Osa Prosesi İle Çamur Azaltma Mekanizmasının Respirometrik Analizlerle İncelenmesi

Abstract

Deneysel çalışma süresince, oksijen tüketim hızlarının yanısıra günlük sistem verimini belirlemek üzere katı madde (askıda katı madde, uçucu askıda katı madde ve toplam katı madde), kimyasal oksijen ihtiyacı (KOĠ), amonyak, nitrat, nitrit ve fosfor parametreleri izlenmiştir. Elde edilen oksijen tüketim hızı verileri, seçilen aktif çamur modeli No1 kullanılarak kinetik ve stokiyometrik katsayılar belirlenmiştir. Modelleme çalışmasında Aquasim 2.0 programı kullanılmıştır. Bu sonuçlar doğrultusunda, kararlı halher iki sistem için de (kontrol ve OSA) elde edilmiştir ve OSA sisteminde %60 oranında çamur azalması gözlemlenmiştir. Atıksu arıtımında çamur üretiminin azaltılması, OSA prosesin uygulanarak çamur ile alakalı problemlerin çözümünü mümkün kılmaktadır. Elde edilen sonuç literatür çalışmalarını doğrulamaktadır. Buna ek olarak, yapılan her bir respirometrik analizlerden çamurdaki mikroorganizma aktivitesi gözlemlenmiştir. Ayrıca, OSA sisteminin çıkış suyunda yüksek azot ve fosfor konsantrasyonları gözlemlenmiştir. Anaerobik koşullar boyunca , çözünmüş kimyasal oksijen ihtiyacı (KOĠ), azot, ve fosfor salınımı, literatürdeki OSA proses ile ilgili bulguları desteklemektedir. Respirometrik deneylerden elde edilen deneysel verilerin kullanımı, kontrol sistem için literatürden alınan değerler ile değişken tahmin çalışmasınden elde edilen tutarlı kinetik ve stokiyometrik katsayı değerleri şunları elde etmiştir: OSA çamuru için düşük maksimum büyüme hızı, yavaş hidroliz hızı ve düşük mikrobiyal aktivite. Çalışmadan elde edilen bulgulara göre, anaerobik çamurun XH, XP, SP, SH ve XS içerdiği kabul edilmektedir. Oksijen tüketim hız profili ve değişken tahmin çalışması göstermektedir ki, dışarıdan karbonun eklenmediği ve bu yüzden OSA çamuru tarafından tüketilmesiyle (Set – 6: OSA çamuru + Anaerobik çamur sadece; dışarıdan extra karbon kaynağı yok) oluşan stres koşullarında XH XS'e dönüşebilmektedir. OSA sisteminde çamur azaltma mekanizmasını ve mikrobiyal dinamikleri daha iyi anlamak adına, OSA proseslerin dinamik modellenmesi, bu modellemeyi desteklemek için moleküler analizlerin yapılması ve anaerobik sistemde oluşan gaz üretimi ve gaz bileşiminin takip edilmesi gelecek çalışmalar için tavsiye edilmektedir.

During the experimental studies, solids (suspended solids, volatile suspended solids and total solids), chemical oxygen demand (COD), ammonia, nitrate, nitrite and phosphorus parameters had been monitored to determine daily system efficiency as well as oxygen uptake rates. The AQUASIM software package (Reichert, 1998) was used for simulations and parameter estimation using OUR data for determination of kinetic and stoichiometric coefficients. The ASM1 (Henze M. et al., 2000) model was used for respirometric data interpretation. Based on experimental results, steady state conditions were observed in each system (control and OSA) and 60% of sludge reduction was observed in OSA system. This is concluded as reduction of sludge production in the wastewater treatment is possible by application of OSA process to solve sludge associated problems. The obtained result verifys the literature studies. In addition to, microorganism activity in the sludge was observed with the achieved respirometric analysis. It is also observed that higher nitrogen and phosphorus concentration in the effluent of OSA system. During anaerobic exposure, soluble chemical oxygen demand (COD), nitrogen, and phosphorus are released which is also support literature findings on OSA process. Using experimental data obtained from respirometric experiments, parameter estimation study revealed that consistent values of kinetic and stoichiometric coefficients with literature for control system were obtained: lower maximum growth rate, slower hydrolysis rate and lower microbial activity for OSA sludge. This could show us that insertion of an anaerobic sludge tank in an OSA system may affect the biomass activity and bacteria population and slow growers may become the dominant species in an OSA system. From the findings of this study, it is assumed that interchange sludge consist of XH, XP, SP, SH and XS. The OUR profiles and parameter estimation study showed that XH could be converted into XS under stress conditions where external C is not available and than consumed by OSA sludge (Run-6: OSA sludge + Interchange sludge only; no external C source). For better understanding of sludge reduction mechanism and microbial dynamics in OSA systems, it is recommended that dynamic modelling of OSA processes, supporting data with molecular analysis and monitoring gas production and gas composition in digester reactor should be investigated in further studies.