Domestic wastewater treatment by small scale plant and removal of nitrogen and phosphorus
Küçük ölçekli tesis sistemi ile evsel atık sudan nitrojen ve fosfor giderimi
- Tez No: 496415
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Atıksu arıtma tesislerinden çıkan atıksu deşarjından dolayı alıcı ortamın (nehir, deniz ve göl) besin maddesi miktarını arttırmakta bu da ötrofikasyonun oluşmasına ve su kalitesinin genel verimliliğini düşürmesine neden olmaktadır. Buna ek olarak, arıtılmış atıksuyun yeraltına beslenmesi durumunda yeraltı sularının kirlenmesine neden olunmaktadır. Kırsal alanda altyapı sağlanmadığı için, atıksuların arıtılmadan doğrudan yeraltına verilmesi besin birikiminden dolayı yeraltı sularının kalitesini bozmaktadır. Bu durum, yeraltısuyunun ve diğer alıcı ortamların korunmasını gerektirdiğinden daha sıkı yasal düzenlemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Membran arıtım teknolojisi, yerleşim alanlarındaki atıksu arıtımında kullanılan en ileri teknolojilerden biridir. Membran teknolojisinin dünyadaki başarılı bir şekilde uygulanması ile bu teknolojide çalışan sistemlerin sayısının sürekli artmaktadı. Bu çalışmada evsel atıksu arıtımında besin maddesi (azot ve fosfor) giderimi için bir pilot MBR tesis sistemi incelenmiştir. Öncelikle, biyoreaktör dengeleme tankı, anoksik tank, oksik tank ve temiz su tankları dahil olan batık membran sistemini içermektedir. Bu çalışmada kullanılan membran'ın gözenek büyüklüğü 0.03 μm ve toplam yüzey alanı 12 m2 olan Hollow fiber (HF) takviyeli Poliviniliden Fluorür Ultrafiltrasyon (PVDF-UF) membranıdır. Aktif çamur, nitrifikasyon ve denitrifikasyon için anoksik koşulu sağlamak için sırası ile anoksik / oksik ve oksik / dengeleme tankına geri devirleri yapılmıştır. Sonuçlar, 4 farklı hidrolik bekleme süresi ve farklı membran akısı çalışmasıyla yapılarak özetlenmiştir. Ölçülen bütün paramtreler için membran biyoreaktör sisteminin yüksek verimde çalıştığı söylenebilir. Birinci aşama, 1 ile 18 gün arasındaki bir süre boyunca sürmüştür. Çalışma koşulları: akı 25 L.m-2 hr-1; Hidrolik bekletme süresi 5.4 saat; çamur yaşı 16 gündür. Sonuçlar, NH4-N giderim verimi % 75 iken maksimum giderim verimi KOİ % 71, TN% 52, TKN% 44, TP 43%, PO4-P% 77 olarak elde edilmiştir. 8. çalışma gününde Programlanabilir Lojik Denetleyicide (PLC) elektronik bir sorun nedeniyle pilot sistem durdurulmuş, bu durum sistemin genel giderim verimi ve biyokütlenin büyümesini etkilemiştir. İkinci aşamada, biyolojik kütlenin büyümesi, su kalitesi ve besin giderim verimliliği açısından birinci safhadan daha iyi olmuştur. Çalışma koşulları olarak akı: 21 L.m-2. hr-1, HRT 6 saat, SRT 25 gün olarak belirlenmiştir. 43. günün sonunda, oksik ve atık su çıkış temiz su tankları arasında sızıntı oluşması nedeniyle atık su çıkış datalarında hafif bir artış ve atık su arıtım verimlerinde azalma gözlemlenmiştir. Bu karışımın etkisi, oksijen bölmesindeki membran geri yıkama işlemini de karıştıran temiz su havzasının kalitesini olumsuz etkilemiştir.