Aerobic and anaerobic digestion processes aim to degrade the organic matter content of the sludge, remove pathogenic microorganisms from sludge, and produce a stabilized sludge. In the last years, pre-treatment of sludge prior to the digestion process gained more importance due to the potential of increasing sludge solubilization and minimization. This study investigates the effect of enzymatic pre-treatment application prior to the aerobic and anaerobic digestion processes of wastewater sludges. For this purpose, sludge samples were obtained from four different urban and domestic wastewater treatment plants. Digestion tests were carried by operating one control reactor and one enzymatically pre-treated reactor for each sludge sample obtained. An enzyme mixture consisted of alpha-amylase, beta glucanase, lipase, protease, and celllulase was added to the sludge samples 0,5% by volume.The results of the study showed that the enzymatic pre-treatment plays an important role on the performances of the digestion processes. In aerobic digesters, minimization of sludge production was enhanced by the application of enzymatic pre-treatment. Enzyme added reactors showed better TS, VS, MLSS, and MLVSS removals by 43%, 51%, 44%, and 46% reduction in average, compared to the removals of control reactors by 24%, 31%, 28%, and 32% respectively, in average. Enzymes had great impact on the solubilization of large molecular compounds into smaller molecules by the destruction of cell structure. Compared to the control reactors, enzymatically pre-treated reactors showed better performances on the solubilization, which is determined by increased sCOD and DOC concentrations. Enzymatic pre-treatment also affected the release of extracellular polymeric substances from sludge flocs and enzyme addition led to an increase in the protein and carbohydrate contents of sludge. During the digestion process, COD, sCOD, and EPS contents of the sludge samples decreased, where pre-treated reactors showed better removal efficiencies. The dewaterability of sludge samples was deteriorated when they were enzymatically pre-treated at the initial stage. Then, by the aerobic digestion and the degradation of EPS, dewaterability was improved. Similar results were obtained for the anaerobic digesters in terms of sludge minimization and solubilization. In addition, enzymatic pre-treatment prior to the anaerobic digestion resulted in improved biogas production and increased methane potential. In both digestion processes, removal of pathogens was successfully achieved. At the end of the aerobic digestion, the reductions in TC, FC, and FS were about 99,78%, 99,84%, and 99,82%, respectively. At the end of the anaerobic digestion, the reductions in TC, FC, FS, and salmonella were found to be about 99,82%, 99,96%, <99,99%, and 99,98%, respectively. During the study, both urban and domestic wastewater sludge samples were tested but no relationship was found between the source of the sludge and the digestion process.

Aerobik ve anaerobik bozulma çalışmaları çamurun organik madde içeriğinin giderilmesini, çamurdan patojenik mikroorganizmaların giderilmesini ve stabil bir çamur üretmeyi hedeflerler. Son yıllarda, bozulma çalışmaları öncesi ön-işlem uygulamaları çamurun çözünebilirliğini ve minimizasyonunu arttırdıkları için daha fazla önem kazanmışlardır. Bu çalışma, aerobik ve anaerobik bozulma prosesi öncesi atıksu arıtma çamurlarına enzim ön- işlemi uygulanmasının etkilerini araştırmıştır. Bu amaçla, dört farklı evsel ve kentsel atıksu arıtma tesisinden çamur numuneleri alınmıştır. Bozulma çalışmaları, her farklı tesisten alınan çamur numunesi ile bir kontrol reaktörü ve bir de enzim ön-işlemi uygulanmış reaktör kurularak sürdürülmüştür. Alfa-amilaz, beta glukanaz, lipaz, proteaz ve sellülazdan oluşan bir enzim karışımı, hacimsel olarak 0,5% olmak üzere çamur numunelerine eklenmiştir.Çalışmanın sonuçları, enzim ön-arıtımın bozulma işlemlerinin performansında önemli bir rol oynadığını göstermiştir.Aerobik reaktörlerde, çamur minimizasyonu enzim ön-işlemi uygulanarak arttırılmıştır. Enzim eklenen reaktörler TKM, UKM, AKM ve UAKM parametleri için sırasıyla ortalama %43, %51, %44 ve %46 giderim elde ederken aynı giderimler kontrol reaktörlerinde %24, %31, %28 ve %32 olarak belirlenmiştir. Enzimler, hücre yapısını parçalayarak büyük moleküler bileşenlerin küçük moleküler bileşenlere çözünebilirliğini arttırılmasında büyük etki göstermiştir. Kontrol reaktörlerine kıyasla, enzim ön-işlemi görmüş çamurların çKOİ ve ÇOK değerleri artarak daha iyi çözünebilirlik gösterdiklerini ortaya koymuşlardır. Enzim ön-işlemi ayrıca hücredışı polimerik maddelerin çamur floklarından serbest bırakılmasını ve çamurun protein ve karbonhidrat içeriğinin artmasını sağlamıştır. Artan zamanla, KOİ, çKOİ ve hücre dışı polimerik maddeler azalmış olup, enzim ön-işlemi uygulanan çamur numuneleri daha iyi giderim verimliliği göstermişlerdir. Çamurun susuzlaştırılabilirliği, enzim eklenmesi ile kötüleşmiş olup, daha sonra bozulma işlemi ve hücre dışı polimerik maddelerin giderimi ile iyileşmiştir. Anaerobik reaktörlerde de minimizasyon ve çözünebilirlik anlamında benzer sonuçlar elde edilmiştir. Ek olarak, toplam biyogaz üretimi ve üretilen biyogazın metan içeriği enzim eklenen reaktörlerde daha iyi sonuçlar vermiştir. İki bozulma işleminde de, patojenlerin giderimi başarıyla sağlanmıştır. Aerobik bozulma sonunda TK, FK ve FS giderimleri sırasıyla yaklaşık %99,78, %99,84 ve %99,82 iken anaerobik bozulma sonunda TK, FK, FS ve salmonella giderimleri sırasıyla yaklaşık %99,82, %99,96, <%99,99, and %99,98 olarak belirlenmiştir. Çalışmada evsel ve kentsel atıksu arıtma tesislerine ait çamur numuneleri kullanılmış olup, çamurun kaynağı ve de bouzlma işlemi arasında bir bağlantı bulunanamamıştır.