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

Bu çalısmanın amacı, katı alıkonma süresi, baslangıç amonyum azotu konsantrasyonu, reaksiyon süresi, besleme stratejisi ve bazı agır metallerin (bakır, nikel ve kadmiyum) yüksek amonyum konsantrasyonuna sahip sentetik bir atıksuyun 4 L hacminde yarı sürekli beslemeli isletilen laboratuar ölçekli biyolojik bir reaktörde nitrifikasyonu üzerindeki etkilerinin incelenmesidir. Deneylerden elde edilen sonuçlar, 500mg/L baslangıç amonyum azotu konsantrasyonunda, 16 saatlik sabit bir reaksiyon süresi için doldurma süresinin 1 saatten 16 saate çıkarılmasıyla amonyum azotu giderme veriminin de %76'dan %85,4'e arttıgını göstermistir. SRT'nin 10 günden 40 güne arttırılmasıyla amonyum azotu giderme verimi %62,4'den >%99,9'a kadar yükselmistir. SRT'nin 30günlük degeri için bu verim %99,3 olmakla birlikte çıkıs suyunda 84mg/L nitrit azotu ölçülmüstür. Böyle yüksek bir amonyum azotu giderme veriminin (>%99,9) eldesi için gerekli reaksiyon süresi 20 saat olarak bulunmustur. Reaksiyon süresinin 8 saate düsürülmesiyle amonyum azotu giderme verimi de %49,8'e düsmüstür. SRT'nin 40 gün ve reaksiyon süresinin 20 saat olması durumunda 600 mg/L baslangıç amonyum azotu konsantrasyonunda da nitrit birikimi olmaksızın tam nitrifikasyon mümkün olmustur. 1000 mg/L baslangıç konsantrasyonu, amonyum azotu giderme veriminin %32'lere kadar düsmesine sebep olmustur. Baslangıç bakır konsantrasyonunun sıfırdan 1 mg/L'ye artırılmasıyla amonyum azotu giderme verimi de %99,8'den %20,4'e düsmüstür. 1 mg/L baslangıç kadmiyum ve nikel konsantrasyonlarında elde edilen verimler ise sırasıyla %87,6 ve %52,4'dür. Çalısılan metal konsantrasyonları arasında, amonyum azotu giderme veriminde önemli azalmalar sırasıyla 0,2, 0,2 ve 1 mg/L bakır, nikel ve kadmiyum konsantrasyonlarında baslamıstır. Bununla beraber, nitrit birikimi, çalısılan bütün metallerin daha düsük konsantrasyonlarında baslamıstır. Metaller inhibisyon etkileri baz alınarak yüksekten düsüge dogru sıralandıgında Cu>Ni>Cd seklinde oldugu belirlenmistir. Anahtar Kelimeler: Yarı sürekli beslemeli isletim, yüksek amonyum konsantrasyonu, 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 and some heavy metals (copper, nickel and cadmium) on nitrification of a synthetic high-strength ammonium wastewater in a 4 L fed-batch operated lab-scale biological reactor. The experimetal results have shown that the ammonium nitrogen removal 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 reaction time 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 the efficiency was 99.3% for a SRT value of 30days, 84mg/L nitrite nitrogen was measured in the effluent. The required reaction time for such a high ammonium nitrogen removal efficiency (>99.9%) was found to be 20 hours. The ammonium nitrogen removal efficiency decreased to 49.8% when the reaction time was decreased to 8 hours. Complete nitrification of 600 mg/l ammonium nitrogen without any nitrite accumulation was also possible at a SRT of 40 days and reaction time of 20 hours. The ammonium nitrogen removal efficiency decreased to as low as 32% for an initial concentration of 1000 mg/L. The ammonium nitrogen removal efficiency decreased from 99.8% to as low as 20.4% when the initial copper concentration was increased from 0 to 1 mg/L. The corresponding efficiencies obtained at 1 mg/L initial cadmium and nickel concentrations were 87.6% and 52.4% respectively. Among the metal concentrations studied, significant decreases in ammonium nitrogen removal efficiency started at 0.2, 0.2 and 1 mg/L copper nickel and cadmium concentrations respectively. However, nitrite accumulation started at lower concentrations of all metals studied. When metals were ranked based on their inhibitory 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.