Geri Dön

Anaerobic treatability of chlorinated phenols

Klorlufenollerin anaerobik arıtılabilirliği

  1. Tez No: 136825
  2. Yazar: AYŞEN ULUKÖY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DELİA SPONZA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2003
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 178

Özet

vn ÖZET Bu tez çalışması 2 ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde toksik bir bileşik olan 2,4 klorofenol (DCP) içeren sentetik bir atıksu örneğinin sürekli beslemeli yukarı akışlı anaerobik çamur yataklı (UASB) reaktörde antılabilirliği ve substrat giderim kinetiği incelenmiştir. Daha sonra da ardışık anaerobik (UASB)/aerobik (CSTR) toplam sistemin de 2,4 DCP giderimi araştırılmıştır. İkinci bölümde ise kesikli reaktörlerde farklı karbon kaynaklarının (glikoz, melas, etil alkol ve asetik asit) 2,4 DCP ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOÎ) giderme verimleri üzerine etkisi ile substrat giderme kinetikleri incelenmiştir. Birinci aşamada iki ayrı anaerobik ve aerobik reaktör sistemleri kullanılmıştır. Birinci reaktörde (Rl); artan 2,4 DCP yükleme hızında 2,4 DCP ve KOİ giderimi, uçucu yağ asidi birikimleri ve metan gazı üretimleri incelenmiştir, ikinci reaktörde (R2); sabit 2,4 DCP konsantrasyonunda artan organik yüklemeyle 2,4 DCP ve KOÎ giderim verimleri, uçucu yağ asidi birikimi ve metan gazı üretimleri araştırılmıştır. Birinci UASB reaktörde 2,4 DCP giderme verimi 5 mg/1 başlangıç konsantrasyonu ve 0.006 g/Lgün 2,4 DCP yükleme hızında %99 iken bu değer 120 mg/1 2,4 DCP ve 0.144 g/Lgün 2,4 DCP yüklemesinde %78.7 ye düşmüş ve maksimum KOÎ giderme verimi %77 olmuştur. Maksimum KOİ giderme verimi, 2,4 DCP yükleme hızı 0.042 g/l.gün de %77 olarak kaydedilmiştir. 2,4 DCP yükleme hızı 0.12 g/l.gün e arttırıldığında maksimum uçucu yağ asidi konsantrasyonu 1000 mg CH3COOH/I olarak ölçülmüştür. İkinci reaktöründe, organik yükleme 3.6 g/l.gün den 30.16 g/Lgün' e artırıldığında, COD giderme verimi %80 den %25 e ve 2,4 DCP giderme verimi %99 dan %60 a azalmıştır. Aynı zamanda F/M oranının ve besleme hızının, 2,4 DCP ve KOİ giderme verimi üzerine etkisi araştırılmıştır. F/M oranının vevm besleme hızının artmasıyla KOl ve 2,4 DCP giderme verimlerinin azaldığı tespit edilmiştir. F/M oram 0.4 den 2.2 mg-KOÎ/mg AKM.gün e çıkarıldığında ve yukarı akış hızı da 0.05 den 0.48 m/saat artırıldığında, KOÎ verimi %79.5 dan %30.71 e düşmüştür. F/M oram 1.6 mg- KOÎ/mg AKM.gün olduğunda maksimum 2,4 DCP giderme verimi %99 olarak kaydedilmiştir. Ayni zamanda F/M oram 1.6 mg- KOÎ/mg AKM.gün olduğunda, KOl giderme verimi %35 e azalmıştır. Besleme hızı 0.37 m/saat de, maksimum 2,4 DCP giderme verimi %99 olarak saptanmıştır. Her iki reaktörde toplam gaz içindeki metan gazı yüzdesinde önemli bir azalma gözlenmemiştir. Toplam gazdaki metan gazı yüzdesi %70-%80 aralığında değişim göstermiştir. Farklı hidrolik bekleme sürelerinde (HBS) elde edilen veriler kullanılarak deney sonuçları Monod, Second-order ve Stover-Kincannon modellerine uygulandı ve bulunan değerler karşılaştırıldı. Monod kinetiği uygulandığında kinetik katsayıları; maksimum özgül substrat tüketim hızı (k) (mg-KOI/mg-AKM.gün), yarı hız sabiti (Ks) (mg/1), büyüme verimi (Y) (g/g) ve bakteri ölüm hız katsayısı (b) (gün“1) sırasıyla 0.954 mg-KOÎ/mg-AKM.gün, 1241.69 mg-KOÎ/1, 0.78 g-AKM/g-KOÎ, 0.093 gün”1 değerleri elde edilmiştir. İkinci derece kinetik uygulandığında ikinci derece substrat giderim katsayısı (k2) 0.26 gün“1 olarak hesaplanmıştır. Stover-Kincannon kinetik modeli uygulandığında maksimum substrat giderim hız katsayısı (Uma*) 34567 mg/l.gün ve doygunluk sabiti (KB) 42044 mg/l.gün olarak hesaplanmıştır. UASB reaktörde uygulanan kinetik çalışmalarda, yüksek organik yüklemelerde, 2,4 DCP giderimi süresince k, kz ve Ks değerleri Monod ve ikinci derece kinetik de daha anlamlı olduğu tespit edilmiştir. UASB reaktör çıkış suyu aerobik (CSTR) reaktör giriş suyu olarak kullanıldığında anaerobik reaktör verimine bağlı olarak aerobik reaktörün arıtma verimi etkilendi. Birinci aerobik reaktör de UASB reaktörden gelen atıksu konsantrasyonu ve UASB reaktör verimine bağh olarak KOÎ giderme verimi %60-%90 arasında değişim göstermiştir. 