Use of Activated Sludge Process in Dairy Wastewater Treatment

Year 2019, Volume: 17 Issue: 2, 252 - 259, 02.09.2019

Elif Ayşe Anlı , Tuba Şanlı

https://doi.org/10.24323/akademik-gida.613594

Cited By: 1

Abstract

Water
is an important process medium used in cleaning, disinfection, cooling and
heating practices in dairy plants. Large amounts of water is used so high
amount of organic matter loaded wastewater is obtained during manufacture of
dairy products.  Dairy wastewater
contains cleaning water mixed with milk or milk products poured out during
processing and packaging, whey from cheese-making, brine, buttermilk, fat, oil
and grease, chemical agents, detergents and sanitizers used in cleaning
practices. Dairy wastewater is characterized with its high BOD and COD levels
due to high level of organic matter content. Environmental problems can occur
when dairy effluents are discharged without treatment or discharge of
semi-treated wastewater. Dairy wastewater is treated generally by biological
and physicochemical methods. Success of the treatment depends on composition of
wastewater. Dairy wastewater can be effectively treated by biological methods
due to its nutritious nature. Activated sludge process is the most commonly
used technique. C, N and P can be biologically separated from dairy plant
wastewater. Activated sludge process is an environmentally friendly, economic
and efficient technique when target waste is properly selected. Microbial
community present in sludge used during treatment is called as activated
sludge. In this review, the properties of dairy wastewater, the principles of
activated sludge process and the functions of microbial community used in
activated sludge process are stated.  

Keywords

Dairy wastewater, Biological wastewater treatment, Activated sludge process

Süt Endüstrisi Atık Sularının Arıtılmasında Aktif Çamur Prosesinin Kullanımı

Abstract

Su, süt endüstrisi için önemli proses ortamıdır ve gerçekleştirilen
temizlik, dezenfeksiyon, soğutma ve ısıtma gibi çok çeşitli işlemlerde önemli
rol oynar. Bu nedenle, süt işleyen tesisler çok miktarda su kullanır ve bunun
sonucu olarak, yüksek miktarda organik madde içeren atık su üretir. Sütçülük
atık suları başlıca ünitelerin temizlenmesi sonucu suya karışan süt, işleme,
paketleme sırasında dökülen süt veya ürünler, peyniraltı suyu, salamura,
yayıkaltı (tereyağı üretiminden kalan), motor yağları, temizlikte kullanılan
deterjan ve kimyasal maddeleri içermektedir. Sütçülük atık sularının kimyasal
kompozisyonu genel olarak organik maddelerden oluşmakta ve besin bakımından
zengin kirleticiler nedeniyle yüksek biyolojik oksijen ve kimyasal oksijen
ihtiyacı ile karakterize edilmektedir. Bu nedenle, arıtılmamış ya da kısmen
arıtılmış atık su deşarj eden süt işleme endüstrileri ciddi çevresel sorunlara
neden olmaktadır. Süt endüstrisi atık suları geleneksel olarak biyolojik ve
fizikokimyasal yöntemlerle arıtılmaktadır. Atık suyun kompozisyonu düşünülerek
uygun yöntemin seçimi arıtma sisteminin başarısını etkilemektedir. Süt
endüstrisi atık sularında yüksek organik madde içeriği nedeniyle biyolojik
arıtma yöntemleriyle etkili arıtma sağlanabilmektedir. Aktif çamur prosesi ise
biyolojik arıtma yöntemleri içerisinde en fazla kullanılan yöntemdir. Aktif
çamur prosesi ile atık suda bulunan karbon, nitrojen ve fosfor biyolojik olarak
uzaklaştırılmaktadır. Arıtma sürecinde farklı görevleri olan mikroorganizma
topluluğu olarak bilinen aktif çamur prosesi çevre dostu, ekonomik maliyeti
düşük ve hedef atık doğru seçildiğinde etkili bir arıtma yöntemi olarak
bilinir. Bu derlemede süt endüstrisi atık sularının özellikleri ile bu
atıkların biyolojik arıtma yöntemlerinden biri olan aktif çamur prosesine
uygunluğu değerlendirilmiş, ayrıca aktif çamur prosesinin prensibi ve sistemin
çalışmasını etkileyen mikroorganizma topluluğu ve görevlerine ilişkin bilgiler
verilmiştir.

