İTÜ 6. Endüstriyel Kirlenme Kontrolü Sempozyumu (3-5 Haziran 1998, İstanbul) – ZEYTİNYAĞI ÜRETİMİ ATIKSULARININ KARAKTERİZASYONU VE ARITILABİLİRLİĞİ

Not: Figürlerin, Tabloların ve Formüllerin daha yüksek çözünürlüklü görüntüleri için görsele sağ tıklayıp “resmi yeni sekmede aç” seçeneğini seçiniz

İTÜ 6. Endüstriyel Kirlenme Kontrolü Sempozyumu (3-5 Haziran 1998, İstanbul)

ZEYTİNYAĞI ÜRETİMİ ATIKSULARININ KARAKTERİZASYONU VE ARITILABİLİRLİĞİ

A. Samsunlu, O. Tünay, Z. Öztürk, K. Alp

İTÜ, İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Ayazağa Kampüsü, 80626, İstanbul.

ÖZET: Zeytinyağı üretimi doğal hammadde dışında hiçbir kimyasal madde kullanılmamasına karşın önemli bir kirletici potansiyele sahiptir. Bu potansiyel esas olarak organik maddeler, askıda madde ve yağ ve gres yanında fenolik toksik maddelerden kaynaklanmaktadır. Dünyada zeytinyağı üretiminin giderek artması bu konudaki kirlenme kontrolü çabalarını arttırmıştır. Zeytinyağı üretimi atıksuları son derece konsantre olup arıtılmaları oldukça güçtür. Tesislerin genelde küçük, dağınık ve mevsimsel çalışan yapıda olmaları arıtma uygulamalarını daha da güçleştirmektedir. Bu çalışmada Türkiye’de çeşitli tesislerde yürütülen inceleme ve deneysel çalışmalar ile üretim teknolojileri , atıksu miktar ve özellikleri belirlenmiş ve arıtılabilirlik çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Zeytinyağı üretim tesisleri geleneksel kesildi çalışan sistemler ve sürekli çalışan modern tesisler olarak iki grupta ele alınmıştır. Zeytinyağı ekstraksiyonu ile oluşan karasuyun miktarı geleneksel tesislerde 0,5, sürekli tesislerde 0,35 m3/ ton zeytin olarak belirlenmiştir. Atıksularda KOI, AKM ve yağ ve gres sırasıyla 60000-120000 mg/l, 17000-30000 mg/1 ve 1400-7800 mg/1 düzeylerinde bulunmuştur. Arıtılabilirlik deneyler’ her tür arıtma-uzaklaştırma uygulamaları için en önemli adımı oluşturan ön arıtma bazında ve kimyasal çöktürme olarak gerçekleştirilmiştir. Denenen demir sülfat, demir klorür, alum ve kireç arasında en iyi sonuç kireç kullanımı ile alınmış ve KOİ’de % 50’nin üstünde, AKM ve yağ-greste % 90 düzeyinde verim sağlanmıştır.

ANAHTAR KELİMELER: Asit kraking, karasu, kimyasal çöktürme, zeytinyağı üretimi, zeytinyağı üretimi atıksularının karakterizasyonu.

CHARACTERIZATION AND TREATABILITY OF OLIVE OIL INDUSTRY WASTEWATERS

SUMMARY: Olive oil industry has a significant pollution potential although all natural raw material are used. The main pollutants are organic matter, suspended solids, oil and grease and phenolics. The demand for olive oil is increasing in the world; therefore pollution control in this industry has been gaining importance. Olive oil industry wastewaters are quite concentrated and difficult to treat. Treatment becomes more difficult due to seasonal operation and small and scattered nature of the industry. In this study several olive oil plants in Turkey have been investigated to evaluate the production technologies, wastewater amount and character as well as treatability characteristics. The plants were divided in to two groups as traditional and modern plants, which employ continuous mode of operation. The black water origination from the extraction operation was found to be 0,5 and 0,35 m3/ton olive for traditional and continuous plants respectively. COD, TSS and olive oil content of wastewaters were detennined to be 60000-120000 mg/1, 17000-30000 mg/1 and 1400-7800 mg/1 respectively. Treatability experiments were conducted as pretreatment of raw wastewaters which is the crucial step for all treatment-disposal applications. Ferric chloride, ferrous sulfate, alım and lime were used as coagulant for chemical precipitation. Lime was found to be the most effective coagulant providing ranovals of 50% for COD and over 90% for TSS and oil and grease.

KEYWORDS: Acid cracicing, blackwater, characterization of olive oil production wastewaters, chemical pıtcipitation, olive oil production.

