Hareketli yatak biyofilm reaktörde(hybr) çeşitli organik ve hidrolik yüklerin atıksu arıtma verimine etkisi
Effects of various organic and hyraulic loadings in moving bed biofilm reactor (mbbr) on wastewater treatment performance
Yazar: AHMET AYGÜN
Danışman: Y.DOÇ.DR. BİLGEHAN NAS
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Hareketli yatak biofilm reaktör (HYBR ) biofilm büyümesini desteklemek içinhavalandırılmış veya havalandırılmamış tankta küçük silindirik şekilli polyethylenetaşıyıcı elementler kullanıldığı aerobik bir biyolojik arıtma metodudur. Bu proseste bağlıbüyüme ve askıda büyüme proseslerinin avantajları bir araya getirilirken dezavantajlarıminimize edilir.Bu çalışmada, laboratuar ölçekli 2 L'lik HYBR reaktörü kullanılmış ve hacminin% 50'si sentetik taşıyıcı malzeme ile doldurulmuştur. Farklı işletme koşullarında sistemperformansının değişimini daha iyi ifade etmek, atıksu kompozisyonun değişimindenkaynaklanacak problemleri önlemek amacıyla HYBR reaktörü KO / NH4-N / PO4-Poranı 100:5:1 olan sentetik atıksu ile beslenmiştir.Bu çalışma iki bölümden oluşmuştur. Birinci bölümde hidrolik yüklemelerin,ikinci bölümde ise organik yüklemelerin sistem performansı üzerine etkisi araştırılmıştır.Birinci bölümde HYBR prosesi 500 mg/L KO içeren sentetik atıksu ilebeslenmiş; 4 , 8 ve 12 saat hidrolik alıkonma sürelerinde çalıştırılmıştır. 4 , 8 ve 12 saathidrolik alıkonma süreleri için çökeltme havuzu çıkışı ortalama filtrelenmemiş KOdeğerleri sırasıyla 26,9, 24,5 ve 23,3 mg/L olarak hesaplanırken, çökeltme havuzu çıkışıortalama filtrelenmiş KO değerleri sırasıyla 17,7 mg/L, 16,1 mg/L ve 15,8 mg/L olarakhesaplanmıştır. Artan hidrolik alıkonma sürelerinde sırasıyla ortalama filtrelenmemişKO giderim verimleri % 94,6, % 95,1 , % 95,4 iken ortalama filtrelenmiş KO verimlerisırasıyla % 96,5, % 96,8, % 96,9'dur. Artan hidrolik yüklemeler nitrifikasyonu daarttırmıştır. Sırasıyla çıkış NO3-N değerleri 6,12 mg/L, 10,99 mg/L ve 16,6 mg/L ikençökeltme havuzu çıkış NH4-N değerleri nitrifikasyona bağlı olarak azalmış ve sırasıyla4,11 mg/L, 2,47 mg/L ve 0,8 mg/L olarak ölçülmüştür.kinci bölümde ise HYBR prosesi 8 saat hidrolik alıkonma süresinde artan organikyüklemelerde çalıştırılmıştır. 500, 1000, 2000, 4000 ve 8000 mg/L KO içeren sentetikatıksu ile beslenen HYBR prosesinde artan organik yüklemeler ile KO giderimveriminde azalmalar tespit edilmiştir. Ortalama filtrelenmiş KO giderim verimlerisırasıyla % 96,8 , % 96,2 , % 92,4 , % 73,2 ve % 52,7 olarak hesaplanırken ortalamafiltrelenmemiş KO giderim verimleri sırasıyla % 95,1 , % 95 , % 89,3 , % 68,7 ve %45,2 olarak hesaplanmıştır.Bununla birlikte artan organik yükleme ile nitrifikasyonun azaldığı tespitedilmiştir. Sırasıyla çıkış NO3-N değerleri 10,99 mg/L, 1,85 mg/L ve 0,85 mg/L olarakölçülmüştür. Artan amonyak yüklemesine karşın çıkış NO3-N değeri sürekli olarakazalmıştır. 4000 ve 8000 mg/L KO içeren sentetik atıksu ile yapılan organik yüklemedenitrifikasyona rastlanmamıştır.Deneysel çalışma boyunca organik yükleme ile sentetik taşıyıcı malzemeüzerindeki biyokütle arasında yakın ilişki olduğu tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Biyofilm, hareketli yatak biyofilm reaktörler, organik maddegiderimi, nitrifikasyon, hidrolik yükleme, organik yükleme

Abstract:
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) is a biological treatment method in whichlittle cylindrical shaped polyethylene carrier elements are used in aereted or unaeretedtanks to support the growth of biofilm. In this process, the advantages of suspended andattached growth processes are collected whereas the disadvantages of them areminimized.Lab-scale MBBR having a 2 L volume was used and 50 % of this volume wasfilled with kaldnes K1 synthetic carrier element. This reactor was fed with a syntheticwastewater, the COD/NH4-N/PO4-P ratio of which was 100:5:1, respectively, in orderto explain the change in system performance under different conditions and to preventthe problems raising from the change in wastewater composition.This study includes two parts: in the first part, the effect of hydraulic load and inthe second part the effect of organic load on the system performance were investigated.In the first part, MBBR was fed with a synthetic wastewater including 500 mg/LCOD and 4,8 and 12 hours hydraulic retention times were studied. The mean final settleroutlet unfiltered COD values of 4 hours, 8 hours and 12 hours hydraulic retention timeswere calculated as 26.9 mg/L, 24.5 mg/L and 23.3 mg/L, respectively, while those offiltered COD vales were calculated as 17.7 mg/L, 16.1 mg/L and 15.8 mg/L,respectively. The mean unfiltered COD removal efficiencies of increasing hydraulicretention times were 94.6 %, 95.1 % and 95.4 % respectively, while those of filteredones were 96.5 %, 96.8 % and 96.9 % respectively. Increasing the hydraulic load alsoincreased the nitrification. The outlet values of NO3-N were 6.12 mg/L, 10.99 mg/L and16.6 mg/L, respectively while the values of NH4-N decreased depending on thenitrification and were measured as 4.11 mg/L, 2.47 mg/L and 0.8 mg/L, respectively.In the second part, MBBR was operated with increasing organic load in 8-hourhydraulic retention time. In the process of MBBR fed with synthetic wastewaterincluding 500, 1000, 2000, 4000 and 8000 mg/L COD, decreases in the COD removalefficiency were observed with increases in organic load. The mean final settler outletfiltered COD removal efficiencies were calculated as 96.8%, 96.2% , 92.4%, 73.2% and52.7%, respectively, while those of unfiltered ones were calculated as 95.1 %, 95%,89.3%, 68.7% and 45.2%, respectively.In addition to this, nitrification decreased with increasing organic load. Theoutlet NO3-N values were measured as 10.99 mg/L, 1.85 mg/L and 0.85 mg/L,respectively. The outlet NO3-N values decreased despite the increases in amonium load.In the organic load made with a synthetic wastewater including 4000 and 8000 mg/LCOD, there was no nitrification observed.Throughout the whole experiments, a close relationship between organic loadand biomass on the synthetic carrier element was observed.Keywords Biofilm, moving bed biofilm reactor, organic carbon removal, nitrification,hydruclic load, organic load