Süt endüstrisi atıksularında ultrases önişleminin partikül boyut dağılımına etkisi

Abstract

Süt ve süt ürünleriendüstrisi atıksuları yüksek organik madde içeriği ile karakterize edilir ve bu nedenle genellikle biyolojik proseslerle arıtılır. Atıksularda organik maddelerin partikül boyut dağılımı (PBD) ise biyolojik ayrışma hızını etkileyen en önemli unsurlardan biridir. Partiküllerin boyutunun indirgenmesi hidroliz sürecini kısaltacağından, arıtma süresini, buna bağlı olarak maliyetleri de azaltacaktır. Bu amaçla aktif çamur prosesi öncesinde önişlem olarak ultrases uygulaması etkili olabilmektedir. Ultrases adı verilen 16 kHz – 100 MHz aralığındaki ses dalgaları bir taraftan akustik kavitasyon oluşturarak mekanik parçalanmaya neden olurken, diğer taraftan da hidroksil radikalleri oluşturarak kimyasal oksidasyon sağlayabilmektedir. Bu çalışmada süt ürünleri endüstrisi atıksuyunda ultrases önişleminin PBD üzerine etkisi araştırılmıştır. Peynir çeşitleri, tereyağı, yoğurt ve ayran üreten bir işletmenin biyolojik arıtma girişinden alınan atıksuyun karakterizasyonu ve PBD belirlendikten sonra, 0.25 W/mL spesifik gücünde 2, 4 ve 8 dakikalık süreler ile ultrases uygulanmış ve PBD'deki değişim izlenmiştir. PBD analizinde ardışık filtrasyon-ultrafiltrasyon yöntemi uygulanmıştır. Toplam kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) konsantrasyonu 2560 mg/L olan ham atıksuyun 2 nm gözenek çaplı filtreden geçebilen KOİ konsantrasyonu 8 dk ultrases uygulaması ile 500 mg/L'den 760 mg/L'ye yükselmiştir. Böylece çözünmüş olarak kabul edilebilecek 2 nm'nin altındaki organik partiküller %52 oranında artarken, toplam KOİ içerisindeki oranı da %19.5'ten %29.7'ye yükselmiştir.

Dairy wastewaters are characterized by high organic content, and so they are treated by biological processes. Particle size distribution (PSD) of organic matter in wastewaters is one of the most important factors which affect the rate of biological degradation. Since the reduction of particle size will decrease the hydrolysis time, this causes a decrease in treatment time and so, cost reduction. With this aim, before the activated sludge process, the application of ultrasound as a pretreatment can be efficient. Sound waves between 16 kHz – 100 MHz which are named ultrasound cause mechanical destruction by creating acoustic cavitation, while providing chemical oxidation by generating hydroxyl radicals. In this study, the effect of ultrasound pretreatment on PSD in dairy wastewater was investigated. The wastewater sample taken from the influent of biological treatment of a plant producing cheese species, butter, yogurt, and buttermilk was characterized, and after determination of PSD, ultrasound with 0.25 W/mL specific power was applied for the periods of 2, 4, and 8 minutes and the changes in the PSD was observed. The sequenced filtration-ultrafiltration method was applied for PSD analyses. In the raw wastewater with 2560 mg/L total chemical oxygen demand (COD), the COD which can pass through the filter with 2 nm pore size was increased from 500 mg/L to 760 mg/L by 8 min ultrasound application. Thus, organic particles below 2 nm which can be accepted as soluble were increased 52%, while its ratio in total COD was increased from 19.5% to 29.7%.