Sabit yataklı reaktörlerde mikrobiyal nitrat giderimi ve kinetiği

Abstract

ÖZET İçme suyu kaynaklarındaki nitrat derişiminin artması halk sağlığı için potansiyel bir tehlike oluşturmaktadır. Bu nedenle, bir sabit yataklı biyofilm reaktörle, içme sularından nitrat giderimi çalışılmıştır. Paracoccus denitrificans, NRRL B - 3784 hücrelerinin tutuklanmasında matriks olarak, lif kabağı süngeri ve kalsiyum alginat jeli kullanılmıştır. Proses ve nitrat giderimi üzerine besleme çözeltisi debisi ve nitrat içeriği, C/N (karbon/azot) oranı ve farklı karbon kaynaklarının etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, nitrat giderimi ile ilgili kinetik parametreler incelenmiştir. Lif kabağı süngeri için, çalışılan tüm debilerde çıkış suyundaki nitrat derişimi, World Health Organization (WHO) ve U.S. Environmental Protection Agency (EPA) tarafından izin verilen sınırların altında bulunmuştur. Maksimum reaktör verimliliği 78,67 mg/l h olarak en yüksek debide (482,57 ml/h) elde edilmiştir. Besleme çözeltisi nitrat içeriği, 300 mg/I'ye kadar, çıkış suyundaki nitrat derişimi standartların altında bulunmuştur. Maksimum reaktör verimliliği ve nitrat giderme hızı, 41 1 mg/l h yükleme hızında sırasıyla 373,60 mg/l h ve 60,81 mg/l h olarak bulunmuştur. Ca-alginat jel için, çıkış suyundaki nitrat içeriği, 150,00 ml/h'lik debiye kadar standartların altında bulunmuştur. Maksimum reaktör verimliliği 31,53 mg/l h olarak 150 ml/h'lik debide elde edilmiştir. Besleme çözeltisi nitrat içeriği 250 mg/I'ye kadar, çıkış suyundaki nitrat derişimi standartların altında bulunmuştur. Maksimum nitrat giderme hızı ve reaktör verimliliği 397,50 mg/l h'lik yükleme hızında sırasıyla 342,06 ve 30,70 mg/l h olarak elde edilmiştir. Her iki matriks için en iyi verim, kaybon kaynağı olarak etanolda ve C/N=2'de elde edilmiştir.

SUMMARY Elevated nitrate concentrations in drinking water sources present a potential risk to public health. Therefore, the nitrate removal by denitrification in a packed bed biofilm reactor was studied. The vegetable sponge of Luffa cylindirica and calcium alginate gel were studied as a matrix for the immobilization of Paracoccus denitrificans NRRL B - 3784 cells. The effects of feed solution flow rates and its nitrate content, C/N rations and different carbon sources on the nitrate removal performance were investigated. In addition, the kinetic parameters on the nitrate removal were calculated. When vegetable sponge was used as a matrix, for all feed solution flow rates, the nitrate concentrations of the product water at the reactor exit were found to be below the limits allowed by WHO and EPA. The maximum reactor productivity was 78,67 mg/l h and obtained from the highest feed solution flow rate, 482,57 ml/h. On the other hand, up to 300 mg/l feed solution nitrate content, the present system is able to produce a drinking water with a nitrate content below the allowed limits. For the nitrate loading rate of 41 1 mg/l h, the maximum nitrate removal rate and the reactor productivity were found as 373,60 and 60,81 mg/l h, respectively. When calcium alginate gel was used as a matrix, up to 150,00 ml/h feed solution flow rate, the present system is able to produce a drinking water with a nitrate content below the allowed limits. The maximum reactor productivity was 31,53 mg/l h and obtained from the feed solution flow rate,150,00 ml/h. On the other hand, up to 250 mg/l feed solution nitrate content, the present system is able to produce a drinking water with a nitrate content below the allowed limits. For the nitrate loading rate of 397,50 mg/l h, the maximum nitrate removal rate and the reactor productivity were found as 342,06 mg/l h and 30,70 mg/l h, respectively. In addition, the optimum carbone source and C/N ratio for both matrix were ethanol and C/N=2, respectively.