Termal (ısıl) dezentegrasyon

Termal (ısıl) dezentegrasyon derecesinin farklı şartlarda aldığı değerleri belirlemek üzere yürütülen deneysel çalışmada 100C‟nin altındaki sıcaklıkları sağlamak üzere etüv 100C‟nin üzerindeki sıcaklıkları sağlamak için ise otoklav kullanılmıştır. 10, 30 ve 60 dakikalık süreler uygulanmıştır.

Çizelge 4.3 : Termal (ısıl) dezentegrasyon yönteminin şartlarını gösterir matris. Zaman (dak.)

Sıcaklık (C) 10 dak 30 dak 60 dak

80 X X X

121C X X X

160C X X X

Uygulanan termal dezentegrasyonu deneylerinin sonrasında santrifüjlenen numunelerde AKM, UAKM, toplam KOİ ve çözünmüş KOİ analizleri yapılmıştır.

4.1.1.2 Termokimyasal (ısıl-kimyasal) dezentegrasyon

Termokimyasal (ısıl-kimyasal) dezentegrasyon derecesinin farklı şartlarda aldığı değerleri belirlemek üzere yürütülen deneysel çalışmada sıcaklıkları sağlamak üzere etüv kullanılmıştır.pH ayarlaması için de kimyasal olarak NaOH kullanılmıştır.

53

800C,1000C ve 1200C, sıcaklıklar 8,10 ve 12 pH değerleri ve 10, 30 ve 60 dakikalık süreler uygulanmıştır.

Çizelge 4.4 : Termokimyasal (ısıl-kimyasal) dezentegrasyon yönteminin şartlarını gösterir matris. pH Sıcaklık (0 C) Zaman (dak.) 8 10 12 80 0C 10 X X X 80 0C 20 X X X 80 0C 30 X X X 80 0C 60 X X X 80 0C 120 X X X 100 ⁰C 10 X X X 100 ⁰C 20 X X X 100 ⁰C 30 X X X 100 ⁰C 100 ⁰C 60 120 X X X 120 ⁰C 10 X X X 120 ⁰C 20 X X X 120 ⁰C 30 X X X 120 ⁰C 120 ⁰C 60 120 X X X X X X

Uygulanan termokimyasal (ısıl-kimyasal) dezentegrasyonu deneylerinin sonrasında santrifüjlenen numunelerde AKM, UAKM, toplam KOİ, çözünmüş KOİ ve UYA analizleri yapılmıştır.

4.1.1.3 Ultrases ile dezentegrasyon

Ultrasonik dezentegrasyon derecesinin belirlenmesi için geri devir çamuru farklı şartlarda ultrasonik homojenizatör kullanılarak ultrasese maruz bırakılmıştır. Deneysel çalışmada, 50,100 ve 250 mL çamur hacimleri, 1,5,10 ve 30 sonikasyon süreleri ve %40, %60 ve %80‟lik amplitüt değerlerinde ultrasonik arıtma uygulanmıştır. Ultrasonik arıtma ile işlem gören bu çamur numuneleri santrifüjlenmiş ve sonrasında gerekli analizler yapılmıştır. Deneysel çalışmanın planlanmasında kullanılan matris aşağıda verilmiştir.

54

Çizelge 4.5 : Ultrases dezentegrasyon yönteminin şartlarını gösterir matris. Amplitüt (%) Numune Hacmi (mL) Zaman (dak.) %40 %60 %80 50 1 X X X 50 5 X X X 50 10 X X X 50 30 X X X 50 60 X X X 100 1 X X X 100 5 X X X 100 10 X X X 100 100 30 60 X X X X X X 250 1 X X X 250 5 X X X 250 10 X X X 250 30 X X X 250 60 X X X

Uygulanan ultrases dezentegrasyonu deneylerinin sonrasında santrifüjlenen numunelerde AKM, UAKM, toplam KOİ, çözünmüş KOİ ve UYA analizleri yapılmıştır.

4.1.1.4 Ozon ile Dezentegrasyon

Ozonun kimyasal özellikleri Çizelge 4.6‟de gösterilmiştir.

Çizelge 4.6 : Ozonun kimyasal özellikleri.(Material Safety Data Sheet, 2000)

Özellik Değeri

Kimyasal formül O3

Moleküler ağırlık 48 g/ mol

Özgül Ağırlık 2.144 g/L

Buhar Yoğunluğu 1.7

Sudaki Çözünürlük %0.49

Oksijenin allotropik formu olan ozon (O3) oksijenin elektriksel güçle ateşlenmesiyle

oluşan kararsız bir gazdır. Ozon yüksek yoğunluklarda mavi renge ve yüksek oksitleme kapasitesine sahip oldukça toksik bir maddedir. Yüksek voltaj altında yaratılan elektriksel alan, serbest halde bulunan elektronların kinetik enerjisini artırır

