Ultrasonic disintegration of sewage sludge

Biyolojik atıksu arıtma tesisleri için atık çamur en önemli sorunlardan biridir. Biyolojik atıksu arıtma tesisileri için atık çamurun arıtımı ve bertarafı arıtma tesisi toplam işletim masrafının % 50- 60'ını oluşturacak kadar yüksek maliyetler gerektirmektedir. (Metcalf ve Eddy, 2004; Egemen ve diğerleri, 2001) Anaerobik çürüme ile atık çamurun biyolojik arıtımı biyolojik ayrışma için yaygın bir metottur. Anaerobik çürüme arıtma tesisi çamurlarında stabilizasyon ve katı azaltımı için yaygın olarak kullanılmaktadır. Anaerobik çürüme çamur indirgenmesi hız sınırlayıcı adımı olan hidroliz aşaması nedeniyle yavaş bir prosestir. Entegre et tesisi atıksuları gibi yağ ve yüksek organik madde içeriğine sahip atıksuların arıtımından kaynaklanan çamurlarda bu dezavantaj daha da öne çıkmaktadır. Hidroliz aşamasını ve anaerobik çürüme işlemini geliştirmek, anaerobik çürümeyi hızlandırmak ve stabilizasyon derecesini yükseltmek için, çamur ön arıtma prosesi olarak dezentegrasyon yöntemi geliştirilmiştir. (Bougrier, 2005) Bu tezin temel amacı, ultrasonik ön arıtımın düşük ultrasonic frekans (20 kHz) ile değişik spesifik enerji değerlerinde atık çamur dezentagrasyonunun etkilerinin araştırılmasıdır. Organik madde ve yağ içeriği yüksek olan et işleme tesisi çamur numuneleri kullanılarak yapılan deneysel çalışmalarda, çamurun dezentegrasyon performansının belirlenmesi için Dezentegrasyon Derecesi ana parametre olarak kullanılmıştır. Toplam katı madde, toplam organik katı madde, askıda katı madde ve uçucu askıda katı madde ölçümleri ile ultrasonic ön arıtma ile katı madde indirgenmesi izlenmiştir. Ayrıca ultrasonic dezentegrasyonun et işleme çamuru üst suyu karakteristiğine olan etkileri incelenmiştir. Ultrasonik ön arıtımın anaerobik biyolojik indirgenme üzerindeki indikator etkisinin izlenmesi amacıyla biyokimyasal metan potansiyeli deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, ham ve ön arıtımdan geçmişş çamur örneklerinde kapiler emme süresi ölçüm değerlerine dayanarak ultrasonic ön arıtımın çamur filtrelenebilirliği üstündeki etkisi değerlendirilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, et işleme çamurunun dezentegrasyonunda 30000 kJ/kgTS spesifik enerji değerinin verimli olduğunu göstermiştir. 30000 kJ/kgTS spesifik enerji değerinden daha yüksek spesifik enerji değerleri solibilizasyon olayını takiben mineralizasyon olayının gerçekleşmesine sebep olduğundan dezentegrasyon derecesi düşmüştür. Protein deneyi sonuçları ise, ultrasonic ön arıtım esnasında çamur katı maddesinin hidroliz olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada elde edilen biyokimyasal metan potansiyeli ölçüm sonuçları, ultrasonik ön arıtmanın biyolojik çamurların anaerobik parçalanmasını ön arıtım uygulanmamış olan biyolojik çamurlara göre önemli derecede geliştirdiğini göstermiştir. Maksimum metan üretimi 30000 kJ/kgTS spesifik enerji değeri için bulunmuş ve 40 günlük inkübasyon periyodu sonunda ham çamura göre ultrasonik ön arıtımdan geçmişş çamurun biogaz üretiminin % 136 daha yüksek değerde olduğu belirlenmiştir. Ultrasonik ön arıtma ayrıca çamur üst suyu özelliklerini de etkilemiştir. 30000 kJ/kgTS specifik enerji değeri için, çamur üst suyunda kimyasal oksijen ihtiyacı, çözünmüş organik karbon, toplam azot, toplam fosfor değerleri sırasıyla %487, %290, %3230 ve %870 yükselmiştir. KES değerlerine göre ise çok düşük spesifik enerji değerlerinde ultrasonic ön arıtım, çamur filtrelenebilirliği üzerinde olumsuz etki göstermiştir.