Keywords

Süt endüstrisi atık suları, Biyolojik arıtma yöntemleri, Aktif çamur prosesi

References

• [1] Sarkar B., Chakrabarti P.P., Vijaykumar A., Kale V. (2006). Wastewater treatment in dairy industries-possibility of reuse. Desalination, 195, 141-152.
• [2] Gürtekin, E. (2008). Süt endüstrisi atıksuyunun arıtımında ardışık kesikli reaktöre zeolit ilavesinin etkisi. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları.
• [3] Koyuncu, M., Tunçtürk, Y. (2014). Sütçülük atık sularının arıtılma gereksinimi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 19(1-2), 88-93.
• [4] Lumina, P., Pavithra, M.P. (2018). Treatability studies of dairy wastewater by electrocoagulation process. International Journal of Applied Engineering Research, 13(7), 249-252.
• [5] Orhon, D., Gorgon, E., Grimly, G., Rattan, N. (1993). Biological treatability of dairy wastewaters. Water Research, 27, 625-633.
• [6] Banu, J.R., Anandan, S., Kaliappan, S., Yeom, I. (2008). Treatment of dairy wastewater using anaerobic and solar photocatalytic methods. Solar Energy, 82, 812-819.
• [7] Karadag, D., Köroğlu, O. E., Ozkaya, B., Cakmakci, M., Heaven, S., Banks, C. (2014). A review on fermentative hydrogen production from dairy industry wastewater. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 89(11), 1627-1636.
• [8] Demirel, B., Yenigün, O., Onay, T.T. (2005). Süt endüstrisi atıksularının havasız arıtımı. İTÜ Dergisi, Su Kirlenmesi Kontrolü, 15(1-3), 3-16.
• [9] Farizoğlu, B., Keskinler, B., Yıldız, E., Çakıcı, A. (2004). Peyniraltı sularının arıtıldığı jet loop membran biyoreaktörün membran filtrasyonu özelliklerinin araştırılması. Su Kirlenmesi Kontrolu Dergisi, 14(2), 1-8.
• [10] Bilir-Ormancı, F.S. (2009). Detection of the important pollution parameters in dairy plants Wastewater. Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 56, 137-139.
• [11] Chan, Y.J., Chong, M.F., Law, C.L., Hassell, D.G. (2009). A review on anaerobic-aerobic treatment of industrial and municipial wastewater. Chemical Engineering Journal, 155, 1-18.
• [12] Stainer R.Y., Adelberg E.A., Ingraham J.L. (1976). The Microbial World. 4th Edition, Prentice–Hall International, INC, New Jersey, 871.
• [13] Anonim (2011). Atık su Yönetimi ve Çevre. http://www.iski.gov.tr/Web/statik.aspx?KID=1001217 (Erişim Tarihi 19.01.2011).
• [14] Bylund, G. (2015). Dairy Processing Handbook. Tetra Pak Second Edition. Processing Systems AB, Sweden, 486 p.
• [15] Porwal, H.J., Mane, A.V., Velhal, S.G. (2015). Biodegradation of dairy effluent by using microbial isolates obtained from activated sludge. Water Resources and Industry, 9, 1-15.
• [16] Kushwaha, J.P., Srivastava, V.C., Mall, I.D. (2011). An overview of various technologies for the treatment of dairy wastewaters. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 51, 442-452.
• [17] Tikariha ,A., Omprakash, S. (2014). Study of characteristics and treatments of dairy industry waste water. Journal of Applied and Environmental Microbiology, 2(1), 16-22.
• [18] Özdemir, İ., Altıok, E., Gökkaya, D.S., Ötleş, S., Kabay, N., Yüksel, M. (2018). Peyniraltı Suyunun Fraksiyonlarına Ayrılmasında Bütünleşik Membran İşlemlerinin Uygulanabilirliği. Akademik Gıda, 16(4), 371-380.
• [19] Jung, F., Cammarota, M.C., Freire, D.M.G. (2002). Impact of enzymatic pre-hydrolysis on batch activated sludge systems dealing with oily wastewaters. Biotechnology Letters, 24, 1797-1802.
• [20] Sharma, N., Bhatnagar,P., Chatterjee, S., Goswami, P. (2017). Waste water microbes and environmental “clean up”: Roadmap to environmental sustainability. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology, 4(2), 3341-3350.
• [21] Frac, M., Jezierska-Tys, S., Oszust, K., Gryta, A., Pastor, M. (2017). Assessment of microbiological and biochemical properties of dairy sewage sludge. International Journal of Environmental Science and Technology. 14, 679–688.
