Yüksek Amonyak İçeren Atıksulardan Kısmi Nitrifikasyon-denitrifikasyon Prosesi Amonyak Giderimi

Abstract

Biyolojik azot giderimi, amonyağın aerobik koşullarda nitrit üzerinden nitrata oksitlenmesi ve anoksik koşullarda elektron vericisi olarak organik maddenin kullanılması ile nitratın nitrit üzerinden son ürün olan azot gazına indirgenmesidir. Aerobik koşullarda nitrifikasyonun gerçekleşmesi sırasında, atıksuda mevcut olan organik madde de büyük ölçüde oksitlenir. Bu durum özellikle organik maddenin kısıtlı olduğu atıksularda, denitrifikasyon için gerekli olan karbon kaynağının yetersiz kalmasına neden olur. Bu nedenle amonyağın nitrat yerine nitrite kadar oksidasyonu ve denitrifikasyonun da nitrit azotundan azot gazına kadar yapılması, hem nitrifikasyonda sisteme verilmesi gereken oksijenin hem de denitrifikasyonda gerekli olan organik madde ihtiyacının azaltılmasını sağlayacaktır. Amonyağın sadece nitrite kadar oksidasyonu kısmi nitrifikasyon olarak adlandırılmakta ve nitritin nitrata oksitlendiği ikinci adımın engellenmesi ile elektron alıcısı olarak oksijen ihtiyacında yaklaşık %25’lik bir tasarruf sağlanmaktadır. Ayrıca, oluşan nitritin denitrifikasyonu için nitratın denitrifikasyonundan daha az organik madde gerekmektedir. Organik maddenin metanol olması durumunda teorik olarak %40 tasarruf sağlanmaktadır. Bu yöntem daha çok yüksek amonyak ve düşük karbon içeren çamur çürütme sistemlerinin çıkış suları ve gene aynı nitelikteki endüstriyel atıksular için uygulanabilir. Bu projede yüksek amonyak düşük karbon içeren atıksuların kısmi nitrifikasyon-denitrifikasyon prosesleri ile arıtılması için optimum işletme koşullarının belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda sentetik atıksu ile beslenen aralıklı havalandırmalı kemostat bir sistem kullanılmıştır. Sistem farklı çamur yaşlarında ve farklı sıcaklıklarda çalıştırılarak öncelikle nitrit oluşumu gözlenmiştir. Kısmi nitrifikasyonun sağlanması için düşük çamur yaşında pH ve sıcaklık izlenmiştir. Sistemde denitrifikasyondaki organik madde ihtiyacını karşılamak üzere kolay ayrışabilir nitelikte sentetik madde olan metanol kullanılmıştır.

Biological nitrogen removal process consists principally of the two sub-process, nitrification and denitrification. In nitrification process, ammonia is oxidized to nitrate via nitrite under aerobic conditions where in denitrification process, produced nitrate is reduced to nitrogen gas under anoxic conditions in presence of a carbon compound as an electron acceptor. However, conventional removal of ammonium requires usually large amounts of energy for aeration and organic carbon for denitrification. Ammonium removal over nitrite is a low-cost alternative to conventional nitrification-denitrification process in which ammonium is oxidized to nitrite; called partial nitrification; and produced nitrite is denitrified with addition of a carbon compound, particularly methanol. Using partial nitrification-denitrification process results in theoretically 25% less oxygen and 40% less methanol compared to conventional nitrification-denitrification process. This process is reported to be a suitable process for wastewaters with a low carbon and high ammonia content such as sludge digester effluents and some industrial wastewaters. In this project, nitrogen removal from wastewaters containing high ammonium concentrations, using partial nitrification-denitrification process was investigated for the determination of optimum process conditions. For this purpose, a nitrifying-denitrifying culture was acclimatized to synthetic wastewater in a chemostat system under intermittently aerated conditions. In the first step of the experiments, a nitrifying culture which oxidizes ammonia only to nitrite was enriched. During this period, system was examined for ammonia conversion as well as nitrite and nitrate formation under different temperatures and sludge ages. Denitrification of produced nitrite under anoxic conditions with addition of a carbon compound will be examined after a stable partial nitrification stage was achieved.