Ön çökeltme çamuru fermentasyon ürünlerinin biyolojik besi maddesi gideren sistemlerde kütle dengesi üzerine etkisi

Yıl 2007, Cilt: 17 Sayı: 2, 37 - 47, 31.12.2007

Emine Ubay Çokgör Seda Oktay Didem Okutman Taş Gülsüm Emel Zengin Nazik Artan Derin Orhon

Öz

Ön çökeltme çamuru fermentasyonunun kolay ayrışabilir organik madde oluşturma potansiyeli ve karbon, azot ve fosfor olmak üzere oluşan ön çökeltme ürünlerinin kütle dengesine olan etkisi,
laboratuvar ortamında, 20°C sabit sıcaklıkta gerçekleştirilen kesikli deneyler ile incelenmiştir. Fermentasyon sonucunda, ön çökeltme çamurundaki uçucu askıda katı madde’nin %18’den %30’a
varan oranlarda çözünmüş biyolojik ayrışabilir KOİ’ye dönüştürüldüğü gözlenmiştir. Fermentasyon sonrasında, çözünmüş KOİ’nin %85’inin uçucu yağ asitlerinden oluştuğu belirlenmiştir. Uçucu Yağ Asitlerinin (UYA) dağılımı, %47 asetik asit, %35 propiyonik asit, %9 bütirik asit ve %9 valerik asit olarak bulunmuştur. Toplamda oluşan UYA’ların KOİ karşılığı 1.38 mg KOİ/ mg UYA olarak hesaplanmıştır. Biyolojik fermentasyon sonrasında elde edilen ve toplam uçucu yağ asitlerinin yaklaşık yarısını oluşturan asetat, denitirikasyon ve biyolojik besi maddesi gideren sistemlerde çok önemli bir karbon kaynağıdır. Ön çökeltme çamurunun fermentasyonu sonucunda, çözünmüş azot üretiminde 0.7 - 3.6 mg NH 4 -N/g KOİ ve çözünmüş fosfor üretiminde 0.3 - 0.8 mg PO 4 -P/g KOİ dönüşüm oranları belirlenmiştir. Fermentasyon ürünlerinin, 0.4’ten 0.1’e doğru düşen anoksik hacmin proses hacmine oranı (V DN /V) çalıştırma koşullarına bağlı olarak ön çökeltme çıkış akımında denitrifikasyon potansiyelini (N DP ) %10 - 20 arasında arttırdığı görülmüştür. Fermente olmuş ön çökeltme çamurunun üst fazının geri kazanılabilen kısmı, çıkış akımının kolay ayrışabilir KOİ içeriğini %5 ve aynı zamanda çözünmüş azot ve fosfor içeriğini de %2 arttırabilmektedir.

Anahtar Kelimeler

Aktif çamur, besi maddesi giderimi, çökelebilen KOİ, fermentasyon ürünleri, KOİ bileşenleri, kolay ayrışabilir KOİ, ön çökeltme

Kaynakça

• Bannister, S.S. ve Pretorius, W.A., (1998). Optimization of primary sludge acidogenic fermentation for biological nutrient removal, Water SA, 24, 1,35-41.
• Christensson, M., Lie, E., Jönsson, K., Johansson, P. ve Welander, T., (1998). Increasing substrate for polyphosphate accumulating bacteria in municipal wastewater through hydrolysis and fermentation of sludge in primary clarifiers, Water Environment Research, 70, 2, 138-144.
• Çokgör, E.U., Sözen, S., Orhon, D. ve Henze, M., (1998). Respirometric analysis of activated sludge behaviour I. Assessment of the readily biodegradable substrate, Water Research, 32, 2, 461-475.
• Çokgör, E.U., Zengin, G.E., Tas, D.O., Oktay, S., Randall, C.W. ve Orhon, D., (2006). Respirometric assessment of primary sludge fermentation products, Journal of Environmental Engineering ASCE, 132, 1, 68-74.
• Eastman, J.A., (1977). Solubilization of organic carbon during the acid phase of anaerobic digestion, Doktora tezi, University of Washington, U.S.
• Gujer W., Henze, M., Mino, T. ve van Loosdrecht, M., (1999). Activated sludge model No. 3, Water Science and Technology, 39, 1, 183-193.
• Hatziconstantinou, G. J., Yannakopoulos, P. ve Andreakis, A., (1996). Primary sludge hydrolysis for biological nutrient removal, Water Science and Technology, 34, 1-2, 417-423.
• Henze, M., Grady, C. P. L. Jr., Gujer, W., Marais, G. v. R. ve Matsuo, T., (1987). Activated sludge model No. 1. IAWPRC Science and Technical Rep. No. 1, IAWPRC, London.
• Henze, M. ve Mladenovski, C., (1991). Hydrolysis of particulate substrate by activated sludge under aerobic, anoxic and anaerobic conditions, Water Resources, 25, 1, 61-64.
• Henze, M., (1992). Characterization of wastewater for modeling of activated sludge processes, Water Science and Technology, 25, 6, 1-15.
• Henze, M., Gujer, W., Mino, T., Wentzel, M.C. ve Marais, G.v.R., (1995). Activated sludge model No.2, IAWQ Scientific and Technical Report No. 3, IAWQ, London.
• ISO, (1986). Water quality-determination of the chemical oxygen demand. Ref No. ISO 6060.
• Orhon, D. ve Artan, N., (1994). Modelling of Activated Sludge Systems, Technomic Publishing Co. Inc., Lancester, Pennsylvania, 1994.
• Orhon, D. ve Çokgör, E.U., (1997). COD fractionation in wastewater characterization-The state of the art, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 68, 283-293.
• Orhon, D., Okutman, D. ve Insel, G., (2002). Characterisation and biodegradation of settleable organic matter for domestic wastewater. Water SA, 28, 3, 299-305.
• Münch, E. ve Koch, F.A., (1999). A survey of prefermenter design, operation and performance in Australia and Canada, Water Science and Technology, 39, 6, 105–112.
• Pitman, A.R., Lötter, L.H., Alexander, W.V. ve Deacon, S.L., (1992). Fermentation of raw sludge and elutriation of resultant fatty acids to promote excess biological phosphorus removal, Water Science and Technology, 25, 4-5, 185-194.
• Randall, C.W., Barnard, J.L. ve Stensel, H.D., (1992). Design and retrofit of wastewater treatment plants for biological nutrient removal, In: Eckenfelder W.W, Malina J.F and Patterson J.W (Library eds.) Water Quality Management Library, 5, Technomic Publishing Company, Lancaster, Pennsylvania.
• Reichert, P., Ruchti, J. ve Simon, W., (1998). AQUASIM 2.0, Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology (EAWAG), CH-8600 Duebendorf, Switzerland.
• Rössle, W.H. ve Pretorius, W.A., (2001). A review of characterization requirements for in-line prefermenters Paper 1: Wastewater characterization. Water SA, 27, 3, 405–412.
• Sözen, S., Artan, N., Orhon, D. ve Avcıoğlu, E., (2002). Assessment of the denitrification potential for biological nutrient removal processes using OUR/NUR measurements, Water Science and Technology, 46, 9, 237-246.
• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, (1995). 19th edn. American Public Health Assocaition/American Water Works Association/Water Environment Federation, Washington D.C., USA.
• Üçışık, A.S., (2001). Controlled acidification of primary and activated sludge. Yüksek Lisans Tezi, Technical University of Denmark.
• Wentzel, M.C., Dold, P.L., Ekama, G.A. ve Marais, G.R., (1989). Enhanced polyphosphate organism cultures in activated-sludge systems. 3. Kinetic model, Water SA, 15, 2, 89-102.