İnsan idrarındaki azot ve fosforun kimyasal çöktürme ile giderimi ve geri kazanımı
Removal and recovery of nitrogen and phosphorus in human urine by chemical precipitation
Yazar: BURAK SERTAÇ
Danışman: PROF. DR. IŞIK KABDAŞLI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Azot giderimi = Nitrogen removal ; Fosfor giderimi = Phosphorus remoual ; Kimyasal çöktürme = Chemical precipitation

Özet:
Günümüzde evsel atıksuların geri kazanımı ve bertarafı için uygulanan akım ayırımı yöntemi gün geçtikçe daha önemli hale gelmektedir çünkü evsel atıksularda bulunan idrar yüksek miktarda azot ve fosfor içerir. İnsan idrarında bulunan azot ve fosfor bileşikleri ayrılması halinde gübre olarak kullanılabilir. Nütrient ve tuzluluk yükü azalan idrarın ötrofikasyon özelliği de azaldığı için sulama suyu olarak da kullanılabilir. Bu sağladığı yararlardan dolayı akım ayırımı uygulaması önem kazanmış bir konudur. Evsel atıksular hacim olarak sadece % 1 oranında insan idrarı içermesine rağmen, evsel atıksulardaki azotun % 80-90'ı, fosforun ise % 50-60' ı insan idrarından gelmektedir. Bu sebeplerden dolayı insan idrarının evsel atıksuya karışmadan ayrı toplanıp değerlendirilmesi gerekmektedir. Ayrı toplanan idrardaki azot ve fosforun uzaklaştırılması için uygulanan biyolojik giderim yöntemlerinin maliyetleri yüksek ve geri kazanım için uygun olmadığı bilinmektedir. İnsan idrarında bulunan azot ve fosforun geri kazanımı için uygulanan kimyasal çöktürme yöntemleri özellikle MAP (magnezyum amonyum fosfat) çöktürmesi idrardaki azot ve fosforun giderimi ve geri kazanımında yüksek verim sağlamaktadır.Çalışmanın amacı, kimyasal çöktürme yöntemleri uygulanarak insan idrarında yüksek miktarda bulunan azot ve fosforun en uygun koşullarda giderimi ve geri kazanımıdır. Bu doğrultuda evsel atıksularda bulunan fosforun giderimi için de yaygın olarak kullanılan kalsiyum, alüminyum ve demir tuzları ilave edilerek ortofosfatın çöktürülerek giderimi incelenmiştir. İnsan idrarında bulunan azot ve fosforun birlikte giderimi ve geri kazanımı için ise son yıllarda yaygın olarak kullanılan MAP çöktürmesi yöntemi incelenmiştir. Bu doğrultuda susuz pisuar yardımıyla toplanan kompozit insan idrarı önce depolama yoluyla bekletilerek ürenin hidroliz olarak amonyağa dönüşmesi sağlanmıştır. Daha sonra insan idrarında bulunan amonyak ve ortofosfatın giderimi ve geri kazanımına yönelik bahsedilen kimyasal çöktürme yöntemleri uygulanmıştır. Uygulanan kimyasal çöktürme yöntemlerinde pH, kimyasal madde dozajları gibi parametrelerin etkileri değerlendirilmiştir.Kompozit insan idrarı üzerinde gerçekleştirilen çalışmalarda fosforun giderimine yönelik uygulanan kimyasal çöktürme yöntemlerinin özellikle azot ve fosforun birlikte giderimi ve geri kazanımına yönelik uygulanan MAP çöktürmesinin uygulama açısından mümkün olduğu belirlenmiştir. Teknik olarak uygulanabilirliği doğrulanan MAP çöktürmesi ile elde edilen ürünlerin tarımda kullanilabilir özelliği bulunmaktadır.

Abstract:
Recently, the source-seperated method applied for recovery and disposal of domestic wastewater is becoming increasingly important for the fact the human urine in domestic wastewater contains high concentration of nitrogen and phosphorus. If the nitrogen and phosphorus compounds in human urine are separated, they can be used as fertilizer. Nutrient and salinity load decreased urine causes reduction of eutrophicaton feature of urine therefore irrigation water can be used. Because of this advantages, source seperation has gained importance. In the domestic wastewater, % 80-90 nitrogen and % 50-60 of phosphorus are due to human urine although human urine is % 1 of total domestic wastewater in terms of volume. Thus it is possible to collect a relatively concentrated fertilizer by separating urine from the wastewater. Because of this reasons, human urine must be seperated before combining to domestic wastewater. Faeces contribute a smaller amount of nutrients and involves greater health risks if reused due to the possible presence of enteric pathogens. Huma urine does not generally contain pathogens that can be transmitted through the environment. Source separation urine is possible by using urine- separating or urine-divering toilets, available as simple dry toilets or porcelain flush toilets with divided bowls.The studies on composite human urine for removal of phosphorus by chemical precipitation processes especially MAP precipitation proces which is applied to human urine to remove and recover phosphorus and nitrogen together, is verified the practicability. MAP precipitation method is very effective for reuse and recovery of amonia and orthophosphate in human urine. But parameters such as pH and chemical material dosages must be selected accurately otherwise MAP precipitation cannot be realized. If the MAP precipitation is applied to hydrolised human urine under optimum conditions, high incidence of nitrogen and phosphorus can be recovered and nütrients which are obtained by MAP precipitation method, can be used as fertilizer.