Hidrodinamik kavitasyon destekli ileri oksidasyon prosesleri ile batık membran biyoreaktör hibrit sisteminde sızıntı suyu arıtımı
Leachate treatment with hydrodynamic cavitation supported oxidation processes and submerged membrane bioreactor hybrid system
Yazar: İBRAHİM CENGİZ
Danışman: PROF. DR. ERGÜN YILDIZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada biyolojik olarak zor arıtılan sızıntı suyu kullanılarak orifis ve rotor esaslı hidrodinamik kavitasyon reaktörlerin oksidasyon prosesleri ve batık membran biyoreaktör sistemi (BMBR) ile birlikte kullanılabilirliği araştırılmıştır. Sızıntı suyunun sadece hidrodinamik kavitasyon (HDK) ile arıtımı çalışıldıktan sonra, HDK ile birlikte ozon, hidrojen peroksit ve Fenton uygulamaları yapılmıştır. Daha sonra farklı çamur yaşı, hidrolik kalış süresi ve hacimsel organik yüklemeler altında HDK + ozonlama prosesinin batık membran biyoreaktörün (BMBR) öncesinde ve sonrasında kullanımının etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda HDK'un sızıntı suyu arıtımında tek başına yeterli olmadığı anlaşılmıştır. Ancak diğer oksidasyon prosesleri ile birlikte kullanıldığında, her bir oksidasyon prosesine göre aynı sürede daha az kimyasal madde kullanılsa dahi daha yüksek arıtma verimlerine ulaşıldığı görülmüştür. HDK'un oluşturduğu yüksek türbülans nedeniyle klasik ozonlamaya göre ozon gazının daha etkin kullanılmasına yol açtığı anlaşılmıştır. Sadece Fenton ile yapılan çalışmada %45 olan KOİ giderim verimi aynı kimyasal madde miktarı ve sürede Fenton + HDK ile CV=0,11 için %64'e çıkmaktadır. Kullanılan kimyasal madde miktarı azaldıkça kavitasyonun etkisi daha fazla görülmektedir. Sızıntı suyunun ozonlama + HDK reaktör ile BMBR sisteminde kombine arıtılmasına yönelik 425 günlük çalışmalarda ise BMBR sonrası ozonlama + HDK sistemi,  ozonlama + HDK sonrası BMBR uygulamasına göre ortalama %29 daha fazla KOİ giderim verimine neden olmuştur. Hesaplanan 5 mgO2/g UAKM-saat'lik özgül oksijen kullanım hız değerleri ortalaması ile oldukça güç arıtılan bir atıksu olduğu belirlenen sızıntı suyu ozonlama + HDK reaktör desteği ile birlikte kullanıldığında 18 L/m2saat'lik akı değerine kadar ortalama %75 KOİ giderim verimi elde edilebilmiştir. Bulgular HDK'un biyolojik olarak arıtımı çok zor atıksuların arıtılmasında önemli bir itici güç olabileceğini göstermektedir.

Abstract:
In this study, application of orifice and rotor based hydrodynamic cavitation reactor as hybrid or combine with other oxidation processes for treatment of biologically resistant leachate was investigated. After treatment studies of leachate with HC, H2O2, ozone and Fenton processes were applied together with HC. Afterwards, effect of using HC + ozonation process before and after submerged membrane bioreactor (SMBR) under different sludge age, hydraulic retention time and volumetric organic loads were investigated. Studies have shown that HC alone is not sufficient in leachate treatment. However, when used in combination with other oxidation processes, it has been found that higher treatment efficiencies have been achieved, even with less chemical usage in the same time period compared to all of the other oxidation processes. It has been understood that due to the high turbulence produced by HC, ozone gas is used more effectively than conventional ozone. COD removal efficiency increased from 45% to 64 % for CV=0,11, when Fenton process performed with HC instead of lone process. As the amount of chemical used decreases, the effect of cavitation is more visible. In study of leachate treatment in combined system of SMBR and ozonation + HC reactor for 425 days showed that the use of SMBR after ozonation + HC reactor resulted in average %29 more COD removal than use of SMBR before ozonation + HC reactor. When used in combination with ozonation + HC reactor support for leachate treatment which is highly resistant wastewater with a calculated average hourly SOUR values of 5 mg O2/g MLVSS,  average  75% COD removal efficiencies were obtained up to 18 L/ m2h flux values. Accourding to results, HC is an important technique which can be initiative for the treatment of biologically resistant wastewater.