Üçüncü aşama 56. günden 81. güne kadar sürmüştür. Çalışma koşullarının; akı 16 L.m-2. saat-1, HRT 8 saat, SRT 35 gün'dür. Sonuçlar, NH4-N giderim verimi% 97 iken, maksimum giderim verimi KOİ 96%, TN 85%, TKN 95%, TP 80%, PO4-P 87% olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, denitrifikasyonun verimli bir şekilde gerçekleşmediğini göstermektedir. Aktif çamur konsantrasyonu, birinci, ikinci ve üçüncü dönemlerde 500 mg/l ile 2500 mg / l arasında olmuştur. Reaktörü işletmeye alma döneminde, İSKİ Baltalimani tesisinden elde edilen 1200 mg / l konsantrasyonlu aktif çamur eklenmiştir. Ancak aktif çamur kalitesi verimli bir şekilde çoğaltılamamıştır. Başlangıç işleminin 86. gününden sonra, reaktöre, ISKİ Paşaköy'dan gelen aktif çamuru ile tekrar sağlanmıştır. Konsantrasyonu 10000 mg/l ve çamur hacmi endeksi 92 ml / g olan çamur reaktöre eklenmiştir. Dördüncü dönemdeki aktif çamurun konsantrasyonu 5000 mg / l ila 6000 mg / l arasında kalmıştır. Trans Membran Basıncı (TMP), reaktör işletimi boyunca -0.25 - -0.4 bar arasında kalmıştır Ancak 45.gününden sonra membran yüzeyinde kirlenme birikmesi nedeniyle ( -0.5 bar) negatif basıncın erişildiği gözlenmiştir. Membran tıkanmasını gidermek için sitrik asit (C6H8O7) kimyasal yıkama yapılmıştır. Dördüncü dönem 83. günden 117. güne kadar sürmüştür. Çalışma koşulları: akı 16 L.m-2, HRT 9 saat, SRT 35 gündür. Maksimum nutrient giderim verimi olarak sırasıyla KOİ, TN, TKN, TP, PO4-P ve NH4-N için %98, %79, %95, %86, %89 ve %96 olarak bulunmuştur. Oksik ve anoksik tanklar arasındaki içsel geridevir oranının azalmasından dolayı denitrifikasyon bu dönemde yüksek oranda yapılamamıştır. Çalıuşmaların ikinci aşamasında iki tür iyon değiştirici reçine jel türü (güçlü katyon Model SELION SAC 1000H MB -H + ve anyon Model SELION SBA 2000 -Cl-) kullanılmıştır. Biyolojik nitrifikasyon/denitrifikasyon sonrası halen suda kalan bakiye azotun giderilmesi/kazanılması ve ayrıca toplam fosforunda giderilmesi/kazanılması amacıyla iyon değiştirici reçineler kullanılmıştır. İyon değiştiricilerin etkili çalışma süresini belirlemek için çalışmalar yapıulmıştır. Buna göre katyon ve anyon için her bir iyon değiştirici reçinesi için bekletme süresi sırasıyla 6.30 saat ve 5 saat olarak belirlenmiştir. Bu süreçlerde amonyum azotu ve orto-fostatın 1 mg/L'nin altında kalıcak şekilde çalıştırılması sağlanmıştır. Bu koşullarda en düşük amonyum konsantrasyonu 0.11 mg / l iken ortofosfat 0.02 mg / l olarak gözlemlenmiştir. Dördüncü işletim döneminde reçineler üzerinde biriken besin madeelerinin geri kazanımı için geri yıkama çalışmaları yapılmıştır. Etkili geri yıkama süresinin belirlenmesi için reçineler çeşme suyu ile farklı zaman dilimlerinde işletilmiştilerdir. Ttoplam 109.4 mg/l TN, 70 mg/l NH4-N; 81.9 mg/l TKN; 49.5 mg/l TP; ve 36.08 mg/l PO4-P nutrient geri kazanımı sağlanmıştır. Buna ek olarak, 5 saatlik adsorpsiyon sırasında gözlemlenen en stabil besin geri kazanımı TN, TP, NH4-N, TKN ve PO4-P için sırasıyla 1.1 mg/l, 0.72 mg/l, 0.16 mg/l, 0.81 mg/l ve 0.09 olarak bulunmuştur. Bu deşarj limitleri ile arıtılan atıksuyun sulama suyu olarak kullanımı mümkün olacaktır. Membran ve iyon değiştirici içeren küçük ölçekli paket sistem ile yüksek kalitede çıkış suyu elde etmek mümkün olabilmektedir.
