Conditioning of Biological Sludge with Electro-oxidation Process

Abstract

In this study, the feasibility of an advanced oxidation method of electro-oxidation process, as a conditioning method for improving the watering properties of domestic sludge was evaluated. Electro-oxidation process was applied biological sludge taken from a wastewater treatment plant in Denzili City. Response Surface Statistical Test Method was used for determination of optimum process conditions in terms of conditioning. While, percent decrease in Capillary Suction Time (CST) value (E_CST) was considered as system respose, applied voltage and time were chosen as variable parameters. Maximum decrase in CST was achieved at 30 volt and 20 minutes application and at this application, E_CST was determined as 30.5%. Addition of supporting electrolyte (15g Na₂SO₄/L) improved dewatering characteristics of sludge (E_CST=68%). Sludge samples were subjected to conditioning treatment with using different concentrations of cationic polymer in order to evaluate the usability of the electro-oxidation process for conditioning purposes and to compare it with the chemical conditioning commonly used process in real scale treatment plants and obtained results showed the electro-oxidation process is a good alternative for sludge conditioning.

Keywords

• Biological Sludge,Electro-oxidation,Filterability,Response Surface Method

Biyolojik Çamurların Elektro-Oksidasyon Prosesi ile Şartlandırılması

Abstract

Bu çalışmada bir ileri oksidasyon yöntemi olan elektro-oksidasyon prosesinin evsel nitelikli arıtma çamurlarının su verme özelliklerini geliştiren bir şartlandırma yöntemi olarak uygulanabilirliği değerlendirilmiştir. Elektro-oksidasyon prosesi, Denizli’de bulunan bir evsel atıksu arıtma tesisinden alınan biyolojik çamurlara uygulanmıştır. Şartlandırma açısından en uygun proses koşullarının belirlenmesine yönelik olarak Yanıt Yüzey İstatistiksel Deney Metodu kullanılmıştır. Kapiler emme süresi (KES) değerindeki azalma yüzdesi (E_KES) sistem verimi olarak dikkate alınmış; değişken parametreler ise uygulanan gerilim ve süre olarak seçilmiştir. Kapiler emme süresinde en yüksek azalma yüzdesi 30 volt gerilimin 20 dakika süre ile uygulaması ile elde edilmiş olup, bu uygulamada E_KES değeri %30,5 olarak belirlenmiştir. Elektrolit ilavesi (15g Na₂SO₄/L) çamurun su verme özelliklerini geliştirmiştir (E_KES=%68). Elektro-oksidasyon prosesinin şartlandırma amacıyla kullanılabilirliğini değerlendirmek ve hâlihazırda gerçek ölçekli tesislerde yaygın olarak kullanılan kimyasal şartlandırma işlemi ile karşılaştırma yapabilmek amacıyla çamur örnekleri farklı konsantrasyonlarda katyonik polimer kullanılarak şartlandırma işlemine tabi tutulmuş ve elde edilen sonuçlar elektro-oksidasyon prosesinin iyi bir şartlandırma yöntemi alternatifi olduğunu ortaya koymuştur.

Keywords

• Biyolojik Çamur,Elektro-oksidasyon Filtrelenebilirlik,Yanıt Yüzey Metodu

References

1. [1] Gray, N. F. 2005. Water Technology, Sludge Treatment and Disposal. 2nd edition. Butterworth-Heinemann, USA.
2. [2] Filibeli, A. 2013. Arıtma Çamurlarının İşlenmesi. 7. Baskı. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir.
3. [3] Tian, X., Trzcinski, A.P., Lin, L.L., Ng, W.J. 2015. Impact of ozone assisted ultrasonication pre-treatment on anaerobic digestibility of sewage sludge. Journal of Environmental Science, Cilt. 33, s.29-38.
4. [4] Chu, Y.Y., Wang, W.J., Wang, M. 2010. Anodic oxidation process for the degradation of 2, 4-dichlorophenol in aqueous solution and the enhancement of biodegradability. Journal of Hazardous Material, Cilt. 180(1–3), s. 247-252.
5. [5] Yuan, H., Zhu, N., Song, L. 2010. Conditioning of sewage sludge with electrolysis: Effectiveness and optimizing study to improve dewaterability, Bioresource Technology, Cilt. 101 (12), s. 4285-4290.
6. [6] Yuan, H., Cheng, X., Chen, S., Zhu, N., Zhou, Z. 2011. New sludge pretreatment method to improve dewaterability of waste activated sludge, Bioresource Technology, Cilt. 102 (10), s. 5659-5664.
7. [7] Chiangi, L.C., Changi, J.E., Wen, T.C. 1995. Indirect Oxidation Effect In Electrochemical Oxidation Treatment of Landfill Leachate. Water Research, Cilt. 29(2), s. 671-678.
8. [8] Kim. S., Choi, S.K., Yoon, B.Y., Lim, S.K., Park, H. 2010. Effects of electrolyte on the electrocatalytic activities of RuO2/Ti and Sb–SnO2/Ti anodes for water treatment. Applied Catalysis B: Environment, Cilt. 97(1–2), s. 135-141.

9. [9] APHA, AWWA, WEF. 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21st edition. American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environment Federation, Washington DC, USA.
10. [10] Parajo, J.C., Alonso, J.L., Lage, M.A., Vazquez, D. 1992. Empirical modeling of Eucalyptus wood processing. Bioprocess Engineering, Cilt. 8, s. 129–136.
11. [11] Meeten, G.H. and Smeulders, J.B.A.F. 1995. Interpretation of filterability measured by the capillary suction time method. Chemical Engineering Science, Cilt. 50, s. 1273–1279.
12. [12] Vranitzky, R., Lahnsteiner, J. 2005. Sewage Sludge Disintegration Using Ozone – A Method of Enhancing the Anaerobic Stabilization of Sewage Sludge, VA TECH WABAH, R&D Process Engineering. Siemensstrasse 89, A-1211 Vienna, Austria.
13. [13] Speece, R. E. 1996. Anaerobic Biotechnology for Industrial Wastewater, Archae Press, Nashville, TN, USA.