerine yakın değerler olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, çapraz akış membran filtrasyonu ile oluşan konsantrenin hibrit proses ile arıtımı sonrasında çıkan süzüntü suyunun sürekli işletim dahilinde uygun sürelerde NFgevşek/NFsıkı membran girişine verilebileceği görülmüştür. Bu sayede, yoğun su tüketimi olan endüstrilerde membran prosesler uygulanarak su geri kazanımı sağlanırken, aynı zamanda oluşan membran konsantrelerinin uygulanacak bütünleşik membran sistemi ile minimizasyonu sonucunda konsantre atığın yönetimine önemli katkılar sağlanabileceği görülmüştür.

Keywords

Kağıt atıksuları, Fenton ve foto-Fenton prosesi, hibrit proses, konsantre yönetimi

References

• [1] Köken E, Büyükkamacı N. Kağıt Endüstrisi Atıksu Arıtma Tesislerinde Çamur İşleme Ünitelerinin Toplam Maliyete Etkisi, İTÜ Dergisi/e, c. 20, s.1, pp. 66-76, 2010.
• [2] Camcıoğlu Ş, Özyurt B, Hapoğlu H. Elektrokoagülasyon Yöntemiyle Kağıt Atık Suyu Arıtımında Ph Kontrolü,Anodolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c.16, pp. 107-115, 2015.
• [3] Muna A. Sreekrishnan T.R. Aquatic toxicity from pulp and paper mill effluents: a review, Advances in Environmental Research, vol. 5, no. 2, pp. 175-196, 2001.
• [4] Bennani Y, Kosutic K, Drazevic E, Rozie M. Waste Water from wood and Pulp İndustry Treated by Combination of Coagulation, Adsorption on Modified Clinoptilolite Tuff and Membrane Processes,Environmental Technology, vol.33, no.10, pp. 1159-1166, 2012.
• [5] Tambosi J, Domenico M, Schirmer W, Jose H, Moreira R. Treatment of Paper and Pulp Wastewater and Removal Odorous Compounds by A Fenton-like Process at the Pilot Scale,Chemical Technology and Biotechnology, vol.81, pp. 1426-1432, 2006.
• [6] Gönder Z, Arayıcı S, Barlas H. Advanced Treatment of Pulp and Paper Mill Wastewater by Nanofiltration Process: Effects of Operating Conditions on Membrane Fouling,Seperation and Purification Technology, no.76, pp. 292-302, 2011.
• [7] Gönder Z, Arayıcı S, Barlas H. Treatment of Pulp and Paper Mill Wastewater Using Ultrafiltration Process: Optimization of the Fouling and Rejections, Industrial & Engineering ChemistryResearch, no.51, pp. 6184-6195, 2012.
• [8] Negaresh E, Antony A, Bassandeh M, Richardson D, Leslie G. Selective Separation of Contaminants from Paper Mill Effluent Using Nanofiltration,Chemical Engineering Reserach and Design, no.90, pp. 576-583, 2012.
• [9] Kaya Y, Gönder Z.B, Vergili I, Barlas H. The Effect of Transmembrane pressure and pH on Treatment of Paper Machine Process Waters by Using a Two-Step Nanofiltration Process: Flux Decline Analysis, Desalination, no. 250, pp.150-157, 2010.
• [10] Bruggen B.V, Lejon L, Vandecasteele, C. Critical review: Reuse, treatment, and discharge of the concentrate of pressure-driven membrane processes, Environmental Science & Technology, vol.37, no.17, pp. 3733-3738, 2003
• [11] Walker S, Drewes J, Xu P. Existing & emerging concentrate minimization & disposal practices for membrane systems, Florida Water Resources Journal, no. , pp. 40-48, 2006.
• [12] Mickley M.C. Membrane Concentrate Disposal: Practices and Regulation, Desalination and Water Purification Research and Development Program Report No. 123 (2nd Edition), U.S. Department of the Interior-Bureau of Reclamation, 2006.
• [13] Pamela C.C,Daniel W.S, Gamal E.M. Membrane concentrate management options: a comprehensive critical review, Canadian Journal of Civil Engineering, no.36, pp. 1107-1119, 2009.
• [14] APHA, AWWA, 2005, Standart Methods for the Examination of Water and Wastewaters, 21th ed., American Public Health Association Publication, Washington, USA.
• [15] Yaşar A, Can Doğan E, Ayberk H S, Aydıner C. “Kentsel Arıtılmış Atıksulardan Sulama Suyu Geri Kazanımında Ultrafiltrasyon ve Nanofiltrasyon Proseslerinin Etkinliklerinin Belirlenmesi.” 11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi, 15-17 Ekim 2015, Uludağ Üniversitesi, Bursa.
• [16] [http://www.microdyn-nadir.com/en/Products/NADIR/], 2006.
• [17] Hesampour M, Tanninen J, Reinikainen S.P, Platt S. Marianne Nyströma, Nanofiltration of single and mixed salt solutions: Analysis of results using principal component analysis (PCA), Chemical Engineering Research and Design, no.88, pp. 1569–1579, 2010.
• [18] Xu P, Drewes J. E, Viability of nanofiltration and ultra-low pressure reverse osmosis membranes for multi-beneficial use of methane produced water, Separation and Purification Technology, no.52, pp. 67–76, 2006.
• [19] Cho J. Sohn J, Choi H. Kim I. S, Amy G. Effects of molecular weight cutoff, f/k ratio (hydrodynamic condition), and hydrophobic interactions on natural organic matter rejection and fouling in membranes, Journal of Water Supply: Research and Technology, Vol. 51, no.2, pp. 109-123, 2002.
• [20] [http://www.membranes.com/docs/8inch/ESNA1-LF2-LD.pdf], 2016. Erişim Tarihi: 03.03.2016.