Nitroselüloz endüstrisi atık sularının biyolojik/kimyasal olarak arıtılması
Biological/chemical wastewater treatment of nitrocellulose industry
Yazar: ŞİLAN DENİZ ÖZTÜRKÇÜ
Danışman: PROF. DR. AYŞENUR UĞURLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su = Waste water ; Atık su arıtma = Waste water treatment ; Nitroselüloz = Nitrocellulose

Özet:
Nitroselüloz endüstrisi atık suları düşük pH (1.45-1.78) değeri, yüksek NO3- (1450-1990 mg/L) konsantrasyonuna sahip olup, alıcı ortamlar için kirletici sulardır. Atık suyun bu özelliği biyolojik denitrifikasyonu zorlaştırmaktadır. Bu tez çalışmasında nitroselüloz endüstrisi atık sularının değişik işletme koşulları altında yukarı akışlı denitrifikasyon filtresi ile arıtımı araştırılmıştır. Yazar tarafında nitroselüloz ve patlayıcı endüstrisinin yüksek nitrat konsantrasyonlu asidik atık sularının arıtımı üzerine literatürde iki çalışmaya ulaşılabilmiştir. Bu sebeple bu tez çalışması, bu alandaki nadir çalışmalardan biri olma özelliğini taşımaktadır. Çalışmalar 4 set halinde sürdürülmüştür. SET 1' de sistem seramik raşing halkaları ile doldurulmuş ve pH ayarlaması yapılmadan, % 50 geri-döngü uygulanarak beslenmiştir. pH 6.62-7.30 aralığına yükselirken 100% nitrat giderimi sağlanmıştır. 48 saat hidrolik bekleme süresi (HBS)uygulanan bu sistemde denitrifikasyon hızı 0,34 kg NO3-/m3/gün' dür. SET 2' de seramik malzeme ile doldurulmuş filtre, pH değeri 4' e ayarlanarak ve % 50 geri-döngü ile beslenmiştir. % 94-99 nitrat giderimi sağlanırken, çıkış pH' ı 6.40-7.80 arasında değişmiştir. 8-48 saat HBS ile çalışan bu sistemin maksimum hacimsel denitrifikasyon hızı 1,96 kg NO3-/m3/gün' dür. SET 3' de, pH kontrolü sağlayabilmek amacıyla dolgu malzemesi olarak kireç-taşı kullanılmıştır. pH ayarlaması yapılmadan çalıştırılan sistemde % 25-50 geri-döngü uygulanmıştır. 22-48 saat HBS ile çalıştırılan bu sistemin çıkış pH' ı 5.87-6.79 iken % 74-98 nitrat giderimi sağlanmıştır. Sistemin maksimum hacimsel denitrifikasyon hızı 1,01 kg NO3-/m3/gün dür. SET 4' de, biri seramik malzeme ile diğeri kireç-taşı ile doldurulmuş iki özdeş filtre seri bağlı olarak işletilmiştir. % 25 geri döngü uygulanan atık su, ilk önce kireç taşı ile doldurulmuş filtreden geçmiş ve daha sonra seramik dolgulu kolona beslenmiştir. Seri olarak işletilen sistemde nitrat tamamen indirgenmiş olup, pH' da 7.08-7.82 aralığına yükselmiştir. Sistem 22-48 saat HBS ile çalışırken, maksimum denitrifikasyon hızı 1,22 kg NO3-/m3/gün olmuştur. Yapılan deneysel çalışmalar, yukarı akışlı denitrifikasyon filtresinin, nitroselüloz endüstrisi atık sularının arıtımında uygun sistemler olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
Nitrocellulose industry wastewater characterized by high nitrate concentrations (1450-1990 mg/L) and low pH (1.45-1.78) is strong wastewater for the receiving water. This character of wastewater makes the biological treatment complicated. In this study, the treatment of composite wastewater samples of nitrocellulose industry under different operational conditions with up-flow denitrification filters was examined. By the author, in the literature only two studies on treatment of nitrocellulose and explosive industries acidic wastewater consisting of high nitrate concentration were attained. Therefore this thesis study is one of the scarce existing researches on it. In this study, 4 different sets of up-flow filters were analyzed. In order to provide adequate supply of nutrient for the bacteria in the system, carbon and phosphorus sources were fed in to the influent. In Set 1, the filter was filled with ceramic media and the system was fed without neutralization while the 50% effluent recycle was applied to the system. The studies showed that it is possible to achieve 100% of nitrate removal while increasing pH to a level ranging from 6.62 to 7.30 under an HRT of 48 h. In this system, denitrification rate was 0,34 kg NO3-/m3/d. In Set 2, the system filled with ceramic media was fed with wastewater after the pH adjustment to 4 and the effluent was recycled while the 50% effluent recycle was applied to the system. In this study, the system achieved 94-99 % of nitrate removal and the effluent pH changed to a range between 6.40 and 7.80 under an HRT of 8-48 h.. In this system, the maximum volumetric denitrification rate obtained was 1,96 kg NO3-/m3/d. In set 3, the filter system filled with ceramic media in order to provide a better pH control in the filter was applied without pH adjustment, and the 50% effluent recycle was applied to the system. In the system, 74-98% nitrate removal was obtained and the effluent pH changed to a range between 5.87- 6.79 under the HRT of 22-48 h. The maximum denitrification rate obtained was 1,01 kg NO3-/m3/d. In Set 4, two identical up-flow denitrification filters, one filled with ceramic and the other with limestone media, were used. The filter filled with limestone media operated with a 25% effluent recycle. The two filters were operated in series in the second part of this set, the limestone filter being the first filter receiving wastewater. This serial system was capable of reducing nitrate completely and neutralizing pH into a range between 7.08-7.82 under the HRT of 22-48 h. The systems were fed without neutralization of the influent wastewater. In the system, the maximum denitrification rate obtained was 1,22 kg NO3-/m3/d. These empirical studies showed that up-flow denitrification filters are suitable systems for treating nitrocellulose industry wastewater.