Sızıntı Suları İle Endüstriyel Atıksuların Birlikte Arıtımı Ve Biyogaz Üretim Potansiyelinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yüksek kirletici yüklerine sahip sızıntı suyu (SS), peynir altı suyu (PAS) ve mezbahalarda oluşan kanın, tek başına, ikili ve üçlü karışımlar şeklinde oluşturulan dokuz farklı senaryo kapsamında anaerobik çürütülebilirliği biyokimyasal metan potansiyeli (BMP) testi ile değerlendirilmiştir. Çalışma, sızıntı suyu üzerindeki mevsimsel değişkenliğin etkilerini ortaya koymak amacıyla, yaz ve kış dönemlerinde alınan numunelerle tekrarlanmıştır. Kış dönemi için eklenen uçucu katı madde başına (UKM) en yüksek biyogaz verimi 744 mL/gUKM ile SSKış:KAN (70:30, v/v) karışımında elde edilmiştir. BMP testinin ikinci aşamasında en yüksek birlikte çürütme verimi 607 mL/gUKM ile SSYaz:PAS:KAN (70:15:15, v/v/v), ikinci en yüksek verim 533 mL/gUKM ile SSYaz:PAS (70:30, v/v) karışımında elde edilmiştir. SSYaz:PAS (70:30, v/v) ve SSYaz:PAS (90:10, v/v) karışımlarında sinerjik etki gözlemlenmiştir. Çalışmanın sonuçları Birinci Derece ve Modifiye Gompertz kinetik modelleri ile doğrulanmıştır. Seçilen SSYaz:PAS (70:30, v/v) karışımı üzerinden sürekli işletme koşullarında atıksuların birlikte arıtılabilirliği incelenmiştir. İç içe geçmiş iki kademeli gelişmiş anaerobik reaktör (II-KGR) ve tek kademeli kontrol reaktörü (I-KKR) yarı sürekli işletilmiştir. Adaptasyon süreci hariç, çamur yaşı 22 gün ile başlatılmış ve her işletme döneminde %30 azaltılmış, organik yük 1,14 gUKM/L·gün'den başlatılarak %30 artırılmıştır. Arıtma performansı UKM ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) parametreleri üzerinden değerlendirilmiştir. Dönemsel ortalama UKM giderimi I-KKR'de %49–63, II-KGR'de %73–85, KOİ giderimi ise I-KKR'de %73–80, II-KGR'de %86–93 aralığında gerçekleşmiştir. Eklenen UKM başına dönemsel ortalama biyogaz verimi I-KKR'de 630–745 NmL/gUKM, giderilen KOİ başına metan verimi 263–285 NmL/gKOİ olmuştur. II-KGR'de biyogaz verimi 396–619 NmL/gUKM, KOİ'nin metana dönüşümü 161–239 NmL/gKOİ olarak gerçekleşmiştir. II-KGR'nin arıtma veriminde gözlemlenen üstünlüğün gazlaşma üzerinde etkisi olmamıştır. Reaktör tasarımının geliştirilmesiyle aşılabilecek işletme sorunları dışında, iç içe geçmiş iki kademeli reaktör yaklaşımı, konvansiyonel sistemlere göre düşük enerji ve alan ihtiyacı ile avantaj sağlayabilir.

This study evaluated the anaerobic digestibility of landfill leachate (LL), cheese whey (CW), and slaughterhouse blood (SB), which are characterized by high pollutant loads, through biochemical methane potential (BMP) assays under nine scenarios including individual substrates, binary mixtures, and ternary mixtures. To assess the influence of seasonal variability, experiments were repeated with summer and winter landfill leachate samples. For the winter period, the highest biogas yield per added volatile solids (VS) was 744 mL/gVS, obtained from the LLWinter:SB (70:30, v/v) mixture. In the second BMP phase, the best co-digestion performance was achieved with LLSummer:CW:SB (70:15:15, v/v/v) at 607 mL/gVS, followed by LLSummer:CW (70:30, v/v) at 533 mL/gVS. Synergistic effects were observed in LLSummer:CW (70:30, v/v) and LLSummer:CW (90:10, v/v). Results were validated by First-order and Modified Gompertz kinetic models. Continuous operation was then investigated using the selected LLSummer:CW (70:30, v/v) mixture. A nested two-stage enhanced anaerobic reactor (II-SER) and a single-stage control reactor (I-SCR) were operated semi-continuously. After acclimation, sludge retention time was initiated at 22 days and reduced by 30% per phase, while the organic loading rate began at 1.14 gVS/L·day and increased by 30% each phase. Treatment performance was assessed via VS and chemical oxygen demand (COD) removal. The average VS removal was 49–63% in I-SCR and 73–85% in II-SER, while COD removal ranged from 73–80% and 86–93%, respectively. Periodic avarage biogas yields per VS added were 630–745 NmL/gVS in I-SCR, with methane yields of 263–285 NmL/gCODremoval. In II-SER, biogas yields ranged 396–619 NmL/gVSadded and methane conversion 161–239 NmL/gCODremoval. Although II-SER showed superior treatment efficiency, this was not reflected in gas production. Except for operational issues that can be overcome through reactor design improvements, the nested two-stage reactor approach may offer advantages over conventional two-stage anaerobic reactors, including lower energy consumption and reduced footprint.