Özet (Çeviri)
All of the sources of water (river, sea, and lake) are presently suffer high levels of nutrients, due to effluent discharge from wastewater treatment plants, which lead to an increase phenomenon eutrophication and reduce overall water quality efficiency. In addition, there are some cases where treated water is discharged through ground and causing groundwater contamination. As well as most areas outside the city centers are not serviced by the infrastructure thus wastewater is directly fed to the ground without treatment. Then this will causes increase in the nutrients concomitantly damaging the groundwater quality. This status requires more strict regulations for the quality of treated wastewater. Membrane treatment technology is recently considered as one of the most advanced technologies for wastewater treatment in residential areas and has been successfully applied in increasing locations in the world. In addition to the continuous increase in the number of systems operating in this technology, the capacity of these systems is also increasing. In this study, a pilot plant MBR system was studied for the nutrient (nitrogen and phosphorous) removal in domestic wastewater. The bioreactor included equalization, anoxic, oxic and clean water tanks with a submerged membrane. The membrane was a Hollow Fiber (HF) reinforced Polyvinylidene Fluoride Ultrafiltration (PVDF-UF) membrane with pore size of .0.03 μm and total surface area of 12 m2. The activated sludge was recycled to the anoxic/oxic and oxic /equalization chambers of the bioreactor. The results showed higher removal of pollutants for all measured parameters through four runs of operation at different between HRTs and fluxes. The first run was running for a period from 1th until 18th days. The operating conditions were as follows; flux = 25 L.m-2. hr-1 , HRT= 5.4 hr , SRT= 16 days . The results revealed that the maximum of removal efficiency for COD was 71%, for TN was 52% , for TKN was 44%, for TP was 43% , for PO4-P was 77%, while NH4-N removal efficiency was 75%. After 8th day of operation, the pilot plant had a mechanical problems, which affected the removal efficiency and the growth of biomass. As for the second run, the operating conditions were as follows; flux=21 L.m-2. hr-1 , HRT= 6 hr , SRT= 25 days. After day 43rd there was a slight increase in the effluent values and reduction in removal efficiency due to the occurrence of a leakage between the oxic and effluent clean water tanks .The effect of this mixture negatively affected the quality of clean water basin which also adulterated the process of membrane backwashing in the oxic compartment. The third run was a period from 56th until 81th days, where the operating conditions were as follows; flux =16 L.m-2. hr-1 , HRT= 8 hr , SRT =35 days . The results revealed that the maximum of removal efficiency of COD, TN, TKN, NH4-N, TP and PO4-P was 96%, 85%, 95%, 97%, 80% and 87%, respectively. These results showed higher performance of the reactor. The MLSS concentrations during the first, second and third runs were between 500 mg/l and 2500 mg/l. The biomass inittially was supplied from İSKİ Baltalimanı plant with a concentration of 1200 mg/l, but the quality of the active sludge was not high. After 86th day from starting operation, the reactor was supplied with activated sludge from ISKİ Paşaköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi, having the concentration of 10000 mg/L and sludge volume index of 92 ml/g. In the following operational period of the reactor, concentration of activated sludge was between 5000 mg/l to 6000 mg/l. Trans Membrane Pressure (TMP) of submerged membrane was between -0.25 – -0.4 bar during the operational periods of the reactors. Fouling of membrane was observed for the days of 45th and 98th of operation by reaching the pressure more than -0.5 bar. Then the fouling layer was removed by chemical washing by Citric Acid. The fourth run was a period from 83th until 117th days. The operating conditions were as follows; flux =16 L.m-2. hr-1 , HRT= 9 hr , SRT= 35 days. The results revealed that the maximum of removal efficiency of COD, TN, TKN, NH4-N, TP and PO4-P was 98%, 79%, 95%, 96%, 86% and 89%, respectively. Two types of ion exchange resins gel (strong cation Model SELION SAC 1000H MB –H+ and anion Model SELION SBA 2000 –Cl-) were used during the second part of the operation.The purpose was to remove additional nitrogen and phosphorous removal, right after the MBR. Also the equilibrium time for each of the ion exchange resins for cation and anion was ( 6.30 hr ) and ( 5 hr ), respectively. In addition, the lowest concentration of ammonium was 0.11 mg/l while the othophosphatase was 0.02 mg/l. The resins were back washed to recover the nutirents and regenerate the resin capacity. The recovered nutrients in the solute were as 109.4 mg/l TN, 70 mg/l NH4-N, 81.9 mg/l TKN, 49.5 mg/l TP and 36.1 mg/l PO4-P. The highest quality of water was obtained at 5 hr adsorption period. The results of TN, TP, NH4-N, TKN and PO4-P. Were 1.1 mg/l , 0.72 mg/l ,0.16 mg/l, 0.81 mg/l and 0.09 , respectively.
Benzer Tezler
- Çöp sızıntı sularının su bitkileriyle oluşturulan sistemlerle arıtılması
Başlık çevirisi yok
SONAY KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFİ AKÇA
- İçme sularında giardia kistlerinin araştırılması
Examination of giardia cysts in drinking water
İLKER ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL TORÖZ
- Aralıklı havalandırma optimizasyonuyla konvansiyonel aktif çamur sisteminin ileri biyolojik arıtmaya dönüştürülmesi
Full scale upgrade of conventional activated sludge system to nutrient removal process with intermittent aeration optimization
ANDAÇ ÖZHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Yüzen akuatik bitki sistemlerinde azot giderim prensipleri
The principles of nitrogen removal in floating aquatic plant systems
BERRAK EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFİ AKÇA
- Sivas atıksu arıtma tesisi arıtma çamurlarının farklı ek besi maddeleri kullanılarak anaerobik birlikte çürütülmesinin (Codigestion) araştırılması
Investigation of codigestion of Sivas wastewater treatment plant treatment sludges by using different cosubstrates
TURGAY BİŞGİN
Doktora
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELTEM SARIOĞLU CEBECİ