Meteksan kağıt ve karton fabrikası atıksu ön çökertme (elyaf ayırma) biriminin optimizasyonu

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, Meteksan kağıt ve karton fabrikası atıksu arıtma sisteminin daha verimli çalışması ve arıtılmış suyun tekrar kullanılmasını sağlamak amacıyla birincil arıtma biriminin (turbosirkülatörün) optimizasyonu, son yıllarda endüstride yaygın olarak kullanılan Taguchi istatistiksel deney tasarım yöntemi ve klasik faktöryel tasarımla gerçekleştirilmiştir. Birincil arıtma biriminde, kağıt fabrikasından gelen elyafların fizikokimyasal çöktürülmesi gerçekleştirilmekte ve bu işlem su içinde asılı ve kolloidal formda bulunan elyafların önce koagülasyonu ve daha sonra flokülasyonla çöktürülmesi ile yapılmaktadır. Bu işlem için ilk olarak koagülant tipine karar verilmiş ve uygulama kolaylıkları ve ekonomisi nedeniyle alümsülfat (Aİ2(S04)3).18H20) seçilmiştir. En uygun flokülant için çeşitli polielektrolitlerle yapılan deneyler sonucu en uyumlu kimyasalın anyonik polielektrolit ( Procedim AS 34® ) olduğu bulunmuştur. En uygun polielektrolite karar verildikten sonra bunun işletmeye uygulanacak dozajını bulmak için ilk olarak klasik faktöryel deney tasarım yöntemi kullanılmış ardından da Taguchi deney tasarım yöntemiyle az sayıda deney yapılarak aynı sonuca ulaşılmıştır. Bütün deneyler, çöktürme performansı değerlendirmelerinde kullanılan standart JAR testi sisteminde, devir ayarlı kanştıncılı beher ortamında yapılmıştır. Deneylerde farklı elyaf ve kolloidal yük oranlarında gelen atıksuya, farklı derişimlerde alüminyum sülfat ve değişik poliektrolitlerin (anyonik veya katyonik) farklı miktarlarında bir seri işlem uygulanmıştır. İşlemlerin sonucunda berraklaşan atıksuda minimum absorbans (asılı ve kolloidal madde) ve alkaliniteyi, ve nötr pH'ı veren dozaj değerleri saptanmıştır. Deneyler klasik faktöryel tasarımda kombinasyon düzeninde, Taguchi deney tasarımında da önce Ls sonra Li6 düzeninde planlanmış ve arıtımda çıkış suyunun özelliklerini etkileyen üç faktör tespit edildiğinden koagülant madde ve flokülant madde dozajları, atıksu giriş askıda katı madde) Taguchi yöntemiyle 16 deneyin yapılması yeterli görülmüştür. Bu deneylerin sonuçları yine Taguchi istatistikselkriterleri ile değerlendirilerek maliyeti en düşük, performansı en yüksek işletme koşulları saptanmıştır. Değerlendirmeler sonucunda; koagülasyonu sağlayıcı kimyasal madde olarak ekonomik ve kullanışlı olması dolayısıyla alüminyum sülfatın (Aİ2(S04)3)18H20) 600 mg/1, flokülasyonu sağlayıcı madde olarak da anyonik bir polielektrolit olan Procedim AS 34' ün 2 mg/1 dozajlanmasına karar verilmiştir. Bu dozaj değerleri ile, sisteme gelen farklı atıksu bileşimlerinde alkalinite yaklaşık 150 mg/1' den 25 mg/l'ye, absorbans (400 nm) 3 değerinden 0.2 değerine ve giriş atıksu pH'sı 7.5' ten 7.0'a indirilmiştir. Uzun ve çok sayıda yapılan kombinasyon testlerinin sonucu elde edilen optimizasyon değerlerinin, Taguchi deney tasannu ile yalnız 16 deney yapılarak ve daha fazla sonuçla elde edilebileceği saptanmıştır.

Ill SUMMARY In this study, the optimization of primary treatment unit (turbocirculator) has been realized both with conventional factorial and Taguchi statistical designs for upgrading the performance of wastewater treatment system and reuse of treated water in Meteksan paper and board mill Primary treatment unit facilitates the rapid sedimentation of colloidal and suspended paper fibers in wastewater through the steps of first coagulation and then flocculation. On the first hand, must appropriate types of coagulant and flocculant chemicals were investigated on the base of economy and effectiveness for the process and found as aluminium sulfate (alum, Aİ2 (804)3). I8H2O ) and anionic polyelectrolyte ( Procedim AS 34® ) respectively. On the second, using factorial design (with excessive experiments and Taguchi statistical design) along with fewer runs, optimum dosage values of these chemicals were determined for sedimentation unit. All experiments were carried out with original wastewater in conventional `JAR test` unit, multi-beaker settling system equipped with mixing rate control. In the runs, wastewater was dosed with aluminium sulfate and Procedim AS 34® at various concentrations predetermined according to statistical plan selected. Analysis were performed for the determination of absorbance (@400 nm) i.e. to relate suspended and colloidal dry matter, alkalinity and pH of the media in the supernatant of samples after operation. The objective of minimum absorbance (turbidity & dry matter ) and alkalinity together with neutral pH was optimized in both combination runs of factorial design and Taguchi technique. For the lather, Lg and Lis Taguchi designs were performed with the factors affecting the effluent quality (concentrations of flocculant, coagulant and suspended solid in wastewater) and L16 design plan was found sufficient to optimize the primary unit. In both designs, optimum operational conditions of the unit were scanned in terms of minimum cost and maximum effluent quality Through the analysis of results with both methods, aluminium sulfate (alum, Aİ2(S04)3). 18H20) of 600 mg/1 and anionic polyelectrolyte Procedim AS 34 of 2 mg/1 were determined asIV optimum coagulant and flocculant dosage values respectively. Application of these values in operation reduced the alkalinity from 150 mg/1 down to 25 mg/1, absorbance (@400 nm) from 3 to 0.2 and pH from 7.5 to 7 for wastewater of various paper production. In essence, the outcomes of time consuming and tedious factorial design almost coincided with the results of practical Taguchi approach with few experiments.