Akışkan yataklı reaktörde anaerobik çürütücü üst sularından strüvit çöktürmesi ile nütrient geri kazanımı
Nutrient recovery from anaerobic digester supernatant using a fluidized-bedreactor
Yazar: MERVENUR KILIÇ
Danışman: PROF. DR. ERKAN ŞAHİNKAYA
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre ve Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada anaerobik çürütme sonrası azot ve fosfor açısından zengin olan çürütücü üst sularından akışkan yataklı reaktör kullanılarak strüvit (MAP) çöktürmesi ile nütrient geri kazanımı araştırılmış ve strüvit çöktürmesini etkileyen parametreler incelenmiştir. Çalışmada anaerobik çürütme üst suyunu simüle edecek şekilde 750 mg/L NH4-N (53,57 mmol/L), 100 mg/L PO4-P (3,22 mmol/L) ve 116 mg/L Mg2+ (4,84 mmol/L) içeren sentetik anaerobik çürütücü üst suyu hazırlanmıştır. Sentetik atıksuda Mg2+/NH4+/PO43- molar oranı 1,5/16,6/1 şeklindedir. Çalışma üç aşamada sürdürülmüş olup, ilk olarak hidrolik bekletme süresi (HRT) 15 dakika ile başlatılmış ve ardından aşamalı olarak 10, 5 ve 2,5 dakikaya düşürülmüştür. Bu aşamadaki her bir HRT değeri için analiz sonuçları incelendiğinde nütrient giderimi bakımından ciddi farklar olmadığı gözlemlenmiş olup, 2,5 dakika hidrolik bekleme süresinde dahi yüksek performansta strüvitin çöktürülebileceği gözlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında Mg2+ miktarının strüvit çökelme performansına etkisinin incelenmesi için HRT 2,5 dakikada sabit tutularak Mg/P molar oranı 1/1, 1,5/1 ve 2/1 olacak şekilde ayarlanmıştır. En yüksek NH4-N ve PO4-P giderim verimi, Mg/P molar oranı 2 olduğunda elde edilmiş olup, giderim verimleri, sırasıyla, yaklaşık %38 ve 99,7 olarak belirlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında, bir önceki aşama esas alınarak Mg/P molar oranı 1,5/1 olarak hazırlanan sentetik atıksuya 1000 mg/L değerinde asetat ilave edilerek sistem performansına etkisi incelenmiştir. Analiz sonuçları değerlendirildiğinde, asetat ilavesinin yapıldığı ve yapılmadığı sentetik atıksuda PO4-P giderim verimi %99'un üzerinde kalmıştır. Böylece uçucu yağ asidi varlığının strüvit çöktürme performansına herhangi bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. Oluşan strüvit çökeleği XRD cihazında incelenmiş olup, %90'nın üzerinde kristal yapıya sahip olduğu ve az miktarda safsızlıkların olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
This study investigated nutrient recovery by struvite precipitation from anaerobic digester supernatant containing nitrogen and phosphorus at high concentrations using a fluidized-bed reactor. The molar ratio of Mg2+/NH4+/PO43- in synthetic wastewater was kept constant at 1.5/16.6/1, and the effects of three different parameters affecting struvite precipitation were tested. In the first phase, hydraulic retention time (HRT) in the system was reduced from 15 min to 2.5 min. No significant differences were detected in the nutrient removal permormances  at the investigated HRTs, and struvite could be precipitated at high performances even at an  HRT of 2.5 min. In the second stage, the impact of Mg/P molar ratio on struvite precipitation  performance was evaluated, and the system was fed at the molar ratios of 1/1, 1.5/1 and 2/1 at  2.5 min HRT. The highest NH4-N and PO4-P precipitation performances were around 38% and  99.7%, respectively, at an Mg/P molar ratio of 2. In the last stage, the impact of volatile fatty  acid presence on the system performance was investigated by adding 1000 mg/L acetate to the synthetic wastewater at an Mg/P molar ratio of 1.5/1. Observing above 99% PO4-P removal  efficiency both in the presence and absence of acetate confirmed that VFA may not have  adverse impact on struvite precipitation performance. The struvite precipitate formed was examined in the XRD device and it was observed that it had a crystal structure of over 90% and a small amount of impurities.