Hidrodinamik kavitasyon ile dezentegre edilen çamurlardaki çözünmüş azot ve fosfor seviyelerinde meydana gelen değişimler

Abstract

Bu çalışmada, bir gıda işleme fabrikasındaki atıksu arıtma tesisinden kaynaklanan atık aktif çamur, orifis bazlı bir hidrodinamik kavitasyon cihazı ile laboratuvar ölçeğinde mekanik olarak dezentegre edilmiştir. Çamur dezentegrasyonu için optimum işletme şartlarının belirlenmesi amacıyla farklı delik çaplarına (3, 4, ve 5 mm) sahip orifis plakaları kullanılmış ve kavitasyon sistemi üç farklı kavitasyon sayısını (0,2, 0,5 ve 0,8) sağlayacak şekilde işletilmiştir. Kavitasyonun sonundaki en yüksek çözünmüş toplam kjeldahl azotu (ÇTKN) değerleri, 3 ve 4 mm’lik orifis plakalarının kullanıldığı ve kavitasyon sayısının 0,2’ye ayarlandığı şartlarda tespit edilmiştir. Ancak başlangıç ÇTKN değerleri göz önüne alındığında 3 mm’lik orifis plakasının kullanıldığı ve kavitasyon sayısının (Cv) 0,2’ye ayarlandığı durumda meydana gelen artışın daha belirgin olduğu görülmüştür. Uygulanan hidrodinamik kavitasyon yöntemi çözünmüş toplam fosfor (ÇTP) içeriklerinde de artışa neden olmuştur. Özellikle kavitasyonun ilk 90 dakikasında belirgin artışlar meydana gelmiştir. Çalışma sonuçları, 150 dakikalık kavitasyonun ardından çamurdaki toplam azot ve toplam fosforun, sırasıyla %47’sinin ve %50’sinin çözünmüş formlara dönüştüğünü göstermektedir. Çözünmüş azot ve fosfor konsantrasyonlarında meydana gelen bu artışa göre, orifis plakalı hidrodinamik kavitasyon yöntemi etkili bir çamur dezentegrasyonu sağlayabilmiştir.

In the present study, waste activated sludge (WAS) that originated from a food processing facility was disintegrated mechanically on a laboratory scale using an orifice-based hydrodynamic cavitator. To determine optimum operation conditions for sludge disintegration, orifice plates with varying vent hole diameters (3, 4, and 5 mm) were used, and the cavitation setup was operated at three different cavitation numbers (0.2, 0.5 and 0.8). The maximum soluble total kjeldahl nitrogen (STKN) value at the end of 150 minutes of cavitation was observed in trials with orifice diameters of 3 and 4 mm and with cavitation number (C-v) of 0.2. However, when the initial levels of STKN were considered, more marked increase was occurred in case of the cavitation number of 0.2 and orifice diameter of 3 mm. The applied hydrodynamic cavitation method also caused an increase in soluble total phosphorus (STP) contents. Especially, the increment occured in the first 90 minutes of cavitation was more pronounced. The results showed that 47% of TKN and 50% of TP, were solubilized after a cavitation period of 150 minutes. According to the increases in STKN and STP, orifice-based hydrodynamic cavitation appeared to be an efficient method for sludge disintegration.