Yüksek amonyum konsantrasyonuna sahip atık suların yarı sürekli işletilen biyolojik reaktörlerde nitrifikasyonu

Abstract

Bu çalısmanın amacı, katı alıkonma süresi, baslangıç amonyum azotukonsantrasyonu, reaksiyon süresi, besleme stratejisi ve bazı agır metallerin(bakır, nikel ve kadmiyum) yüksek amonyum konsantrasyonuna sahip sentetikbir atıksuyun 4 L hacminde yarı sürekli beslemeli isletilen laboratuar ölçeklibiyolojik bir reaktörde nitrifikasyonu üzerindeki etkilerinin incelenmesidir.Deneylerden elde edilen sonuçlar, 500mg/L baslangıç amonyum azotukonsantrasyonunda, 16 saatlik sabit bir reaksiyon süresi için doldurmasüresinin 1 saatten 16 saate çıkarılmasıyla amonyum azotu giderme veriminin de%76'dan %85,4'e arttıgını göstermistir. SRT'nin 10 günden 40 günearttırılmasıyla amonyum azotu giderme verimi %62,4'den >%99,9'a kadaryükselmistir. SRT'nin 30günlük degeri için bu verim %99,3 olmakla birlikteçıkıs suyunda 84mg/L nitrit azotu ölçülmüstür. Böyle yüksek bir amonyumazotu giderme veriminin (>%99,9) eldesi için gerekli reaksiyon süresi 20 saatolarak bulunmustur. Reaksiyon süresinin 8 saate düsürülmesiyle amonyumazotu giderme verimi de %49,8'e düsmüstür. SRT'nin 40 gün ve reaksiyonsüresinin 20 saat olması durumunda 600 mg/L baslangıç amonyum azotukonsantrasyonunda da nitrit birikimi olmaksızın tam nitrifikasyon mümkünolmustur. 1000 mg/L baslangıç konsantrasyonu, amonyum azotu gidermeveriminin %32'lere kadar düsmesine sebep olmustur.Baslangıç bakır konsantrasyonunun sıfırdan 1 mg/L'ye artırılmasıylaamonyum azotu giderme verimi de %99,8'den %20,4'e düsmüstür. 1 mg/Lbaslangıç kadmiyum ve nikel konsantrasyonlarında elde edilen verimler isesırasıyla %87,6 ve %52,4'dür. Çalısılan metal konsantrasyonları arasında,amonyum azotu giderme veriminde önemli azalmalar sırasıyla 0,2, 0,2 ve 1 mg/Lbakır, nikel ve kadmiyum konsantrasyonlarında baslamıstır. Bununla beraber,nitrit birikimi, çalısılan bütün metallerin daha düsük konsantrasyonlarındabaslamıstır. Metaller inhibisyon etkileri baz alınarak yüksekten düsüge dogrusıralandıgında Cu>Ni>Cd seklinde oldugu belirlenmistir.Anahtar Kelimeler: Yarı sürekli beslemeli isletim, yüksek amonyumkonsantrasyonu, nitrifikasyon, katı alıkonma süresi,reaksiyon süresi, bakır, nikel, kadmiyum

The aim of this study is to investigate the effects of solids retention time,reaction time, initial ammonium nitrogen concentration, feeding strategy andsome heavy metals (copper, nickel and cadmium) on nitrification of a synthetichigh-strength ammonium wastewater in a 4 L fed-batch operated lab-scalebiological reactor.The experimetal results have shown that the ammonium nitrogenremoval efficiency, for an initial concentration of 500mg/L, increased from 76%to 85.4% when the filling time was increased from 1 to 16h for a fixed reactiontime of 16h. The ammonium nitrogen removal efficiency increased from 62.4%up to >99.9% when the SRT was increased from 10 to 40 days. Although theefficiency was 99.3% for a SRT value of 30days, 84mg/L nitrite nitrogen wasmeasured in the effluent. The required reaction time for such a high ammoniumnitrogen removal efficiency (>99.9%) was found to be 20 hours. The ammoniumnitrogen removal efficiency decreased to 49.8% when the reaction time wasdecreased to 8 hours. Complete nitrification of 600 mg/l ammonium nitrogenwithout any nitrite accumulation was also possible at a SRT of 40 days andreaction time of 20 hours. The ammonium nitrogen removal efficiency decreasedto as low as 32% for an initial concentration of 1000 mg/L.The ammonium nitrogen removal efficiency decreased from 99.8% to aslow as 20.4% when the initial copper concentration was increased from 0 to 1mg/L. The corresponding efficiencies obtained at 1 mg/L initial cadmium andnickel concentrations were 87.6% and 52.4% respectively. Among the metalconcentrations studied, significant decreases in ammonium nitrogen removalefficiency started at 0.2, 0.2 and 1 mg/L copper nickel and cadmiumconcentrations respectively. However, nitrite accumulation started at lowerconcentrations of all metals studied. When metals were ranked based on theirinhibitory effect from high to low, it was found to be Cu>Ni>Cd.Keywords: Fed-batch operation, high ammonium concentration, nitrification,solids retention time, reaction time, copper, nickel, cadmium.