The effect of disintegration by classical and advanced fenton processes on minimization and characterisitics of the wastewater sludges

Abstract

Biyolojik arıtım kullanan atıksu arıtma tesisleri güvenli bir şekilde bertaraf edilmesi gereken yüksek miktarda çamur üretmektedir. Son yıllarda çalışmalar değişik teknikler kullanılarak çamur üretimini azaltmaya ve biyolojik stabilizasyon öncesinde biyolojik parçalanabilirliğini arttırmaya yoğunlaşmıştır.Bu çalışmada çamur ön arıtım tekniği olarak İleri Fenton Proses yönteminin rolü değerlendirilmiştir. İleri Fenton Oksidasyonunun verimini göstermek amacıyla bazı deneylerde çamur örneklerine Klasik Fenton Prosesi de uygulanmıştır. Değişik deneysel şartlar altında kesikli reaktör prensibiyle İleri Fenton Prosesinin çamur dezentegrasyonuna olan etkisi incelenmiştir. Bu amaçla Fenton reaktifi olarak sıfır değerlikli elementer demir tozu ve hidrojen peroksit kullanılmıştır. İleri Fenton Oksidasyonun çamur dezentegrasyonuna ola etkisi çözünmüş kimyasal oksijen (KOİ) değerindeki artış ve dezentegrasyon derecesi ölçülerek analiz edilmiştir. Ön arıtım uygulanmış ve ham çamurun susuzlaştırma özellikleri kapiler emme süresi ve kompakt edilebilirlik parametrelerinin ölçülmesiyle belirlenmiştir. Çamurun reolojik özellikleri viskozite ölçümüyle analiz edilmiştir.Elde edilen sonuçlar 1 saatlik reaksiyondan sonra dezentegrasyon prosesinin bir sonucu olarak çözünmüş kimyasal oksijen değerinde artış olduğuna işaret etmiştir. Reaksiyon süresi analizi reaksyon süresindeki artış çözünmüş KOİ değerinin arttırmış, ve aynı anda askıda katı madde (AKM) oranı hücrelerin parçalanması nedeniyle azalmıştır.Kapiler emme süresi analizi İleri Fenton Prosesinin çamurun susuzlaştırma özelliğini iyileştirdiğini ortaya koymuştur. İleri Fenton oksidasyonundan sonra ön arıtım uygulanmamış çamura gore daha düşük kapiler emme süresi gözlemlenmiştir. Çamur floklarının partikül boyutu Fenton oksidasyounun koagülant etkisi nedeniyle artmıştır. Kompakt edilebilirlik, kek katı konsantrasyonu açısından, İleri Fenton arıtımından sonra artış göstermiştir. İleri Fenton oksidasyonu partikül boyutundaki artışa bağlı olarak çamurun çökelebilirliğini zayıflatmıştır. İleri Fenton Porsesi, çamur örneklerinin viskozite değerlerinde bir miktar artışa neden olmuştur

Wastewater treatment facilities using biological treatment processes produce large quantity of sludge that must be disposed of safely. In recent years researches focused on sludge minimization, during wastewater treatment by using different methods to improve biodegradability of the sludges before biological stabilization.In this research the role of Advanced Fenton Process (AFP) as a sludge pretreatment method was investigated. In order to demonstrate the efficiency of the Advanced Process, in some experiments Classic Fenton Process was also applied to sludge samples. Batch experiments under different operational conditions were conducted to evaluate the efficiency of Advanced Fenton Process on sludge disintegration. For this purpose, zero valent iron (Fe0) and hydrogen peroxide (H2O2) were used as Fenton reagents. The influence of Advanced Fenton Process on sludge disintegration was analyzed by measuring the increase in soluble chemical oxygen demand (sCOD) and degree of disintegration. Dewatering characteristics of the untreated and pretreated sludge samples were determined by measuring capillary suction time and compactibility in terms of cake solids concentration. Rheological behavior of the sludge samples was analyzed by viscosity measurements.The results obtained demonstrated that after 1 hour of reaction time, soluble chemical oxygen content of the sludge increased as a result of the disintegration process. The reaction time analysis showed that increase in the reaction time led to an increase in the sCOD concentration and MLSS concentration decreased due to cell disruption. Capillary Suction Time measurements demonstrated that AFP improved sludge dewaterability. Particle size of sludge flocs increased due to coagulant effect of Fenton treatment. Compactibility, in terms of cake solids concentration, also enhanced after Advanced Fenton treatment. On the other hand AFP deteriorated settleability of the sludge samples. Advanced Fenton pretreatment caused to a low increase in viscosity of the sludge samples.