Effect of ultrasound and microwave pretreatments on aerobic and anaerobic digestion and eps structurre of wastewater sludges
Ultrason ve mikrodalga ön-arıtımlarının çamurun havalı ve havasız çürütülmesi ve eps yapısı üzerindeki etkileri
- Tez No: 397152
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEN ERDİNÇLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Çevre Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Atık çamurların arıtılması ve bertarafı, gittikçe artan çamur oluşumu nedeniyle modern toplumun en kritik sorunlarından biri haline gelmiştir. Bu sebeple, daha az çamur üretimi üzerine yapılacak araştırmalar yapılması zaruri olmuştur. Son yıllarda çamurun atıksu arıtımı sırasında ya da çamur stabilizasyonu öncesinde hacminin azaltılmasına yönelik pek çok çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, havalı ve havasız çürütme öncesinde uygulanan ultrason ve mikrodalga yöntemlerinin, çamurun stabilizasyon verimini, patojen giderimini ve biyogaz oluşumunu nasıl etkilediği araştırılmaktadır. Çamur örnekleri dört farklı evsel ve kentsel arıtma tesisinden temin edilmiş ve her iki uygulama, stabile edilecek çamurun belli bir oranına uygulanmıştır. Stabilizasyon veriminin ölçülebilmesi için ön-arıtma uygulanamamış olan reaktörler de dezentegre edilmiş çamurlarla birlikte işletilmiştir. Bunun yanında, ultrason ve mikrodalga parçalama yöntemlerinin çamurun ekstasellüler polimerik madde (EPS) yapısını nasıl değiştirdiği de araştırılmıştır. Her iki ön-arıtım yöntemi, kullanılan tüm çamur örneklerinin stabilizasyonunda iyileştirici etki göstermiştir. Havalı çürütme işleminde, dezentegre edilmiş çamurlar, mikrodalga ve ultrason uygulamaları için sırasıyla 45% ve 42.5% oranında uçucu katı madde (UKM) giderimi elde edilmiştir. Bu değer için ön-arıtım uygulanmamış reaktörlerdeki ortalama ise 31.5% oranındadır. Dezentegrasyon yöntemlerinin kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) gideriminde de etkili olduğu görülmüştür: mikrodalga ve ultrason uygulamalarındaki ortalama KOİ giderim yüzdeleri sırasıyla 31.5% ve 33.5% olmuştur. Kontrol reaktörlerinin ortalama KOİ giderim yüzdesi ise 21.75%'tir. Uygulanan ön-arıtım yöntemleri çamurun içindeki EPS'lerin de yüksek oranda çözünmesini sağlamıştır. Çözünmüş EPS konsantrasyonundaki artış çamurun susuzlaştırılabilirliğini ilk olarak kötüleştirdiyse de stabilizasyon sırasında çözünmüş EPS'lerin giderimi sağlandıkça çamurun susuzlaştırılabilirliği artmıştır. Çamurun havasız çürütülmesi sırasında her iki ön-arıtım yönteminin de biyogaz oluşumunda oldukça belirli bir artış sağladığı ancak dört farklı çamur örneği için de mikrodalga yönteminin daha etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca, tüm reaktörlerde patojen giderimi de başarıyla sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The treatment and disposal of excess sludge is one of the critical issues facing modern society, due to the increase in sludge production. The research for producing less sludge is therefore necessary. Recently, many different studies were conducted in order to minimize the sludge during the wastewater treatment line or prior to sludge stabilization. This study investigates the effect of ultrasonic and microwave pretreatment applications prior to aerobic and anaerobic digestion of waste activated sludge in terms of stabilization efficiency, pathogen removal and biogas production. Sludge samples were collected from four different domestic and urban wastewater treatment plants. Ultrasonication and microwave irradiation disintegration methods were applied to specific portion of the sludge samples. In order to evaluate the digestion efficiency, one control reactor was operated. Furthermore, the change in extracellular polymeric substances (EPS) structure and dewatering properties of the sludge with the specified pretreatments were examined. Both pretreatment applications showed significant enhancement of stabilization for each wastewater sample. In aerobic digestion, pretreated reactors showed better organic reduction with an average of 45% and 42.5% volatile solids (VS) reduction for microwave irradiation and ultrasonication application, respectively while the VS reduction of the unpretreated samples was 31.5% on average. Chemical oxygen demand (COD) removals also increased with disintegration: an average of 31.5%, 33.5% and 21.75% for microwave irradiation, ultrasonication application and unpretreated samples, respectively. The applied disintegration methods resulted in the solubilization of the EPS of the sludge. Therefore the dewaterability of the sludge deteriorated right after the ultrasonication and irradiation applications. However, as the EPS removal was enhanced, dewaterability of the sludge increased during the digestion. Biogas production was increased significantly with both disintegrations. For all different wastewater samples, cumulative biogas productions of microwave irradiated samples were the highest ones. In addition, both aerobic and anaerobic digestion processes pathogen reduction was successfully achieved.
Benzer Tezler
- Effect of disintegration methods on the characteristics of biological sludges and the biogas production in anaerobic digestion
Dezentegrasyon metotlarının biyolojik çamur karakterizasyonları ve havasız çürütmede biyogaz üretimi üzerine etkileri
ÖZLEM KARATAŞ YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN ERDİNÇLER
- Effects of pre-treatments on quality characteristics and oil yields of sesame seeds
Susam tohumuna uygulanan ön işlemlerin kalite özellikleri ve yağ verimine etkisi
GÜLŞAH KARATAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
YRD. DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
- Farklı avokado (Persea americana Mill.) çeşitlerinden yağ eldesinde uygulanan ultrasound, ultraturrax ve mikrodalga ön işlemlerinin yağ verimi ve yağın özellikleri üzerine etkisi
The effect of ultrasonic, ultraturrax and microwave pretreatment applied to oils obtained from different avacado species on oil yield and oil features
SERDAR GÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YALÇIN
- Effect of ultrasound pre treatment on drying behavior, ascorbic acid, lycopene, color and other related properties of tomato slices
Ultrason ön işleminin domates dilimlerinin kuruma davranışı, askaorbik asit, likopen, renk ve diğer ilgili özellikleri üzerine etkisi
HAWAR JAWDAT JAAFAR JAAFAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Gıda MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEDENİ MASKAN
- Selülozik atıkların ultrasonik ön işlenmesi ve mikrodalga reaktörde hidrolizi
Ultrasonic pretreatment of cellulosic wastes and hydrolysis in microwave reactor
HİKMET OKKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MAHMUT BAYRAMOĞLU