Endüstriyel arıtma çamurlarının vakum kurutma prosesi ile kurutma karakteristiklerinin araştırılması
Investigation of drying characteristics of industrial treatment sludge with vacuum drying process
Yazar: BAHAR AKYÜZ
Danışman: PROF. DR. ARSLAN SARAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Arıtma çamuru bertarafı, dünya genelinde büyüyen bir çevresel problem durumundadır. Arıtma çamuru bertarafının önemli bir aşaması da, ilk adım olarak, su muhtevasının azaltılmasıdır. Her çamur kurutma prosesi, çamur kompozisyonu ve çamurdaki suyun dağılımı nedeniyle farklılık göstermektedir. Çamura uygulanacak bertaraf yöntemine göre farklı nem muhtevasına sahip çamurların kurutma işlemleri için hem doğal hem de mekanik susuzlaştırma ve kurutma yöntemleri geliştirilmiştir. 
Literatürde çamur kurutma ile ilgili olarak birçok farklı proses mevcuttur fakat vakum kurutma yöntemiyle arıtma çamurlarının kurutulması konusu ile ilgili pek fazla çalışma bulunmamaktadır. 
Bu çalışma ile endüstriyel atık çamurların, vakum kurutma yöntemi ile kurutma karakteristikleri incelenmiştir. 10 mbar, 30 mbar vakum değerlerinde ve 1000 mbar yaklaşık atmosfer basıncı değerinde; 50 oC, 100 oC ve 200 oC sıcaklıklarda; 5 cm, 9 cm ve 11 cm çaplı yüzey alanlarında; gevşek yığın ve sıkıştırılmış yığın şeklindeki iki farklı çamur yığın şekli için kurutma deneyleri yapılmıştır. Ayrıca kurumanın kinetiği çalışılmış ve çamurun süreye bağlı nasıl kuruma eğilimde olduğu belirlenmiştir. Son olarak, ham ve kuruyan çamurların organik madde muhtevası analiz edilmiş ve vakum kurutma prosesinde suyla beraber buharlaşan organik madde miktarları da belirlenmiştir. 
Farklı sıcaklık ve vakum değerlerinde çalışıldığında, sıcaklık yükseldikçe (50 ⁰C'den 200 ⁰C'ye) kurumada baskın parametre olduğu; buna mukabil sıcaklık azaldıkça düşük basınç (vakum) değerlerinin (10 mbar) kuruma prosesinde baskın etki gösterdiği görülmüştür. Çamurun gevşek yığın şeklinin, sıkıştırılmış yığın şeklinden daha hızlı kuruduğu tespit edilmiştir. Vakum kurutma ile suyla beraber buharlaşan organik madde miktarının ise, sıcaklık arttıkça artış gösterdiği görülmüştür. Düşük sıcaklık değerlerinde ise vakum düştükçe buharlaşan organik madde miktarı artış göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Vakum kurutma, çamur kurutma, endüstriyel çamur, kurutma yöntemleri, susuzlaştırma

Abstract:
Handling of wastewater treatment sludge has been an important issue in terms of environmental concerns. It is most important to reduce the water content of the sludge in the very first sthe tep in handling and disposal. Sludge composition and the state of water in sludge show variations before and after drying in each drying process. There are both natural and mechanical dewatering and drying options for drying sludges with different water contents according to which the disposal method is to be applied.
There are numerous studies in the literature about sludge drying but very few about vacuum drying. In this study, drying characteristics of industrial waste sludge by vacuum drying method was examined and the effects of pressure, temperature and sludge mass surface area parameters on drying efficiency were investigated. 
Drying characteristics were investigated at 10 mbar, 30 mbar vacuum and 1000 mbar approximate atmospheric pressures; at temperatures of 50 °C, 100 °C and 200 °C; on the sludge masses of 5 cm, 9 cm and 11 cm diameter surfaces in the forms of both loose and compacted masses. The drying kinetics has also been studied. Finally, organic matter contents of both initial and dried sludges were analyzed.
As drying temperature incerased (from 50 ⁰C to 200 ⁰C), it became dominant against the effect of vacuum degree no maatter how the vacuum pressure is low (down to 10 mbar). On the contrary, vacuum effect became dominant on drying as the temperature decreased. Loose mass form of the sludge dried faster than compacted mass form. Organic matter evaporation was increased as drying temperature increased in the vacuum drying process. Moreover, organic matter evaporation was also increased at low temperatures under higher vacuum (lower pressure) effect.

Keywords: Vacuum drying, sludge drying, industrial sludge, drying methods, dewatering