Yüksek yağ içerikli süt endüstrisi atıksuyunun anaerobik arıtımında uya oluşum ve giderimi
Determination of vfa production and oxidation during the anaerobic treatment of a high fat containing dairy wastewater
Yazar: RABİA KONAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. DİLEK ERDİRENÇELEBİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Yüksek miktarda yağ-gres içeren süt endüstrisi atıksuyu peynir altı suyunun, laboratuvar ölçekli anaerobik arıtım çalışması ardışık kesikli reaktörler kullanılarak yürütülmüştür. Çalışma süresince arıtım performansı, KOİ ve yağ-gres giderimi, UYA (uçucu yağ asitleri) ve gaz oluşumu, pH ve alkalinite seviyeleri ile izlenmiştir. Adaptasyon dönemi sonunda KOI gideriminin kararlı bir şekilde ilerlemesi ile reaktörlerde yüksek miktarda toplam UYA oluşumu ve birikimi ile metanlaşma basamağında kısmi metan oluşumu ve inhibisyon etkisi gözlenmiştir. İnhibisyon süreci boyunca UYA'nın gaz kromatografi ile niteliksel ve niceliksel analizi yapılmıştır.Başlangıç KOİ konsantrasyonu 40,000 mg/L seviyesine ayarlanarak 1.8 kg/m3.gün'lük giderim hızı ile ortalama %51'lik arıtım elde edilmiştir. Giderilen KOİ'nin sadece %15'i metana dönüşmüştür. UYA konsantrasyonu 6000 ? 10000 mg/L CaCO3 seviyesine ulaşmış ve bu seviyede sistemde birikme eğilimi göstermiştir. UYA'nın asetojenik reaksiyonlarla oksitlenmesi sürecinde kaproik, n-bütirik ve asetik asitin oksidasyonu basamaklarında inhibisyon ve bu asitlerin sistemde birikimi gözlenmiştir. Bu UYA'ların sistemde en çok biriken türler olması kaproik ve n-bütirik asitin üst basamak reaksiyonlardan sürekli üretildiği ve her oksidasyon basamağında üretilen asetik asitin kısıtlı metanlaşma ile yeterince etkin ve hızlı giderilemediğini göstermiştir.Metanojenik reaktörde yüksek miktarda UYA'nın elde edilmesi, oluşan şartların hidroliz-asitlenme reaksiyonlarını arttırdığını ve propiyonik asitin tamamen giderilmesi ise metanlaşmanın hidrojen üzerinden etkin şekilde gerçekleştiğini göstermiştir.Reaktörlerde biriken asetik asitin üzerinden metanlaşma basamağının inhibe olduğu ve metan oluşumunun çoğunlukla hidrojen üzerinden gerçekleştiği gözlenmiştir.En yüksek UYA oluşumu dolayısıyle en düşük pH ve bikarbonat alkalinitesi, kısmi metanlaşmanın oluştuğu reaktörde elde edilmiştir. pH ve bikarbonat dengesini sağlamak için reaktörlere alkali (NaOH) ilave edilmiştir. Yağ-gres giderimi %80 seviyesinde elde edilmiş ve UKM artışı elde edilmiştir. UKM artışı, sistemde oluşan biyokütle ve biyokütle üzerinde adsorblanan yağ-gresle ilişkilendirilmiştir.

Abstract:
Laboratory scale anaerobic treatment of cheese whey was conducted in batch reactors as an example of high-lipid content dairy wastewater. Treatment performance was monitored with parameters of COD, oil and grease, VFA and gas production, pH and alkalinity. Anaerobic treatment of strong character wastewater was conducted as a batch degradation study. As a steady COD degradation started at the end of the adaptation period, a high concentration of VFA was produced and accumulated. Consecutively, partial methanation and inhibition effect were observed. During the inhibition period, samples from the reactors were analyzed in gas chromatography to determine the single VFAs qualitatively and quantitatively.Initial COD concentration was adjusted to 40,000 mg/L where an average removal of 51% was obtained with a removal rate of 1.8 kg/m3.day. COD conversion to methane gas came out at 15 percent of the digested fraction. The VFA concentration reached a level of 6000 ? 10000 mg/L and tended to accumulate. During the VFA oxidation process, caproic, n-butyric and acetic acid accumulated with inhibition signs on their oxidation steps. This accumulation indicated that caproic acid and n-butyric acid were produced from the upper oxidation steps and acetic acid produced at each oxidation level was converted to methane inefficiently creating the rate-limiting step in the process.Maximum VFA was produced in the methanogenic reactor leading to the lowest pH and bicarbonate levels where alkali addition (NaOH) was necessary to keep pH above 6.5. The maximum VFA level indicated that methanogenic conditions promoted hydrolysis-acidogenesis reactions where the effective oxidation of propionic acid revealed that methane production mostly proceeded via hydrogenotrophic path. Accumulation of acetic acid supported the fact that acetotrophic methane conversion was inhibited.Oil and grease removal proceeded at 80% and volatile suspended solids increased which was correlated to biomass growth and lipid adsorbed on the biomass surface.