Mesophilic anaerobic digestibility of pre-trated sludges

Abstract

Anaerobik çürütme, stabilizasyon metodu olarak çamur yönetiminde önemli bir role sahiptir. Dezentegrasyon metodları, stabilizasyon öncesi çamur floklarını ve mikrobiyal hücre duvarlarını parçalamada ve stabilizasyon kalitesini arttırma açısından önemli role sahiptir. Yani bu metodlar çamurun biyolojik olarak parçalanabilirliğini arttırarak, daha çok biyogaz üretimi ve çamur miktarının azalmasını sağlamaktadır._x000B_Bu tez kapsamında ön arıtma metodları arasından mikrodalga ön arıtma, alkali ön arıtma ve termokimyasal ön arıtma yöntemi olarak bu iki metodun kombinasyonunun anaerobik çürüme üzerindeki etkileri biyolojik parçalanma ve biyogaz üretimi açısından deneysel çalışmalarla araştırılmıştır. Biyolojik çamur, İzmir'de bulunan bir kentsel atıksu arıtma tesisinin son çökeltim tankı geri devir hattından temin edilmiştir._x000B_En uygun dezentegrasyon metoduna karar vermek için deneysel çalışmalar araştırmanının ilk bölümünde gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre mikrodalga ön arıtmı anaerobik çürüme performansını daha fazla organic madde indirgemesi ve gaz üretimi açısından arttırmıştır._x000B_Çalışmanın devamında, laboratuvar ölçekli anaerobik reaktörler kullanılmıştır. Reaktörler kesikli ve yarı kesikli olarak mezofilik ortamda otuz gün süre ile işletilmiştir. Sonuçlara göre, dezentegre edilmiş çamurla beslenen reaktörlerde daha fazla organik madde indirgenmesi ve daha fazla biyogaz oluşumu elde edilmiştir. Uygulanan tüm dezentegrasyon yöntemleri çamurların anaerobik parçalanabilirliği üzerinde olumlu bir etki göstermiştir. Uygulanan yöntemler çamur çürüme performansı açısından karşılaştırıldığında yüzde 75 mikrodalga ile ön arıtılmış çamurla beslenen kesikli reaktör yüzde 50 oranla beslenenden daha fazla biyogaz üretimi ve daha çok organik madde giderimi sağlamıştır. Fakat bu açıdan ele alındığında en iyi sonucu yüzde 75 oranlı yarı kesikli beslemeli reaktör vermiştir. En düşük verim ise yüzde 50 oranlı dezentegre çamurla beslenmiş kesikli reaktörde elde edilmiştir. Diğer yandan, dezentegrasyon yöntemleri anaerobik yöntemle çürütülmüş çamurların su verme özellikleri üzerinde bir etki göstermemiştir. Anaerobic digestion has an important role in sludge management as stabilization method. Disintegration methods have taken important role before stabilization to disrupt the sludge flocs and microbial cell walls and improve the stabilization quality. So, these methods improve sludge biodegradability in terms of more biogas production and sludge minimization._x000B_In this thesis, among the pretreatment methods microwave pre-treatment, alkaline pre-treatment and the combination of these methods were investigated with experimental studies to see the effectiveness of biodegradation and biogas production on anaerobic digestion. Sludge sample was taken from the return line of secondary sedimentation tank of the municipal wastewater treatment plant in Izmir._x000B_At the beginning of the studies, disintegration applications have taken part for deciding the most appropriate method. According to the results, application of microwave pre-treatment improved anaerobic digestion performance as more stabilization and biogas production._x000B_At the continuation of the experiments, lab-scale anaerobic reactors were used. Reactors were operated as batch and semi batch system under mesophilic conditions for thirty days. Results showed that volatile solids reductions and biogas productions were higher for the digesters fed with disintegrated sludge than non-disintegrated digesters. All applied method showed a positive effect on anaerobic sludge biodegradability. When comparing the applied methods in terms of sludge digestion performance, batch reactor that include 75 percent microwave pretreated sludge gave higher volatile solids reductions and higher biogas in comparison with 50 percent microwave feeded reactor. But, anaerobic semi-continuous reactors were operated with the 75 percent feeding ratio gave the best results with respect to methane production and volatile solids reduction. 50 percent microwave feeded batch reactor gave lower efficiencies then the other two reactors in terms of methane production. At the same time, disintegration processes did not affect sludge dewatering properties positively.