SURE-DEAMOX sistemi ile atık sulardan azot ve sülfatın birlikte giderilmesi / Simultaneous removal of nitrogen and sulphate with SURE-DEAMOX process from wastewater

Abstract

Bu çalışmada İki farklı anammox zenginleştime yapılmıştır. Bu çalışmaların birincisinde 3 adet UASB tipi reaktörle 252 gün, ikinci çalışmada 2 adet UASB tipi reaktörle 104 gün, toplamda 5 adet UASB tipi reaktörle 35 oC ve karanlık olan, ısı ve ışık kontrollü bir odada çalışılmıştır. Çalışma, anammox bakterilerinin elektron alıcısı olarak nitriti kullanarak, amonyumu anaerobik ortamda azot gazına ve çok az miktarda nitrata dönüştürmesi suretiyle gerçekleştirilmiştir. Karbon kaynağı olarak inorganik karbon (CO2) kullanılmıştır. Yapılan çalışmalarda anammox bakterilerinin maksimum azot giderme kapasiteleri de incelenmiş olup, bu bağlamda azot yükleme seviyesi zamana bağlı olarak arttırılmıştır. Yapılan bu iki çalışmanın birincisinde minimum azot yükleme seviyesi ile reaktör 1'de (R1) 71. günden itibaren, reaktör 2 (R2) ve 3'te (R3) ise 46. günden itibaren maksimum azot giderim seviyesine ulaşılmış olup, azot yükleme seviyelerinde artış yapılmıştır. Sonuç olarak da, R1 ve R3 reaktörlerinde maksimum 420 mg-N/L azot seviyesine, R2 reaktöründe ise maksimum 260 mg-N/L azot seviyesine ulaşılmıştır. İkinci zenginleştirme çalışmasında ise, iki reaktör (Reaktör 4 ve 5) toplamda 104 gün işletimiş olup, reaktör 4'te 41. günden itibaren gözlenen düzenli amonyum gideriminin ardından artışa gidilmiş ve maksimum 120 mg-N/L seviyesine ulaşılmıştır. Reaktör 5'te amonyum seviyesinin, 45. gün sonunda sıfıra düştüğü görülmüştür. Reaktör 5'te de reaktör 4 gibi maksimum 120 mg-N/L seviyesine ulaşılmıştır. Yapılan zenginleştirme çalışmalarının ardından, azot ve sülfatın birlikte giderilmesi için iki farklı denemede farklı iki sistem oluşturulmuştur. Zenginleştirme çalışmasının birincisinin ardından SURE-DEAMOX sistemi kurulmuş olup, sistem 84 gün işletilmiş ve bu çalışmada başarılı olunamamıştır. İkinci anammox zenginleştirmesi sonunda SURE-DEMOX sisteminde kullanılmak üzere DEAMOX reaktörü optimizasyonu çalışılmıştır. Bu optimizasyon çalışması, sürenin sınırlı olmasından dolayı, 15 gün yapılmış olup, bu çalışmada DEAMOX reaktörü olarak zenginleştirme çalışmasındaki reaktör 4 kullanılmıştır. Reaktörde, 6. günde yapılan bir düzenlemeden sonra sadece 4 ölçüm yapılabilmiş ve ölçümler sonucunda reaktöre verilen 90 mg/L NO3--N'nun sıfıra düştüğü gözlemlenmiştir. Öte yandan reaktöre verilen 60 mg/L NH4+-N'nun da 8. günden itibaren sıfıra düştüğü görülmüştür. Reaktörde görülen amonyum gideriminin ancak anammox reaksiyonuyla gerçekleşebileceği öngörüsüyle, reaktörde nitrit oluştuğu söylenebilir. Bu nitrit oluşumu da reaktörde ototrofik denitrifikasyonun gerçekleştiğinin göstergesidir. Bu sonuçlar doğrultusunda ise tek bir reaktöde hem ototrofik denitrifikasyonun hem de anammox reaksiyonunun gerçekleştirildiği söylenebilir. Anahtar Kelimeler: Anaerobik Amonyum Oksidasyonu, Anammox Zenginleştirme, Ototrofik Denitrifikasyon, DEAMOX, SURE-DEAMOX In this study, two different anammox enrichment study performed. At the first one of this studies, 3 UASB type reactors for 252 days, at the second study, 2 UASB type reactors for 104 days, in a total, 5 UASB type reactors operated at 35 oC temperature in a dark, heat and light controlled room. Study, performed by converting ammonia to nitrogen gas and trace amount of nitrate by anammox bacteria using nitrite as electron acceptor. Inorganic carbon (CO2) used as carbon source. During the studies, maximum nitrogen removal efficiency of anammox bacteria also investigated and nitrogen load level increased over time . At the one of this two studes, reactors reached to maximum nitrogen removal level in reactor 1 (R1) by day 71 and in reactor 2 (R2) and 3 (R3) by day 46 with minimum nitrogen load level, then, nitrogen load levels increased. As a result, R1 and R3 reactors reached to 420 mg-N/L nitrogen level, on the other hand R2 reactor reached to 260 mg-N/L nitrogen level. In the second enrichment study, two reactor operated 104 days. In Reactor 4, right after 41. day amonnia removal efficiency increased substantially and then nitrogen load level is increased up to 120 mg-N/L. It was observed that amonnia level observed as zero by day 45 in reactor 5. Maximum amonnia load level also reached to 120 mg-N/L in reactor 5 which is similar to reactor 4. Right after enrichment studies, two different system in two different experiment, established for simultaneous removal of nitrogen and sulfate. After the first enrichment study, SURE-DEAMOX system established and even though this system operated 84 days, it is failed. In the end of the second anammox enrichment study, DEAMOX reactor optimization studied to use it in SURE-DEAMOX system. This optimization study, performed by 15 days due to limited time. In this study, reactor 4-in the enrichment study used as DEAMOX reactor. After a regulation in the reactor by day 6, only 4 analysis could performed and it was observed that 90 mg/L NO3--N given to the reactor dropped to zero. On the other hand, by day 8, it was also observed that given 60 mg/L NH4+-N was also dropped to zero. By assuming that ammonia can only be removed by anammox reaction, it could be noted that nitrit was formed in the reactor. This formation also is an indicator of autotrophic denitrification. According to this results, it could also be noted that both autotrophic denitrification and anammox reaction performed in a single reactor. Keywords: Anaerobic ammonia oxidation, anammox enrichment, autotrophic denitrification, DEAMOX, SURE-DEAMOX