Atıksu arıtma tesislerinde oluşan koku bileşenlerinin karakterizasyonu
Characterization of odor emmissions in waste water treatment plants
Yazar: SAADET ETLİ
Danışman: PROF. DR. KADİR ALP
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Kentsel fiziksel çevre = Urban physical environment

Özet:
Koku bileşenlerinin saptanması koku probleminin önlenmesinde çok büyük rol oynamaktadır. Çıkan sonuçlara göre koku kaynağı belirlenir ve iyileştirme süreçleri başlar. Bu nedenle koku kaynağının, oluşum süreçlerinin değerlendirilmesi, çözümlerinin oluşturulması ve koku azaltma malzemelerinin işlevlerinin tespit edilmesi amacıyla tesis ve ünite bazlı koku karakterizasyonun yapılması büyük önem arz etmektedir. Günümüzde koku karakterizasyonun belirlenmesi için kullanılan yöntemler enstrümental analiz (GC/MS) ve dinamik olfaktometrik koku ölçüm yöntemlerdir. Enstrümental analiz (GC/MS) yöntemi ile koku bileşenleri ve miktarları objektif değerlerle sunulurken dinamik olfaktometrik koku ölçüm yöntemi ile ise bu değerler sübjektif değerlendirmelerle temsil edilmektedir.
Önerilen bu proje kapsamında İstanbul gibi kentsel ve evsel atık su özelliğine sahip atık suların arıtma tesislerinde meydana getirdiği koku problemi tesisten ve çamurdan alınan örnekler dahilinde GC/MS ve termal desorber yardımıyla  incelenecek ve yayılan gaz bileşenleri belirlenecektir. 
Proje kapsamında çalışan İstanbul Paşaköy Atıksu Arıtma Tesisinin koku problemi yaşanan üniteleri tayin edilmiştir. Koku problemi özellikle tesisin çevre yolu kısmında yoğunlaşmaktadır. Tesisin bu bölümünde çamur kurutma ünitesi ve çamur yıkama sistemleri bulunmaktadır. Yapılan çalışma kapsamında üç farklı yöntem kullanılmıştır. Bunlardan ilki koku bileşiklerini yerinde saptanmasına ve karakterize edilmesinde olanak sağlarken ikincisi tesis çamurunun laboratuvar ortamında ısıl işleme tabi tutulmasıyla ortaya çıkan gaz örneklerine termal desorbera gerek kalmadan doğrudan GC/MS sisteminde analizini kapsamaktadır. Birinci yöntem doğrultusunda tesisin çamur yıkama ünitelerinde bulunan pedallı kurutucu giriş ve çıkışlarından, ünitenin iç ortam havasından 20:35 Tenax-TA™, 60:80 Carboxen™ 1000, and 60:80 Carbosieve™ SIII malzemelerini içeren uçucu gaz absorblayıcı sorbent tüpler kulanlarak örnekleme çalışması yapılmıştır. Bu işlem sırasında dikkat edilmesi gereken en önemli işlemlerden biri de tüplerin gaz absorblama kapasiteleridir. Bu sebepten kullanılan tüpler için EPATO-17 standardına dikkate edilmiştir. Bu standarta ve ölçüm sırasında kullanılan pompanın uygunluğuna göre 1L/dakikalılık debilerle toplamda 2 L örnekleme çalışması yapılmıştır. Örnekleme yapılan tüpler İTÜ Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bölüm laboratuvarına getirilerek alınan örnek kirleticiler önce termal desorberdan geçirilerek ısıl işleme tabi tutulmuş, sonrasında da GC/MS sistemine aktarılarak analiz edilmiştir. Analizler sonucunda aminli bileşikler, sülfürlü bileşikler, alkol grupları, aldehitler, keton grupları, asitler ve aromatik bileşikler bulunmuştur. İkinci yöntem doğrultusunda ise tesisin çamur kurutma ünitesinden alınan arıtma çamuru ağzı kapalı bir erlen içerisine konuldu ve etüv yardımıyla toplamda 180 dakika boyunca ısıtılarak erlen içinde oluşan kirletici sızdırmaz şırıngalar yardımıyla alındı ve doğrudan GC/MS sistemine aktarıldı. Bu metot sürecinde dikkat edilen husus çamurun zamana bağlı değişen sıcaklık durumu olmuştur. Bu sebepten çamurun her 30 dakikada bir sıcaklığı kontrol edilerek çamurda oluşan kokulu bileşikler analiz edilmiştir. Bu analizler sonucunda da yine ilk yapılan örnekleme sonuçlarına ulaşıldı. Burada diğer analizden faklı bir bileşik grubu bulunmazken sadece grupların kendi içinde bulunan kirletici sayısısı arttı. Üçüncü yöntemde ise 52 gram çamur 100 h/L debideki hava ile yakıldı ve sistemde oluşan atık gazdan her 30 dakika da bir sızdırmaz şırınga yardımıyla numune alınarak GC/MS sisteminde içeriğine bakıldı. Bu örnekleme sonucunda bulunan kirletici sayısı arttı.

