Anaerobik ön arıtılmış evsel atıksulardan ardışık kesikli reaktörde besin maddesi giderimi

Bu çalışmanın amacı; katı maddesi bir fermentasyon tankında asitleştirilen evsel atıksulardan Ardışık Kesikli Reaktör 'de Eş zamanlı Nitrifikasyon Denitrifikasyon ve Fosfor Giderimi prosesi ile biyolojik nütrient gideriminin incelenmesidir. Evsel atıksular düşük konsantrasyonlarda organik madde içermelerine rağmen, azot ve fosfor parametreleri açısından zengin atıksulardır. Deşarj edildikleri göl, akarsu, deniz gibi alıcı ortamlarda özellikle ötrofikasyona yol açmalarıyla çevre açısından ciddi bir sorun oluşturmaktadırlar. Atıksulardan nütrient giderimi, biyolojik ve/veya kimyasal arıtma prosesleri uygulamalarıyla yapılabilmektedir. Biyolojik metotlar; kimyasal madde kullanımında, çamur üretiminde, işletme maliyetlerinde, çamur bertarafında ve havalandırma gereksinimlerinde sağladıkları ekonomik avantajlardan dolayı, pratikte en çok tercih edilen metotlardır. Evsel atıksu gibi kirletici yükü düşük ancak miktarca fazla olan atıksuların yapısında biyolojik nütrient giderimi için yeterli organik karbon kaynağının bulunmadığı ve ilave karbon kaynağına gereksinim duyulduğu bilinmektedir. Bu nedenle bu çalışmada biyolojik nütrient giderimi için gerekli karbon, atıksuyun içinde bulunan askıda katı maddenin asitleştirilmesinden sağlanmıştır. Bu amaçla biyolojik nütrient gideriminden önce bir asitleştirme tankı kullanılmıştır. Çalışmada Bahçeşehir Evsel Atıksu Arıtma Tesisi girişinden alınan atıksular kullanılmıştır. Toplam KOİ konsantrasyonu 500 mg/L, AKM konsantrasyonu 277 mg/L, NH4-N konsantrasyonu 18 mg/L ve PO4-P konsantrasyonu 9 mg/L olan atıksu orta kuvvette atıksu karakteri göstermektedir. Evsel atıksular ile yapılan asitleştirme çalışmaları aşı çamuru tipine göre üç aşamada yürütülmüştür. Birinci aşamada, Ataköy Evsel atıksu Arıtma Tesisi Çamur Çürütücüsü'nden alınan çamur döngü süresi 8 ve 4 saat şartlarında işletilmiştir. İkinci aşamada, bir gıda endüstrisi atıksularının havasız çamur yataklı reaktörde arıtıldığı granül çamur ile işletmeye alınmıştır. 500 mg KOİ/L atıksuyla beslenen reaktörde F/M oranının 0,5-0, 6 g UAKM/ g KOİ. gün aralığında kalması için sistemden her gün çamur atılarak biyokütle konsantrasyonu ayarlanmıştır. Üçüncü aşamada ise reaktöre bir aşılama yapılmadan, atıksudan gelen askıda katı maddenin reaktörde birikmesi ile biyokütle oluşturulmuştur. 12 saatlik 2 çevrimde işletilen sistem; doldurma 60 dk, reaksiyon 590 dk, çöktürme 60, boşaltma 10 dk şartlarına sahiptir. Alıştırma döneminde 23 gün boyunca %50 atıksu ve %50 glikoz çözeltisiyle ortalama toplam KOİ' si 1200 mg/L olacak şekilde beslenmiştir. Granül çamurla işletilen sistemde % 24 hidroliz olma yüzdesi elde edilirken; aşılamasız reaktörde ortalama % 58 olarak hesaplanmıştır. Asitleştirme tankı çıkış suları, düşük çözünmüş oksijen konsantrasyonlarında işletilen ENDFG prosesine verilerek azot ve fosfor giderimi izlenmiştir. 8 saatlik bir döngü süresiyle işletilen ardışık kesikli reaktör anoksik/anaerobik/aerobik periyotlardan oluşmaktadır. Nütrient giderimi yapılan bu reaktörde ise çözünmüş oksijen konsantrasyonu nitrit üstünden fosfor gideriminin sağlanması açısından kademeli olarak azaltılarak sırasıyla 0,5-0, 6 mg O2/L; 0,38-0, 48 mg O2/L ve 0,28-0, 38 mg O2/L kontrol aralıklarında çalışılmıştır. Bu şekilde düşük çözünmüş oksijen konsantrasyonlarında Nitrobacter' lerin ortamdan yıkanarak uzaklaştırılması, aktif çamur flok yapısında geniş bir anoksik bölge oluşturarak nitrit üstünden fosfor giderimi yapan DFDB' lerin gelişiminin desteklenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın bu kısmında kararlı halde NH4-N ve PO4-P tamamen giderilmiştir. Ancak NOx-N konsantrasyonu istenen limitlere kadar indirilememiştir. Burada NOx-N' in giderilmemesinin başlıca sebebi ENDFG prosesinde amaçlanan anoksik bölgenin arttırılarak fosfor gideriminin NOx-N üzerinden gerçekleştirilememesidir. Ayrıca anaerobik reaksiyonun sonunda ve aerobik periyodun başında gerçekleşen mineral çökeleklerinin nitrifikasyonun etkisiyle meydana gelen muhtemel pH düşüşüyle çözünerek NOx-N oluşumuna katkısı olduğu düşünülmüştür. Ardışık kesikli reaktörde aerobik periyot sonuna bir anoksik faz ilave edilmesiyle, sistemde biriken NOx-N' in tamamen giderilebileceği düşünülmektedir