2,4 DCP giderme verimi 10-110 gün süresince %99 olarak gözlenmiştir. Daha sonraki 110-128 gün boyunca 2,4 DCP giderme veriminde %98 den %35 e varan bir azalma olmuştur. Çamur yaşına (0C) bağh olarak 2,4 DCP ve KOÎ gidermeDC verimleri incelendiğinde çamur yaşı 25 gün iken 2,4 DCP ve KOÎ giderme verimleri sırasıyla %90 ve %85 olarak saptanmıştır. İkinci aerobik reaktörde, UASB giriş suyuna ilave edilen 10 mg/1 2,4 DCP ve artan organik yüklemelere bağlı olarak KOÎ giderme verimi %40-%90 aralığında değişim göstermiştir. Aerobik reaktörün organik yükleme hızı 0.198 g- KOÎ/Lgün den 6.73 g- KOÎ/l.gün e kadar arttırıldığı zaman 2,4 DCP giderme verimi %20 den %98 e yükselmiştir. Hidrolik bekleme süresi (HBS) 12.72 saatten 7.44 saate azaltıldığında KOÎ giderme veriminde de %84 den %21 e varan azalma gözlenmiştir. HBS 18.72 saat olduğunda 2,4 DCP giderme verimi yaklaşık olarak %97 olmuştur. Ardışık anaerobik (UASB)/aerobik (CSTR) toplam sisteminde 2,4 DCP ve KOÎ giderme verimleri de incelendi Birinci reaktörde; 120 mg/1 2,4 DCP içeren sentetik atıksuyun ardışık anaerobik (UASB)/aerobik (CSTR) sisteminde KOÎ giderme verimi %86.67 olarak gözlenmiştir. Bu da bütün sistem de 2,4 DCP ile birlikte 3000 mg/1 KOÎ içeren atıksuyun antüabildiğini göstermektedir. KOÎ giderme verimi, 2,4 DCP yükleme hızı 0.042 g- KOÎ/Lgün de %95.23 olarak tespit edilmiştir. 2,4 DCP ün biyolojik parçalanmasından oluşan fenol ara ürün olarak ölçüldü. Ardışık anaerobik/aerobik sistemde giriş suyuna 120 mg/1 2,4 DCP ilave edildiğinde anaerobik reaktör çıkışında 2,4 DCP konsantrasyonu 25 mg/1 olarak ölçüldü, toplam 2,4 DCP giderme verimi ise % 86.68 olarak elde edildi. İkinci reaktörde, organik yükleme değeri 7.238 g-KOI/l.gün olduğunda, anaerobik reaktörde maksimum KOÎ giderme verimi %78.83, aerobik reaktörde %83.6 ve ardışık anaerobik/aerobik sistemde %96.83 olduğu tespit edildi. Ardışık anaerobik/aerobik sistemde toplam KOÎ giderme verimi %68.17-%97.12 arasında değişmiştir. Organik yükleme 11.46 g- KOÎ/Lgün den 30.16 g- KOÎ/Lgün e arttırıldığında, 2,4 DCP giderme verimi ardışık anaerobik/aerobik sistemde %99 olarak elde edilmiştir. Organik yükleme 7.24 g/Lgün olduğunda KOÎ giderme verimi %96,87 gözlenmiştir. Organik yüklemenin arttmlmasından 2,4 DCP ve fenol giderme verimleri ardışık anaerobik/aerobik sistemde herhangi olumsuz bir etki göstermemiştir. Anaerobik aşama da oluşan fenol aerobik aşamada düşük giderme verimi ile %9-%40 oranındauzaklaştırıldı. Böylece 2,4 DCP giderme verimi bütün sistem de %99 olarak sonuçlandı. İkinci aşamada, farklı karbon kaynakları (glikoz, melas, etil alkol, asetik asit) kesikli reaktör de 2,4 DCP ün uzaklaştırılması üzerine etkisi incelendi. Kesikli reaktörlerde yapılan çalışmalar farklı konsantrasyonlardaki 2,4 DCP ün uzaklaştırılmasında en etkili karbon kaynağının glikoz olduğunu göstermiştir. Karbon kaynağı olarak glikoz kullanıldığın da, 25 günlük inkübasyon süresi sonrası KOÎ ve 2,4 DCP giderme verimleri sırasıyla %67 ve %75 olarak elde edilmiştir. Kesikliler de yapılan kinetik çalışmalarında substrata birinci mertebe kinetik modeline uygun olarak giderildiği tespit edilmiştir. Birinci derece kinetik sabiti (ki) 25 ve 600 mg/1 2,4 DCP konsantrasyonları için sırasıyla 0.1516 gün1 ve 0.031 gün”1 olarak hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

