Zeytin karasuyunun ardışık kesikli anaerobik reaktörler ile arıtılabilirliğinde uygun ön arıtım metodunun belirlenmesi
Determination of optimum pre-treatment methods for olive mill wastewater prior to anaerobic sequencing batch reactors
Yazar: ALEV ÇAĞLA UZUN EKER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NİLGÜN AYMAN ÖZ
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Zeytin karasuyu = Olive waste water

Özet:
Zeytin ve zeytinyağı sektörü; ülkemiz ve diğer Akdeniz ülkelerinde önemli bir yere sahiptir. Zeytin işleme atıksuyu yüksek konsantrasyonlarda kimyasal oksijen ihtiyacı (KOI), biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOI), askıda katı madde (AKM), renk, yağ, biyolojik ayrışmayı zorlaştıran polifenolik maddeler içermektedir. Gerek çok yüksek organik içeriği gerekse inhibe edici/kompleks bileşiklerin yüksek konsantrasyonu ile karakterize bu atıksuyu arıtmak oldukça zordur. Bu atıksu genellikle arıtılmadan küçük nehirlere, toprağa ya da doğrudan denize deşarj edilmektedir. Karasuyun kontrolsüz bertarafı yüzeysel ve yeraltı su kaynakları için potansiyel tehdit unsuru olduğundan ciddi bir çevre sorunudur. Bu tez çalışması anaerobik proseslerin karasuya uygulanmasında içeriğindeki kompleks organik maddelerin etkileri nedeniyle çeşitli önarıtma adımlarını içeren kombine yöntemlerin kullanılmasını kapsamaktadır. Bu kapsamda karasudaki yüksek katı madde içeriğinin giderimi amacıyla farklı fizikokimyasal metotlar denenmiştir. Bu ön arıtım metotlarından gravite ile çökelme birçok numunede gerçekleşememiştir. Santrifüj, asit kraking, kimyasal çöktürme ve Fenton prosesi ön arıtımı sonucu sırasıyla %45, %40, %72 ve %58 KOİ giderimi gerçekleşmiştir. Ayrıca karasudaki kompleks organik maddelerin kısmi parçalanmasını/ayrışmasını sağlamak için seyreltilmiş zeytin karasuyunda farklı sürelerde düşük frekanslı (20 kHz) ultrases uygulandığında, çözünmüş KOİ/toplam KOİ oranı artmış ve ultrases uygulanmış karasu ile beslenen kesikli anaerobik reaktörlerde biyogaz ve metan miktarı artmıştır. Bununla birlikte, aynı olumlu etki ultrases uygulanan ancak daha yüksek fenol içeriğine sahip farklı bir zeytin karasuyu ile beslenen ardışık kesikli anaerobik reaktörlerde gözlenmemiştir. Bu nedenle, önarıtım olarak daha etkin bir metot kullanılması zorunlu hale gelmiştir. Bu kapsamda, farklı işletme şartları altında alüminyum elektrotlar ile elektrohidroliz prosesinin etkinliği ultrasese alternatif olarak incelenmiştir. 8 voltta 8 saat işletme periyodu sonrasında tKOİ, AKM, renk ve fenol parametreleri için giderim verimleri sırasıyla %73, %84, %91 ve %75 olarak elde edilmiştir. Ayrıca bu giderim verimlerinin yanında 1037 ml hidrojen gazı üretilmiştir. Sonuçlar elektrohidroliz prosesinin karasuda etkin olarak kullanılabileceğini; daha iyi bir reaktör modifikasyonu ile veya farklı proseslerle kombine edilerek deşarj standartlarını karşılayabilecek çıkış kalitesini sağlama potansiyelinin olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Olive and olive oil industry sector has an important place in Turkey and other Mediterranean countries. Olive mill wastewater (OMW) contains high total chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), suspended solids (SS), oil, a wide range of organic compounds including polyphenolic compounds which make difficult biological degradation. It is a challange to treat this type of wastewater which is characterised by both very high organic load and high concentration of inhibitory/complex compounds.  The untreated OMW is usually discharged to small streams, soil or directly to the sea in Mediterranean countries. The uncontrolled disposal of the wastewater is a serious environmental threat to surface and groundwater sources. The thesis investigates combined methods comprising of both different pre-treatment processes and biological treatment step for OMW due to complex content of the wastewater in order to facilitate the degradation of complex, toxic or non-biodegradable organic substances. In this respect, integration of different physicochemical processes as a pre-treatment method prior to anaeobic processes was investigated in order to obtain a partial degradation of pollutants and facilitate hydrolysis phase. This pretreatment of sedimentation by gravity method has not happened in many samples. Pre-treatment of Centrifugation, acid cracking, chemical precipitation and Fenton process results, respectively, 45%, 40% , 72% and 58 % COD removal occurred. In this respect, integration of ultrasound process as a pre-treatment method prior to anaeobic processes was investigated in order to obtain a partial degradation of pollutants and facilitate hydrolysis phase.  In addition to ultrasound, different physicochemical processes and electrohydrolysis process which are effective in the removal of organic compounds, detoxification and discoloration of OMW and production of hydrogen gas were also investigated. When low frequency ultrasound (20 kHz) was applied to diluted OMW at different time periods, ratio of soluble sCOD/tCOD was found to be remarkably increased and the increase was then reflected in biogas and methane production in batch anaerobic reactors compared with the control batch reactor. However, same positive effect was not observed in anaerobic sequencing batch reactors fed with ultrasound pretreated OMW which contains higher concentration of phenol. Therefore, an alternative pretreatment method was used.  Electrohydrolysis process using aluminium electrodes has been investigated at different operating conditions as an alternative to ultrasound and other physicochemical processes. At the optimum reaction time and current which were determined as 8 hours and 8V, respectively, removal efficiencies for tCOD, suspended solids, colour and phenol were obtained as 73%, 84%, 91% and 75%, respectively. In addition to the high removal rates for different parameters, 1037 mL hydrogen gas was obtained at the end of the operating period of 8 hours. The results show that electrohydrolysis process can be effectively used as an alternative solution for the management of OMW and the process can be upgraded with a better reactor design or combined with different treatment processes to achieve a better effluent quality to meet discharge standards.