ELEMENTEL KÜKÜRT BAZLI OTOTROFİK VE MİKSOTROFİK DENİTRİFİKASYON PROSESLERİYLE İÇME SULARINDAN NİTRAT GİDERİMİNİN SABİT VE AKIŞKAN YATAKLI REAKTÖRLERDE İRDELENMESİ

Abstract

Azot içeriği yüksek gübrelerin zirai amaçlarla kullanımı, evsel ve endüstriyel atıksuların yetersiz arıtımı yüzeysel ve yer altı sularında nitrit ve nitrat konsantrasyonlarının artmasına neden olmaktadır. Birleşik Devletler Çevre Koruma Ajansı içme sularında maksimum nitrat ve nitrit konsantrasyonlarını sırasıyla 10 mg/L NO3 - -N ve 1,0 mg/L NO2 - -N olarak belirlemiştir. Ülkemizde ise İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmeliği’ne göre bu değerler sırasıyla 11,3 mg/L NO3 - -N ve 0,15 mg/L NO2 - -N olarak belirlemiştir. Birçok ülkede olduğu gibi ülkemizde de yer altı sularında nitrat ve nitrit konsantrasyonları izin verilen maksimum sınırı aşmış durumdadır. Şanlıurfa Harran Ovası’nda bazı kuyularda nitrat konsantrasyonunun 180 mg/L NO3 - -N değerine kadar yükseldiği ve tüm ovada ortalama nitrat konsantrasyonunun 35 mg/L NO3 - -N olduğu tespit edilmiştir (Yesilnacar ve ark., 2008). Bu çalışmada, içme sularından nitrat giderimi için elementel-kükürt bazlı ototrofik ve miksotrofik (heterotrof+ototrof) denitrifikasyon prosesleri kesikli ve sürekli akışlı reaktörlerde denenmiştir. Elementel kükürt oldukça etkili bir elektron kaynağı olup aynı zamanda toksik olmaması, suda az çözünmesi, normal koşullarda stabil olması ve kolay bulunabilmesi gibi avantajlara sahiptir. Elementel-kükürt bazlı ototrofik denitrifikasyon prosesinin en önemli dezavantajı asit ve sülfat oluşumudur. Bu çalışmada; ototrofik denitrifikasyonda oluşan asidin nötralizasyonu için kesikli ve sürekli reaktörlerde kireç-taşı ve bikarbonat kullanılmıştır. Yapılan çalışmada kireç taşının ucuz bir alkalinite kaynağı olarak başarılı bir şekilde kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Fakat kireç taşının düşük çözünürlüğü nedeniyle sürekli akışlı kolon tipi reaktörlerde maksimum nitrat indirgeme hızı 0,20 mg NO3 - -N /(L.gün) olarak tespit edilmiştir. Ayrıca, kireç taşının çözünmesi nedeniyle suda Ca2+ konsantrasyonu ve sertlik artmıştır. Kireç taşı yerine NaHCO3 kullanılması durumunda ise sürekli akışlı sabit yataklı biyofilm reaktörde maksimum denitrifikasyon hızı 0,30 mg NO3 - -N/(L.gün) olarak tespit edilmiştir. Ototrofik denitrifikasyonda diğer bir problem ise yüksek sülfat konsantrasyonudur. Ototrofik şartlarda işletilen reaktörlerin girişine metanol ilave edilmesiyle miksotrofik koşullar oluşturulmuş ve reaktör çıkış sülfat konsantrasyonları standartlarda verilen 250 mg/L değerinin altına düşürülebilmiştir. Ayrıca heterotrofik denitrifikasyonda üretilen alkalinite ototrofik denitrifikasyonda üretilen asiditeyi nötralize etmek için kullanılmış olup, miksotrofik şartlarda reaktöre alkalinite eklemeden 0,45 mg NO3 - -N /(L.gün) denitrifikasyon hızına ulaşılabilmiştir. Reaktörde kütle transferini arttırmak amacıyla akışkan yataklı reaktörlerde de proses denenmiş olup sabit yataklı reaktörlere kıyasla daha iyi performans gözlenmiştir. Sonuç olarak, içme sularından nitrat giderimi için elementel-kükürt bazlı ototrofik ve miksotrofik denitrifikasyon prosesinin başarıyla kullanılabileceği sonucuna varılmış olup, çalışmada gerçek ölçekli sistemlerin tasarlanmasına yönelik veriler elde edilmiştir.