16 Åžubat 2017 | TESÄ°S 103. Sayı (Åžubat 2017)

Kenan Güney WEHRLE Umwelt GmbH (Tr: GEZER Endüstri İnşaat) Emmendingen, Almanya

Endüstriyel atıksuların arıtımında membran biyoreaktör (MBR, yani biyoreaktör+UF filtrasyon ünitesi) uygulamaları “Batık MBR” ve “Harici MBR” olmak üzere iki türdür. Endüstriyel atıksuların arıtımında harici MBR’ların batık MBR’lara kıyasla çok daha avantajlı olduğunu Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi’nin Mart 2015 sayısında yer alan “Endüstriyel Atıksuların Arıtımında MBR Seçimi” adlı makalede kısaca açıklamıştım.
Batık MBR’lar genellikle evsel atıksu ya da kirlilik seviyesi düşük endüstriyel atıksuların arıtımında kullanılmakta; harici MBR’lar ise sadece endüstriyel atıksuların arıtımında kullanılmaktadır.
İşletiminin kolaylığı, atıksu salınımlarına ve yüksek kirlilik yüklerine uyumluluğu, minimum personel ihtiyacı, çok daha az yer kaplaması, yüksek membran akısı, daha az membran alanına ihtiyaç duyması (ki 1200 m3/gün atıksu debisi için gerekli ultrafiltrasyon (UF) sistemi sadece 1 konteynır içine rahatlıkla yerleştirilebilir), daha az kimyasal tüketimi, kötü koku oluşturmaması, toksik maddeleri tolere edebilmesi, bakım ihtiyacının az oluşu, mevcut arıtım tesislerinin kolaylıkla harici membran biyoreaktöre çevrilebilmesi ve bu çevirim ile tesiste aynı zamanda kapasite artışı eldesi gibi nedenlerden dolayı harici MBR kullanımı endüstriyel atıksuların arıtımında yaygınlaşmış ve hemen hemen her endüstri alanında uygulanmıştır. Makalenin çok uzun olmaması için bu yazımda sadece birkaç endüstriye ait dünyadaki harici MBR atıksu arıtım tesisi örneklerini kısaca sizlere sunacağım.

Süt ve Süt Ürünleri
Süt ve süt ürünleri sektörü atıksuları KOİ´si 2000-8000 mg/l arasında olan, Ca ve Mg içeriği yüksek atıksulardır. Bu atıksuların aerobik ya da anaerobik arıtımı mümkündür. Genel uygulama anaerobik + aerobik arıtım, ya da sadece aerobik arıtım şeklindedir.
Anaerobik tesislerde Ca ve Mg, mikroorganizma flokları içerisinde zamanla birikir, flok ağırlığını artırır ve çökmesini sağlar. Bu ise sistemdeki MLSS’in azalması ve sistemin orta vadede çökmesi ile sonuçlanır. Bu bağlamda özellikle anaerobik tesis tasarımına dikkat etmek gerekir. Diğer yandan anaerobik sistemlerde KOİ giderimi aerobik sistemlere kıyasla daha düşüktür, dolayısıyla anaerobik arıtımı takiben aerobik arıtım da uygulanmaktadır. İster ikinci arıtım kademesi olarak uygulansın isterse ana arıtım olarak uygulansın, MBR (aerobik) arıtımı sonrasında alıcı ortama deşarj standartları genellikle sağlanabilmektedir.
Dairygold (İrlanda) mevcut arıtma tesisinde kapasite artırımına gitmiş ve tesisine 4 UF hattı ekleyerek (1850 m3/gün kapasite) teknolojisini harici MBR’a çevirmiştir. 3600 mg/l giriş KOİ’sine sahip tesise ait çıkış KOİ’si 50 mg/l’nin altındadır (>98% giderim) ve dereye deşarj standartlarını sağlamaktadır.
İngiliz DairyCrest firması da en büyük peynir üretim fabrikasındaki mevcut tesisini optimize ederek harici MBR’a çevirmiştir (2003). Tesis 6400 mg/l giriş KOİ’sine ve 50 mg/l çıkış KOİ’sine (>99% giderim) sahiptir. Arıtılmış su, alıcı ortama deşarj edilmektedir. DairyCrest MBR sisteminden duyduğu memnuniyet dolayısıyla 650 m3/gün debiye sahip diğer mevcut tesisini de 2007 yılında harici MBR’a çevirmiştir.
Beyaz Rusya’da üretim yapan uluslararası bir bebek gıdası üreticisi de arıtım teknolojisini harici MBR olarak seçmiştir. Tesis 2000 m3/gün debiye ve 6400 mg/l giriş KOİ’sine sahiptir. Tesis çıkış KOİ’si 120 mg/l’nin altındadır (>98% giderim) ve alıcı ortama deşarj standartlarını sağlamaktadır. Firma, tesisten duyduğu memnuniyet dolayısıyla 1000 m3/gün debiye sahip diğer harici MBR tesisini de 2016 yılında ikinci üretim merkezine kurmuştur. Bu ve benzeri tesisler harici MBR’ların hava sıcaklığının -30°C´ye ulaştığı bölgelerde dahi verimli bir şekilde çalışabildiğini göstermektedir.

