Birincil çamur fermentasyon ürünlerinin besi maddesi gideren aktif çamur sistemlerine etkisinin incelenmesi

İyi bir besi maddesi giderimi aktif çamur sistemine giren karbonun tamamen kullanılmasını gerektirir. Besi maddesi giderimi için organik karbon dengesini tanımlayan temel stokiometri kavramsal ve deneysel olarak çalışılmıştır. Atıksuyun girişindeki karbonun stokiometrik ihtiyaçları karşılayıp karşılamadığını değerlendirmek için giriş KOİ/N ve KOİ/P oranları deneysel veri olarak kullanılır. Denitrifikasyon için kütle dengesi seçilen çamur yaşında gözlenen heterotrofik verim sabitine bağlı olarak KOİ/N oranının 4 ile 6 arasında olmasını gerektirir. Benzer kütle dengesi ifadeleri aşın biyolojik fosfor giderimini tanımlayan modellerde de kullanılmıştır. Azot ve fosfor gideren sistemlerde girişteki karbonu kullanmak için yapılan rekabet sistemi oldukça karmaşık hale getirir. Böyle sistemlerde giriş akımındaki karbonun sadece miktarı değil, yapısı ve biyolojik ayrışma oranı da verimli işletim için önemlidir. Aşırı biyolojik fosfor giderimi, fosfor salınımı için fermente olmuş sustrat gerektirir ve bu tip kolay ayrışan bileşikler denitrifikasyonda kolayca kullanılır. Farklı ayrışma hızlarına sahip fraksiyonları tanımlayan KOİ bileşenleri, özellikle besi maddesi gideriminde substrat kullanımını anlama ve modellemede çok önemli bir yaklaşım olmuştur. Bu yaklaşıma göre, ayrışabilir madde; kolay ayrışabilir KOİ, hızlı hidroliz olabilen KOİ ve yavaş hidroliz olabilen KOİ olmak üzere üçe ayrılır. Evsel atıksular içinde bu yavaş ayrışan kısım oldukça önemli bir oran oluşturmakta ve bu sebepten dolayı önemli bir bileşen olmaktadır. Yavaş ayrışan bu bileşen içinde de çökebilen özellikteki yavaş hidroliz olabilen KOİ en önemli yüzdeyi oluşturmaktadır. Basit çöktürme çamurdan önemli miktarda mevcut iç karbon kaynağını giderir fakat bu karbon kendiliğinden yavaş ayrışabilir olduğundan, azot ve fosfor giderimi için etkili değildir. Bu gözlem, gerçekçi bir değerlendirmede besi maddesi giderimi için mevcut iç karbon miktarından çökelebilen KOİ miktarının çıkartılması gerektiğini belirtir. Ayrıca bu yolla kolay ayrışabilir KOİ miktarı da belirtilmiş olur. Biyolojik fermentasyon atıksu arıtma tesisinde üretilen çamurun anaerobik biyolojik asidifikasyonunun içeriğine bağlıdır. Birincil çamur fermentörleri zayıf atıksuları arıtan biyolojik besi maddesi giderim tesislerini geliştirmede kullanılmaktadır. Birincil çamur fermentasyonunun temel fonksiyonu, birincil çamurdaki kompleks organik maddeleri kısa zincirli yağ asitlerine, özellikle asetik ve propiyonik asite dönüştürmektir. Çözünmüş inert maddeler değişime uğramadan fermentasyon prosesinden girdiği gibi çıkarken, partiküler inert maddeler atık çamurla atılır. Toplam ayrışabilir KOİ'deki çözünmüş ayrışabilir KOİ mikroorganizmalar tarafından yavaş ayrışabilir KOİ'den daha hızlı kullanılır. Yavaş ayrışan maddelerin kolay ayrışabilir KOİ'ye dönüşmesi ile fermentördeki kısa zincirli yağ asitleri artar. Bu çalışmada biyolojik hidroliz/fermentasyon ile uçucu yağ asitleri gibi üretilen karbon kaynaklarının deneysel olarak değerlendirilmiştir. Birincil çamurun fermentasyonu ile kısa zincirli yağ asitlerinin üretimi labaratuar şartlarında ve kesikli deneyler ile incelenmiştir. Laboratuar ölçekli fermentörde Ataköy Arıtma Tesisi'nden alınan ön çöktürme çamurları üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar sabit sıcaklık (10, 15 ve 20 C) ve oda sıcaklıklarında ve 2000- 25000 mg/1 arasında değişen çamur konsantrasyonlarında yürütülmüştür. Fermentasyon süresince kısa zincirli yağ asitlerinin oluşumu ve türleri incelenmiştir. Bütün çalışmalarda asidifikasyon fazının 3-6 gün sonra sona erdiği görülmüştür. Bu da uçucu yağ asiti konsantrasyonunun azaldığını gösterir. Elde edilen bulgular ışığında çamur tipine ve işletme parametrelerine bağlı olmaksızın birincil çamurdaki fermentasyon ürünleri genellikle asetik asit ve propionik asit türlerinden oluşmaktadır. Bu türlerin miktarı karışımın %85'inden daha fazladır ve uçucu yağ asitlerinin KOİ cinsinden eşdeğeri 1.3 mg KOİ / mg UYA' dır. Bu sonuçlar literatür ile uyumludur. Birincil çamurun kontrolsüz fermentasyonunda başlangıç uçucu askıda katı maddenin %25 kadarı kolay ayrışabilir KOİ'ye dönüşmüştür ve çözülebilir KOİ'nin %85'i kısa zincirli yağ asitleri formundadır. Fermente çamurun üst fazının geri kazanılabilen kısmı, basit çöktürme çıkışındaki kolay ayrışabilir KOİ'yi %5 ve bu çıkıştaki kolay ayrışabilir KOİ oranını %30 arttırmaktadır. Yüksek UYA içeriği nedeni ile birincil çamurdaki KOİ bileşenleri ASM No: 1 ile belirlenememektedir. Bu model kolay ayrışabilir KOİ bileşeni olarak UYA miktarının sadece yarısını tanımlayabilmektedir. ASM No:3 ise depolama mekanizmasını içermesinden dolayı elde edilen kolay ayrışabilir KOİ ile ölçülen UYA değerleri birbirine çok yakın değerler vermektedir.