Treatment of olive oil industry wastewater

Abstract

ÖZET Zeytin, yüzyıllar boyunca insanlar için oldukça faydalı bir bitki olmuştur. Zeytin meyvesi ve bu meyveden elde edilen zeytinyağı, sağladığı enerji, kendine özgü lezzeti ve içerdiği vitaminler sayesinde, Akdeniz mutfağının vazgeçilmez bir öğesi konumuna gelmiştir. Zeytinyağı üretimi, hiçbir kimyasal madde kullanılmaması ve büyük miktarda enerjiye ihtiyaç duyulmaması nedeniyle çevre dostu olarak görülse de, üretim sonrasında açığa çıkan atıksuyun (karasu) organik madde, askıda katı madde, yağ ve gres içeriği oldukça yüksektir. Bu sebeple, karasuyun arıtımı, önemli çevre problemleri arasında yer almaktadır Bu çalışmanın amacı, farklı endüstrilerden gelen karasuyun karakterizasyonunun ve arıtılabilirliğinin incelenmesidir. Arıtılabilirlik çalışmaları kapsamında, altı farklı karasu örneği incelenmiş, değişik arıtım yöntemleri denenmiştir. Aynı arıtım yönteminin uygulandığı iki farklı karasu numunesiyle yapılan çalışmalarda çok farklı sonuçlar elde edilmiştir. Deneysel çalışmaların ilk kısmmda karasuyun filtrasyon, çalkalama, havalandırma, çöktürme ve distilasyon gibi fiziksel yöntemlerle antılabilirliği incelenmiştir. Filtre kağıdından filtrasyon sonrasında %41 KOİ giderme verimi elde edilmiştir. Çalkalayıcıda 11 gün bekletilen atıksuda %49 KOİ giderme verimine ulaşılmıştır. Havalandırma deneylerinde maksimum verim (%43) 7 saat havalandırma sonrasında elde edilmiştir. Çöktürme deneyinde elde edilen KOİ giderme verimi ise sadece %26'dır. Bu sonuç karasu arıtımında çöktürmenin ön arıtım adımı olarak kullanılamayacağım göstermektedir. Tüm fiziksel antım yöntemlerinde maksimum KOİ giderme verimi (%99) kimyasal arıtımdan geçmiş atıksuyun distilasyonu ile elde edilmiştir.VI Kimyasal arıtım çalışmalarında, kimyasal çöktürme ve kimyasal oksidasyon denemeleri yapılmıştır. Kimyasal çöktürmede koagulant olarak FeClj.öEbO kullanıldığında %32 KOİ giderme verimi elde edilmiştir. Kireç [Ca(OH)î] ile çöktürmede elde edilen KOİ giderme verimi %13, HC1 ile çöktürmede ise %38'dir. Bu durum asidik koşullarda daha iyi sonuçlara ulaşıldığını göstermektedir. Kimyasal çöktürme çalışmalarında maksimum KOİ giderme verimi (%55) atıksuyun önce asidik sonra bazik hale getirilmesiyle elde edilmiştir. Kimyasal oksidasyon deneylerinde ise MnSÛ4 katalizliğinde havalandırma KMnO-t, NaOCİ, H2O2 ve Fenton reaktifı ile oksidasyon alternatifleri incelenmiştir. En yüksek KOİ giderme verimlerine (%65-%70) Fenton reaktifi ile oksidasyon sonrasında ulaşılmıştır. Ancak çıkış suyunun KOİ konsantrasyonu hala 32 000 mg/L gibi yüksek bir değerdedir. Biyolojik antım çalışmalarında ise Oil Gator bakterisi kesikli biyolojik reaktörde kullanılmıştır. Reaktör 3 hafta boyunca sürekli havalandırılmış, günlük olarak KOİ giderme verimleri incelenmiştir. 22 gün sonunda ulaşılan KOİ konsantrasyonu 60 000 mg/L ve KOİ giderme verimi %52'dir. Tez kapsamında yapılan deneysel çalışmalar sonucunda ulaşılan en düşük KOİ değeri 1 000 mg/L'dir. Bu koşullarda alıcı ortama deşarj standartlarını sağlamak mümkün değildir. Fizikokimyasal, kimyasal veya biyolojik antım yöntemlerinin tek başına uygulanması durumunda istenen giderme verimlerine ulaşılamamaktadır. Birden fazla kademede yapılan antılabilirlik çalışmalarıyla daha iyi sonuçlar elde edilmektedir. Zeytinyağı üretimi atıksulannın arıtımında, fiziksel arıtma, kimyasal oksidasyon ve biyolojik arıtma alternatiflerinin ardışık olarak uygulanmasıyla alıcı ortama deşarj standartları sağlanabilir.

