Yüksek sülfat ve azot içeren atıksuların anaerobik perdeli reaktörde arıtımı

Sülfat ve azot içeren atıksular insan sağlığı ve ekolojik sistemdeki güvenliği tehdit eden endüstriyel proseslerin pek çoğunda üretilmektedir. Sülfat içeren atıksuların konvansiyonel biyolojik giderim prosesi sülfat indirgeyen bakterilerle sülfatın indirgenerek sülfüre ve sülfür oksitleyen bakteriler tarafndan sülfürün kükürde ileri oksidasyonu ile 2 şekilde gerçekleşmektedir. Biyolojik azot giderimi ise nitrfikasyon ve denitrfikasyon prosesi ile sağlanmaktadır. Nitrifikasyon prosesi atıksudaki amonyum iyonlarının bakteriler tarafından nitrat iyonlarına dönüştürülmesidir. Denitrifikasyon prosesi nitrat azotunun N2, N2O ve NO azot formlarına indirgenmesidir. Bu proses elektron alıcı olarak nitratı kullanan çeşitli fakültatif hetetrofik mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilmektedir. Yüksek azot konsantrasyonu içeren atıksulardan azot giderimini gerçekleştirmek için yüksek miktarda ilave karbon kaynağına ihtiyaç duymaktadır. Ancak atıksularda mevcut organik karbon konsantrasyonu sınırlı olduğu için prosesin maliyeti yüksektir. Ototrofik denitrfikasyon bakterileri enerji kaynağı olarak hidrojen demir veya sülfür bileşenleri ve karbon kaynağı olarak karbondioksit ve bikarbonat kullanmaktadır. Hetetrofik denitrifikasyon prosesinin aksine ototrofik denitrifikasyon prosesinin başlıca avantajı organik karbon ilavesine ihtiyaç duymaması ve tam ölçekli reaktörler için oldukça ucuz maliyetli olmasıdır. Anaerobik sülfat ve azot giderim performansını organik karbon türü/konsantrasyonu, sülfat amonyum ve nitrat girişnkonsantrasyonu, sıcaklık ve reaktör tipi gibi çeşitli fiziko-kimyasal faktörler etkileyebilmektedir. Bu faktörlerin neden olduğu önemli işletme problemleri sülfat ve nitrat proseslerinin gerçek ölçekli tesislerde uygulanabilmesi için çözümlenmesi gerekmektedir. Birkaç araştırmacı farklı çalışma koşulları altında sülfat içeren atıksuların arıtımı için anaerobik perdeli reaktör'nin performansını incelemişlerdir. APR hidrolik bekletme süresinden bağımsız olarak uzun katı bekletme sürelerinde biyokütleyi reaktörde tutabilmektedir, bu durum sülfat indirgeyen mikroorganizmalar için avantajdır. Buna ek olarak en önemli avantajlarından biri kontrol problemi ve yüksek maliyet olmaksızın birbirini takip eden çok aşamalı sistemlerin tek bir reaktör sisteminde gerçekleşmesine reaktör boyunca olanak tanımaktadır. Bu reaktör dizaynı hareketli parçalar ve mekanik karıştırıcıya ihtiyaç duymamasının yanı sıra yatırım maliyeti bakımından ucuz olan basit bir tasarım içermektedir. Bu çalışmanın amacı yaklaşık 319 gün boyunca 4 bölmeli APR'de sülfat, organik karbon ve nitrat giderim performansının araştırılmasıdır. APR sıcaklık kontrollu bir odada 300 C'de çalıştırılmıştır ve hidrolik bekletme süresi 1 gün tutulmuştur. APR'nin kullanılabilirliği farklı giriş amonyum konsantrasyonları, üçüncü bölmedeki farklı giriş nitrat yükeleme oranları ve nitrat/sülfür oranları değerlendirilmiştir. Amonyak bakteriyel büyüme için gerekli olmasına rağmen anaerobik arıtım sırasında yüksek konsantrasyonlara ulaşırsa mikroorganizmaları inhibe edebilir. 1500 mg/L yüksek amonyum azotu konsantrasyonu pH ve sıcaklığa bağlı amonyum iyonundansa çözeltideki serbest amonyak'ın inhibisyon/toksitesinden reaktör etkilenmektedir. Reaktörün üçüncü bölmesinde ototrofik denitrfikasyon prosesi gerçekleştirebilmek için hem sülfür oksitleyen hem de nitrat indirgeyen bakterilerin zenginleşmesi için nitrat eklenmiştir. Sabit sülfür konsantrasyonunda (0,25-0, 375 nitrit/sülfür) nitrat/sülfür oranını artırarak giderilen nitrat miktarının da arttığı gözlenmiştir. Ancak sülfür oksidasyonundan meydana gelen yüksek sülfat dönüşümü gözlemlenmiştir. Nitrat yükleme oranı arttırıldığında denitrifikasyon verimi artmıştır ve NLR 0,67 g NO3/Lgün'de nitrat giderim verimi % 98 ,5'e ulaşmıştır.