Removal of heavy metals from wastewater by biosorption using excess sludge

Abstract

Test edilen diğer toz aktif çamurlarla karşılaştırıldığında en iyi biyosorpsiyon kapasitesi DYO boya endüstrisi atıksu arıtma tesisinden elde edilen toz aktif çamuru ile elde edilmiştir. En etkin ön yıkama işlemi, DYO İzmir boya endüstrisi aşırı çamurunun yüzde 1 hidrojen peroksit çözeltisi ile yıkanmasıyla elde edilmiştir. Kesikli biyosorpsiyon deneyleri ile ön arıtılmış toz arıtma çamurunun (TAÇ) bakır iyonları biyosorpsiyon kapasiteleri incelenmiştir. Cu iyonlarının biyosorpsiyon izotermleri araştırılmıştır ve test edilen diğer izotermler arasında Langmuir izotermi, deney sonuçlarıyla daha yüksek bir korelasyon göstermiştir. Toz arıtma çamuru (TAÇ) kullanılarak Cu iyonlarının biyosorpsiyonu kesikli beslemeli işletilen tam karışımlı bir reaktör kullanılarak da araştırıldı. Çıkış bakır iyonları konsantrasyonlarının zamanla değişimleri farklı işletme şartlarında araştırılmıştır. Cu iyonu içeren sentetik atıksu bir aktif çamur ünitesinde arıtıma tabii tutulmuş ve Cu iyonlarının, KOİ, Cu ve toksisite giderimine etkileri araştırılmıştır. Aktif çamur ünitesi yüksek çamur yaşlarında (30 gün) ve yüksek hidrolik bekleme sürelerinde (25 saat) işletildiğinde Cu iyonu toksisitesi kısmen elimine edilmiş ve daha yüksek KOI giderimleri elde edilmişdir. Biyolojik arıtımdan önce biyosorpsiyonla Cu iyonlarının giderimi için besleme atıksuyuna toz arıtma çamuru (TAÇ) ilavesiyle aktif çamur üzerindeki Cu iyonu toksisitesi elimine edilmiştir. Farklı işletme şartlarında çalıştırılan aktif çamur reaktörünün toksisite, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve Cu giderim verimlerinin incelenmesi amacıyla Box-Behnken deneysel tasarım metodu uygulanmıştır. Activated sludge obtained from a paint industry wastewater treatment plant was found to be the most suitable among the others tested resulting in the highest biosorption capacity. Pre-treatment by 1 percent hydrogen peroxide solution was found to be superior to the other methods yielding the highest biosorption capacity. Effects of operating parameters on batch biosorption kinetics of copper ions onto pre-treated powdered waste sludge (PWS) were investigated. Batch isotherms of biosorption of Cu ions were investigated and the langmuir isotherm was found to fit the experimental data better than the other isotherms tested. Biosorption of Cu ions onto pre-treated powdered waste sludge (PWS) was also investigated using a fed-batch operated completely mixed reactor. Breakthrough curves describing variations of effluent copper ion concentrations with time were determined for different operating conditions. In order to investigate the adverse effects of Cu ions on performance of an activated sludge unit, synthetic wastewater containing Cu ion was treated in an activated sludge unit and COD, Cu, toxicity removals were investigated. Copper ion toxicity on COD removal performance of the activated sludge unit was partially eliminated by operation at high sludge ages (30 days) and HRT's (25 hours). Copper ion toxicity onto activated sludge organisms was eliminated by addition of powdered waste sludge (PWS) to the feed wastewater for removal of Cu ions by biosorption before biological treatment. Box-Behnken experimental design method was used to investigate Cu, chemical oxygen demand (COD) and toxicity removal performance of the activated sludge unit under different operating conditions.