Phosphorus removal from municipal wastewaters

Abstract

IV ÖZET Atıksulardan fosfor giderimi özellikle göller ve kapalı körfezlerde oluşabilecek ötrifikasyonu önlemek amacıyla önem kazanmaktadır. Son yıllarda, biyolojik fosfor giderimi kimyasal çökeltme prosesleri ile karşılaştırıldığında, düşük yatırım ve işletme masrafları bakımından ilgi çekmektedir. Atıksulardan biyolojik fosfor giderimi aktif çamurun fosfat depolayan bakterilerle zenginleştirilmesine dayanmaktadır. Bu bakteriler P gideren organizmalar ya da polifosfat bakterileri olarak isimlendirilirler. Biyolojik fosfor gideriminin gerçekleşmesi için aktif çamur anaerobik ve aerobik koşullara maruz bırakılmalıdır. Biyolojik fosfor giderimini etkileyen bir çok faktör vardır. Bu faktörleri üç gruba ayırabiliriz. îlk grup sıcaklık, pH ve çözünmüş oksijen gibi çevresel faktörlerden oluşur. Dizayn parametreleri (katı madde akkoruna süresi, hidrolik bekleme süresi vb.) ikinci grubu oluşturur. Üçüncü grup ise biyolojik olarak indirgenebilen substrat konsantrasyonu,uçucu yağ asitlerinin üretimi, anaerobik bölgede nitratın varlığı gibi atıksu karakteristikleridir. Bu tezde, bahsedilen faktörlerin biyolojik fosfor giderimi üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmanın ana amacı İzmir Belediyesi Atıksu Arıtma Tesisi'nin fosfor giderme mekanizmasımn gözlemlenmesiydi. Üç farklı test uygulandı. Birinci testin amacı Ağustos ve Eylül 2002'nin belli tarihlerinde, sıvı içindeki fosfor konsantrasyonlarına dayanarak, fosfor salınım ve alınım mekanizmasını gözlemlemekti. İkinci testin amacı Kasım 2002'nin belli tarihlerinde, sıvı içindeki ve karışık sıvı askıda katı madde konsantrasyonu içindeki fosfor konsantrasyonlarına dayanarak, fosfor salınım ve alınım mekanizmasını gözlemlemekti. Üçüncü testin amacı ise laboratuar ölçeğinde basit bir reaktörde fosfor salınım ve alınım mekanizmasını gözlemlemekti.V Biyolojik fosfor giderme prosesleri kompleks bir yapıya sahiptirler. Bu yüzden düzensiz sonuçlar elde edilebilir. Yapılan testlerden kesin sonuçlar elde edilmese bile bu tez gelecekte yapılacak çalışmalar için bilgi sağlayacaktır.

II ABSTRACT Phosphorus removal from wastewater has become important in order to protect water bodies from eutrophication, especially in lakes and in highly enclosed bays where water is stagnant. Biological phosphorus removal processes (BPR) have been attracting attention in recent years because of low investment and operational costs compared with chemical precipitation processes. BPR from wastewater is based on the enrichment of activated sludge with phosphate accumulating organisms (PAOs). These microorganisms (also called P-removing organisms or poly-P bacteria) are able to store intracellular phosphorus as poly-phosphate (poly-P). To achieve phosphorus removing bacterial population in an activated sludge system, exposure of activated sludge to anaerobic and aerobic (aerobic BPR) conditions is required. There are a lot of factors, which affect biological phosphorus removal process. These factors can be divided into three groups. First group consists of environmental factors such as temperature, pH, and dissolved oxygen concentration. Design parameters such as mean cell residence time, hydraulic retention time constitute the second group. Third group is wastewater characteristics such as biodegradable substrate concentration, VFA production, and presence of nitrate in anaerobic tank. In this thesis, effects of these factors on biologic phosphorus removal mechanism were investigated. The main aim of this study was to observe biological phosphorus removal mechanism of Izmir Municipal Wastewater treatment Plant (EV1WWTP). Three different types of tests were conducted. Purpose of the first test was observation of phosphorus release and uptake in the IMWWTP during definite dates in August and September 2002 to monitor the phosphorus concentration in the liquid. Purpose of theIll second test was observation of phosphorus release and uptake in the IMWWTP during definite dates in November 2002 to monitor the phosphorus concentration in the liquid and in the MLSS. Purpose of the third test was observation of phosphorus release and uptake in a simple reactor using the wastewater and bacteria from the IMWWTP. BPR processes have complex physiology. Because of this reason, irregular results can be determined. Even though certain results from conducted tests were not obtained, this thesis will provide knowledge for future studies.