Ön çökeltme çamuru fermentasyonunda pH’nın çözünmüş besi maddesi oluşumuna etkisi

Yıl 2009, Cilt: 19 Sayı: 1-2, 27 - 38, 31.12.2009

Emine Ubay Çokgör Didem Okutman Taş Gülsüm Emel Zengin Derin Orhon

Öz

Çalışma kapsamında pH’nın ön çökeltme çamuru fermentasyonu sonucu çözünmüş besi maddesi oluşumuna etkisi incelenmiştir. Bu kapsamda pH kontrollü ve konrolsüz koşullarda paralel deney setleri yürütülmüştür. 20 ° C sabit sıcaklıkta gerçekleştirilen ön çökeltme çamuru fermentasyonu sonucunda çözünmüş Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) salımı ortalama 14 mg/L olarak hesaplanmıştır. Bu değere karşı gelen Uçucu Yağ Asiti (UYA) oluşumu ise 11.7 mg/L KOİ olarak hesaplanmıştır. Elde edilen bu değer, toplam biyolojik ayrışabilir KOİ içeriğinde %5 artışa karşı gelmektedir. Bu değere karşı gelen UYA üretimi ise ortalama 9.2 mg KOİ/L olarak belirlenmiştir. Fermentasyon sonrasında azot (0.4 mg/L) ve fosfor (0.1 mg/L) şeklinde besi maddesi salımlarının ihmal edilebilecek düzeyde olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan bütün deneylerin sonucunda asetik asit üretimi toplam UYA’nın %45’inden fazlasını oluşturmuştur. Yüksek pH değerlerinde ve başlangıç UAKM değerlerinin arttığı durumlarda UYA’nın asetik asit içeriğinde düşüş, propiyonik asit ve C 4 -C 5 asitlerinin oranlarında artış gözlenmiştir. Ön çökeltme çamurunda pH ayarının ve kontrolünün 5.5 ve 6 değerlerinde fermentasyon reaksiyonunu olumsuz yönde etkileyerek daha düşük konsantrasyonda UYA oluşumuna neden olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda pH ayarının ve kontrolünün 5.5 ve 6 değerlerinde asidojenik fazda gecikmeye ve reaksiyon süresinin uzamasına neden olduğu görülmüştür. Yüksek pH değerlerinde ise (pH 7.5) hidroliz fazında iyileşme saptanmış, ancak düşük pH değerlerinde olduğu gibi yüksek pH değerlerinin de asidojenik fazı olumsuz etkilediği gözlemlenmiştir. Çamurun başlangıç pH değerine yakın olan pH 6.5 ve 7 kontrollü setleri ise kontrolsüz setlerle aynı sonuçları verdiği için pH kontrolünün ekonomik anlamda uygulanabilir olmadığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Besi maddesi giderimi, çözünmüş fermentasyon ürünleri, KOİ bileşenleri, kütle dengesi

