Zeolit ve kireç taşı karışımının atık sulardaki azot ve fosfor giderim performansının belirlenmesi
Determination of the nitrogen and phosphorus removal performance of zeolite and limestone mixture in wastewater
Yazar: MUSTAFA ARİF TİMOÇİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN ALİ İRİK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Dünya nüfusunun hızla artması sonucu insanoğlunun kullandığı su miktarı da artmaktadır. Bu ihtiyacın artması mevcut durumda halihazırda kısıtlı halde bulunan tatlı su kaynaklarımızın üzerindeki talebi de arttırmakta ve insanlık için büyük bir sorun oluşturmaktadır. Atık suların arıtılarak tekrar kullanılması bu sorunun çözümü için büyük bir fırsattır. Fosfor ve azot atık suların içeriğinde büyük miktarlarda bulunabilen ve insan sağlığı ve doğa için büyük tehditler oluşturabilen besin elementleridir. Bu çalışmada atık sularda bulunabilen fosfor ve azotun giderilmesi amacıyla laboratuvar koşullarında kolon denemeleri kurulmuştur. Bu denemelerde kireç taşı, zeolit ve bu materyallerin homojen karışımları (150 cm3 zeolit (Z), 150 cm3 kireç taşı (KT) ve 75 cm3 zeolit-75 cm3 kireç taşı(Z-KT)) kullanılmıştır. Filtre malzemesi olarak seçilen zeolit ve kireç taşı materyallerine 3 farklı derişimde (25, 50 ve 100 ppm) ve 2 farklı pH seviyesinde (5 ve 7 pH) çözeltiler uygulanmıştır. Çalışmada 5 farklı saatte (3., 6., 12., 24. ve 48. saatte) örnekler alınmış ve alınan örneklere pH, EC, toplam azot (TA) ve toplam fosfor (TP) analizleri yapılmıştır. Yapılan çalışmada 5 pH şartı için en fazla azot giderimi KT materyalinin 25 ppm derişimin 12. Saatinde %45.2 ile en az azot giderimi ise Z-KT karışımında 100 ppm derişimin 48. saatinde %18.2 olarak görülmüştür. Analizler sonucu 7 pH şartı için en fazla azot giderimi Z-KT karışımında 50 ppm derişimin 3. saatinde %96.0 ile en az azot giderimi ise KT materyalinde 100 ppm derişiminin 12. saatinde %71.5 ile görülmüştür. Fosfor giderimi ele alındığında 5 pH şartı için en fazla giderim Z materyalinde 25 ppm derişimin 3. saatinde %47.7 ile en düşük giderim ise Z-KT karışımında 100 ppm derişimin 12. saatinde %16.5 ile görülmüştür. Analizler sonucu 7 pH şartı için en fazla fosfor giderimi Z-KT karışımında 100 ppm derişiminin 3. saatinde %99.9 olarak, en az fosfor giderimi ise KT materyalinde 100 ppm derişimin 12. saatinde %27.1 olarak görülmüştür. Yapılan çalışmada materyallerin azot ve fosfor tutma kapasitelerinin pH ile değiştiği görülmüş ve 5 pH şartı için kireç taşı ve zeolit karışımlarının etkili olabileceği 7 pH şartları için hem materyallerin yalın halde kullanımının hem de karışım olarak kullanımının etkili olabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
As a result of the rapid increase in the world population, the amount of water used by human beings is also increasing. This increase in need also increases the demand on our currently limited fresh water resources and poses a major problem for humanity. Purifying and reusing wastewater is a great opportunity to solve this problem. Phosphorus and nitrogen are nutritional elements that can be found in large amounts in wastewater and pose major threats to human health and nature. In this study, column experiments were set up under laboratory conditions to remove phosphorus and nitrogen that can be found in wastewater. In these trials, limestone, zeolite and homogeneous mixtures of these materials (150 cm3 zeolite (Z), 150 cm3 limestone (KT) and 75 cm3 zeolite-75 cm3 limestone (Z-KT)) were used. Solutions at 3 different concentrations (25, 50 and 100 ppm) and 2 different pH levels (5 and 7 pH) were applied to the zeolite and limestone materials selected as filter materials. In the study, samples were taken at 5 different hours (3., 6., 12., 24. and 48. hours) and pH, EC, total nitrogen (TA) and total phosphorus (TP) analyzes were performed on the samples. In the study, for pH 5 condition, the highest nitrogen removal was 45.2% in the 12th hour of the 25 ppm concentration of the KT material, and the least nitrogen removal was 18.2% in the 48th hour of the 100 ppm concentration in the Z-KT mixture. As a result of the analysis, for pH 7 condition, the highest nitrogen removal was 96.0% in the 3rd hour of 50 ppm concentration in the Z-KT mixture, and the least nitrogen removal was 71.5% in the 12th hour of 100 ppm concentration in the KT material. Considering phosphorus removal, the highest removal for pH 5 condition was 47.7% in the 3rd hour of 25 ppm concentration in the Z material, and the lowest removal was 16.5% in the 12th hour of 100 ppm concentration in the Z-KT mixture. As a result of the analysis, the maximum phosphorus removal for pH 7 condition was 99.9% in the 3rd hour of 100 ppm concentration in the Z-KT mixture, and the least phosphorus removal was 27.1% in the 12th hour of 100 ppm concentration in the KT material. In the study, it was seen that the nitrogen and phosphorus retention capacities of the materials changed with pH, and it was determined that limestone and zeolite mixtures could be effective for 5 pH conditions, and both the use of materials in their pure form and as mixtures could be effective for 7 pH conditions.
Keywords: Nitrogen, Phosphorus, Limestone, Zeolite, Nitrogen Removal, Phosphorus Removal