Simultaneous dissolution and uptake of nutrients in microalgal treatment of the secondarily treated digestate

Ulgudur, Nilufer/0000-0003-3410-0598WOS: 000489307800030Anaerobic digestion processes result in large volumes of digestates which still require the development of elaborate and viable management options to improve the sustainability of these processes. Coupling of secondary anaerobic treatment with a microalgal nutrient removal process may serve benefits such as residual biogas and associated greenhouse gas capture from the digestate content, microalgal biomass build-up and its further valorization. This study investigated the applicability a microalgal nutrient removal process in a secondarily treated digestate (the digestate of a digestate) as a complementary unit. The results indicated that up to 100% dissolved reactive phosphorus (DRP), 97.8% total dissolved phosphorus (TDP) and 93.7% ammonium nitrogen (NH4+-N) removal could be attained in the treatment of the digestate of a digestate using microalgal cultures. Folding phosphorus concentrations via dissolution was found to compensate for dilution related phosphorus deficiency for microalgal growth. Microalgal biomass obtained by the end of operation could be concentrated from 6.4-15.5 mg/L to 164.2-502.6 mg/L (2100-7900%) by simple gravity settling which was correlated with the prevalence of agglomerated particles in the size range of 10-100 mu m. The results demonstrated not only the applicability of the microalgal process after secondary anaerobic treatment of the digestate, but also brought about the dissolution concept for nutrients during microalgal growth

High-rate anaerobic treatment of digestate using fixed film reactors

Ulgudur, Nilufer/0000-0003-3410-0598; Demirer, Goksel/0000-0001-6030-2041WOS: 000483405400073PubMed: 31284204The effluent stream of the anaerobic digestion processes, the digestate, accommodates high residual organic content that needs to be further treated before discharge. Anaerobic treatment of digestate would not only reduce the residual organic compounds in digestate but also has a potential to capture the associated biogas. High-rate anaerobic reactor configurations can treat the waste streams using lower hydraulic retention times which requires less footprint opposed to the conventional completely stirred tank reactors. This study investigated the high-rate anaerobic treatment performance and the associated biogas capture from the digestate of a manure mixture composed of 90% laying hen and 10% cattle manures in fixed-film reactors. The results indicated that it was possible to reduce total chemical oxygen demand content of the digestate by 57-62% in 1.3-1.4 days of hydraulic retention time. The corresponding biogas yields obtained were in the range of 0.395-0.430 L-biogas/gVS(added) which were found to be comparable to many raw feedstocks. Moreover, significant total phosphorus reduction (36-47%) and greenhouse gas capture (over 14.5-18.1 tCO(2)e/d per m(3) digestate) were also recorded in the anaerobic fixed-film reactors. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved

Halojenli organik maddelerin ardışık biyolojik (anaerobik/ aerobik) sistemlerle giderimi

TÜBİTAK YDABÇAG Proje01.08.2001Olumsuz sağlık ve çevresel etkileri bazında en önemli organik kökenli kirleticiler arasında yer alan halojenli bileşikler başlıca pestisid, plastik, çözücü, iletken, kağıt, vb. üretimi ve kullanımı gibi endüstriyel ve tarımsal etkinliklerin ya n ı sıra su arıtımında kullanılan dezenfeksiyon amaçlı klorlama işlemi sonucu oluşmakta ve yoğun olarak alıcı ortamlara ulaşmaktadır. Biyolojik olarak kolayca parçalanamayan halojenli organik bileşiklerin içerdikleri halojen gruplarının mikroorganizmalar üzerinde toksik etkilerinin olduğu bilinmektedir. Bunun en önemli nedeni, doğadaki mikroorganizmaların bu sentetik halojenli bileşikleri biyolojik olarak parçalamaları için, gereken enzimleri sentezleyememeleridir. Sonuçta bu bileşikler konvansiyonel biyolojik yöntemlerle arıtılamamaktadır. Ancak uygun mikrobiyel kültür(ler), işletim şartlan, mikrobiyel alıştırma, ko-substrat metabolizması, vb. sağlanarak halojenli organik maddeler indirgen anaerobik bir ortamda giderilebilmektedir. Bu çalışmada bazı halojenli organik bileşiklerin (TCAA, CAA ve 2,4-D), pestisitlerin (lindan ve dieldrin) ve 3-klorofenolün anaerobik arıtım üzerindeki etkileri ile dieldrin ve 2,4-D'nin giderimleri araştırılmıştır. Bu bileşiklerin kesikli anaerobik kültürler (karışık ve Methanosarcina kültürleri) üzerindeki toksisite düzeyi de belirlenmiştir. Anaerobik kültürleri TCAA ve CAA'ya alıştırmak için bir yükleme stratejisi geliştirilmiştir. Daha sonra, bu bileşiklerden TCAA, 2,4-D, lindan ve dieldrinin anaerobik granulier üzerindeki toksik etkisi sürekli reaktörler (iki aşamalı YAÇYA) ile yapılan deneylerle araştırılmıştır

Anaerobic treatability and biogas production potential studies of different agro-industrial wastewaters in Turkey. Biodegradation

Abstract The anaerobic treatability and methane generation potential of the wastewaters of the three important agroindustries in Turkey, namely, cheese-making, poultry breeding and the olive-oil mill industries were studied. Biochemical methane potential (BMP) experiments were conducted for different initial chemical oxygen demand (COD) concentrations. The results indicate that anaerobic treatment was possible for all the wastewaters studied and the biogas produced had a high methane content

