Endüstriyel atıksu arıtma tesisi arıtma çamurlarının reolojik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of rheological properties of industrial wastewater treatment plant sludges
Yazar: BARIŞ VURAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZEN COŞKUN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tez çalışmasında endüstriyel atıksu arıtma tesisinden iki farklı mevsimde, tesisin iki farklı kademesinden (kimyasal arıtma çıkışı ve biyolojik arıtma çıkışı) alınan çamur numunelerinin (kimyasal arıtma çamuru; KAÇ ve biyolojik arıtma çamuru; BAÇ) reolojik özellikleri belirlenmiştir. Çamur numuneleri, kimyasal arıtma ünitelerini takiben aktif çamur prosesi ile işletilen Isparta Süleyman Demirel Organize Sanayi Bölgesi Atıksu Arıtma Tesisi'nden alınmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında çamur numunelerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri (pH, sıcaklık, iletkenlik, AKM, KOİ ve UAKM) tespit edilmiş, ikinci aşamasında ise Brookfield DV-II+Pro viskozimetre cihazı ve Rheocalc V3 1.1 programı kullanılarak speed ramp mode'da numunelerin farklı kayma hızlarına karşılık kayma gerilmeleri ve viskoziteleri belirlenmiştir. Reolojik veriler, Power Law (Ostwald) Modeline göre değerlendirilmiştir. Ekim ayında meyve suyu üretim tesisi kaynaklı atıksuyun arıtma tesisi prosesine dâhil olması nedeniyle, inorganik kirlilik artış göstermiş ve ekim ayı AKM konsantrasyonları şubat ayına göre her iki çamur numunesinde de daha yüksek tespit edilmiştir. Hem kimyasal hem de biyolojik arıtma çamur numuneleri için artan kayma hızı ile görünür viskozite değerlerinin azaldığı, kayma geriliminin ise artış gösterdiği belirlenmiştir. Bütün numunelerde Power Law Modeli'ne göre akış davranış indeksi (n) 1'den küçük olduğu belirlenmiştir. Katı madde konsantrasyonundaki artışla beraber akışkanlık katsayısı olan K değerinde de artış görülmüş, akış davranış indeksi ise azalmıştır. Çamur numunelerinden elde edilen görünür viskozite değerleri ƞ KAÇ EKİM > ƞ KAÇ ŞUBAT > ƞ BAÇ EKİM > ƞ BAÇ Şubat şeklindedir. Tüm numuneler Newtoniyen olmayan akış özelliğine sahip psödoplastik akış davranışı göstermiştir. Sonuç olarak, arıtma tesisi giriş atıksuyunda meydana gelecek mevsimsel değişimlerin tesis çamurunun reolojik özellikleri açısından etkili bir faktör olduğu tespit edilmiştir. Belirli mevsimlerde, giriş suyunun inorganik içeriğine ve çamurun reolojik özelliklerine göre ön arıtma prosesinde kimyasal değişikliğine gidilebilir ve çamurun viskozitesindeki artışlar kontrol altına alınabilir. Böylece çamur pompalarının daha verimli çalışması, arıza problemlerinin azaltılması ve iletim hatlarının korunması sağlanabilir.

Abstract:
In this thesis study, rheological properties of sludge samples (chemical treatment sludge; CTS and biological treatment sludge BTS) taken from industrial wastewater treatment plant in two different seasons, from two different stages of the plant were determined. Sludge samples were taken from Isparta Suleyman Demirel Organized Industrial Zone Wastewater Treatment Plant, which is operated with activated sludge process following chemical treatment units. The physical and chemical properties (pH, temperature, conductivity, SS, COD and total volatile solids) of the mud samples were determined in the first phase of the study, and in the second phase Rheocalc V3 1.1 in the Brookfield DV-II+Pro viscometer device by creating the speed ramp mode program, the shear stresses and viscosity of the samples were determined in response to different shear speeds. The rheological data were evaluated according to the Power Law (Ostwald) Model. Due to the inclusion of wastewater from the fruit juice production plant into the industrial treatment plant process in October, inorganic pollution increased and October suspended solid concentrations of sludge were higher in both samples compared to February. It was determined that apparent viscosity values decreased and shear stress increased with increasing shear rate for both chemical and biological treatment sludge samples. In all samples, flow behavior index (n) was found to be less than 1 according to Power Law Model. The viscosity values obtained from sludge samples is ƞ CTS October > ƞ CTS February > ƞ BTS October > ƞ BTS February. Sludge samples show Non-Newtonian pseudoplastic flow characteristics. As a result, seasonal changes in treatment plant inlet wastewater were found to be an effective factor in the rheology of plant sludge. In certain seasons, depending on the inorganic content of the inlet water and the rheological properties of the sludge, chemical changes can be made in the pre-treatment process and increases in the viscosity of the sludge can be controlled. Thus, more efficient operation of mud pumps, reduction of fault problems and protection of transmission lines can be achieved.