GİRİŞ

Zeytinyağı üretimi en eski endüstriyel aktivitelerden biridir. Zeytinyağı üretimi Akdeniz bölgesinde yoğunlaşmış olmakla birlikte dünyada giderek yaygınlaşmaktadır. Zeytinyağının sağlık açısından, özellikle kalp, damar hastalıklarının oluşmasını önleyici rolü ve lezzeti zeytinyağı tüketiminin giderek artmasına neden olmuştur. Bu paralelde zeytinyağı üretimi de artış göstermektedir. Halen dünyada yıllık toplam zeytinyağı üretimi 1.800.000 ton kadar olup bunun %80’inden fazlası Akdeniz ülkelerinde gerçekleştirilmektedir (DPT,1992).

Zeytinyağı üretiminde hemen hiç kimyasal madde kullanılmamaktadır. Dolayısıyla zeytinyağı üretimi atıksuları esas olarak zeytinde bulunan maddeleri içermektedir. Ancak atıksuların askıda madde, yağ ve organik madde bakımından çok konsantre olması ve fıtotoksik özelliği olan çeşitli fenol ve polifenol bileşikleri içermesi önemli bir kirletme potansiyeli oluşturmaktadır(Hamdi,1993). Yapıları itibariyle atıksuların arıtımı da kolay değildir ve çevreye verilecek düzeye kadar mum bir kaç kademe ve hem fiziksel-kimyasal hem de biyolojik yöntemleri kapsayan arıtma uygulamalarını gerektirmektedir. Diğer taraftan zeytinyağı üretim tesisleri genelde küçük işletmelerdir ve geniş bölgelerde dağınık olarak bulunmaktadırlar. Bu yapı yukarıda belirtilen karmaşık arıtma tesislerinin küçük işletmelerde kurulmasını, gerek yatırım maliyeti, gerekse işletme açısından güçleştirmektedir. Tesislerin dağınık yerleşimi ise çoğu halde merkezi arıtmayı imkansız hale getirmektedir. Arıtma uygulamalarını kısıtlayan diğer bir faktör de üretimin yılda sadece birkaç ay yapılıyor olmasıdır. Atıksuyun KOI değeri 100 000 mg/l nin yağ ve gres değeri 10 000 mg/I nin üstüne çıkabilmektedir. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği’ne göre deşarj standardı ise KOI ve yağ ve gres için sırasıyla 230 ve 40 mg/1 dir. İki değer arasındaki çok büyük fark bir kaç kademeli bir arıtmayı zorunlu bale getirmektedir. Son kademe arıtmanın ki bu genellikle biyolojik arıtma olmaktadır, verimli ve etkin bir şekilde çalışabilmesi için askıda madde, yağ ve gresin yüksek oranda giderimi gerekmektedir. Zeytinyağı üretimi atıksularına uygulanan evaporasyon solar distilasyon gibi prosesler için de bu uygulama son derece önemlidir. Bu nedenle zeytinyağı üretimi atıksularının arıtımının iki aşamalı olarak ele alınması gerekmektedir. Ilk aşama yukarıda da belirtildiği gibi atıksuların daha sonra herhangi bir arıtma uzaklaştırma işlemi için gerekli olan ve ön arıtma olarak nitelendirilen işlemdir. Bu işlemin yağ ve AKM giderimi yanında atıksuyun zehirliliğini de kontrol etmesi söz konusudur.

Zeytinyağı üretiminde atıksu miktar ve kalitesine ve dolayısıyla arıtılabilirliğine önemli ölçüde etkisi olan çok sayıda teknoloji kullanılmaktadır. Bu teknolojilerin atıksular ve arıtılabilirlik ile ilgisinin kurulması da karakterizasyon ve arıtılabilirlik çalışmaları bütünü içinde düşünülmelidir.

Bu çalışmada zeytinyağı üretiminin genel bir değerlendirmesi yapılmış, üretim teknolojileri incelenmiş, üretime bağlı atıksu özellikleri belirlenmiş, proses ve kirlenme profilleri çıkartılmıştır. Çalışmada ön arıtma alternatifleri incelenmiş, kimyasal çöktürme ile ön arıtmanın uygulama esası, araştırılmış ve çeşitli atıksular ile arıtılabilirlik deneyleri yürütülerek sonuçlar beton temel parametrelerin giderimi açısından ve daha sonra uygulanabilecek arıtma yöntemleri çerçevesinde değerlendirilmiştir.

ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Zeytinyağı üretim yöntemleri iki grupta ele alınabilir. Bunlar geleneksel ve sürekli yöntemlerdir. Geleneksel yöntemler kesikli yöntemlerdir ve yağın hidrolik presler kullanılarak çıkartılmasına dayanır. Geleneksel yöntemler kuru ve yaş yöntemler olarak iki şekilde uygulanır. Kuru sistemde yağ diskler kullanılarak tek aşamada mekanik olarak ekstrakte edilir. Yaş sistemde torbalar kullanılarak birden fazla kademede ekstraksiyon yapılır. Genelde ilk aşamadan sonra sıcak suyla yıkama yapılır. Geleneksel yöntemlerin akım şemaları Şekil 1’de verilmiştir. Sürekli sistemler daha modem yöntemler olup esas olarak yağın santrifüjle uzaklaştırılmasına dayanır. Şekil 2’de santrifüj sistemin üretim akım şeması verilmiştir. Santrifüj sistemde artıklarda genellikle %45’in üstünde su bulunmaktadır. Bu yöntemler arasında santrifüj yöntemi Avrupa’da en yaygın olan yöntem olup, bu yöntem Türkiye’de de hızla gelişmektedir. Çalışmada Türkiye’deki hem geleneksel yöntemle çalışan, hem de sürekli çalışan çeşitli tesisler incelenmiştir. Detaylı inceleme için seçilen iki tesisten biri geleneksel yöntemle çalışmaktadır. Tesis kapasitesi 10 ton/gün’dür. Yaş yöntemle çalışan tesiste oluşan pres yıkama suyu (karasu) bir havuzda toplanıp yağı sıyrılmaktadır. Detaylı incelemenin yapıldığı diğer tesis Burhaniye’deki Tariş tesisi olup üretim akım şeması Şekil 3’de erilmiştir. Tesiste aynı kapasitede iki hat olup her birinin kapasitesi 2 ton/h zeytindir. Proseste esas olarak su, yağ ve katıyı ayıran malaksatör tabir edilen santrifüj kullanılmaktadır.

DENEYSEL ÇALIŞMA Materyal ve Metod

Deneysel çalışmalar kesikli ve sürekli çalışan tesislerden alınan numunelerde gerçekleştirilmiştir. Kesikli çalışan tesiste havuzda biriken ve bir haftalık bir kompoziti temsil eden atıksudan alınmıştır. Sürekli tesisin zeytin yıkama suyu oldukça kirli bir parti zeytinin yıkanması sırasında alınmıştır. Karasu numunesi ise iki farklı zamanda alınmıştır. Analizler Standart Metod’lara göre yürütülmüştür (APHA, 1993).

Arıtılabilirlik deneyleri jar test düzeninde yürütülmüştür. Yapılan birkaç basit çöktürme deneyinde sonuç alınamadığı görülmüş ve kimyasal arıtma uygulamalarına geçilmiştir. Kimyasal arıtmada asit kraking uygulamasında 30 dakika hızlı karıştırma 2 saat bekletme uygulanmıştır. Diğer kimyasal çöktürme uygulamalarında 15 dakika hızlı karıştırma,30 dakika yumaklaştırma, iki saat çöktürme yapılmıştır. Deneylerde sülfürik asit, kireç, demir sülfat ve demir klorür ile alum denenmiş, yumaklaştırma yardımcısı olarak anyonik ve non-iyonik polielektrolitler kullanılmıştır.

Proses Profili ve Atıksu Karakterizasyonu

İncelenen tesislerden elde edilen verilerin değerlendirilmesi ile oluşturulan proses profili Tablo 1 ‘de verilmiştir. Tabloda hem zeytin yıkama atıksular hem de karasu için aralık ve ortalama değerler yer almaktadır. Değerler birim atıksu miktarı olarak verilmiştir.

Yapılan atıksu analizlerinin sonuçları geleneksel ve sürekli yöntemler için Tablo 2 ve 3’de verilmiştir. Tablo 3’de aynı zamanda zeytin yıkama atıksuları karakteri de görülmektedir.

Arıtılabilirlik Çalışması

Yapılan asit kraking ve kimyasal çöktürme deneyi sonuçları Tablo 4’de verilmiştir.

