Arıtma çamurlarının aerobik kompostlama ve çürütme prosesleri
Aerobic composting and digestion processes of treatment sludges
- Tez No: 84404
- Danışmanlar: PROF. DR. A. NUR ONAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Çamur Stabilizasyonu, Aerobik Kompostlama, Aerobik Çürütme, Islak Oksidasyon, Sludge Stabilization, Aerobic Composting, Aerobic Digestion, Wet Oxidation
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 182
Özet
IV ARITMA ÇAMURLARININ AEROBİK KOMPOSTLAMA VE ÇÜRÜTME PROSESLERİ ÖZET Bu çalışmada, arıtma çamurlarının aerobik kompostlama ve çürütme prosesleri incelenmiştir. Ayrıca ıslak oksidasyon işleminin, çamurun parçalanabilirliğine etkisi araştırılmıştır. Kompostlama işleminde; arazi ölçeğinde, statik yığın kompostlama ve kap içinde kompostlama yöntemleri kullanılmıştır. Kompostlama işleminde kullanılan ham çamurun düşük C/N oranına sahip olması; yüksek sıcaklıkların uzun zaman aralığında korunamamasına ve kompostlamanın ilk safhalarından itibaren, azot fazlasının NH3 olarak sistemi terk etmesine neden olmuştur. Kapalı kap içinde yürütülen kompostlama yönteminde, ulaşılan maksimum sıcaklık 60 °C iken, daha büyük ölçekte yürütülen statik yığın yönteminde, 40-50 °C arasında kalmıştır. Bu hem, statik yığın yönteminde 4.3 C/N oranına sahip ham çamurun kullanılmasından (kapalı kap kompostlama yönteminde kullanılan ham çamurda bu oran yaklaşık 12. 5 'dır), hem de, kapalı kapta izolasyon sağlanmış olmasından kaynaklanmıştır. Koku giderimi sağlandığı halde, iyi bir nem giderimi sağlanamamıştır. Ancak, iyileştirme safhasında nemin uzaklaştırılması daha kolay olmuştur. İyileştirme safhasında sıcaklığın artmaması, çamurun daha ileri parçalanabilirliğinin olmadığının, dolayısı ile kararlı hale ulaşıldığının bir göstergesi olarak kabul edilmiştir. Kompostlama işlemi ile aynı biyokimyasal süreçlerin meydana geldiği çürütme prosesi, pilot ölçekte yürütülmüştür. Çalışmanın bu bölümünde, çamurun aerobik ortamda parçalanmasını tanımlayacak ilişkilerin ortaya konulmasına çalışılmıştır. Çamurun mikrobiyal faaliyeti sonucu üretilen ısı Qf (kW/m3) ile, oksijen tüketim hızı OTR (kgCVmVsaat) arasında bir bağıntı kurularak çamurun çürütülmesinde beklenen sıcaklık önceden belirlenebilir. Yapılan çalışmalar sonucu, Qf ile OTR arasında QiHcxOTR şeklinde bir ilişki kurulmuştur. Buna göre, sıcaklığın 60-63°C'yeyükseldiği çürütücülerde, ham çamur Qf=4.03xOTR ifadesi ile, sıcaklığın 40-41°C'ye yükseldiği çürütücülerde Qf=1.06xOTR ifadesi ile, sıcaklığın 40-43°C'ye yükseldiği çürütücülerde ise Qf=1.46xOTR ifadesi ile karakterize edilebileceği belirlenmiştir. Sıcaklık nitrifıkasyon hızını belirleyen önemli bir faktör olduğu için, k değeri nitrifikasyon derecesini belirleyen parametredir. Çürütme işleminde substrat giderim hızı, birinci dereceden reaksiyon kinetiğine uyar. Kinetik hız sabitlerinin bulunması için Michaelis-Menten denklemi kullanılmıştır. Atık aktif çamur ve atık aktif çamur-ön çökeltme çamur karışımının çürütüldüğü sistemler için substrat giderim hız sabitleri belirlenmiştir. Uçucu madde, toplam organik karbon ve protein-C'un maksimum giderim hızlan, atık aktif çamurun çürütüldüğü sistemlerde sırası ile 0.128, 0.074, 0.33 gün1 olarak belirlenirken bu değerler atık aktif çamur-ön çökeltme çamuru karışımının çürütüldüğü sistemlerde 0.062, 0.172, 0.082 gün"1 olmuştur. Bu farklılık kullanılan ham çamurun özelliğinden kaynaklanmaktadır. Bu çalışmanın son bölümü, ıslak oksidasyon işlemine ayrılmıştır. Islak oksidasyon ön işlemi 118-120°C'de yürütülmüştür. Islak oksidasyon ön işlemine maruz bırakılmış ham çamurun organik madde giderimi, işlem görmemiş çamura göre, oldukça yüksek olmuştur. Atık aktif çamurun iki günlük çürütme süresince çamurda %20-30 arasında toplam organik karbon giderimi sağlanırken, ön işlem görmüş çamurun çürütülmesinde üst sıvıdaki toplam organik karbon giderimi %94.6 olmuştur Ancak ıslak oksidasyon işlemi, çürütülmüş çamura uygulandığı zaman iyi bir organik madde giderimi elde edilememiştir. Bu yüzden, ıslak oksidasyon, aerobik çürütme öncesi organik madde giderim hızım artırması bakımından ön işlem olarak tercih edilebileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