in ABSTRACT Since thousands of years, olive has been a worthwhile plant for human. Olive fruit and olive oil, which is produced from this fruit, are an important component of Mediterranean cuisine, because of its energy, its satisfying special taste and vitamins that are included. Although, olive oil production which is used little amount of energy and no any other raw material apart from olive oil, seems to be environmentally safe, using organic matter, suspended solids, oil and grease contents of vegetation water are too high. Therefore, it is thought that the olive mill effluent causes an important environmental problem. The aim of this study was to investigate the characterization and treatability of the olive mill wastewater from six olive oil processing industries. For the treatability examinations, several unit operations and processes performed using different samples. The efficiencies obtained from the same unit operation were quite different for different samples. These differences mainly due to the wide variability of olive oil mill wastewater characteristics. In the first part of experimental studies, different physical methods such as filtration, shaking, aeration, sedimentation, and distillation were applied to the wastewater. In filtration experiments, maximum COD removal efficiency (41 %) was achieved after filtration through filter paper Maximum COD removal efficiency in shaking experiment was 49% and it was obtained at the end of the eleventh day. In aeration experiment, COD removal efficiency achieved 43 % after 7 hours aeration. COD removal efficiency of 26 % was achieved after sedimentation experiment. Therefore plane sedimentation is not promising method as pretreatment step of olive mill wastewater. Distillation process after coagulation as a pretreatment step was the most effective method for the treatment of olive oil industry wastewater. 99% COD removal efficiency was achieved on the distillate.IV In the second part, chemical treatment studies were done. Coagulation- flocculation-precipitation and chemical oxidation methods were applied. After chemical coagulation and flocculation experiment with FeCk.öHaO, 32% COD removal efficiency was achieved. Efficiency of chemical precipitation study with Ca(OH)2 didn't give sufficient result (13%). In acidic condition better results were obtained. After precipitation with HC1, 38 % COD removal efficiency was achieved. Maximum removal efficiency was obtained first acidic and then alkali condition with 55% COD removal efficiency. In chemical oxidation experiments, catalytic oxidation, oxidation using KM11O4, H2O2, NaOCL, and Fenton Reagent (H202+FeS04) were applied. Chemical oxidation with Fenton Reagent was the most effective oxidation method on the removal of COD. Approximately 65 % and 70 % COD removal efficiencies were obtained for olive mill wastewaters. However, the COD concentration of treated effluent was still very high as about 32 000 mg/L. In biological treatment experiments, Oil Gator Bacteria were used in batch reactor and this reactor was aerated continuously. 60 000 mg/L COD concentration and 52% COD removal efficiency in treated water were achieved at the end of the 22nd day. As a result of all experimental studies, it was impossible to achieve the discharge standards with these methods, since the remaining COD concentration was approximately 1 000 mg/L. Therefore, further treatment is needed to reduce the COD concentration. When physicochemical, chemical or biological methods were applied alone, significant improvement in COD reduction was not observed. The removal efficiencies obtained from different treatment systems were variable. The reduction of pollution depends on flow diagram of the treatment. Generally, better treatment efficiencies obtained with methods using more steps. Physical treatment, chemical oxidation, and biological treatment alternatives should be applied sequentially for achieving wastewater discharge standards for olive mill wastewater. **5#