m ABSTRACT This thesis is composed of two main parts: In the first part, the anaerobic treatability and kinetics of substrate removal of synthetic wastewater containing a toxic compounds, 2,4 dichlorophenol (2,4 DCP), using two upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors was investigated. Later, the treatability of 2,4 DCP was investigated using sequential anaerobic (UASB)/aerobic (CSTR) systems. In the second part, the effect of different carbon sources on the removal efficiencies of 2,4 DCP, chemical oxygen demand (COD) and volatile fatty acid (VFA) was investigated in batch reactors. Furthermore, the kinetic of batch substrate was studied. In the first part, two different anaerobic/aerobic systems were used. In first reactor (Rl), the effect of increasing 2,4 DCP loading rate on 2,4 DCP and COD removal efficiencies, accumulation of volatile fatty acid (VFA), and production of methane gases were systematically investigated. In second reactor (R2), the effect of increasing organic loading rate with a constant 2,4 DCP concentration on 2,4 DCP and COD removal efficiencies, accumulation of volatile fatty acid (VFA), and production of methane gases were investigated. In the first UASB reactor, 2,4 DCP removal efficiency decreased from 99 to 78.7% when the initial 2,4 DCP concentration and 2,4 DCP loading rate were increased from 5 to 120 mg/1 and from 0.006 to 0.144 g/l.day, respectively. The maximum COD removal efficiency was achieved as 77% at a 2,4 DCP loading rate of 0.042 g/l.day. When the 2,4 DCP loading rate was increased to 0.12 g /Lday, the maximum measured VFA concentration was 1000 mg CH3COOH/L In the second UASB reactor, when the organic loading rate was increased from 3.6 g/Lday to 30.16 g/Lday, the COD removal efficiency decreased from 80 to 25% and therv 2,4 DCP removal efficiency decreased to 60 from 99%. In the mean time, the effect of F/M ratio and upflow velocity were investigated on 2,4 DCP and COD removal efficiency. F/M ratio and upflow velocities were increased from 0.4 to 2.2 mg-COD/mg SS.day and from 0.05 to 0.48 m/hour, respectively, the COD and 2,4 DCP removal efficiencies decreased from 79.5 to 30.71% and from 99% to 60%, respectively. The maximum 2,4 DCP removal efficiency was achieved as 99% at a F/M ratio of 1.6 mg-COD/mg SS.day. In the same time, the COD removal efficiency decreased to 35% at a F/M ratio of 1.6 mg-COD/ mg SS.day. The maximum 2,4 DCP removal efficiency was observed as 99% at an upflow rate of 0.37 m/hour. In both reactors, the percentage of methane of the total gas was not significantly decreased. The percentage of methane of the total gas varied between 70 and 80%. The Monod, Second-order and Stover-Kincannon models found to be suitable to correlate the experimental data determined by using the data obtained at different hydraulic residence times. Maximum specific substrate utilization rate (k)(mg-COD/mg SS.day), half-velocity (Kg) (mg/1), growth yield coefficient (Y) (g/g) and bacterial decay coefficient (b) (day l) were 0.954 mg-COD/mg SS.day, 1241.69 mg-COD/1, 0.78 g-SS/g-COD, 0.093 day“1, respectively in Conventional Monod kinetic. Second- order kinetic coefficient (ka) was calculated as 0.26 day*1 in second-order kinetic. Maximum removal rate constant (Umax) and saturation value (Kb) were calculated as 34567 mg/l.day and 42044 mg/l.day in Stover-Kincannon Model Among the kinetics applied to UASB reactor, it was found that Monod and second-order were more meaningfull and significant indicating the significance of K,, k and kz through removal of 2,4 DCP at high organic loading rates. Since the anaerobic reactor effluent is used as the influent of the aerobic reactor, the UASB reactor performance affected the aerobic reactor treatment efficiencies. In first aerobic reactor, the COD removal efficiencies varied between 60 and 90% depending on UASB reactor treatment efficiencies and to COD concentration coming from the UASB reactor. The 2,4 DCP removal efficiency was 99% in between 10 and 110 days. However the 2,4 DCP removal efficiency decreased from 98% to 35% forV days at between 110 and 128. 2,4 DCP and COD removal efficiencies depending on sludge retention time 9C were investigated in aerobic reactor. When the 0C was 25 day, the 2,4 DCP and COD removal efficiencies were observed as 90 and 85%, reaspectively. In second aerobic reactor, while 10 mg/1 of 2,4 DCP was added in to the influent of UASB reactor, the COD removal efficiencies varied between 40 and 99% depending on organic loading applied by increasing the upflow rates. 