VI AEROBIC COMPOSTING AND DIGESTION PROCESSES OF TREATMENT SLUDGES ABSTRACT Biodegradability of treatment sludge in aerobic composting and digestion process was studied in the work. Besides the effect of wet oxidation process on the biodegradability of sludge was investigated. In composting process land-scale static pile composting and in-vessel composting methods were used. Because the raw composting sludge had a low C/N ratio, high temperatures could not maintained for a long period and the excess nitrogen left the system as NH3 during the first period of composting. The maximum temperature reached was 60 °C in in-vessel composting while it remained between 40-50 °C in static-pile composting although it was conducted in a longer scale. This was caused by both the lower C/N ratio of the raw sludge used in static pile composting (4.3) as compared to in vessel composting (approximately 12.5) and the complete insolation achieved in vessel composting. Although odor removal was achieved moisture removal could not obtained in a desirable manner during the composting. Moisture removal was better in curing phase, indicating that the sludge had no further biodegradability and so, it was stabilized. Digestion process, which had the same biochemical processes with the composting was studied in pilot-scale and some relations were tried to be found to define the degradability of sludge in aerobic environment. The expected sludge temperature could be determined by setting a relation between the heat produced by the microbial activity in the sludge (Qf= kW/m3) and the oxygen uptake rate (OTR= kg O2/m3/h). A relation of QF=kxOTR was set between QF and OTR in the study. The studies showed that the raw sludge could be characterizied by following relations: Qf=4.03xOTR for the digestors operating at the temperatures at 60- 63°C, Qf=1.06xOTR for those operating at 40-41°C, and Qf=1.46xOTR for thoseoperating at 40-43°C. Because temperature is a factor determining the nitrification rate, k is the determining parameter for nitrification degree. In digestion, substrat removal rate fits the first-order reaction kinetics. Michaelis- Menten equation was used for determining the kinetic rate constants in the study. Substrat removal rate constants were determined for the systems digesting the waste activated sludge, and the waste activated sludge-primary settling sludge mixture. In waste activated sludge digestion systems maximum removal rates for volatile matter, total organic carbon and protein-C were 0.128, 0.074 and0.33 day“1, respectively, while in waste-activated sludge primary settling sludge mixture digestion systems, they were 0.062, 0.172 and 0.082 day”1 respectively. That difference was caused by the differences the properties of raw sludge used. The final part of the study was performed to determine the effect of wet oxidation pre-treatment on the biodegradability of sludge. Wet oxidation pre-treatment process was conducted at 1 18-120°C. It was observed that the organic removal in the raw sludge treated with wet oxidation pre-treatment was rather high, as compared to that in the raw sludge with no treatment. During 2 days digestion of waste activated sludges was obtained 20-30% total organic carbon removal. In aerobic digestion of pre-treatment sludge was obtained 94.6% total organic carbon removal. When the wet oxidation process was applied to digested sludge, however, the organic removal rate was observed to be low. Therefore, the wet oxidation is preferable prior to aerobic digestion process to increase the organic removal rate.
Benzer Tezler
- Improvement of anaerobic degradation of sludge using enzymatic treatment
Enzimatik arıtma kullanılarak arıtma çamurlarının anaerobik bozunmasının geliştirilmesi
DİCLEHAN SIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. AYŞE FİLİBELİ
- Arıtma çamuru ile bazı atıkların aerobik ve anaerobik kompostlanabilirliği
Aerobic and anaerobic composting of the some wastes with the treatment sludge
UBEYDE İPEK
Doktora
Türkçe
2001
Çevre MühendisliğiFırat ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. LÜTFİ AKÇA
Y.DOÇ.DR. ERDAL ÖBEK
- Impacts of sewage sludge codisposal on waste degredation in aerobic and anaerobic bioreactors
Anaerobik ve aerobik biyoreaktörlerde arıtma çamuru birleşik tasfiyesinin atık bozunması üzerindeki etkileri
MERVE HARMANKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
BiyoteknolojiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT TÜZÜN ONAY
- Gıda endüstrisi atık çamurlarının evsel atıklarla kompostlaştırılması
Composting of sludge resulting from food industry with domestic solid
EYÜP SAĞDIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ASUDE ATEŞ
- Arıtma çamurlarının farklı katkı malzemeleri ile birlikte kompostlaştırılabilirliğinin araştırılması
Investigation of co-composting of sewage sludge with different additive materials
FEVZİ ŞEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL TOSUN
PROF. DR. KAMİL EKİNCİ