• [22] Goli, A., Shamiri, A., Khosroyar, S., Talaiekhozani, A., Sanaye, R., Azizi, K. (2019). A review on different aerobic and anaerobic treatment methods in dairy industry wastewater. Journal of Environmental Treatment Techniques, 6(1), 113-141.
• [23] Deshmukh D.S. (2017). Wastewater generation and its treatment in dairy industries. International Journal of Application of Engineering and Technology, 2(3), 25-35.
• [24] Eltem, R. (2001). Atık sular ve Arıtım, Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları, Yayın No: 172, İzmir.
• [25] Yonar, T., Sivrioğlu, Ö., Özengin, N. (2018). Physico-chemical treatment of dairy industry wastewaters: A review. In: Technological Approaches For Novel Applications in Dairy Processing (Ed. N. Koca), IntechOpen Limited, UK.
• [26] Berkün, M. (2006). Atık Su Arıtma Ve Deniz Deşarjı Yapıları. Seçkin Yayıncılık, Ankara.
• [27] Carta-Escobar, F., Pereda-Marin, J., Alvarez-Mateos, P., Romero-Guzman, F., Duran-Barrantes, M.M., Barriga-Mateos, F. (2004). Aerobic purification of dairy wastewater in continuous regime. Part I: Analysis of the biodegradation process in two reactor configurations. Biochemical Engineering Journal, 21, 183-191.
• [28] Eroğlu, V. (2008). Atık suların tasfiyesi. Su Vakfı Yayını, İstanbul. Atık Su Yönetimi ve Çevre. http://www.iski.gov.tr/Web/statik.aspx?KID=1001217 (Erişim Tarihi 19.01.2011).
• [29] Atamer M. (2005). Sütçülük Atıkları, Çevre Sorunları Ve Arıtma Yöntemleri. Süt Endüstrisinde Sanitasyon. Ankara Üniversitesi Basımevi, Ankara.
• [30] Martins, A.M.P, Pagilla, K, Heijnen J.J, Van Loosdrect, M.C.M. (2004). Filamentous bulking sludge-a critical review. Water Research, 38, 793-817.
• [31] Cronje, G.L, Beeharry, A.O., Wentzel, M.C., Ekama, G.A. (2002). Active biomass in activated sludge mixed liquor. Water Research, 36, 439-444.
• [32] Vatansever, A. (2005). Aktif çamur yumaklaşmasında kalsiyum iyonu konsantrasyonunun etkisi. Yüksek Lisans Tezi. ODTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Ankara.
• [33] Balasubramanian, R., Anirbid, S., Sivakumar, P., Anbarasu, K. (2018). Production of biodiesel from dairy wastewater sludge: A laboratory andpilot scale study. Egyptian Journal of Petroleum, 27, 945-953.
• [34] Judal, A.L., Bhadania, A.G., Upadhyay, J.B. (2015). Biological unit operation for waste water treatment: Aerobic Process. International Conference of Advance Research and Innovation (ICARI-2015).
• [35] Byrne, R. J. (2002). Design and operation of dairy effluent treatment plants. In: Encyclopedia of Dairy Science, Hubert Roginski (Editor), Volume 2, Academic Press.
• [36] Özdemir, Z., Güzeloğulları, S., Sofu, A., Ekinci, F.Y. (2008). Aktif çamurdaki ekzopolisakkaritler. cevre.club.fatih.edu.tr/webyeni/konfreweb/2008_pdf/sayfa388.pdf. (Erişim tarihi 11.02.2011).
• [37] Tanyolaç, A., Çelebi, S. S. (1992). Endüstriyel atık su arıtımı. TMMOB Kimya Mühendisleri Odası, Ankara Şubesi.
• [38] Dias, F.F., Bhat, J.V. (1964). Microbial Ecology of Activated Sludge. American Society for Microbiology, 12(5), 412-417.
• [39] Anonim. (2019). http://omucevre.blogspot.com/2007/09/aktif-amur-mikrobiyolojisi.html
• [40] Horan (1990). Biological Wastewater Treatment Systems: Theory And Operation. Wiley, New York, USA.
• [41] Haliki, A., Özdemir, G., Uzel A. (2004). Aktif çamur sistemlerinde sorun yaratan filamentli mikroorganizmaların izolasyonu ve kontrol stratejileri üzerine bir araştırma. Ege Üniversitesi Su Ürünleri Dergisi, 21(3-4), 275-277.
• [42] Wendorff, W.L. (1998). Treatment of dairy wastes. In: Applied Dairy Microbiology, Emler H. Marth, James L. Steele, Marcel Dekker INC, 461-484.
• [43] Gray, N.F. (2004). Biology of wastewater treatment (Second Edition). Series on Environmental Science and Management. Vol. 4 Hardcover. Imperial College Press.
• [44] Spellman, F.R. (1999). Microbiology for Water and Wastewater Operators. 1st Edition. CRC Press.
• [45] Spellman, F.R. (2013). Handbook of Water and Wastewater Treatment Plant Operations. 3rd Edition. CRC Press.