Kimyasal
Atıksu karakteristiği, üretim çeşitliliği nedeniyle sıklıkla değişen tatlandırıcı üreticisi Bordas (İspanya) firması 2002 yılında ilk harici MBR tesisini kurmuştur. Tesis 60000 mg/l giriş KOİ’sine göre tasarlanmıştır ve tesis çıkış KOİ’si 1500 mg/l’nin altındadır (>97% giderim).
Kimyasal taşıma firması Bertschi (İsviçre), tanker yıkama atıksularının arıtımı için 2007 yılında harici MBR tesisi kurmuştur. İlaç hammaddesi, kimyasal, boya, gübre gibi çok çeşitli ürünleri taşıyan tankerlerin her taşıma sonrası yıkanması ile oluşan kompleks atıksuyun (toksik madde içerikli) yüksek verimlilikle arıtılması çok zordur. Bu problem, harici MBR teknolojisi ile aşılmıştır. Tesis 10000 mg/l giriş KOİ’sine ve 1000 mg/l’nin altında (>90% giderim) çıkış KOİ’sine sahiptir. Tesisin bir diğer özelliği ise harici MBR’ların çok küçük reaktör hacmi gerektirmesi ve filtrasyon ünitesinin de çok az yer kaplaması sayesinde arıtma tesisinin, firmanın bodrum katına kurulmuş olmasıdır.
Tekstil kimyasalları ve tekstil boyası üreten TextilColor (İsviçre) firması da oluşan kompleks atıksuyun yüksek verimlilikle arıtılması için harici MBR teknolojisini seçmiştir. Tesis 10000 mg/l giriş KOİ’sine ve 800 mg/l’nin altında (>92% giderim) çıkış KOİ’sine sahiptir. 

Yiyecek ve İçecek
Kahvaltılık gevrek üreticisi Kellogs Mancester’daki (İngiltere) üretim merkezi atıksularını harici MBR teknolojisi ile arıtmaktadır. Tesis 1500 m3/gün debiye ve 4000 mg/l giriş KOİ’sine sahiptir. Tesis çıkış KOİ’si 120 mg/l’nin altındadır (>97% giderim) ve alıcı ortama deşarj standartlarını sağlamaktadır.
Şekerleme ve sakız üreticisi Cadburry (Mondelez) Valladolid (İspanya) üretim merkezinden çıkan 10000 mg/l KOİ’ye sahip olan atıksuyu, harici MBR ile arıtmakta ve %95 (<500 mg/l KOİ) üzerinde KOİ giderimi elde etmektedir.
Meşrubat üreticisi F&N (Malezya) harici MBR teknolojisinin stabil olması, koku oluşturmaması ve işletim kolaylığı ve kapasite artışı sunması nedenleri ile mevcut konvensiyonel arıtma tesisini 2015 yılında MBR’a çevirmiştir. Böylelikle % 55 kapasite artışı elde etmiştir. 1680 m3/gün debili tesis 4000 mg/l giriş KOİ’sine ve 50 mg/l’nin altında (>%98 giderim) çıkış KOİ’sine sahiptir. Arıtılan su alıcı ortama deşarj edilmektedir. 

