Birincil çamurun anaerobik çürütülmesinde farklı kinetik modellerin karşılaştırılması
Comparison of different kinetic models for anaerobic digestion of primary sludge
Yazar: SERPİL GÖNÜLDİNÇ
Danışman: PROF.DR. İZZET ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: İnert KOİ = Inert COD

Özet:
Bu çalısma, bir büyüksehir kentsel atıksu arıtma tesisi birincil yogunlastırma tankındanalınan birincil çamurun inert KO degerinin ve anaerobik arıtma kinetigi sabitlerinindeneysel olarak belirlenmesini, bulunan degerlerin daha önce yapılmıs olan kinetikmodellere uygulanmasını kapsamaktadır. Birincil çamurun laboratuar ölçeklianaerobik çürütülmesi, mezofilik sıcaklık sartlarının saglandıgı bir sabit sıcaklıkodasında yarı kesikli olarak çalısan farklı çamur bekletme sürelerine sahip modelreaktörlerde gerçeklestirilmistir. Bununla birlikte 3 ayrı reaktörde gerçeklestirilenanaerobik parçalanma sonunda birincil çamur için inert KO degeri tespit edilmeyeçalısılmıstır. Deneysel çalısmalarla belirlenen birincil çamur konsantrasyonu ve dahaönce yapılmıs olan çalısmalarla belirlenmis olan hidroliz kinetik katsayıları kararlı halmodeline her bir çürütücü için ayrı ayrı uygulanmıs ve yorumlanmıstır. Kararlı halmodeli-stokiyometrik denklemleri kullanılarak her bir çürütücünün çıkıs akımındakiamonyak konsantrasyonu, alkalinite ve karbondioksit kısmi basıncı da hesaplanmıstır.Buna ilave olarak, kararlı hal modeli tam ölçekli bir atıksu arıtma tesisinin çamurçürütücü reaktörüne uygulanmıs ve çürütücü çıkıs akımındaki alkalinite, gazkompozisyonu, amonyak ve KO konsantrasyonlarının kinetik model ile hesaplanankonsantrasyonlar ile yaklasık olarak esit oldugu görülmüstür.Yapılan çalısmalar, hidroliz kinetik denklemlerinin uygulanması sonucunda çamurbekletme süresinin artması ile KO giderim veriminin arttıgını ve model ile tahminiolarak elde edilen KO giderim veriminin ve metan üretiminin tam ölçekli bir tesisteölçülen verilerle karsılastırıldıgında birbiriyle uyumlu oldugunu göstermistir.Dolayısıyla yapılan çalısmalar sonunda bulunması hedeflenen kinetik katsayıların dahaönce yapılmıs olan çalısmalar sonucunda birincil çamur için belirlenmis olan kinetikkatsayılardan belirgin derecede farklı olmayacagı sonucuna varılmıstır.Anahtar Kelimeler: Anaerobik çamur çürütme, inert KO, kinetik katsayılar, kararlıhal modeli

Abstract:
In this study, inert COD values and anaerobic treatment kinetic coefficients of primarysludge were intended to be determined experimentally. The lab-scale anaerobicdigestion of primary sludge was performed in reactors having different sludge retentiontimes and operated as semi-continuous systems in a constant temperature room in whichmesophilic conditions were supplied. In addition, inert COD value of primary sludgewas intended to be determined in anaerobic degradation process carried out in 3different reactors. Primary sludge characteristics determined by experimental studiesand hydrolysis kinetic coefficients derived from the previous studies were applied to thesteady state model and the results were evaluated. Ammonia concentration, alkalinitygenerated and partial pressure of carbondioxide in the effluent of each digester werealso calculated using the stoichiometric equations. Besides, steady state model was alsoapplied to the values of the sludge digester of a full-scale wastewater treatment plant.Results indicated that estimated alkalinity, gas composition, ammonia and CODconcentrations in the effluent using the kinetic model were approximately equal to thoseof the digester values.The study showed that the COD removal efficiency increased as the sludge retentiontime increased and the estimated COD removal and methane production using themodel could well fit to the data measured in the digester of a full-scale wastewatertreatment plant. Hence, it was concluded that the kinetic coefficients of the primarysludge to be found at the end of the experimental studies would not differ significantlyfrom the kinetic coefficients obtained by previous studies.Keywords: Anaerobic sludge digestion, inert COD, kinetic coefficients, steady-statemodel