Zeytin karasuyunun aerobik stabilizasyonunda biyo-ayrışma kinetiğinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, zeytin karasuyunun aerobik stabilizasyon sürecinde biyo-ayrışma kinetiği incelenmiştir. Çalışmada üç adet tam karışımlı kesikli reaktör kullanılmıştır. Bu reaktörlerden biri, ortam sıcaklığında ve üstü açık çalıştırılarak organik maddelerin biyo-ayrışma kinetiği, azalan substrat (TOK ve KOİ) cinsinden değerlendirilmiştir. Diğer reaktörler ise, 10 ve 25 ºC'de ve kapalı olarak çalıştırılmış, organik maddelerin biyo-ayrışma kinetiği reaktörlerden açığa çıkan CO2-C değerleri esas alınarak izlenmiştir. Biyo-ayrışma sürecinde açık reaktörden elde edilen TOK ve KOİ değerlerine CR+1. mertebe, Chen&Hashimoto ve Quiroga-Sales kinetik modelleri uygulanmış, kapalı reaktörlerden açığa çıkan CO2-C değerlerine ise Chen&Hashimoto, CR+1. mertebe, Gompertz ve Avrami kinetik modelleri uygulanmıştır. Deney sonuçları ile kinetik modellerin iyi uyduğu, en uygun modelin kapalı sistemde Avrami ve Gompertz modellerinin, açık sistemde ise CR+1. mertebe ve Quiroga-Sales modellerinin olduğu tespit edilmiştir. Kapalı sistem sonuçlarına göre CR+1. mertebe kinetik model esas alınarak karasuyun biyo-ayrışması için aktivasyon enerjisi hesaplanmış ve 10 ve 25 ºC sıcaklıklar için 1750 cal/mol olarak elde edilmiştir. Açık reaktörden elde edilen TOK ve KOİ verileri kullanılarak karasu içindeki organik maddelerin ortalama oksidasyon basamağı değişimi hesaplanmış ve bu değerin stabilizasyon sürecinde +0.27 mertebesinden +1.26 mertebesine yükseldiği tespit edilmiştir. Karasuyun biyo-ayrışma kinetiğinin düşük olduğu göz önüne alınarak aerobik stabilizasyon için uygun bir proses önerilmiştir.

In this study, biodegradation kinetics of olive mill waste (OMW) for aerobic stabilizations are investigated. Three completely mixed batch reactors are used in the study. One of the performance of the reactor (Reactor-1) measured without temperature control at ambient temperature according to decreasing the substrate (TOC and COD) and biodegraditon of organic substances have been evaluated. In the other reactors, operation temperature of 10 and 25 º C and closed, monitoring of bio-degradation is based on CO2-C evaluation. Data obtained from the Reactor-1, CR +1st-order, Chen & Hashimoto and Quiroga-Sales kinetics models are applied. Data obtained from the closed reactors, Chen & Hashimoto, CR +1st-order, Gompertz and Avrami kinetic models are applied and the experiment results and model parameters have been evaluated extensively. The most appropriate models in closed systems are Avrami and Gompertz and for the open system, the CR +1st-order and Quiroga-Sales kinetic models have showed good compliance. Closed system results based on the CR +1st-order model, biodegradation kinetic coefficients acquired have been used to estimate temperature activation energy of biodegradation and temperature coefficient for 10 and 25 º C, and have been calculated as 1750 cal/mol and 1.01, respectively. Using TOC and COD values obtained from the open reactor mean oxidation state of carbon (MOC) was calculated for organic matter in OMW. MOC value for raw OMW was +0.27 and at the end of the stabilization process the value increased +1.26. By considering the low bio-degradation kinetics for OMW, suitable stabilization process has been suggested.