Hidrodinamik kavitasyon ile dezentegre edilen çamurlardaki çözünmüş azot ve fosfor seviyelerinde meydana gelen değişimler

Yıl 2018, Cilt: 33 Sayı: 3, 1145 - 1154, 14.08.2018

Efsun Dindar , Fatma Olcay Topaç Şagban , Canan Etyam

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416416

Öz

Bu çalışmada, bir gıda işleme fabrikasındaki atıksu arıtma tesisinden kaynaklanan atık aktif çamur, orifis bazlı bir hidrodinamik kavitasyon cihazı ile laboratuvar ölçeğinde mekanik olarak dezentegre edilmiştir. Çamur dezentegrasyonu için optimum işletme şartlarının belirlenmesi amacıyla farklı delik çaplarına (3, 4, ve 5 mm) sahip orifis plakaları kullanılmış ve kavitasyon sistemi üç farklı kavitasyon sayısını (0.2, 0.5 ve 0.8) sağlayacak şekilde işletilmiştir. Kavitasyonun sonundaki en yüksek çözünmüş toplam kjeldahl azotu (ÇTKN) değerleri, 3 ve 4 mm’lik orifis plakalarının kullanıldığı ve kavitasyon sayısının 0,2’ye ayarlandığı şartlarda tespit edilmiştir. Ancak başlangıç ÇTKN değerleri göz önüne alındığında 3mm’lik orifis plakasının kullanıldığı ve kavitasyon sayısının 0,2’ye ayarlandığı durumda meydana gelen artışın daha belirgin olduğu görülmüştür. Uygulanan hidrodinamik kavitasyon yöntemi çözünmüş toplam fosfor (ÇTP) içeriklerinde de artışa neden olmuştur. Özellikle kavitasyonun ilk 90 dakikasında belirgin artışlar meydana gelmiştir. Çalışma sonuçları, 150 dakikalık kavitasyonun ardından çamurdaki toplam azot ve toplam fosforun, sırasıyla  %47’sinin ve %50’sinin çözünmüş formlara dönüştüğünü göstermektedir. Çözünmüş azot ve fosfor konsantrasyonlarında meydana gelen bu artışa göre, orifis plakalı hidrodinamik kavitasyon yöntemi etkili bir çamur dezentegrasyonu sağlayabilmiştir.

Anahtar Kelimeler

atık aktif çamur, çamur dezentegrasyonu, hidrodinamik kavitasyon, orifis plakası, azot, fosfor

Kaynakça

• Sivakumar M., Pandit A.B., Wastewater treatment: a novel energy efficient hydrodynamic cavitational technique. Ultrason Sonochem . 9, 123–131. 2002
• Petkovseka M, Zupanc M, Dular M, Kosjek T, Heath E, Kompare B, Sirok B., Rotation generator of hydrodynamic cavitation for water treatment. Sep Purif Technol. 118, 415-423, 2013
• Zupanc M., Kosjek T., Petkovseka M., Dular M., Kompare B, Sirok B, Blazeka Z, Heath E. Removal of pharmaceuticals from wastewater by biological processes, hydrodynamic cavitation and UV treatment. Ultrason Sonochem. 20, 1104–1112, 2013.
• Gogate P.R., Pandit A.B. Hydrodynamic Cavitation Reactors: A State of The Art Review, Reviews in Chemical Engineering, 17 (1), 1-85, 2001.
• Gogate P.R., Pandit A.B., A review and assessment of hydrodynamic cavitation as a technology for the future. Ultrason Sonochem., 12, 21–27, 2005.
• Machnicka A., Grubel K., Suschka J., The Use of Hydrodynamic Disintegration as a Means To Improve Anaerobic Digestion of Activated Sludge, Water SA, 35 (1), 129-132, 2009.
• Grübel K., Machnicka A., Hydrodynamic Disintegration of Foam Biomass to Upgrade of Wastewater, Ecological Chemistry And Engineering, 17 (2), 137-148, 2010.
• Lee I., Han J.I. The Effects of Waste-Activated Sludge Pretreatment Using Hydrodynamic Cavitation for Methane Production , Ultrason. Sonochem., 20 (6), 1450-1455, 2013.
• Szulżyk-Cieplak J., Ozonek J., The Study of the Impact of Select Parameters of Hydrodynamic Cavitation System on Anthracene an Penanthrene Degrardation Rate in Cavitated Liquid Environment) Annual Set the Environment Prorotection 15, 996–1010, 2013.
• Chanda S.K.., Disitegration of sludge using ozone-hydrodynamıc cavitation, Master of Applied Science in the Faculty of Graduate Studies (Civil Engineering), The University of British Columbia, Vancouver., 2012.
• Gogate P.R., Pandit A.B., Engineering Design Methods For Cavitation Reactors II: Hydrodynamic Cavitation, AICHE Journal, 46 (8), 1641-1649, 2000.
• APHA, AWWA, WEF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed., American Public Health Association, Baltimore, 1998.
• Sagban Topac F.O., Tasdemir H.G., Alkaline Assisted Hydrodynamic Cavitation For Disintegration of Waste Activated Sludge. Fresenius Environmental Bulletin, 25, 6, 2205-2212, 2016.
• Gündüz Ç., Ultrasonic disintegration of sewage sludge, Dokuz Eylül University Graduate School of Natural and Applıed Sciences, 2009.
• Balasundarum B., Harrison, S.T.L. Disruption of brewers’ yeast by hydrodynamic cavitation: Process variables and their influence on selective release. Biotechnol Bioeng., 94, 303-311, 2006.
• Zubrowska-Sudol M, Walczak J., Effects of mechanical disintegration of activated sludge on the activity of nitrifying and denitrifying bacteria and phosphorus accumulating organisms. Water research 61, 200-209, 2014.
• Ayol A., Filibeli,A., Sır D., Kuzkaya E., Arıtma çamurlarının biyolojik dezentegrasyonu: enzimatik arıtımın çamur minimizasyonu üzerine etkileri, 7. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi, Yaşam Çevre Teknoloji, İzmir, Türkiye, Ekim 24-27, 2007.
• Li D.H., Ganczarczyk J., Structure of activated sludge flocs, Biotechnol Bioeng 35, 1, 57–65, 1990.
• Cloete T.E., Oosthuizen D.J. The role of extracellular exoplymers in the removal of phosphorous from activated sludge. Water Research, 35, 3595–3598, 2001.
• Vichare N., Gogate P., Pandit A. Optimization of hydrodynamic cavitation using a model reaction, Chemical Engineering & Technology, 23(8), 683-690, 2000.
• Saharan V.K., Rizwani M.A., Malani A.A., Pandit A.B., Effect of geometry of hydrodynamically cavitating device on degradation of orange-G. Ultrasinics Sonochemistry 20, 345-353, 2013.
• Kuldeep Carpenter, J., Saharan V.K.., Study of cavity dynamics in a hydrodynamic cavitation reactor. In: Mishra GC, editor. Energy technology & ecological concerns: a contemporary approach. New Delhi: Gyan Bandhu Publications, 37–43, 2014.