55

ve birbiri ardına gelen çarpışmalar yaratarak oksijenin parçalanmasına ve ozon moleküllerinin oluşmasına neden olur. Ozon molekülleri sadece kısmen kararlıdır ve katalizörlerin ve oksitlenen substratların yokluğunda birkaç gün içerisinde oksijene dönüşmektedir (Gottschalk ve diğ., 2000). Ozon oksidasyonu, doğrudan ozon reaksiyonları ile ve dolaylı olarak OH radikalleri gibi ikincil oksitleyicilerin reaksiyonları ile gerçekleşmektedir. Pratikte doğrudan ve dolaylı oksidasyon reaksiyonları bir arada oluşmakla birlikte sıcaklık, pH ve oksitlenen materyalin tipi gibi bazı faktörlere bağlı olarak bir çeşit reaksiyon daha baskın olarak gerçekleşmektedir.·OH radikallerinin ozon oksidasyonundaki rolünün belirlenmesine yönelik olarak Rc değeri kullanılmaktadır. Bu değer ozonun ·OH radikallerine oranı olarak ifade edilmektedir. Bakteriler genel olarak polisakkaritlerle çevrilmiş olan bir hücre duvarı, bir stoplazmik membran ve genetik bilgileri taşıyan kromozomu bulunduran stoplazmadan oluşmaktadır. Hücre sıvısı nötral pH seviyelerinde olup; yüksek konsantrasyonda bikarbonat iyonları içermektedir. Bu koşullarda ozonun radikal hareketi hücre içerisinde inhibe edilmektedir. Diğer yandan, stoplazmik membran içeriğindeki çok sayıda proteinden dolayı ozon reaksiyonlarının gerçekleşmesi için bir alan sağlamaktadır. Kalıntı ozon bu membranı geçtiğinde, stoplazma ve kromozom ozon reksiyoları için tercih edilen alan olacağından ve nükleik asitler ozon tarafından parçalanarak ozon dezentegrasyonu gerçekleşmektedir. Bu mekanizma Esherichia coli bakterisi üzerinde yapılan birçok çalışma sonucunda ifade edilmiştir.

Bu çalışmada ozon kaynağı olarak PCI model GL-1 marka, hava ile beslenen ve 20 SCFH„e kadar (9,44 Ldk-1

) hava debisi ayarlanabilen, 15 PSIG hava basıncında (1,056 kg/cm2) bir jeneratör kullanılmıştır.

Ozon jeneratörü ve diğer deneysel düzenekler arasındaki bağlantılar teflon borular kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Oksidasyon, 40 cm yüksekliğinde ve 8 cm iç çapında cam reaktörde gerçekleştirilmiştir. Oksidasyon reaktöründen kullanılmadan çıkan ozonun absorblanması için bu reaktörü takip eden, içinde KI (Potasyum Iyodür) çözeltisi bulunan 2 adet seri bağlı, 250 mL hacmindeki gaz yıkama şişeleri kullanılmıştır. Ozon jeneratöründen çıkan teflon boru vanalar yardımı ile iki ayrı hatta ayrılmaktadır. Hattın birisi oksidasyon reaktörüne, diğeri ise jeneratörün veriminin

56

ölçülmesi için 2 adet seri bağlı 250 mL‟lik gaz yıkama şişelerine bağlıdır. Jeneratör ve bu iki düzenek arasındaki akım ayrımı paslanmaz çelikten vanalar yardımı ile gerçekleştirilmiştir.

Bu çalışma için farklı ozon dozları uygulanmıştır. Bu dozları sağlamak üzere farklı sürelerde geri devir çamuru ozonlanmıştır. 1saat ve 3saatlik sürelerde ozonlama yapılarak 0.014 gO3/gAKM ve 0.085 gO3/gAKM dozajları denenmiştir. 0.085 gO3/g

AKM ozon dozu uygulanan çamur ultrases ile dezentegre edilerek sonuçları değerlendirilmiştir. Çamurun dezentegrasyon öncesi ve sonrası partikül boyut analizi sonuçları ve mikroskopik görüntüleri elde edilmiştir.

Ozonun reaktörde tüketim miktarı aşağıdaki şekilde hesaplanmaktadır. Çamura uygulanan ozon dozunun hesabı aşağıdaki eşitlikteki gibi hesaplanmıştır.

4.2 Dezentegrasyon Uygulamaları

Seçilen dezentegrasyon yöntemlerinin uygulanması sonucu elde edilen dezentegre çamurun karbon kaynağı olarak kullanılabilirliğinin araştırılması için 1 Mart 2010 tarihinde ileri biyolojik atıksu arıtma tesisi geri devir çamuru alınmış ve karakterize edilmiştir.

Oksijen tüketim hızı (OTH) ve fosfor salınım testi yürütülmek üzere seçilen dezentegrasyon yöntemleri ve şartları aşağıda Çizelge 4.7‟ de verilmiştir.

Çizelge 4.7 : Seçilen dezentegrasyon yöntemleri ve şartları. Dezentegrasyon

yöntemi

Dezentegrasyon şartları Termo-kimyasal

(ısıl-kimyasal) pH: 10, Sıcaklık: 80C Süre: 1 saat Ultrases Süre: 30 dakika Amplitüt: %80 Hacim: 100 mL

57