2,4 DCP removal efficiencies increased from 20 to 98% when the organic loading rate was increased from 0.198 to 6.73 g-COD/Lday in aerobic reactor. The COD removal efficiency decreased from 84 to 21% while the hidrolic retention time was decreased from 12.72 to 7.44 hours. When the HRT was 18.72 hour, the 2,4 DCP removal efficiency was 97%, respectively. Treatability of 2,4 DCP and COD were investigated in sequential anaerobic (UASB)/aerobic (CSTR) total system. In the first reactor, the synthetic wastewater had 120 mg/1 of 2,4 DCP concentration, COD removal efficiency was obtain as 86.67% in sequential anaerobic (UASB)/ aerobic (CSTR) system. This shows that the wastewater containing 3000 mg/1 COD with 2,4 DCP concentration had been removed in the whole system. The COD removal efficiency was observed as 95.23% at the 2,4 DCP loading rate 0.042 g/Lday. The phenol was measured as intermetabolite product releasing from the biodegradation of in 2.4 DCP. The total 2,4 DCP removal efficiency was obtained as 86.68% in sequential anaerobic (UASB)/ aerobic (CSTR) reactor system when the influent and effluent 2,4 DCP concentrations were 120 mg/1 and 25.5 mg/1, respectively in UASB reactor. In second reactor, the maximum COD removal efficiency was 78.83% in anaerobic reactor effluent at an influent COD loading rate of 7.238 g-COD/Lday while 83.6% maximum COD removal efficiency was obtained in aerobic reactor, resulting a total COD removal efficiency of 96.83%, in whole system. The total COD removal efficiency varied between 68.17 and 97.12% in sequential anaerobic (UASB)/ aerobic (CSTR) reactor system. 2,4 DCP removal efficiency was obtained as 99% in sequential anaerobic (UASB)/ aerobic (CSTR) reactor system at COD loading ratesVI of 11.46 and 30.16 g-COD/Lday. When the organic loading rate was 7.24 g/Lday, the COD removal efficiencies was observed as 96.87%. Increasing in organic loading rates did not show any negative effect on 2,4 DCP and phenol removal efficiencies in sequential anaerobic/ aerobic system. Phenol produced through anaerobic stage was removed with low removal efficiencies varying between 9-40% in aerobic stage, resulting a total 2,4 DCP removal efficiency of 99% in whole reactor system. In second part, the effect of different carbon (glucose, molasses, ethyl alcohol, acetic acid) were investigated on the removal of 2,4 DCP in batch reactors. COD (%67) and 2,4 DCP removal efficiencies (75%) were obtained after 25 days of incubation period at a 2,4 DCP concentration of 75 mg/1 while glucose used as carbon source. The results of the batch studies showed that glucose was the most effective co-substrate through the removal of different concentrations of 2,4 DCP. The batch kinetic studies showed that the most appropriate kinetic model was First-order. First order kinetic coefficiency (ki) was calculated 0.1516 day”1 and 0.031 day"1 for 25 and 600 mg/1 of 2,4 DCP concentrations, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    389300

    Bir oktilfenol polietoksilatın persülfat ile aktive edilmiş sıfır değerlikli demir nanopartikülleri ile ileri oksidasyonu ve toksik etkisindeki değişim

    Advanced oxidation of an octylphenol polyethoxylate with persulfate activated zero valent iron nanoparticles and changes in its toxic effect

    KÜBRA TEMİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İDİL ARSLAN ALATON

  2. Tez No

    694393

    Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications

    Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma

    EDA YARSUR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ

  3. Tez No

    66546

    Antibiyotik türevi üretimi atıksuyunun anaerobik arıtımı

    Anaerobik treability of antibiotic derivative wastewater

    BERNA ULUÖZLÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Temel İşlemler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURAN DEVECİ

  4. Tez No

    66604

    Kağıt endüstrisi atıksularının havasız biyolojik arıtımı üzerine bir araştırma

    Anaerobic treatability of pulb and paper industry wastevater

    TUBA MELEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET SAMSUNLU

  5. Tez No

    128782

    Tekstil atıksularının anaerobik arıtılabilirliğinin incelenmesi

    Anaerobic treatability of textile industry's wastewater

    ZEHRA ŞAPÇI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Çevre MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İLTER AYDINOL

Geri Dön