Şekil 1: Geleneksel Yöntemler

Şekil 2: Sürekli Yöntem

Şekil 3: İncelenen Sürekli Tesis Akış Teması

Tablo 1. Proses Profili

Tablo 2. Geleneksel Yöntem Atıksu Karakteri

Tablo 3. Sürekli Yöntem Atıksu Karakteri

Tablo 4. Arıtılabilirlik Deneylerinin Sonuçları

SONUÇLAR

Zeytinyağı üretimi atıksuları, endüstride doğal hammadde işlenmesine ve kimyasal madde kullanılmamasına karşın önemli bir kirletici potansiyele sahiptir. Atıksuların arıtımı oldukça güç olup tesislerin durumu, konumu ve mevsimlik çalışma arıtma uygulamasını daha da güçleştirmektedir. Yapılan çalışmada zeytin yıkama atıksularının hem miktar hem de karakter açısından önemli düzeyde olmadığı kirlenme durumunun evsel atıksu düzeyinde olduğu belirlenmiştir. Buna karşılık karasu 0,35-0,5 m3/ton zeytin birim değeri ile miktar olarak az olduğu halde hem kesikli hem de sürekli tesisler için önemli kirletici düzeyleri ile büyük bir kirletici yük oluşturmaktadır. Organik madde yükü 20,5 kg BOİ5/ton zeytin ve 52,7 kg KOİ/ton zeytin olarak belirlenmiştir. Literatürde geleneksel yöntemlerle karasu ile ilgili atıksu miktarı 0,5-0,8 m3/ton zeytin (Hamdi, 1993) ve 0,4-0,55 m3/ton zeytin (DPT, 1992) olarak verilmiştir. Şengül (1989) geleneksel yöntemlerde atıksu miktarının zeytin ağırlığının yaklaşık % 50 si olduğunu belirtmiştir. Sürekli yöntemlerde atıksu miktarı 0.12-0.85 (DPT,1992) ve 0.5-1.0 m3/ton zeytin (Nieto, 1993) olarak verilmektedir. Bu değerler bu çalışmada saptanan birim değerlerle uyum içerisindedir. Diğer taraftan geleneksel ve sürekli yöntemler için kirlenme yükü ile ilgili yapılan belirlemeler KOI için 1 15-230 kg/ton zeytin (Nieto, 1993), BOI için 50-80 kg/ton zeytin (Hamdi, 1993) ve 75-100 kg/ton zeytin (Nieto, 1993) verilmiştir. Bu değerler bizim çalışmamızda bulunanların üstünde olan değerlerdir. Aradaki fark ekstraksiyon işleminin verimi ile açıklanabilir.

Arıtılabilirlik deneyleri asit krakingin AKM dışında veriminin oldukça yüksek olduğunu göstermektedir. Kimyasal çöktürme deneyleri arasında ise demir klorürün veriminin sınırlı, FeSO4 ‘ m sodyum hidroksitle birlikte yine sınırlı verimi olduğu, alumun sonuç vermediği, demir sülfatın kireçle kullanıldığında iyi sonuç verdiği görülmektedir. Diğer taraftan kirecin yalnız başına polielektrolitle birlikte kullanılması halinde aynı verim elde edilmiş, bunun yanında yüksek AKM ve yağ giderimi sağlanmıştır. Seyreltik atıksuda aynı uygulama ile KOI giderimi sınırlı olmakla birlikte yağ ve AKM giderimlerinde yine yüksek giderme sağlanmıştır. Bu hali ile kimyasal çöktürmenin,özellikle kireçle çöktürmenin askı maddesi, yağ ve aşırı KOİ’nin sorun oluşturacağı distilasyon, aktif çamur, biyofıltre gibi nihai arıtma uygulamaları için çok uygun olduğu söylenebilir. Kimyasal çöktürmenin fenol ve polifenoller üzerine etkisi ile ilgili araştırmalar sürdürülmektedir.

TEŞEKKÜR: Bu çalışma, “AVICENNE Wastewater Distillation by Sun Energy Treatment of Highly Contaminated Wastewater by Simple and Low Cost Procedure” projesinin bir parçası olarak gerçekle.ştirilmiştir.

KAYNAKLAR

DPT (1992), 7. Beş Yıllık Kalkınma Planı Bitkisel Yağ Sanayi Özel İhtisas Komisyonu Zeytinyağ Sanayii Özel ihtisas Alt Komisyonu Raporu.

Hamdi, M., (1993). Thermoacidic Precipitation Of Darkly Coloured Polyphenols Of Olive Mill Wastewaters. Environmental Technology, 14, 495-500.

Nieto, L.M., Hoyos, S.E.G., Rubio, F.C., Pareja, M.P.G. And Cormenzana A.R., (1993). The Biological Purification Of Waste Products From Olive Oil Extraction. Bioresource Technology , 43, 215-219

Şengül F. ,(1989). Chracterization And Treatment Of Industrial Wastewaters, Chapter 8, 9 September University, Mmf/ C. Ev-99, EY 172, İzmir.

Leave a Comment.