Tarımsal Drenaj Suyunun Arıtılmasına Yönelik Hedefli Hendek Sisteminde Biyoreaktörün İncelenmesi

Abstract

Atık su ve tarımsal suyun arıtılmasındaki zorluklar gerçek ve ekonomik açıdan maliyetli bir sorundur. Acil ve ekonomik açıdan önemli olan konu, atık su ve tarımsal su arıtımıyla ilgili zorlukların etkin bir şekilde ele alınmasında yatmaktadır. Nitrat ve fosfor kirliliğin kaynaklarının başında gübre geliyor olup drenaj sularının hassas alıcı ortamlardaki etkisi nedeniyle çeşitli önlemler geliştirilmiştir. Drenaj suyunun arıtılmasının ve yeniden kullanımının önemi, özellikle göller, deltalar ve nehirler gibi alıcı ortamların su kalitesi üzerindeki etkileri göz önüne alındığında önemli görülmektedir. Bununla birlikte su kaynaklarının %70'nin tarım için kullanıldığı düşünüldüğünde drenaj sularının arıtılması ve tekrar değerlendirilmesi her geçen gün daha önemli görünmektedir. Doğa temelli çözümler (nature based solutions), maliyet etkinliği, ekolojik sürdürülebilirlik ve yenilenebilir kaynakların kullanımına atfedilen önemli potansiyelleri ve pratiklikleri nedeniyle son zamanlarda büyük ilgi görmeye başlamıştır. Bu araştırma, nitrat, amonyum ve fosfatın etkili bir şekilde uzaklaştırılması için hendek içi sistemler (inditch systems) geniş kullanım alanlarını araştırmaktadır. Çalışma kapsamında işletilen hendek içi sistemi nitrat, fosfat ve amonyum gidermek amacıyla biyofiltre ve iki adet reaktif (kalsine deniz kabuğu ve zeolite)'ten oluşan bölmeden oluşmaktadır. Kenevir kökünden oluşan biyofiltrenin sadece %94'nın üzerinde nitrat giderimi yanı sıra fosfat (≤%94) ve amonyum (≤%98.) de gerçekleştirmiştir. Kalsine deniz kabuğu ilk günlerdeki yüksek fosfat salınımı nedeniyle etkinlik gösterememiş olup kullanılan zeolit olağanüstü amonyak giderim verimleri sergilemiştir. Zeolit, neredeyse %100'lük oldukça yüksek bir arıtım verimliliği sergilemiş ve büyük kapasiteli, olağanüstü etkili bir iyileştirme işlemi olarak işlev görmütür. Bununla birlikte laboratuvardaki sıcaklık artışlarının da dönem dönem arıtım verimini arttırdığı anlaşılmıştır. Genel olarak giderim verimini üzerinde etkileyen faktörler arasında reaktif yaşı ve hidrolik bekleme süre yer almaktadır. Kapsamlı laboratuvar ve saha çalışmaları yürütmek yalnızca biyoreaktör trendleri ve uygulamalarına ilişkin anlayışımızı geliştirmekle kalmaz, aynı zamanda performanslarını optimize etmek için değerli bilgiler de sunar. Bu, Hendek içi sistem, özellikle gelişmekte olan ülkelerdeki acil zorlukların üstesinden gelmek için en pratik ve uygun maliyetli yaklaşım haline getirmektedirThe challenges of treating wastewater and agricultural water are a real and economically costly problem. The urgent and economically significant concern lies in effectively tackling the challenges associated with wastewater and agricultural water treatment. The issue of nitrate exports through stormwater and agricultural runoff is a significant global concern due to the wide array of pollution sources involved. The significance of reclamation and reuse of drainage water cannot be overstated, particularly in relation to their effects on the water quality of receiving bodies such as lakes, deltas, and rivers. Nature-based solutions have recently gained significant attention due to their considerable potential and practicality, which is attributed to their cost-effectiveness, ecological sustainability, and utilization of renewable resources. This research explores the wide range of bioreactor use for effectively removing nitrate, ammonium and phosphate. It highlights the suitability of different natural materials for constructing woodchip bioreactors, which in turn leads to improved outcomes in terms of removal and treatment. Furthermore, it attained exceptional ammonia removal outcomes by employing zeolite. Zeolite exhibited a fairly high removal efficiency of almost 100%, functioning as an exceptionally effective polishing process with a large capacity. Additionally, this study uncovers a significant increase in the elimination of nitrate-N as temperatures increase, accompanied by the presence of a specific temperature coefficient. Significant contributors to enhancing removal efficiency include factors such as reactive age and hydraulic retention time. Conducting comprehensive laboratory and field studies not only enhances our comprehension of In-ditch systems trends and applications but also offers valuable insights for optimizing their performance. This renders bioreactors the most practical and costeffective approach for addressing urgent challenges, particularly in developing countries.