Abstract:
Characterization of odor components has play an importanat role in preventing of odor problems.According getting results from characterization, odor problems are detected and be started to improve. Therefore on the purpose of starting point and process of odor problems, and solution ways and determination of materials which used for decreasing of odor emissions are very important in terms of plants and process. Nowadays instrumental analysis and olfactometric analysis are used worldwide for odor characterization. While instrumental analyses can give us objective results on the contrast olfacotmetric analyses can determine odorous emissions in subjective viewpoint.
Odor measurement is actualised by defining of odor sense with specific dimensions which are classified as objective and subjective. To determinate odor limits and control to odor pollution, the required objective parameter is odor concentration. 
Detection of odor components plays a major role in the prevention of odor problems. According to the results, the source of the odor is determined and the healing processes begin. For this reason, it is of utmost importance that facility and unit-based odor characterization is performed in order to evaluate odor source, formation processes, to create solutions and to determine the functions of odor reduction materials. Today, the methods used to determine odor characterization are instrumental analysis (GC / MS) and dynamic olfactometric odor measurement methods. Instrumental analysis (GC / MS) method is used to present odor components and amounts with objective values, whereas dynamic olfactometric odor measurement method is used to represent subjective values.
With the increase in population and unplanned urbanization, our daily consumption amounts also increase. One of the most important consumption habits that increase is our water consumption.
Water is an important resource that has become a serious problem in terms of consumption today. Wastewater treatment plants are of great importance in order to protect the existing water, provide a reliable water to the public, live in a healthy environment and improve today's conditions. Significant pollutants are formed due to the processes in the sludge units in the wastewater treatment plant and the organic materials contained in the sludge. Organic or inorganic odor compounds arising from microorganisms as a result of the conditions in the waste water and treatment plant unit worsen the quality of life and working conditions of the people and also affect the environmental health negatively. In particular, the main sources of odor problems in biological wastewater treatment plants are as follows; sourced from biological sources, organic compound sources, inorganic compound sources and treatment plant.
Wastewater treatment plants, waste collection areas and industrial areas have become closer to people's settlements with increasing population and unplanned urbanization. As a result of this, the odorous gases formed here and mixed with the air have become more sensible. For this reason, it is very important to check and examine the odor-causing processes of such plants.
Within the scope of this proposed project, the odor problem caused by the wastewater having the characteristics of urban and domestic wastewater such as Istanbul will be examined by GC / MS and thermal desorber within the samples taken from the waste water treatment plant and sludge and the gas components will be determined. For this purpose, Paşaköy Advanced Biological Wastewater Treatment Plant operated by İSKİ will be examined. Paşaköy Advanced Biological Wastewater Treatment Plant is a facility that removes carbon, nitrogen and phosphorus, makes sand filtration and UV disinfection and brings the wastewater it receives to the values that can be used again in industrial areas. This treatment plant causes serious odor problems due to the units it uses. With this study, the waste gas in the sludge drying stage, where the odor problem is most intense, will be characterized and the compounds causing the odor problem will be identified. Analytical measurement method (GC / MS) will be used for the detection and concentration of compounds.
Odor problem units of Istanbul Paşaköy Wastewater Treatment Plant working within the scope of the project were identified. The odor problem is particularly concentrated in the perimeter of the plant. In this part of the plant, there are sludge drying unit and sludge washing systems. Three different methods were used in the study. The first one allows detection and characterization of odor compounds in situ, the second one involves direct analysis of the sludge in the GC / MS system without the need for thermal desorbera to gas samples resulting from heat treatment in the laboratory. Sampling study using volatile gas absorber sorbent tubes containing 20:35 Tenax-TA ™, 60:80 Carboxen ™ 1000, and 60:80 Carbosieve ™ SIII materials from pedal dryer inlets and outlets in the sludge washing units of the plant according to the first method, indoor air of the unit. it is made. One of the most important processes to be considered during this process is the gas absorption capacity of the tubes. For this reason, EPATO-17 standard is considered for the tubes used. According to this standard and the suitability of the pump used during the measurement, a total of 2 L sampling studies were performed with flow rates of 1L / min. The sample tubes were brought to ITU Environmental Science and Engineering Department laboratory and the sample pollutants were first heat-treated by thermal desorber and then transferred to GC / MS system and analyzed. As a result of the analysis, amine compounds, sulfur compounds, alcohol groups, aldehydes, ketone groups, acids and aromatic compounds were found. In accordance with the second method, the sludge taken from the sludge drying unit of the plant was put into a closed flask and heated for a total of 180 minutes with the help of an oven. In the process of this method, attention was paid to the time-varying temperature of the sludge. Therefore, the temperature of the sludge was checked every 30 minutes and the odorous compounds formed in the sludge were analyzed. As a result of these analyzes, the first sampling results were reached. There was no group of compounds other than the other analysis, but only the number of pollutants within the groups increased. In the third method, 52 grams of sludge was burned with air at a flow rate of 100 h / L. As a result of this sampling, the number of pollutants found increased.