Anaerobic treatability of chlorinated phenols

Bu tez çalışması 2 ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde toksik bir bileşik olan 2,4 klorofenol içeren sentetik bir atıksu örneğinin sürekli beslemeli yukarı akışlı anaerobik çamur yataklı reaktörde antılabilirliği ve substrat giderim kinetiği incelenmiştir. Daha sonra da ardışık anaerobik/aerobik toplam sistemin de 2,4 DCP giderimi araştırılmıştır. İkinci bölümde ise kesikli reaktörlerde farklı karbon kaynaklarının 2,4 DCP ve kimyasal oksijen ihtiyacı giderme verimleri üzerine etkisi ile substrat giderme kinetikleri incelenmiştir. Birinci aşamada iki ayrı anaerobik ve aerobik reaktör sistemleri kullanılmıştır. Birinci reaktörde ; artan 2,4 DCP yükleme hızında 2,4 DCP ve KOİ giderimi, uçucu yağ asidi birikimleri ve metan gazı üretimleri incelenmiştir, ikinci reaktörde (R2); sabit 2,4 DCP konsantrasyonunda artan organik yüklemeyle 2,4 DCP ve KOİ giderim verimleri, uçucu yağ asidi birikimi ve metan gazı üretimleri araştırılmıştır. Birinci UASB reaktörde 2,4 DCP giderme verimi 5 mg/1 başlangıç konsantrasyonu ve 0.006 g/Lgün 2,4 DCP yükleme hızında %99 iken bu değer 120 mg/1 2,4 DCP ve 0.144 g/Lgün 2,4 DCP yüklemesinde %78. 7 ye düşmüş ve maksimum KOİ giderme verimi %77 olmuştur. Maksimum KOİ giderme verimi, 2,4 DCP yükleme hızı 0.042 g/l. gün de %77 olarak kaydedilmiştir. 2,4 DCP yükleme hızı 0.12 g/l. gün e arttırıldığında maksimum uçucu yağ asidi konsantrasyonu 1000 mg CH3COOH/I olarak ölçülmüştür. İkinci reaktöründe, organik yükleme 3.6 g/l. günden 30.16 g/Lgün' e artırıldığında, COD giderme verimi %80'den %25 e ve 2,4 DCP giderme verimi %99 dan %60 a azalmıştır. Aynı zamanda F/M oranının ve besleme hızının, 2,4 DCP ve KOİ giderme verimi üzerine etkisi araştırılmıştır. F/M oranının vevm besleme hızının artmasıyla KOl ve 2,4 DCP giderme verimlerinin azaldığı tespit edilmiştir. F/M oram 0.4 den 2.2 mg-KOİ/mg AKM. gün e çıkarıldığında ve yukarı akış hızı da 0 .05'den 0.48 m/saat artırıldığında, KOİ verimi %79. 5 dan %30. 71 e düşmüştür. F/M oram 1.6 mg- KOİ/mg AKM. gün olduğunda maksimum 2,4 DCP giderme verimi %99 olarak kaydedilmiştir. Ayni zamanda F/M oram 1.6 mg- KOİ/mg AKM. gün olduğunda, KOl giderme verimi %35 e azalmıştır. Besleme hızı 0.37 m/saat de, maksimum 2,4 DCP giderme verimi %99 olarak saptanmıştır. Her iki reaktörde toplam gaz içindeki metan gazı yüzdesinde önemli bir azalma gözlenmemiştir. Toplam gazdaki metan gazı yüzdesi %70-% 80 aralığında değişim göstermiştir. Farklı hidrolik bekleme sürelerinde elde edilen veriler kullanılarak deney sonuçları Monod, Second-order ve Stover-Kincannon modellerine uygulandı ve bulunan değerler karşılaştırıldı. Monod kinetiği uygulandığında kinetik katsayıları; maksimum özgül substrat tüketim hızı, yarı hız sabiti (mg/1), büyüme verimi ve bakteri ölüm hız katsayısı (gün'1) sırasıyla 0.954 mg-KOİ/mg-AKM. gün, 1241. 69 mg-KOİ/1, 0.78 g-AKM/g-KOİ, 0.093 gün' 1 değerleri elde edilmiştir. İkinci derece kinetik uygulandığında ikinci derece substrat giderim katsayısı (k2) 0.26 gün' 1 olarak hesaplanmıştır. Stover-Kincannon kinetik modeli uygulandığında maksimum substrat giderim hız katsayısı 34567 mg/l. gün ve doygunluk sabiti 42044 mg/l. gün olarak hesaplanmıştır. UASB reaktörde uygulanan kinetik çalışmalarda, yüksek organik yüklemelerde, 2,4 DCP giderimi süresince k, kz ve Ks değerleri Monod ve ikinci derece kinetik de daha anlamlı olduğu tespit edilmiştir. UASB reaktör çıkış suyu aerobik reaktör giriş suyu olarak kullanıldığında anaerobik reaktör verimine bağlı olarak aerobik reaktörün arıtma verimi etkilendi. Birinci aerobik reaktör de UASB reaktörden gelen atıksu konsantrasyonu ve UASB reaktör verimine bağh olarak KOİ giderme verimi %60-% 90 arasında değişim göstermiştir. 