Hareketli Yataklı Ardışık Kesikli Reaktörlerde Karbon Ve Besi Maddesi Giderim Kinetiği

Abstract

Hareketli yataklı biyofilm reaktörleri (HYBR), aktif çamur ve biyofilm sistemlerinin birlikte uygulanarak avantajlarının birleştirildiği hibrid proseslerden biridir. Bu sistemlerde, reaktör içerisinde serbestçe hareket edebilen ve genellikle polietilenden üretilen çeşitli tipteki biyofilm taşıyıcı yatak malzemeleri kullanılmaktadır. Böylece reaktör içerisinde daha fazla biyokütle tutulabilmekte, daha stabil ve yüksek arıtma verimleri elde edilebilmektedir. Evsel ve çeşitli endüstriyel atıksulardan organik madde ve nutrient giderimi amacıyla pilot ve tam ölçekli HYBR sistemleri üzerinde araştırmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada hareketli yataklı ardışık kesikli biyofilm reaktörlerinde (HYAKBR) sıcaklığın ve yükleme hızının, organik madde giderimi ve nitrifikasyon kinetiği üzerindeki etkilerinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında laboratuar ölçekli bir HYAKBR’de evsel nitelikli sentetik atıksu kullanılarak üç farklı sıcaklıkta (20, 15 ve 10°C) ve iki farklı yüklemede (günde 3 ve 4 çevrim) deneyler yürütülmüştür. Organik madde giderim ve nitrifikasyon hızları her sıcaklık ve yüklemede gerçekleştirilen çevrim içi deneylerle belirlenmiştir. Maksimum heterotrofik çoğalma hızı ve dönüşüm oranı, respirometrik deneyler yardımı ile bulunmuştur. Maksimum ototrofik çoğalma hızı, ( )’nın belirlenmesi amacıyla iki farklı yaklaşım kullanılarak deneyler yürütülmüş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda önemli bir işletme parametresi olan çamur yaşının bu sistem için belirlenmesine çalışılmış ve çamur yaşının kinetik katsayılara etkisi araştırılmıştır. Tüm işletme koşullarında yüksek hızda ve %90’ın üzerinde verimler ile organik madde giderimi sağlanmıştır. Nitrifikasyon hızı ve kinetik katsayılar ise sıcaklığa paralel olarak düşmüştür. Ayrıca artan biyokütle konsantrasyonuyla aktif biyokütle oranı düşmüş ve bu da nitrifikasyon hızını olumsuz yönde etkilemiştir.

Moving Bed Biofilm Reactors (MBBR) are one of the hybrid processes which combines the advantages of activated sluge and biofilm systems. In these systems freely moving carrier elements, which have various types and generally made of polyethylene, are used in the reactor. By the help of the carrier elements, it becomes possible to maintain more biomass within the reactor, and thus to achieve more stabile and higher treatment efficiencies. Researches have been conducted on pilot and full-scale MBBR systems for the removal of organic matter and nutrients from domestic and industrial wastewaters. The aim of this study is to investigate the influence of temperature and loading rate on removal of organic matter and nitrification kinetics in Moving Bed Sequencing Batch Biofilm Reactors (MBSBBR). Within the scope of the study, experimental studies were conducted in a lab-scale MBSBBR, receiving a synthetic influent that had domestic wastewater characteristic, and operated at three different temperatures (20, 15, and 10C), as well as at two different loading rates (3 and 4 cycles/day). The rates for organic matter removal and nitrification were determined via experiments conducted in cycles for each temperature and loading rate. Respirometric experiments were conducted to determine the maximum heterotrophic growth rate and yield coefficient. In order to determine the maximum autotrophic growth rate ( ) two different approaches have been utilized and experimental studies were carried out. The results obtained from these two different approaches were compared. At the same time, it was intended to designate the sludge age, a significant operational parameter, and its effect on the kinetic constants. Removal of organic matter at high rates and with efficiencies over 90 % was secured for all operating conditions. The nitrification rate and kinetic constants were significantly decreased with the decrease in temperature. Besides, the increase in biomass concentration within the reactor resulted in a decrease of active biomass ratio, and accordingly, this had an adverse effect on nitrification rate.