Düşük frekanslı ultrasonik radyasyonun anaerobik çamur arıtma prosesine etkileri
Effects of low frequency ultrasonic irradiation on the anaerobic sludge treatment process
Yazar: BAHAR İKİZOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN CİVELEKOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Atık aktif çamur, atık su arıtma tesisi işletilmesinde yönetimi oldukça zor unsurlardan biridir. Bu nedenle oldukça fazla miktarda üretilen çamur sorununu çözmek için ?çamur minimizasyonu? konsepti son yıllarda üzerinde yoğun olarak çalışılan bir olgudur. Sorunun çözümüne yönelik konvansiyonel birçok yöntem kullanılmakla birlikte, bazı teknikler geliştirme aşamasındadır. Bu tekniklerden biri olan ultrason, insanın ses algılama limitinin üzerinde geniş bir frekans aralığında üretilen ses dalgaları olarak tanımlanmaktadır. Belirli bir frekans ve dozda gerçekleştirilen ultrason ile su ortamında oluşan kavitasyon kabarcıklarının fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtma proses verimleri üzerinde oluşturduğu olumlu etkiler literatürde mevcuttur. Araştırma konusunun ana amacı, ultrasonik radyasyona maruz bırakılan atık aktif çamurun fiziko-kimyasal yapısındaki değişimlerin incelenmesi ve anaerobik ayrışma dinamiklerinin tespit edilmesidir. Tez kapsamında farklı ultrasonik süre ve yoğunluklara maruz bırakılan atık aktif çamur numunelerinde ultrasonik radyasyonun etkinliğini belirlemek için pH, TKM, TUKM, ÇKOİ, DDKOİ, reolojik ve mikroskobik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Ultrasonik radyasyona tabi tutulmuş numunelerden 25 0C ve 35 0C olmak üzere 2 farklı sıcaklıkta kesikli anaerobik reaktörler kurularak 30gün süre ile işletilmiştir. Reaktörlerde 24 saatte bir düzenli olarak biyogaz ölçümleri yapılmıştır. İşletme süresi bitiminde anaerobik ayrışma dinamiklerinin tespiti için pH, TKM, TUKM, ÇKOİ analizleri yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda ultrasonik güç ve sürenin artmasıyla TKM ve TUKM miktarlarında sırasıyla %21 ve %30' a varan azalmalar, ÇKOİ ve DDKOİ' de sırasıyla %58 ve %27 `ye varan artışlar görülmüştür. Çamur yapısında meydana gelen değişmeler mikroskobik ve reolojik ölçümlerle de ayrıca izlenmiştir. TKM ve TUKM giderim verimleri ve ÇKOİ artış miktarına bağlı olarak biyogaz üretim kinetiklerinin arttığı gözlenmiştir. Sonuç olarak ham atık aktif çamur karakteri ve reaktör işletme koşullarına bağlı olmakla birlikte ultrasonik kavitasyonun anaerobik reaktörlerde ÇKOİ, TKM ve TUKM giderimi ile biyogaz oluşumunu arttırdığı tespit edilmiştir.Anahtar kelimeler: Ultrason, Anaerobik Arıtım, Çamur, Kavitasyon2011, 94 sayfa

Abstract:
Management of waste activated sludge is one of the most problematic process in wastewater treatment plant operation. Therefore, concept of sludge minimization is studied extensively in recent years to solve the problem of large amount sludge. Besides many conventional methods have been used for the solution of the problem, some new techniques are under development. One of these techniques is ultrasound which is defined as sound waves produced in a wide frequency range higher than limit of detection of human sound. In the literature, it is shown that efficiency of physical, chemical, and biological processes of sewage treatment increases with certain degree of frequence and dosage of ultrasound by the formation of small cavitations bubble. The aim of the study is to investigate of changes physical properties of waste active sludge and determine anaerobic decomposition dynamics after using ultrasound irradiation. In scope of the thesis, pH, TSS, TVSS, DCOD, DDCOD, rheological and microscopic measurements are performed for waste activated sludge samples which are exposed to different time and intensity of ultrasonic to determine the effectiveness of ultrasonic radiation. After sampleswere exposed to ultrasonic radiation, anaerobic batch reactors are operated at 2 different temperatures at 25 ºC and 35 °C for 30 days period. Biogases in reactors were measured every 24 hours on a regular basis. At the end of operation period, pH, TSS, TVSS, DCOD were analyzed for the determination of the dynamics of the anaerobic decomposition. The results show that amount of DCOD and DDCOD were increased %58 and %27, respectively while amount of TSS and TVSS were decreased %21 and %30 respectively with increasing ultrasonic power and time. Also changes on sludge structure was observed with rheological the microscopic and measurements. As a result, it is observed that removal efficiencies of TSS, TVSS and kinetics of biogas production depending on increase of SCOD are increased. As a result, removal of TSS, TVSS and DCOD and formation biogas in the anerobic reactors are increased with ultrasonic cavitation depending on the reactor operating conditions and the character of raw waste activated sludgeKey Words: Ultrasound, Anaerobic Treatment, Sludge, Cavitation2011, 94 Pages