Biyolojik arıtılabilirlik bazlı atık su karakterizasyonu ve atık aktif çamur üzerinde ozonlamanın etkisi
Effect of ozonation on biodegradability oriented wastewater characterization and on surplus activated sludge
Yazar: SERDAR DOĞRUEL
Danışman: PROF.DR. FATOŞ GERMİRLİ BABUNA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık çamur = Waste sludge ; Biyolojik arıtma = Biological treatment ; Deri endüstrisi = Leather industry ; Ozonlama = Ozonation

Özet:
Bu çalışmanın birinci ayağında, biyolojik arıtma sırasında ozonla kimyasal oksidasyon işlemi için optimum ozonlama noktasının belirlenmesi araştırılmıştır. Deri endüstrisi atıksuyu numunelerinde yürütülen deneylerde; ön ozonlama prosesinde, ozonlama işleminin biyolojik açıdan daha kolay ayrışabilir niteliğe dönüştürülmesi istenen çözünmüş ve partiküler inert organik madde üzerinde herhangi bir etki yaratmadığı ve biyolojik arıtma ile rekabet edici şekilde çalıştığı saptanmıştır. Biyolojik ? kimyasal ? biyolojik şeklinde sıralanan biyolojik oksidasyon sırasında kimyasal oksidasyon işlemi uygulamasında, birinci biyolojik arıtma adımında biyolojik olarak ayrışabilir organik maddeler giderilmiş; ara ozonlama prosesi olarak uygulanan kimyasal arıtma fazında ise ? ikinci biyolojik arıtma adımı için ? kalıntı organik maddelerin biyolojik ayrışabilirliği iyileştirilmiştir. Son ozonlama prosesinde ? ozonlama işleminin daha konsantre çözünmüş inert KOİ bileşeni içeren atıksu üzerinde uygulanması gerekçesiyle ön / ara / son ozonlama prosesleri içerisinde ? en yüksek toplam inert KOİ giderimi / kullanılan ozon oranlarına erişilmiştir. Ara ve son ozonlama proseslerinin hangisinin en uygun çözüm olduğunun belirlenmesi aşamasında, aralarında teknik ve ekonomik etmenlerin de yer aldığı çok sayıda faktör göz önünde bulundurulmalıdır. Çalışmanın ikinci ayağında ise, literatürde tanımlanan değerlere oranla çok daha düşük spesifik ozon dozları (4~11 mg O3/g AKM) uygulanarak ozonlama işleminin ve ozon besleme süresinin çamurun dezentegrasyonu, katı madde türleri, bileşenleri, çökelebilirliği, filtre edilebilirliği, solubilizasyon karakteristikleri ve biyolojik olarak ayrışabilirliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Aerobik biyodegradasyon deneylerinde, ozonlama işleminin biyolojik degradasyon ile rekabet edici şekilde çalışmadığı ve organik maddenin dekompozisyonu sırasında birinci adımda gözlemlenen solubilizasyon mekanizmasının baskın tutularak atık aktif çamurun biyolojik ayrışabilirliğinin iyileştirildiği; dolayısıyla da kısmi oksidasyona dayalı ozonlama işleminin ardışık biyolojik degradasyon adımı için bir ön-oksidasyon basamağı olarak işletilebileceği saptanmıştır.Anahtar Kelimeler: Atık Aktif Çamur, Biyolojik Ayrışabilirliğin İyileştirilmesi, Çamur Dezentegrasyonu, Deri Endüstrisi Atıksuları, KOİ Fraksiyonasyonu, Ozonlama, Respirometrik Ölçümler

Abstract:
In the first part of this study, the optimal location of ozonation within biological treatment for tannery wastewater samples is evaluated. Pre-ozonation, undesirably competing with biotreatment for the removal of degradable organics, is only effective on biodegradable part of the COD; leaving all the inert COD as it is. In a combined treatment scheme of biological treatment + ozonation + biological treatment, easily biodegradable COD can be removed by the first biological treatment; then the following ozonation serves as an in-mid process to ease the further biological treatment by either chemically converting the inert COD to biodegradable forms and / or increasing the rates of biodegradation of organics. Among all the runs, the application of post-ozonation gives the highest inert COD removal / utilized ozone ratios; since the ozone is applied to the outlet of biological treatment that mainly contains recalcitrant COD fractions. The choice between in-mid ozonation or post-ozonation alternatives should be carried out considering technical and economical factors. In the second part of this study, the effects of both ozonation and ozone feeding time on disintegration properties, solid matter species, components, settleability and filterability features, solubilization characteristics and biodegradability properties of the sludge are investigated via employing low specific ozone doses ranging from 4 to 11 mg O3/g SS. The partial oxidation by integrated ozonation is operated as a pre-oxidation step for the subsequent biological degradation, as the organic matter decomposition is dominated by solubilization due to disintegration of suspended solids and a more biodegradable sludge composition is obtained by means of ozonation.Keywords: Surplus Activated Sludge, Biodegradability Improvement, Sludge Disintegration, Tannery Wastewater, COD Fractionation, Ozonation, Respirometric Measurements