Kaynakça

• Ahn, Y.H. ve Speece, R.E. (2006). Elutriated acid fermentation of municipal primary sludge, Water Research, 40, 2210–2220.
• Arnai, Z.C., Gutierrez, J.C., Lebrato, J. (2006). Biomass stabilization in the anaerobic digestion of wastewater sludges, Bioresource Technology, 97, 10, 1179–1184.
• Bannister, S.S., Pitman, A.R., Pretorius, W.A. (1998). The solibilisation of N and P during sludge acid fermentation and precipitation of the resultant P, Water SA, 24, 337–342.
• Batstone, D.J., Keller, J., Angelidaki, I., Kalyuzhnyi, S.V., Pavlostathis, S.G., Rozzi, A., Sanders, W.T.M., Siegrist, H., Vavilin, V.A. (2002) Anaerobic Digestion Model no 1. Scientific and Technical Report No. 13. IWA Publishing, London, UK.
• Bouzas, A., Ribes, J., Ferrer, J., Seco, A. (2007). Fermentation and elutriation of primary sludge: Effect of SRT on process performance, Water Research, 41, 747–756.
• Chen, Y., Jiang, S., Yuan, H., Zhou, Q., Gu, G. (2007). Hydrolysis and acidification of waste activated sludge at different pHs, Water Research, 41, 683–689.
• Cokgor, E.U., Oktay, S., Zengin, G.Z., Artan, N., Orhon, D. (2005). Effect of primary sludge fermentation products on mass balance for biological treatment, Water Science and Technology, 51, 105–114.
• Cokgor, E.U., Zengin, G.E., Tas, D.O., Oktay, S., Randall, C.W., Orhon, D. (2006). Respirometric assessment of primary sludge fermentation products, Journal of Environmental Engineering ASCE, 132, 68–74.
• Ferreiro, N., Soto, M. (2003). Anaerobic hydrolysis of primary sludge: influence of sludge concentration and temperature, Water Science and Technology, 47, 239–246.
• Gonçalves, R.F., Charlier, A.C., Sammut, F. (1994). Primary fermentation of soluble and particulate organic matter for wastewater treatment, Water Science and Technology, 30, 53–62.
• Henze, M., Grady Jr., L.C.P., Gujer, W., Marais, G.V.R., Matsuo, T. (1987). A general model for single-sludge wastewater treatment systems, Water Research, 21, 505–515.
• Henze, M., Mladenovski, C. (1991). Hydrolysis of particulate substrate by activated sludge under aerobic, anoxic and anaerobic conditions, Water Resources, 25, 61–64.
• ISO (1986). Water quality-determination of the chemical oxygen demand. Ref No.ISO 6060.
• Maharaj, I., Elefsiniotis, S.S. (2001). The role of HRT and low temperature on the acidphase anaerobic digestion of municipal and industrial wastewaters, Bioresource Technology, 76, 191–197.
• McInerney, M.J. (1988). Anaerobic Hydrolysis and Fermentation of Fats and Proteins. In: Zehnder, A.J.B. (Ed.), Biology of Anaerobic Microorganisms. Wiley, New York.
• Moser-Engeler, R., Udert, K.M., Wild, D., Siegrist, H. (1998). Products from primary sludge fermentation and their suitability for nutrient removal, Water Science and Technology, 38, 265–273.
• Oehmen, A., Yuan, Z., Blackall, L.L., Keller, J. (2004). Short-term effects of carbon source on the competition of PAO and GAO, Water Science and Technology, 50, 139–144.
• Okutman, D., Övez, S., Orhon, D. (2001). Hydrolysis of settlable substrate in domestic sewage, Biotechnology Letters, 23, 1907–1914.
• Orhon, D., Artan, N. (1994). Modelling of Activated Sludge Systems. Technomic Publishing Co. Inc., Lancester, Pennsylvania.
• Pitman, A.R., Lötter, L.H., Alexander, W.V., 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, 185–194.
• Randall, C.W., Barnard, J.L., Stensel, H.D. (1992). Design and Retrofit of Wastewater Treatment Plants for Biological Nutrient Removal. In: Eckenfelder, W.W., Malina, J.F., Patterson, J.W. (Eds.), Water Quality Management Library. Technomic Publishing Company, Lancaster, Pennsylvania, vol. 5.
• Rodriguez, G.C., Gonzalez-Barcelo, O., Gonzalez-Martinez, S. (1998). Wastewater fermentation and nutrient removal in sequencing batch reactors, Water Science and Technology, 38, 255–264.
• Skalsky, D.S., Daigger, G.T. (1995). Wastewater solids fermentation for volatile acid production and enhanced biological phosphorus removal, Water Environment Research, 67, 230–237.
• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. (1995).19th edn. American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environment Federation, Washington DC, USA.
• Ucisik, A.S. (2001). Controlled acidification of primary and activated sludge. M.Sc. Thesis, Technical University of Denmark.