Tekstil endüstrisinde ters osmoz konsantresinin yönetimi; arıtma alternatifleri ve ekonomik olarak değerlendirilmesi

Abstract

Membran prosesler, çeşitli endüstrilerde su ve değerli malzeme geri kazanımı için oldukça yaygın kullanılan bir teknolojidir ve bu teknoloji, özellikle tekstil endüstrisi için, su ve değerli malzemelerin etkin bir şekilde geri kazanma yöntemi olarak, Mevcut En İyi Teknik referans belgelerinde (BREF'ler) vurgulanmıştır. Ancak ters osmoz (TO) konsantresi, özellikle sertlik oluşturan iyonlar nedeniyle membran teknolojilerindeki en büyük dezavantajlardan biridir. Son yıllarda bilimsel çalışmalar, özellikle konsantre akışındaki sertlik oluşturan iyonları ve organik maddeleri içeren yüksek miktarlardaki TO konsantresine odaklanmıştır. Bu çalışmanın amacı, gerçek ölçekli tekstil endüstrisi TO konsantresi kullanarak toplam su geri kazanımını ve tekstil endüstrisinde yeniden kullanımı artırmak için konsantre hacimlerini en aza indirmektir. Bu amaçla, seramik mikrofiltrasyon (SMF) ile entegre koagülasyon/yüksek pH'ta kimyasal çöktürme (KÇ) kullanılarak su geri kazanım oranını artırmak amacıyla TO konsantresinden organik kirlilik ve kireç oluşturan iyonları gidermek için bir ön işlem yöntemi olarak kullanılmıştır. Amaç, NF prosesinden önce, akı kalitesini artırmak, membran akısını iyileştirmek için çökelmeyen kristaller ve/veya üst fazdan askıda katı maddeyi ayırmak ve stabil kalitede bir besleme suyu sağlamaktır. Çalışma sonuçlarına göre; konsantre akımından Ca2+, Mg2+, silika ve toplam organik karbon (TOK) sırasıyla %97, %83, %92 ve %87 oranında uzaklaştırılmıştır. Ayrıca, bu yöntem, sıfıra yakın sıvı deşarjı (n-ZLD) elde etmek için NF prosesinin toplam su geri kazanımını artırarak daha düşük basınçta daha yüksek akı sağlamıştır. Yapılan ekonomik analiz çalışmaları doğrultusunda ise tekstil endüstrisinde ekonomik bir maliyetle (yaklaşık 0,97 USD/m3) yüksek kaliteli bir suyun (KOİ<5 mg/L; iletkenlik 700<µS/cm; ihmal edilebilir seviyede renk) üretilebileceğini ve proseste kullanılabileceğini göstermiştir.

Membrane processes are an emerging technology for water and valuable material recovery in various industrial processes. This technology has been emphasized in many Best Available Technique reference documents (BREFs), especially for the textile industry, as a method to effectively recovery of water and valuable materials. However, reverse osmosis concentrate (ROC) is one of the major drawbacks specifically due to the scale-forming ions. In the last decade, scientific studies have been focused on membrane concentrate that contains scale-forming ions and organic matters. The specific objective of this research is to minimize membrane concentrate volumes, enhance total water recovery and reuse in the textile industry using real-scale reverse osmosis concentrate (ROC). For this purpose, coagulation/high pH precipitation (CP) integrated with ceramic microfiltration (CMF) was studied as a pretreatment method to remove scale-forming ions from the ROC to increase the water recovery rate of further nanofiltration (NF) process. Ceramic membranes were used for the non-precipitating crystals and/or suspended solids separations from the supernatant prior to the NF processes to improve permeate quality, provide stable feed water and permeability.The CP-CMF method successfully removed calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), silica (SiO2), and TOC 97, 83, 92, and 87%, respectively. Moreover, this method provided higher flux at lower pressure that ultimately increased overall water recovery of the NF process to achieve near-zero liquid discharge (n-ZLD). A cost-benefit estimation showed that a high-quality effluent (COD<5 mg/L; conductivity 700<µS/cm; negligible residual color) can be generated and recycled in the textile industry at an economical cost (0,97 USD/m3).