Yemekhane atıklarının anaerobik arıtma kinetiği
Anaerobic digestion kinetics of food wastes
Yazar: ÜMİT BALABAN
Danışman: PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Anaerobik = Anaerobic ; Anaerobik reaktörler = Anaerobic reactors ; Çürüme = Decay

Özet:
Son yıllarda, katı atık yönetimi çevre mühendisliği alanında en çok ilgi çeken konulardan biri haline gelmiştir. Birçok ülke için düzenli depolama, alan sıkıntısı, kontrol edilemeyen gaz emisyonları ve sızıntı suyu nedeniyle sürdürülebilir bir atık yönetim metodu olmaktan çıkmaktadır. Düzenli depolama yerine, çevresel etkileri daha kolay kontrol edilebilen diğer alternatif yöntemler (kompostlaştırma, anaerobik çürütme, yakma v.b.) de yaygın olarak kullanılma yolundadır. Organik katı atıkların anaerobik şartlar altında biyolojik olarak arıtılması sayesinde atığın organik madde içeriği azaltılmakta, besi maddeleri geri kazanılmakta, elde edilen son ürün toprak şartlandırıcı olarak kullanılmakta ve üretilen biyogaz da enerji kaynağı olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışma, kentsel nitelikli organik katı atık üretimi içerisinde önemli bir yeri olan yemekhane atıklarının, anaerobik şartlarda çift kademeli olarak arıtılmasını ve bu süreçte gözlenen proses kinetiklerinin deneysel olarak belirlenmesini kapsamaktadır. Yemekhane atıklarının anaerobik şartlarda arıtılması 37°C mezofilik sabit sıcaklık odasında farklı katı madde oranlarında üç aşamada yürütülmüştür. Hidroliz ve fermentasyon kademesinde katı madde konsantrasyonu arttıkça Ç.KO? artış oranı, Ç.KO?'nin UYA'ya dönüşüm oranı ve giderilen TUKM başına üretilen gaz oranları artmaktadır. pH kontrollü olarak yürütülen hidroliz ve fermentasyon kademesinde, pH kontrolsüz olarak yürütülen hidroliz ve fermentasyon kademesine göre gözlenen dönüşüm oranları çok daha yüksek olmaktadır. pH kontrollü olarak gerçekleştirilen çürütme kademesinde katı madde konsantrasyonu arttıkça Ç.KO? artış oranı ve Ç.KO?'nin UYA'ya dönüşüm oranı değişmemiş, giderilen TUKM başına üretilen gaz oranları ise azalmıştır. ?ki kademeli anaerobik arıtmanın proses kinetiğini yansıtan değerler ise yüksek substrat yüklemesi yüzünden literatürde gözlenen değerlerin altında kalmıştır.

Abstract:
In last years, solid waste management become one of the mostly interested subject in the environmental engineering area. For a lot of countries landfills are no more sustainable waste management methods, because of difficulties in suitable area finding, uncontrollable gas emissions and leachate. Instead of landfills, other alternative methods (compost, anaerobic digestion, incineration, etc) are preferable because of simplicity in control of their environmental impacts. Thus, biological teratment of organic fraction of municipal solid waste under anaerobic conditions, organic matter content of waste is decreased, nutrients are recovered, end product is used as compost, produced biogas is considered as energy source. This study consist of two-stage anaerobic digestion of food wastes that have a major part in generation of organic fraction of municipal solid waste and determine the kinetic coefficients of two-stage process that monitored experimentally. Anaerobic digestion of food wastes carried out at different TS content in three stages in a mesophilic constant temperature room at 37°C. Increase of total solid concentration in hydrolysis and fermentation stage, results in increase of soluble COD ratio, increase of VFA transformation ratio of soluble COD, and increase of gas produced ratio per TVS removed. Observed yields of hydrolysis and fermentation stage with pH control according to hydrolysis and fermentation stage without pH control is too much. Increase of total solid concentration in digestion with pH control, results in not increase of soluble COD ratio, not increase of VFA transformation ratio of soluble COD, and decrease of gas produced ratio per TVS removed. Because of observed high substrate loading, process kinetics of two-stage anaerobic digestion was below from the literature values.