Biyolojik Arıtma Çamurlarının Alkali Hidrolizi Ve Hidrolizin Çamur Susuzlaştırma Üzerine Etkisinin Belirlenmesi

Abstract

Çevremizin korunması amacıyla evsel ve endüstriyel atıksu arıtımının vazgeçilmez bir şart olduğu ve arıtma tesisi sayısının her geçen gün daha arttığı gözardı edilemez bir gerçektir. Atıksu arıtma tesislerinin sayısı ve faaliyetleriyle beraber bu tesislerden kaynaklanan çamur da fazlalaşmaktadır. Arıtma çamurlarının işlenmesi ve uzaklaştırılması ise oldukça yüksek maliyetli ve zor işletilen uygulamalardır. Bu çerçevede çamur işleme proseslerinin verimini artıran her uygulama ya da modifikasyon aynı zamanda arıtma tesisinin toplam maliyetini de azaltıcı özellikte olacaktır. Bu çalışmada biyolojik arıtma çamurlarının bir ön arıtma işlemi olarak önem kazanan alkali hidroliz incelenmiş ve kimyasal hidroliz yönteminin çamurların susuzlaştırılma özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çalışmanın amacı doğrultusunda evsel ve endüstriyel aktif çamur üzerinde farklı alkali hidroliz çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Hidroliz yöntemleri farklı kimyasal ayraçlar ve reaksiyon süreleri için incelenmiş ve bu yöntemlerin çamurun susuzlaştırılma parametreleri üzerindeki etkisi gözlenmiştir. Alkali hidrolizin aktif çamurun bünyesindeki karbonlu ve azotlu organik maddelerin solubilizasyonunu önemli derecede arttırdığı görülmüş ve bu sonuçların kinetik açısından değerlendirilmesi yapılmıştır. Bu çerçevede yapılan çalışmalarda karbonlu ve azotlu organik maddelerin hidrolizinin aynı kinetikle ifade edilebileceği bulunmuştur. Evsel aktif çamurun alkali hidrolizinde solubilizasyonun ilk bir saat içinde büyük oranda gerçekleştiği ve ilerleyen zamanla azalarak devam etmesi sonucundan haraketle hidroliz kinetiğinin incelenmesi iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Evsel aktif çamurun Ca(OH)2 ile gerçekleştirilen alkali hidrolizinde ilk bir saate kadar olan çözünmüş KOİ ve çözünmüş TKN konsantrasyonlarının değişimi üzerinde yapılan araştırmalarda sıfırıncı derece kinetiğe, 1-8 saat hidroliz süresinde ise 1. derece kinetiğe uyum gösterdiği görülmüştür. Ayrıca KOİ ve TKN hidroliz kinetiklerinden elde edilen hız katsayılarının birbirleriyle eşit veya çok yakın değerler aldığı belirlenmiştir. Bu çerçevede evsel aktif çamura alkali ilavesinde yavaş ve hızı çözünürleşen karbonlu organik maddeler ile azotlu organik maddelerin benzer hızda hidroliz oldukları sonucuna varılmıştır. Aktif çamurun bünyesinde bulunan karbonlu ve azotlu organik maddelerin alkali hidrolizinde pH’nın belirleyici bir parametre olduğu; görülmüştür. Alkali hidroliz uygulamalarının çamurun susuzlaştırma özelliğini olumsuz yönde etkilediği görülmüş; hidroliz işlemi sonrasında çamurun şartlandırma gibi yöntemlerle susuzlaştırılabilirlik özelliğinin iyileştirilmesi gerektiği belirtilmiştir.Today, within the aim of the environmental protection, the treatment of domestic and industrial wastewaters gain importance and as a result the number of treatment systems and also the amount of the sludge generated from these plants increased. The treatment and the disposal of the sludge is difficult and also very expensive process. Therefore the studies for increasing the efficiency of sludge treatment systems or the modifications of these systems are of importance. In this study, because of advantages in sludge treatment systems, alkaline hydrolysis and its effect on the dewatering characteristics of the sludges was investigated. Within the scope of this study, different alkaline hydrolysis applications were studied on the domestic and industrial activated sludge. The methods of hydrolysis were examined with different chemicals and reaction times and the effects of these methods on the dewatering characteristics of the sludge were investigated. It was observed that alkaline hydrolysis increased the solubilization of carboncous and nitrogenous organic matter of the activated sludge and these results were evaluated with kinetical assesment. Within the results obtained it was clear that both the carboncous and nitrogenous organic matter of the activated sludge fit the same kinetic behaviour. Alkaline hydrolysis of domestic sludge was rapid in the first hour and the rate decreased with time. The hydrolysis kinetics were assessed in two steps. In the alkaline hydrolysis of domestic activated sludge with calcium hyroxide (Ca(OH)2), in the first hour of the hydrolysis, it was observed that the change in the concentration of the soluble COD and soluble TKN fit the zero order kinetics, the hydrolysis generated between the 1-8 hours it fits the first order kinetics. Within the rate constants obtained from the hydrolysis kinetics of the soluble COD and soluble TKN, it was observed that these constants mostly have equal or similar values. Consequently, addition of alkaline chemicals to domestic activated sludge results in soluble carboncous and nitrogenous organic matter. The impact of pH on the hydrolysis of carboncous and nitrogenous organic matter of activated sludge was also very important The application of alkaline hydrolysis deteriorated the dewatering characeristics of the sludge which indicated the need of an effective sludge conditioning following the hydrolysis process.