Mezbaha atıksularının hidrodinamik kavitasyon destekli batık membran biyoreaktör ile arıtımının incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ATİLA TAŞDEMİR
Danışman: Yalçın Kemal Bayhan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Mezbahalar gıda güvenliği ve hijyen koşullarını sağlamak için en çok temiz su tüketen işletmelerdir. Bu çalışmada arıtımı zor endüstriyel atıksular arasında yer alan mezbaha atıksuyunun yeni nesil arıtım teknolojisi hidrodinamik kavitasyon (HK) ile arıtım performansının belirlenmesi, ardından membran biyoreaktör (MBR) ile kombine edilerek biyolojik arıtıma katkısının belirlenmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Bu tez çalışmasında mezbaha atıksuyunun arıtımı için HK reaktöründe farklı kavitasyon geometrilerinin kavitasyon potansiyeli belirlenmiştir. Optimum kavitasyon geometrisinde HK'nın mezbaha atıksuyu arıtımındaki performansı farklı pH, kavitasyon sayısı (Cv), sıcaklık ve başlangıç konsantrasyonlarında araştırılmıştır. İlave oksidant (H2O2) kullanımının kavitasyona katkısının belirlenmesi için önce H2O2 oksidasyonu farklı H2O2 konsantrasyonu ve pH'da, devamında da HK/H2O2 kombinasyonu farklı Cv ve pH'da incelenmiştir. Optimum HK arıtım şartlarının belirlenmesinden sonra kavite edilen atıksu MBR'ye beslenmiştir. Ham ve HK ön arıtımlı atıksuyun MBR arıtım performansı incelenerek kavitasyonun biyolojik arıtıma etkisi belirlenmiştir. Bulgular: Kavitasyon geometrileri arasından venturi esaslı yaklaşma açısı 30°, boğaz çapı 5 mm, boğaz uzunluğu 10 mm ve uzaklaşma açısı 10° olan venturi 0,19 Cv ulaşarak etkili kavitasyon sağlamıştır. Sadece HK pH 4,5, 30°C sıcaklıkta %33 KOİ, %35 TOK ve %56 renk verimi sağlamıştır. HK/H2O2 kombinasyonu ile %64 KOİ, %63 TOK verimine ulaşılmıştır. HK doğal pH'da %14,4 KOİ verimi yanında NH4 konsantrasyonunu arttırmıştır. NH4 artışı deney sonrasında devam ederek amonyaklaşmayı hızlandırmıştır. UV-spektrumu ile atıksu içindeki kırmızı kan hücrelerinin ve peptit yapılarının kavitasyon etkilendiği görülmüştür. HK/MBR ile kavitasyon ön arıtımı ortalama MLSS'yi arttırmış ve azot giderimine katkı sağlamıştır. HK/MBR ile 10 L/m2.sa akı ve 15 gün SRT'de %98 KOİ, %98 TOK, %99,7 renk, %67 TN verimine ulaşılmıştır. Kavitasyon ile MBR'de amonyaklaşma hızlanmış, NH3 birikmesi azalmış, NH4-N giderim verimi artmış ve alkalinite ihtiyacı azalmıştır. HK ön arıtımı MBR'de kimyasal/fiziksel yıkama olmadan işletme süresini ham atıksuya kıyasla 10 L/m2.sa için 7 günden 14 güne arttırmıştır. 5 L/m2.sa akıda ise HK/MBR aşamasında TMP 120 mbar üzerine çıkmamıştır. Sonuç: HK tek başına kullanıldığında yetersiz olsa da HK/H2O2 kombinasyonu floklaşmayla beraber yüksek KOİ ve renk verimi sağlamıştır. HK'nın MBR öncesi doğal pH'da uygulanması biyolojik arıtım için etkili bir ön arıtım sağlamıştır. HK ön arıtımı sayesinde HK/MBR 222 gün süresince stabil işletilmiştir. HK/MBR ile azot giderimi hızlanmış ve yüksek kalitede çıkış suyu elde edilmiştir. MBR çıkış suyu mezbahalarda ürünlere temas etmeyen alanların temizliğinde kullanılarak su yönetimine olumlu katkı sağlayabileceği düşünülmektedir.