Ön çöktürme ve fazla biyolojik  arıtma çamurlarının 38℃  mezofilik sıcaklıkta ayrık anaerobik çürütme potansiyeli ve stabilize çamur kalitesinin  araştırılması
Investi̇gati̇on of separate anaerobic stabilization potential and stabilized sludge quali̇ty of primary and waste biological sewage sludge at 38 ℃ mesophilic temperature
Yazar: MOHAMMAD NAZIR MALEK ZADA
Danışman: PROF. DR. DİLEK ERDİRENÇELEBİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Yüksek lisans çalışmasının ana amacı, mevcut kentsel atıksu arıtma tesisi (AAT) çamur hattı revizyonuna yönelik daha verimli ve etkin bir anaerobik stabilizasyon modelinin hem sistem performansı hem de çıkış/stabilize çamur kalitesi açısından ortaya konmasıdır. Bu amaç doğrultusunda üst mezofilik sınıra yakın 38℃ seviyesinde arıtma çamurlarının ayrık ve mevcut birleşik sistemde anaerobik stabilizasyon çalışması artan organik yükleme hızlarında (OYH) yürütülerek çıkış çamur kalitesi, optimum bekletme süresi ve OYH gibi ana işletim parametreleri incelenmiştir. Mevcut AAT sisteminin modifikasyonuna yönelik yapılan bu yüksek lisans çalışmasında evsel arıtma ön çöktürme (ÖÇÇ), fazla biyolojik çamur (FBÇ) ve karışık çamurun (KÇ) karşılaştırmalı olarak laboratuvar ölçekli yarı-sürekli ardışık kesikli anaerobik reaktörlerde 5 farklı yükleme hızı ÖÇÇ, FBÇ ve KÇ için sırasıyla 1,3-2,75; 0,33-0,67 ve 0,72-1,5 kg UKM/m3.gün olarak uygulanmıştır. Metan üretimi için optimum OYH'ları 1,3; 0,4 ve 0,9 kg UKM/m3.gün ve metan dönüşümü 696±49, 627±81 ve 653±160    olarak elde edilmiştir. Uçucu katı madde (UKM) giderimi ÖÇÇ, FBÇ ve KÇ için sırasıyla %47-61, 34-42 ve 42-50 olarak gerçekleşmiştir. Uygulanan işletme koşullarında tüm çamur fraksiyonları maksimum 300 mg CaCO3/L toplam uçucu yağ asitleri (UYA) oluşumu açısından uygun seviyeler oluşmuştur. Toplam çözünmüş sülfür (TÇS) ile oluşacak toksisitenin kontrolü amacıyla reaktörlere eklenen  demir üç klorür (FeCl3), TÇS konsantrasiyonunu düşürmüştür fakat metan üretimi üzerinde etkili olmamıştır. Bununla birliikte, çıkış stabilize çamurların susuzlaşma kabiliyeti ve yağ-ges giderimi üzerinde olumlu etkisi olmuştur. Nütrient içeriği en yüksek stabilize FBÇ içeriğinde elde edilmiştir. Sonuç olarak, ayrık sistemde ÖÇÇ için yüksek HBS (25 gün) ve optimum OYH: 1.3 kg UKM/m3.gün  ile yüksek metan dönüşümü sağlayacak, FBÇ stabilizasyonunda düşük HBS (20 gün) ile daha yüksek metan üretimi ve suzulaşma kabiliyeti ile nütrient içeriği mümkün olabilecektir. 

Anahtar Kelimeler: Anaerobik çürütme, arıtma çamuru, biyokatı, üst-mezofilik.

Abstract:
The aim was to investigate the process performance and stabilized sludge quality achievable in separate anaerobic sewage sludge digestion as a more efficient alternative to the current sludge line stabilization in municipal wastewater treatment plants (WWTPs). Within this scope a temperature level of 38℃ was applied to paralel primary, secondary and mixed sludge digesters as models of separate and mixed system at inceasing organic loading rates (OLRs). Stabilized sludge quality was monitored with parameters as volatile solid, oil&grease, nitrogen and phosphate content and dewaterability where digestion performance was determined with methane prodution and yield, VS removal, total dissolve sulfide (TDS), pH and volatile fatty acid (VFA) concentration. Optimum hydraulic retention time (HRT) and OLR were investigated for both process performance and stabilized sludge quality. Lab-scale glass reactors were operated in paralel at semi-continuous mode and 5 different OLRs were applied for primary, secondary and mixed sludge fractions at 1.3-2.75, 0.33-0.67 and 0.72-1.5 kg VS/m3.day, respectively. Optimum OLRs were determined as 1.3, 0.4 and 0.9 kg VS/m3.day for highest methane yield. VS removal was obtained as 47-61, 34-42 and 42-50%  for primary, secondary and mixed sludge digestion, respectively. A maximum level of VFA was obtained as 300 mg CaCO3/L under all operative conditions. FeCl3 which was added to control TDS toxicity had no significant effect on methane production, but ameliorated sludge dewaterability and oil&grease removal. Stabilized secondary sludge had the highest nutrient content and highest dewaterability at high OLRs. Results showed that separate digestion system required an HRT of 25 day and an optimum OLR of 1.3 kg VS/m3.day with highest methane production whereas shorter HRT (20 day) will both provide high methane yield and dewaterability with high nutrient containing stabilized sludge. 

Keywords:, Anaerobic  digestion, biosolids, sewage sludges, upper-mesophilic.