Investigation of heavy metals and ammonia inhibition on anaerobic reactor


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Institute for Graduate Studies in Pure and Applied Sciences, Department of Environmental Engineering (Eng), Turkey

Approval Date: 2012

Thesis Language: English

Student: BURAK YÜZER

Consultant: Bülent Mertoğlu

Abstract:

ANAEROBİK REAKTÖRDE AĞIR METALLER VE AMONYAK İNHİBİSYONUNUN İNCELENMESİ Katı atık yönetimi artan nüfus ve kontrol edilemeyen kentleşme ile birlikte tüm dünyada önemli bir çevre problemi haline gelmiştir. Katı atıkları düzenli depo sahalarına depolamak son ve ucuz bertaraf yöntemidir. Fakat depo sahalarında oluşan sızıntı suları çözülmesi gereken başka bir problemdir. Katı atık düzenli depo sahası sızıntı suyu her zaman arıtımını zorlaştıran yüksek miktarlarda organik ve inorganik atık içerir. Yüksek kirlilik yüklerini deşarj limitlerine kadar azaltmak için birleşik biyolojik ve kimyasal arıtma metotları kullanılması gerekir. Anaerobik parçalanma yüksek organik karbon yüklerinin giderimi için ideal bir metottur. Fakat birçok inhibitör madde prosesin kararlılığını ve metan üretimini olumsuz etkilemektedir. Yüksek serbest amonyak konsantrasyonu ve ağır metaller anaerobik arıtımda inhibisyonun birincil sebepleridir. Literatürde anaerobik arıtımın inhibisyonu hakkında birçok çalışma yapılmasına rağmen, inhibisyona neden olan maddeler hakkında hala bilinmeyen birçok şey bulunmaktadır. Bu çalışmada İstanbul Kömürcüoda Katı Atık Düzenli Depo Sahasından gelen sızıntı suyu yukarı akışlı çamur yatağı (YAÇY) reaktör ile 600 gün arıtılmıştır. Reaktörün aşılanmasından sonra, giriş amonyak konsantrasyonu anaerobik arıtımda serbest amonyak etkisini gözlemlemek için 100 mg/L den 2800 mg/L ye kademeli olarak arttırılmıştır. Amonyak konsantrasyonu arttırılırken, KOİ ve BOİ giderim verimleri %95 ten %15 e kadar kademeli olarak azaldı. Anaerobik bakteriler amonyak konsantrasyonuna adapte edilmelerine rağmen, amonyağın inhibitör etkisi 1000 mg/L amonyak konsantrasyonunda gözlemlendi. ABSTRACT INVESTIGATION OF HEAVY METALS AND AMMONIA INHIBITION ON ANAEROBIC REACTOR Solid waste management has been an important environmental problem with the increase of population and uncontrolled urbanization throughout the world. Storage of solid wastes in the landfill is the final and cheaper disposal method. However leachate originated from landfills is another problem that should be solved. Landfill leachate always contains high amounts of organic and inorganic waste which make its treatment hard. Combined biological and chemical treatment methods should be used to reduce high pollution loads to the discharge limits. Anaerobic digestion is the ideal method for removal of high organic carbon loads. However many inhibitory substances adversely affect the process stability and methane yield. High free ammonia concentration and heavy metals are primary cause of inhibition in anaerobic treatment. Although in literature many studies were made about inhibition of anaerobic treatment, there are many things still unknown about inhibitory substances. In this study leachate coming from Istanbul Komurcuoda Landfill was treated with upflow anaerobic sludge bed (UASB) reactor for 600 days. After inoculation of reactor, influent ammonia concentration was gradually increased from 100 mg/L to 2800 mg/L in order to observe the free ammonia effect on anaerobic treatment. COD and BOD removal efficiencies decreased gradually from 95% to 15% while ammonia concentration was increased. Although anaerobic bacteria have been adapted to ammonia concentration, inhibitory effect of ammonia was observed at 1000 mg/L ammonia concentration.