Evsel ve agro-endüstriyel atıklardan organik asit eldesi

TÜBİTAK ÇAYDAG15.10.2008Bu projede önemli bir çevre kirliliği kaynağı olan ve ülkemizde yüksek miktarlarda üretilen evsel ve agro-endüstriyel atıklar (peynir altı suyu, organik bazlı evsel katı aık, büyükbaş hayvan gübresi, şeker endüstrisi atıkları) organik asitlere dönüştürülmesi ve geri kazanımı çalışılmıştır. Peynir altı suyu ile yapılan deneylerde ilk etapta uçucu yağ asidi (UYA) eldesinin optimizasyonu kesikli reaktörler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. pH değerinin 3 civarlarında seyretmesi ve tepe gazı ölçümlerinde metan bulunmaması metanojenik bakterilerin tamamen inhibe edildiğinin göstergesidir. Yapılan deneyler sonucunda, metanojenik aktivite başarılı bir biçimde durdurulmuş ve atıksudaki kimyasal oksijen ihtiyacı %7.6-27 aralığında uçucu yağ asidine dönüştürülebilmiştir. Organik bazlı evsel katı atık (OBEKA) ile yapılan deneylerin ilk bölümünde sızdırma yataklı reaktörlerde (SYR) çalışılmış, % 50-60’lara varan hidroliz verimi elde edilmiş ve 80 günlük işletim sonunda 7000-9000 mg tUYA üretilmiştir. Yapılan deneylerin ikinci bölümünde atık öncelikle pH’ ı kontrol edilen, optimum koşullarda günlük besleme- boşaltma prensibine göre işletilmiş olan sürekli karıştırılan reaktörlerde uçucu organik asitlere dönüştürülmüş; sonra da biyokimyasal metan potansiyeli (BMP) testine ait kesikli reaktörlerde gaz üretimi sağlanmıştır. Sonuç olarak yemek, sebze, meyve ve kağıttan oluşan organik atığın maksimum asidifikasyonunu sağlamak için gereken optimum işletim koşulları; organik yükleme hızı 15 g UK/L.gün, pH değeri 5.5 ve hidrolik bekletme süresi 2 gün olarak saptanmıştır. BMP deneylerinin sonuçları, anaerobik reaktörü iki faza ayırmanın ve asidifikasyon fazını optimum koşullarda işletmenin metan üreten reaktörde performansı artırdığını kanıtlamıştır. Projenin diğer bir bölümü kapsamında büyükbaş hayvan gübresi ile yapılan deneylerde hidrolik bekletme süresi (HBS), organik yükleme hızı (OYH) ve pH optimizasyonunu ile UYA üretim verimini maksimize etme amaçlanmıştır. Bu bölümde 2 günlük HBS (KBS) ve 15 g UKM/L.gun OYH değerleri gübrenin anaerobik asidifikasyonu için optimum değerler olarak belirlenmiştir. Son bölümde çalışılan şeker endüstrisi atıklarıyla ilk önce optimum asidifikasyon, dolayısıyla optimum UY A üretim, koşulları saptanmaya çalışılmış, daha sonra üretilen UY Aların elde edilen fermantasyon sıvısından ekstraksiyonu uygulanmıştır. Ekstraksiyon deneylerinde, fermentasyon sıvısından UYA’ların geri kazanım verimine, pH ve solvent konsantrasyonunun etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak optimum pH 2,5 olarak belirlenmiştir. Bu pH’da UYA’ların geri kazanım yüzdelerinin, ekstrakt edilen asitin tipine ve kerosen içerisindeki TOPO konsantrasyonuna bağlı olarak % 43,3 ve 97,6 arasında değiştiği gözlenmiştir.In this project, domestic and agro-industrial wastes (cheese whey, organic fraction of solid waste, dairy manure, sugar industry wastes), which are significant sources of environmental pollution and are produced in vast amounts in our country, were converted into organic acids and recovered. In the experiments conducted with cheese whey, the optimization of volatile fatty acids was performed by using bacth reactors. pH value of 3 and existance of no methane content in the reactors were the indications of complete inhibition of methanogenic bacteria. As a result of experiments conducted, the methanogenic activity was stopped succesfully and 7.6- 27% of the chemical oxygen demand could be converted into volatile fatty acids (VFA). In he first part of the experiments conducted with the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW), leaching bed reactors (LBR) were operated and 50-60% of hydrolysis efficiencies were obtained, and 7000-9000 mg tVFA was produced at the end of the 80-day operation period. In the second part of the experiments, OFMSW were converted into organic acids in the fed-batch continously stirred tank reactors (CSTRs), then in the batch reactors of biochemical methane potential (BMP) test, gas production was achieved from these acids. As a result of BMP test, it was proved that separating the reactor into two parts and operating the acid reactor at optimum conditions enhanced the operation performance. In the experiments conducted by dairy manure, it was aimed to optimize the hydraulic retention time (HRT), organic loading rate (OLR) and pH for the maximum VFA production. At the end of this study, HRT and OLR of 2 days and 15 g VS/L.day were determined as the optimum conditions for anaerobic acidification. In the last part of the project, firstly, the optimization in the acidification conditions of sugar industry wastes was studied, and then the produced VFAs were extracted from the fermentation liquid. In the extraction experiments, effect of pH and solvent concentration on VFA recovery efficiency was examined. As a result, the optimum pH was determined as 2,5. At this pH value, it was observed that the recovery percentages varied between 43,3% to 97,6% depending on the type of acid and TOPO concentration in the kerosene