Pretreatment of wastewater sludge by pulsed electric field application at different pH conditions

Abstract

Atıksu arıtma prosesleri sonucunda oluşan çamurların güvenli bir şekilde kullanılması veya bertaraf edilmesi için öncelikle stabilize edilmesi ve susuzlaştırılması gerekmektedir. Biyolojik çamur çürütme prosesleri ekonomik ve çevre dostu olmaları nedeniyle tercih edilen stabilizasyon yöntemleridir. Ancak bu prosesler uzun hidrolik bekleme süreleri ve geniş arıtma alanları gerektirmektedir. Bu olumsuzlukların giderilmesi ve çamurun parçalanabilirliğinin arttırılması amacıyla çeşitli ön arıtma yöntemleri geliştirilmiştir.Bu çalışmanın amacı, vurgulu elektrik alan (VEA) uygulamasının bir çamur ön arıtma yöntemi olarak değerlendirilmesidir. Bu amaçla çamur örneklerine çeşitli pH koşullarında 30 kV/cm'e kadar VEA uygulanmıştır. Spesifik filtrasyon direnci ve kapiler emme zamanı analizleri sonucunda VEA uygulamasının çamur susuzlaştırma verimini azalttığı tespit edilmiştir. Ancak VEA uygulaması, çamur kekindeki katı madde içeriği yönünden çamur sıkıştırabilirliğini arttırmıştır. Yarı sürekli aerobik çamur çürütme deneyleri sonucunda, VEA uygulanan çamur ile beslenen reaktörlerdeki KOİ giderim miktarının ham çamur ile beslenen reaktörlerdeki KOİ giderim miktarından ortalama yüzde 7.8 yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Bu oranın uçucu katı madde giderim hızı için yüzde 4.6 olduğu belirlenmiştir. Kesikli aerobik çamur çürütme deneyleri sonucunda, VEA ile ön arıtımın KOİ ve uçucu katı madde giderim miktarlarını sırasıyla yüzde 3.4 ve 2.2 arttırdığı tespit edilmiştir.Atıksu arıtma prosesleri sonucunda oluşan çamurların güvenli bir şekilde kullanılması veya bertaraf edilmesi için öncelikle stabilize edilmesi ve susuzlaştırılması gerekmektedir. Biyolojik çamur çürütme prosesleri ekonomik ve çevre dostu olmaları nedeniyle tercih edilen stabilizasyon yöntemleridir. Ancak bu prosesler uzun hidrolik bekleme süreleri ve geniş arıtma alanları gerektirmektedir. Bu olumsuzlukların giderilmesi ve çamurun parçalanabilirliğinin arttırılması amacıyla çeşitli ön arıtma yöntemleri geliştirilmiştir.Bu çalışmanın amacı, vurgulu elektrik alan (VEA) uygulamasının bir çamur ön arıtma yöntemi olarak değerlendirilmesidir. Bu amaçla çamur örneklerine çeşitli pH koşullarında 30 kV/cm'e kadar VEA uygulanmıştır. Spesifik filtrasyon direnci ve kapiler emme zamanı analizleri sonucunda VEA uygulamasının çamur susuzlaştırma verimini azalttığı tespit edilmiştir. Ancak VEA uygulaması, çamur kekindeki katı madde içeriği yönünden çamur sıkıştırabilirliğini arttırmıştır. Yarı sürekli aerobik çamur çürütme deneyleri sonucunda, VEA uygulanan çamur ile beslenen reaktörlerdeki KOİ giderim miktarının ham çamur ile beslenen reaktörlerdeki KOİ giderim miktarından ortalama yüzde 7.8 yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Bu oranın uçucu katı madde giderim hızı için yüzde 4.6 olduğu belirlenmiştir. Kesikli aerobik çamur çürütme deneyleri sonucunda, VEA ile ön arıtımın KOİ ve uçucu katı madde giderim miktarlarını sırasıyla yüzde 3.4 ve 2.2 arttırdığı tespit edilmiştir.

Wastewater treatment processes produce large amounts of sludge to be stabilized and dewatered before safe utilization or disposal. Biological degradation processes are usually preferred sludge stabilization methods since they are cost-effective and environmentally friendly. However they have some limitations in terms of long treatment times and large working areas requirements. To overcome these limitations and to improve sludge biodegradability, different pretreatment methods are developed.The objective of this study is to evaluate pulsed electrical field (PEF) application as a sludge pretreatment method. For this purpose, PEF up to 30 kV/cm with different pH conditions was applied on sludge. The results demonstrated that PEF pretreatment deteriorated sludge dewaterability measured in terms of specific resistance to filtration and capillary suction time. However PEF pretreatment improved sludge compactibility measured in terms of cake dry solids content. According to semi-continuous aerobic biodegradability tests, the mean COD removal was increased by 7.8 % and the mean VS removal was increased by 4.6 %, for the reactors fed with PEF pretreated sludge compared to the control reactors. Batch aerobic biodegradation experiments demonstrated that the mean improvements supplied by PEF pretreatment were 3.4 and 2.2 %, for COD and VS removals, respectively.