Kişisel Bakım ve Temizlik Ürünleri
Köpürme özelliği bulunan, deterjan ve yağ içerikli bu atıksuların konvansiyonel sistemlerle arıtımı çok büyük reaktör hacimleri gerektirmektedir. Arıtma verimini artırmak, reaktör hacmini azaltmak, koku problemi olmayan verimli ve stabil tesisler kurmak amacıyla Unilever ve L’Oréal gibi firmalar harici MBR teknolojisini tercih etmektedirler.
Unilever St. Petersburg’daki (Rusya) üretim merkezinde arıtım tesisi için ayrılmış olan küçük bir alana çok kompakt bir harici MBR tesisi kurmuştur. Atıksu 18600 mg/l giriş KOİ’sine ve 6500 mg/l deterjan konsantrasyonuna sahiptir. Tesis çıkışında KOİ 1400 mg/l’nin (>%92  giderim) deterjan konsantrasyonu ise 140 mg/l’nin (>%97 giderim) altına inmektedir.
L’Oréal Karlsruhe (Almanya) tesisi 3500 mg/l giriş KOİ’sine ve 350 mg/l’nin altında (>%90 giderim) çıkış KOİ’sine sahiptir. MBR’dan çıkan temiz su ters ozmoz ile arıtılıp tekrar kullanılmaktadır.

İlaç
İlaç endüstrisi atıksuları toksik ya da biyolojik arıtıma karşı dirençli maddeler içerebilmektedir. Buna ek olarak üretilen ilaç paletine bağlı olarak atıksu karakteristiği gün içinde sıklıkla değişebilmektedir. İlaç endüstrilerinden istenen sıkı deşarj standartları da arıtım veriminin yüksek olmasını gerektirmektedir.
Novartis Grubu Basel, Barcelona vb. tesislerinde harici MBR teknolojisini kullanmıştır. Bunlardan biri olan Singapur tesisi 300 m3/gün debiye ve 300 mg/l TOK konsantrasyonuna sahiptir. Tesis çıkış TOK’u  10 mg/l’nin altındadır (>%96 giderim).
Diosynth Biotechnology (Brezilya) hormon ve ilaç üretim merkezine sadece bir personel ile işletilen, uzaktan kontrol edilebilen, full otomatik harici MBR tesisini 2010 yılında kurmuştur. Tesis 150 m3/gün debiye, 27000 mg/l giriş KOİ’sine ve 1700 mg/l AKM’ye sahiptir. Tesis çıkış KOİ’si 1200 mg/l’nin (>%95 giderim), çıkış AKM’si ise 10 mg/l’nin (>%99 giderim) altındadır.

Petrokimya
Doğalgaz ve petrol üretim tesisleri, rafineriler, atık yağ değerlendirme tesisleri gibi tesislerden çıkan atıksuların harici MBR ile arıtımı yaygındır.
Ecu Huile firması (Fransa) atık yağ değerlendirme/arıtma tesisinden çıkan 240 m3/gün debili ve 5500 mg/l KOİ’ye sahip olan atıksuyunu harici MBR tesisinde arıtmaktadır. Tesisin, KOİ giderimi yüzde 97’nin üzerinde, tesis çıkış KOİ’si ise 120 mg/l’nin altındadır.
Bir diğer atık yağ değerlendirme/arıtma firması olan GBI&Cator (İspanya) 15000 mg/l KOİ’ye sahip olan atıksuyunu harici MBR ile arıtmakta ve 500 mg/l’nin altında (>%97  giderim) çıkış KOİ’sine ulaşmaktadır. 
Tayland’ın en büyük gaz üretim firması PTT de üretim prosesinden çıkan 2000 mg/l KOİ’ye sahip olan atıksuyunu harici MBR ile arıtmakta ve 250 mg/l’nin altında (>%88 giderim) çıkış KOİ’sine ulaşmaktadır. 
Bir diğer gaz üretim firması olan DUGAS (Dubai) 2800 mg/l KOİ’ye sahip olan atıksuyunu harici MBR ile arıtmakta ve çıkan suyu ters ozmoz ile arıtıp tekrar kullanmaktadır. Bu ve benzeri tesisler harici MBR’ların hava sıcaklığının zaman zaman 50°C’yi aştığı bölgelerde dahi verimli bir şekilde çalışabildiğini göstermektedir.
IRPC (Tayland) rafinerilerinden çıkan atıksuyu arıtmak için 2013 yılında mevcut biyolojik arıtma tesisini harici MBR’a çevirmiş ve aynı zamanda kapasitesini 5640 m3/gün’e çıkarmıştır. Harici MBR teknolojisinden memnun kalan firma, ikinci rafinerisindeki mevcut biyolojik arıtma tesisini de 2015 yılında harici MBR’a çevirmiş ve böylelikle buradaki tesis kapasitesini de 6500 m3/gün’e çıkarmıştır. IRPC 2015 yılı içerisinde üçüncü rafinerisinden çıkan fenol içerikli atıksuyun arıtımı için de 6500 m3/gün kapasiteli yeni (üçüncü) harici MBR tesisini kurmuştur. Böylelikle IRPC üç rafinerisinden çıkan toplam 18640 m3/gün debili atıksuyu harici MBR tesisleri ile arıtmaktadır.

