Computerized monitoring and control of sequencing batch reactor for nutrient removal

Abstract

Bu çalışmada, laboratuar ölçekli anaerobik reaktörlerde; önceleri pH' ı ayarlanarak daha sonraları pH' ına müdahale edilmeden arıtılan İstanbul Kömürcüoda depo sahası sızıntı suyunda 1000 mg/ L' yi aşan amonyak azotunun, nitrifikasyon ve denitrifikasyonu ayrı ardışık kesikli reaktörlerde ve tek bir reaktörde çalışılmıştır. Nitrifikasyon deneyleri iki farklı uygulamayla gerçekleştirilmiştir. İlk uygulamada, nitrifikasyon için gerekli olan alkalinitenin tamamı NaHCO3 olarak deneyin başlangıcında ilave edilmiştir. Yüksek amonyak konsantrasyonuna bağlı olarak yüksek miktarda ilave edilen NaHCO3, pH seviyesini çok yükselttiği için nitrifikasyon gerçekleştirilememiştir. Bu nedenle; on-line pH takibine bağlı olarak bilgisayar kontrolünde ihtiyaca göre otomatik alkalinite dozlayan bir sistem geliştirilmiştir. pH 7.0' de sabit tutularak ortalama 0.18 mg NH4+-N/ mgUAKM gün, pH'ın 7.5 olarak sabitlendiği diğer denemelerde ortalama 0.11 mg NH4+-N/ mgUAKM gün ve anaerobik reaktörlerde pH ayarlamasının kesilmesi, sızıntı suyunun nitrifikasyon tankına yüksek alkalinite değerleriyle girmesiyle, bu şartlar altında da ortalama 0.09 mg NH4+-N/ mgUAKM gün nitrifikasyon hızı tüm pH değerlerinde %98-99 civarında nitrifikasyon verimi ile elde edilmiştir. Nitrifikasyon reaktöründen çıkan yüksek nitrat konsantrasyonuna sahip sızıntı suyunun denitrifikasyonu, yeterli karbon kaynağına sahip olmadığı için, dışarıdan sodyum asetat ilavesi ile gerçekleştirilmiştir. Denitrifikasyon sırasında pH ve ORP on-line olarak izlenmiş ve % 98-99 civarında denitrifikasyon verimine ulaşılmıştır. pH ve ORP parametreleri on-line izlenerek denitrifikasyon hızları ve denitrifikasyonun bittiği an tespit edilmiştir. Sistemin daha yüksek nitrat giriş değerlerindeki verimini belirlemek amacıyla dışarıdan potasyum nitrat ilave edilmiştir. Böylece giriş nitrat konsantrasyonu 1500-1800mgNO3-N/ L' ye kadar artırılarak sistemin performansı izlenmiştir. Bu deneylerde biyokütle (20000 mg UAKM / L) yüksek değerlerde olmasından dolayı ortalama denitrifikasyon hızı 1.34 mgNO3-N/ mg UAKM gün olarak tespit edilmiştir. Nitrifikasyon ve denitrifikasyon çamurlarının birleştirilmesiyle de, tek bir tankta nitrifikasyon ve denitrifikasyon çalışılmıştır. Optimum havalanma ve karıştırma zamanları üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Sistemdeki pH dengesini nötr bir değerde tutabilmek ve dışarıdan karbon kaynağı eklemesini en aza indirmek için kesikli beslemeli olarak nitrifikasyon ve denitrifikasyon çalışılmıştır.

In this study, nitrification and denitrification of anaerobically treated İstanbul Kömürcüoda Landfill leachate has been studied in a lab scale sequencing batch reactors at ammonia concentrations higher than 1000 mg / L. Nitrification studies were done at two different systems. In the first system, the needed alkalinity was added at the beginning of the nitrification to the reactor, but this high amount of alkalinity caused pH increase, and because of high pH nitrification was not occurred. Therefore, a computer-controlled alkalinity dosing system based on pH monitoring was developed in the nitrification reactor. By the help of this system, by fixing the pH at 7, average 0.18 mg NH4+-N/ mgMLVSS day, at another trial pH at 7.5 average 0.11 mg NH4+-N/ mg MLVSS day and because of the pH adjustment in anaerobic reactors was stopped, influent with high alkalinity values, 0.09 mg NH4+-N/ mg MLVSS day nitrification rate with 99 - 98 % nitrification efficiency was obtained. Denitrification of the effluent from nitrification tank with high nitrate concentration because of lack of carbon source in it, with the addition of external carbon source was achieved. The on-line pH and ORP was observed and 98 - 99 % denitrification efficiency was obtained and denitrification finish time was determined. For the determination of treatment efficiency of the system at high nitrate concentrations, system was fed with potassium nitrate. Process efficiency was observed at 1500-1800mgNO3-N/ L concentrations. Denitrification rate was determined as 1.34 mgNO3-N/ mg MLVSS day because of high biomass content (20000 mg MLVSS/ L). After nitrification and denitrification separate sludge treatment was performed successfully, single sludge nitrification and denitrification was studied in a tank. In optimum aeration and mixing times was studied, and for the pH neutralization and less carbon usage at denitrification period Fed-Batch SBR was studied in single sludge.