Tavuk çiftliği atıklarının havasız çamur yataklı reaktörde arıtılabilirliği
Treatability of poultry manure wastewater using anaerobic sludge bed reactor
Yazar: KAAN YETİLMEZSOY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SÜLEYMAN ŞAKAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Bölümü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, tavuk çiftliklerinden kaynaklanan atıkların iki adet laboratuar ölçekli Havasız Çamur Yataklı Reaktör (HÇYR) sistemi ile arıtılmasında, farklı işletme koşullarının arıtma verimi ve biyogaz üretimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. 2 farklı deney seti (1+8 ve 1+6) ve 2 ayrı hidrolik bekletme süresi (?h = 15.7 gün ve ?h = 12 gün) ile çalışılmış olup, toplam 4 farklı kararlı durum esas alınmıştır.Birinci bölümde, tavuk atıklarından kaynaklanan problemler ve çalışmanın esasları kısaca açıklanmıştır. İkinci bölümde, kümes ve çiftlik hayvanlarından kaynaklanan atıkların havasız sistemlerde arıtılması konusunda yapılan detaylı bir literatür araştırmasının bu çalışmaya yönelik önemli bulguları özetlenmiştir.Üçüncü bölümde, çalışmada kullanılan tavuk atıklarının genel özellikleri, HÇYR sisteminin teknik özellikleri, devreye alma çalışmaları, kullanılan ekipmanlar ve çalışmada kullanılan analitik prosedürler verilmiştir.Dördüncü bölümde birinci (1+8) ve ikinci (1+6) deney setlerine ait deneysel sonuçlar ve değerlendirmeler verilmiştir. Aynı bölümde, , çalışmada kullanılan granüler aşı çamurun morfolojik özellikleri, SEM (Scanning Electron Microscope) analizi sonuçları ve granüler aşı çamuru ile ilgili hidrodinamik hesaplamalar ve HÇYR sisteminin çamur kolonu davranışları incelemek maksadıyla yapılan deneysel çalışmaların sonuçları verilmiştir.Son bölümde, birinci (1+8) ve ikinci (1+6) deney setlerinden elde edilen kararlı hal verileri için DataFit® mühendislik programı (version 8.1.69, Copyright© 1995-2005 Oakdale Engineering) ile matematiksel modelleme çalışmaları (nonlineer regresyon analizi ve kinetik modelleme) yapılmıştır. Nonlineer regresyon analizi çalışmasında, deneysel sonuçlara bağlı olarak TKOİ giderme veriminin (ES), günlük üretilen biyogaz miktarının (Qg) ve sistemden çıkan TKOİ konsantrasyonunun (Se) tahmin edilmesine yönelik nonlineer modelleme çalışmasına ait detaylı sonuçlar verilmiştir. Ayrıca, kararlı hal verileri kinetik bakımdan 4 farklı modele (Chen-Hashimoto kinetik modeli, Stover-Kincannon kinetik modeli, Grau vd. 2. mertebe kinetik modeli ve logaritmik kinetik model) göre değerlendirilmiştir. Elde edilen kinetik katsayılar literatür verileri ile mukayese edilmiş ve hesaplanan değerler, kullanılan atık tipi ve organik yükleme koşulları açısından yorumlanmıştır.

Abstract:
In this study, effects of various operating conditions on treatment efficiency and biogas production were investigated for anaerobic treatment of poultry manure wastewater by using two laboratory scale anaerobic sludge bed reactors (ASBR). 2 different dilution sets were conducted with 2 different hydraulic retention times (?h = 15.7 gün ve ?h = 12 gün), and therefore 4 steady-state conditions were considered.In the first section, problems caused by poultry wastes and the objectives of this study were briefly explained.In the second section, important findings of a comprehensive literature review regarding anaerobic treatment of poultry and livestock wastes were summarised based on the present subject.In the third section, general characteristics of poultry wastes used in the study, technical description of the used anaerobic sludge bed reactors, steps of the start-up period, experimental equipments, and analytical procedures considered in this study were presented.In the fourth section, experimental results of the experimental sets (1+8 and 1+6) and evaluations were given. In the same section, morphological properties of the granular biomass used as seed sludge, results of SEM (Scanning Electron Microscope) analysis, and hydrodynamic calculations regarding granular biomass and results of the experimental studies based on the investigation of behaviour of the sludge column were presented in detail.In the last section, mathematical modelling studies (non-linear regression analysis and kinetic modelling) were carried out based on the steady-state data obtained from two experimental sets (1+8 and 1+6) by using DataFit® engineering program (version 8.1.69, Copyright© 1995-2005 Oakdale Engineering). In the non-linear regression analysis, based on the experimental findings, results of non-linear modeling studies on the prediction of total COD removal efficiency (ES), daily biogas production (Qg), and concentration of effluent COD (Se) were given in detail. The steady-state data were also evaluated in the scope of 4 kinetic models (Chen-Hashimoto?s kinetic model, Stover-Kincannon?s kinetic model, 2nd order kinetic model of Grau et al., and logarithmic kinetic model). The obtained kinetic coefficients were compared with the literature data and the calculated values were interpreted based on the type of used subsrate and also imposed organic loading conditions.