Metal ve Çelik
Stuttgart’ta (Almanya) yer alan dünyaca ünlü otomobil endüstrisi tedarikçisi fenol içerikli atıksuyunu 2000 yılından bu yana harici MBR teknolojisi ile arıtmakta ve >%96 KOİ ve >%99 fenol giderimi elde etmektedir.
Demir çelik üreticisi Thyssen Krupp Uhde (Almanya) fırın gazı arıtım prosesinden çıkan fenol ve siyanür içeren atıksuyunu harici MBR teknolojisi ile arıtmaktadır. Bu fırın gazı atıksuyu arıtımı için yapılmış dünyadaki ilk ve belkide tek tesistir. 2013 yılında 720 m3/gün kapasiteyle kurulan tesis >%94 KOİ ve >%99 fenol giderimi elde etmektedir.

Katı Atık Değerlendirme
Katı atık aktarma, değerlendirme ve depolama tesislerinde oluşan kirlilik yükü, debisi, karakteristiği mevsimsel olarak değişen çöp sızıntı sularının arıtılmasında harici MBR teknolojisi dünya genelinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alanda yüzlerce harici MBR referansı bulunmaktadır. Bunlardan sadece birkaçını sizinle paylaşacağım.
Waste to Energy (Şangay, Çin) firmasına ait çöp yakma tesisinde günde 400 m3 çöp sızıntı suyu oluşmaktadır. Sızıntı suyu KOİ’si 60000 mg/l’dir. Harici MBR tesisi ile yüzde 98 üzerinde KOİ giderimi elde edilmekte ve çıkış KOİ’si ≤1000 mg/l ile sınırlı kalmaktadır.  
Nabil (Tunus) çöp depolama alanından çıkan sızıntı suyu 70000 mg/l KOİ, 16000 mg/l klorür ve 40000 mg/l toplam çözünmüş katı madde içeriğine sahiptir. Lokal otoritenin arıtım deşarj standardlarını dereye deşarj standardı olarak belirlemesi, projenin zorluğunu artırmıştır. Bu zorluk, yüksek performanslı harici MBR tesisi kurularak aşılmıştır. MBR çıkışında elde edilen temiz su ters ozmoz ile de arıtıldıktan sonra dereye deşarj standardına getirilmiştir. Tesis çıkış KOİ’si 30 mg/l’dir. 
Alıcı ortama (dere, deniz) deşarj standardı istendiğinde MBR sonrasında saflaştırma kademesi olarak nanofıltrasyon (eğer klorür ya da iletkenlik limiti isteniyor ise ters ozmoz) uygulanması gerekmektedir. Örnek olarak Harbin (Çin) çöp sızıntı suyu arıtma tesisi gösterilebilir. Tesis, harici MBR ve nanofıltrasyon kademelerinden oluşmaktadır. 200 m3/gün debiye ve 25000 mg/l giriş KOİ’sine sahiptir. Kış aylarında -30°C’de işletilen bu tesis, 100 mg/l çıkış KOİ’sine (>%99  giderim) sahiptir.
Ülkemizde az sayıda harici MBR tesisi bulunmaktadır. Maalesef bu tesislerin önemli bir kesiminde ise mühendislik ve dizayn hataları göze çarpmaktadır. Harici MBR teknolojisine talebin hızla arttığı son yıllarda endüstrilerin ihtiyacını karşılayabilecek, harici MBR teknolojisinde deneyimli firmaların anahtar rol oynayacağı aşikardır.

 

---

R E K L A M