Abstract

Bu çalışmada, kesikli reaktörlerde atık aktif çamurun (AAÇ) alkali ön arıtma (alkalizasyon) ile parçalanması çalışılmıştır. İşletme şartlarının (çamur konsantrasyonu, NaOH dozu ve ön arıtma süresi) çamur parçalamaya, hücrelerarası polimerik maddelerin salınımına ve çamurun su verme ve çökelebilme özelliğine etkileri oda sıcaklığında araştırılmıştır. Alkalizasyonun etkili bir parçalama metodu olduğu belirlenmiştir. % 1.0 katı madde (KM) içeren çamurun 0.10 N NaOH dozunda 0.5 sa ön arıtımı, optimum işletme şartları olarak belirlenmiştir. Ayrıca, alkalizasyon ile çamurun parçalanmasının iki aşamada gerçekleştiği görülmüştür: ilk 0.5 sa’de gerçekleşen hızlı parçalama aşamadı ve onu takip eden yavaş parçalama aşaması. Böylece, alkalizasyon süreci, prosesin çamur parçalama verimini tahmin edebilmek için iki aşamalı bir matematiksel model ile simule edilmiştir. Önerilen matematiksel modelin, alkalizasyon sürecinin tasarımı ve parçalama verimini tahmin edebilmek için kullanışlılığı kanıtlanmıştır.

Keywords

• Alkalizasyon,atık aktif çamur,matematiksel modelleme,çamur parçalama

Mathematical Modelling of Alkaline Sludge Disintegration

Abstract

Bu çalışmada, kesikli reaktörlerde atık aktif çamurun (AAÇ) alkali ön arıtma (alkalizasyon) ile parçalanması çalışılmıştır. İşletme şartlarının (çamur konsantrasyonu, NaOH dozu ve ön arıtma süresi) çamur parçalamaya, hücrelerarası polimerik maddelerin salınımına ve çamurun su verme ve çökelebilme özelliğine etkileri oda sıcaklığında araştırılmıştır. Alkalizasyonun etkili bir parçalama metodu olduğu belirlenmiştir. % 1.0 katı madde (KM) içeren çamurun 0.10 N NaOH dozunda 0.5 sa ön arıtımı, optimum işletme şartları olarak belirlenmiştir. Ayrıca, alkalizasyon ile çamurun parçalanmasının iki aşamada gerçekleştiği görülmüştür: ilk 0.5 sa’de gerçekleşen hızlı parçalama aşamadı ve onu takip eden yavaş parçalama aşaması. Böylece, alkalizasyon süreci, prosesin çamur parçalama verimini tahmin edebilmek için iki aşamalı bir matematiksel model ile simule edilmiştir. Önerilen matematiksel modelin, alkalizasyon sürecinin tasarımı ve parçalama verimini tahmin edebilmek için kullanışlılığı kanıtlanmıştır.

Keywords

• Alkalization,mathematical modelling,sludge disintegration,waste activated sludge

References

1. Li H., Jin Y., Mahar R.B., Wang Z., Nie Y., Effects and Model of Alkaline Waste Activated Sludge Treatment, Bioresource Technol, 99, 5140 – 5144, 2008.
2. Cassini S.T., Andrade M.C.E., Abreu T.A., Keller R., Goncalves R.F., Alkaline and Acid Hydrolytic Processes in Aerobic and Anaerobic Sludges: Effect on Total EPS and Fractions. Water Sci. Technol, 53, 51 – 58, 2006.
3. Neyens E., Baeyens J., Creemersm C., Alkaline Thermal Sludge Hydrolysis, J. Hazard. Mater, 97, 295 – 314, 2003.
4. Kim, J., Park, C., Kim, T.H., Lee, M., Kim, S., Kim, S.W., Lee, J., Effects of Various Pretreatments for Enhanced Anaerobic Digestion with Waste Activated Sludge, J. Biosci. Bioeng, 95, 271 – 275, 2003.
5. Navia R., Soto M., Vidal G., Bornhardt C., Diez M.C., Alkaline Pretreatment of Kraft Mill Sludge to Improve Its Anaerobic Digestion, B. Environ. Contam. Tox, 69, 869 – 876, 2002.
6. Lin J.G., Chang C.N., Chang S.C., Enhancement of Anaerobic Digestion of Waste Activated Sludge by Alkaline Solubilization, Bioresource Technol, 62, 85 – 90, 1997.
7. Torres M.L., Llorens E.M.C., Effect of Alkaline Pretreatment on Anaerobic Digestion of Solid Wastes, Waste Manage., 28, 2229 – 2234, 2008.
8. APHA, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21st ed, Washington DC, USA, 2005.

9. Dubois M., Gilles K. A., Hamilton J. K., Rebers P. A., Smith F., Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances, Anal. Chem., 28, 350 – 356, 1956.
10. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall J.R., Protein Measurement with the Folin Phenol Reagent, J. Biol. Chem, 193, 265 – 275, 1951.
11. Tiehm A., Nickel K., Zellhorn M., Neis U., Ultrasonic Waste Activated Sludge Disintegration for Improving Anaerobic Stabilization, Water Res, 35, 2003 – 2009, 2001.
12. Jin Y., Li H., Mahar R.B., Wang Z., Nie Y., Combined Alkaline and Ultrasonic Pretreatment of Sludge Before Aerobic Digestion, J. Environ. Sci, 21, 279 – 284, 2009.
13. Sahinkaya S., Effects of US Pre-treatment on Productivity of Anaerobic Sludge Digester. PhD thesis, Department of Environmental Engineering, Selçuk University, Konya, Türkiye, 2011. Lin J.G., Ma Y.S., Huang C.C., Alkaline Hydrolysis of the Sludge Generated from a HighStrength, Nitrogenous-Wastewater Biological-Treatment Process, Bioresource Technol, 65, 35 – 42, 1998.
14. Vlyssides A.G., Karlis P.K., Thermal-Alkaline Solubilization of Waste Activated Sludge as a Pre-treatment Stage for Anaerobic Digestion, Bioresource Technol, 91, 201 – 206, 2004.
15. Şahinkaya S., Sevimli M.F., Synergistic Effects of Sono-Alkaline Pretreatment on Anaerobic Biodegradability of Waste Activated Sludge, J. Ind. Eng. Chem., DOI: 1016/j.jiec.2012.08.002.
16. Erdincler A., Vesilind P.A., Effect of Sludge Cell Disruption on Compactibility of Biological Sludge, Water Sci. Technol, 42, 119 – 126, 2000.
17. Wang F., Ji M., Lu S., Influence of Ultrasonic Disintegration on the Dewaterability of Waste Activated Sludge, Environ. Prog, 25, 257 – 260, 2006.
18. Neyens E., Baeyens J., A Review of Thermal Sludge Pre-Treatment Processes to Improve Dewaterability, J. Hazard. Mater, 98, 51 – 67, 2003.
19. Şahinkaya S., Sevimli M.F., Sono-Thermal Pre-treatment of Waste Activated Sludge before Anaerobic Digestion, Ultrason. Sonochem., 20, 587 – 594, 2013. [ 21 ] Şahinkaya S., Sevimli M.F., Effects and Modelling of Ultrasonic Waste Activated Sludge Disintegration, Water Environ. J, DOI:10.1111/j.1747-6593.2012.00358.x.