2,4 DCP giderme verimi 10-110 gün süresince %99 olarak gözlenmiştir. Daha sonraki 110- 128 gün boyunca 2,4 DCP giderme veriminde %98'den %35 e varan bir azalma olmuştur. Çamur yaşına (0C) bağh olarak 2,4 DCP ve KOİ gidermeDC verimleri incelendiğinde çamur yaşı 25 gün iken 2,4 DCP ve KOİ giderme verimleri sırasıyla %90 ve %85 olarak saptanmıştır. İkinci aerobik reaktörde, UASB giriş suyuna ilave edilen 10 mg/1 2,4 DCP ve artan organik yüklemelere bağlı olarak KOİ giderme verimi %40-% 90 aralığında değişim göstermiştir. Aerobik reaktörün organik yükleme hızı 0.198 g- KOİ/Lgünden 6.73 g- KOİ/l. gün e kadar arttırıldığı zaman 2,4 DCP giderme verimi %20 den %98 e yükselmiştir. Hidrolik bekleme süresi 12.72 saatten 7.44 saate azaltıldığında KOİ giderme veriminde de %84 den %21 e varan azalma gözlenmiştir. HBS 18.72 saat olduğunda 2,4 DCP giderme verimi yaklaşık olarak %97 olmuştur. Ardışık anaerobik/aerobik toplam sisteminde 2,4 DCP ve KOİ giderme verimleri de incelendi Birinci reaktörde; 120 mg/1 2,4 DCP içeren sentetik atıksuyun ardışık anaerobik/aerobik sisteminde KOİ giderme verimi %86. 67 olarak gözlenmiştir. Bu da bütün sistem de 2,4 DCP ile birlikte 3000 mg/1 KOİ içeren atıksuyun antüabildiğini göstermektedir. KOİ giderme verimi, 2,4 DCP yükleme hızı 0.042 g- KOİ/Lgün de %95. 23 olarak tespit edilmiştir. 2,4 DCP ün biyolojik parçalanmasından oluşan fenol ara ürün olarak ölçüldü. Ardışık anaerobik/aerobik sistemde giriş suyuna 120 mg/1 2,4 DCP ilave edildiğinde anaerobik reaktör çıkışında 2,4 DCP konsantrasyonu 25 mg/1 olarak ölçüldü, toplam 2,4 DCP giderme verimi ise % 86.68 olarak elde edildi. İkinci reaktörde, organik yükleme değeri 7.238 g-KOI/l. gün olduğunda, anaerobik reaktörde maksimum KOİ giderme verimi %78.83, aerobik reaktörde %83. 6 ve ardışık anaerobik/aerobik sistemde %96. 83 olduğu tespit edildi. Ardışık anaerobik/aerobik sistemde toplam KOİ giderme verimi %68.17-%97. 12 arasında değişmiştir. Organik yükleme 11.46 g- KOİ/Lgünden 30.16 g- KOİ/Lgün e arttırıldığında, 2,4 DCP giderme verimi ardışık anaerobik/aerobik sistemde %99 olarak elde edilmiştir. Organik yükleme 7.24 g/Lgün olduğunda KOİ giderme verimi %96, 87 gözlenmiştir. Organik yüklemenin arttmlmasından 2,4 DCP ve fenol giderme verimleri ardışık anaerobik/aerobik sistemde herhangi olumsuz bir etki göstermemiştir. Anaerobik aşama da oluşan fenol aerobik aşamada düşük giderme verimi ile %9-% 40 oranındauzaklaştırıldı. Böylece 2,4 DCP giderme verimi bütün sistem de %99 olarak sonuçlandı. İkinci aşamada, farklı karbon kaynakları kesikli reaktör de 2,4 DCP ün uzaklaştırılması üzerine etkisi incelendi. Kesikli reaktörlerde yapılan çalışmalar farklı konsantrasyonlardaki 2,4 DCP ün uzaklaştırılmasında en etkili karbon kaynağının glikoz olduğunu göstermiştir. Karbon kaynağı olarak glikoz kullanıldığında, 25 günlük inkübasyon süresi sonrası KOİ ve 2,4 DCP giderme verimleri sırasıyla %67 ve %75 olarak elde edilmiştir. Kesikliler de yapılan kinetik çalışmalarında substrata birinci mertebe kinetik modeline uygun olarak giderildiği tespit edilmiştir. Birinci derece kinetik sabiti 25 ve 600 mg/1 2,4 DCP konsantrasyonları için sırasıyla 0.1516 gün 1 ve 0.031 gün' 1 olarak hesaplanmıştır.