The Performance of Vermiculite - Zeolite Mixtures from Wastewater to Phosphorus and Nitrogen

Öz

The use of low-cost consructed wetlands for treating domestic wastewater in rural areas. However, lack of maintenance, monitoring, and evaluation has led to issues, especially with filter materials. This study aimed to assess the efficent of vermiculite and zeolite as filter materials (75%-25%, 50%-50% and 25%-75%) for phosphorus and nitrogen removal under laboratory conditions. Different concentrations (10, 25 and 50 ppm) and hydraulic retention times (3, 6, 12, 24 and 48 hours) were tested per Water Pollution Control Regulation. Results showed vermiculite was more effective than zeolite for phosphorus removal, while both materials were effective for nitrogen removal.

Anahtar Kelimeler

• Natural Treatment
• Phosphorus pollution
• Nitrogen pollution
• Substrat material

Proje Numarası

FYL-2021-10753

Vermikülit ve Zeolitin Atık Sulardan Fosfor ve Azot Giderim Performansının Belirlenmesi

Öz

Kırsal alanlarda evsel atık suların arıtılması için düşük maliyetli yapay sulak alanlar kullanılmaktadır. Ancak, bu sistemlerde rutin bakım, izleme ve değerlendirme faaliyetleri gerçekleştirilmediğinden, özellikle filtre malzemelerinden kaynaklı sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada, vermikülit ve zeolitin yalın halde ve karışımlarının (%75-%25, %50-%50, %25-%75) filtre malzemesi olarak kullanımının fosfor ve azot giderimine etkisi laboratuvar koşullarında test edilmiştir. Farklı derişimlerde (10, 25 ve 50 ppm) ve hidrolik bekletme sürelerinde (3, 6, 12, 24 ve 48 saat) yapılan ölçümler, Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği’ne göre değerlendirilmiştir. Sonuçlar, vermikülitin fosfor gideriminde zeolitten daha etkili olduğunu, azot gideriminde ise her iki malzemenin de etkili olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Doğal arıtma
• Fosfor kirliliği
• Azot kirliliği
• Filtre malzemesi

Destekleyen Kurum

Erciyes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Proje Numarası

FYL-2021-10753

Kaynakça

1. Akın, M., Akın, G., (2007) Suyun Önemi, Türkiye’de Su Potansiyeli, Su Havzaları ve Su Kirliliği, Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi, 47, 105-118.
2. Anonim, (2011) What are constructed wetlands in Treatment of Agricultural Waste by use of Constructed Reed-bed Wetlands, http://pgoforth.mywep.uga.edu/page3.html, (Erişim tarihi: 15.08.2022).
3. Armağan, M., Işık, M.İ., (2022) Karapınar (Konya) Tuzcul Alanlarındaki Kuraklığa Dayanıklı, Mera Islahında Kullanılabilecek Bitkiler. Ereğli Tarım Bilimleri Dergisi, 2(2), 67-74.
4. Aşık, Y.C., (2022) Zeolit ve çeltik kavuzunun atık sulardan azot ve fosfor giderim performansının belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri.
5. Atıcı, G., (2023) Zeolit ve Talaşın Atık Sulardan Azot ve Fosfor Giderim Performansının Belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri.
6. Berkkan, K., (2023) Kum, çeltik kavuzu ve zeolit karışımının atık sulardan azot ve fosfor giderim performansının belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri.
7. Cooper, P., Smith, M., Maynard, H., (1997) The design and performance of a nitrifying vertical-flow reed bed treatment system. Wat. Sci. Tech., 35, 215–221.
8. Dickman, S.R., Bray, R.H., (1940) Colorimetric determination of phosphate. Industrial & Engineering Chemistry Analytical Edition, 12(11), 665-668.

9. Dombush, J.X., (1989) Natural renovation of leachate-degraded groundwater in excavated ponds at a refuse landfill. In. In: Hammer, D.A. (Ed.), Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. Chelsea, Lewis, pp. 743–752.
10. DSİ, (2024) Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Toprak ve Su Kaynakları. https://dsi.gov.tr/Sayfa/Detay/754 Erişim Tarihi:10.05.2024.
11. Du Bowry, P.L., Reaves, R.P., (1994) Constructed wetlands for animal waste management. In: Proceedings of a workshop, 4–6 April. Purdue University, Wes Lafayette IN.
12. EEA, (2006) European Enviromental Agency, Akdeniz bölgesi öncelikli çevre sorunları. Rapor No 4/2006 Luksemburg ISBN 978-92-9167-370-4
13. EPA, (1993) Constructed wetlands for waste water treatment and wild life habitat: 17 Case Studies. EPA 832-R-93-005
14. Eugenia Valsami, J., (2004) Phosphorus in Enviromental Technologies Prenciples and Applications. IWA Publishing. Integrated Enviromental Technology Series. UK ISBN 1 84339 001 9
15. Henze, M., Comeau, Y., (2008) Wastewater characterization. Biological wastewater treatment: Principles modelling and design, 33-52.
16. IWMI, (2024) International Water Management Institute, https://www.iwmi.cgiar.org/ (Erişim Tarihi: 01.09.2024)
17. Jawahar, S., Nafar, A., Vasanth, K., Musthafa, M.S., Arockiaraj, J., Balasundaram, C., Harikrishnan, R., (2016) Dietary supplementation of Zeolite on growth performance, immunological role, and disease resistance in Channa striatus against Aphanomyces invadans. Fish & Shellfish Immunology, 51, 161-169.
18. Kadlec, H.R., Knight, R.L., (1996) Treatment Wetlands. Lewis, Boca Raton, New York, London, Tokyo, p. 893.
19. Kanarya, F.Ö., (2018) Yapay sulak alanlarda performans değerlendirilmesi: Kayseri Salur örneği. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri.
20. Karaman, M.R., Adiloğlu, A., Brohi, R., Güneş, A., İnal, A., Kaplan, M., ... Zengin, M., (2012) Bitki besleme. Gübretaş Rehber Kitaplar Dizisi, 2, 272-281.
21. Keskin, S.S., (2023) Pumis, kireç taşı ve kum karışımının atık sulardaki azot ve fosfor giderim performansının belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri.
22. Mann R.A., (1994) Phosphorus Removal in Constructed Wetlands: Substratum adsorption, pp.97-105, Pergamon Press, Oxford.
23. Öz, B., (2012) “Doğal Zeolitlerin Modifiye Edilmesiyle Elde Edilen Anyonik Reçinelerin Sulardaki Bazı Metal İyonlarının Gideriminde Kullanımı”, Hitit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği, Yüksek Lisans Tezi, 83 sf., Çorum.
24. Rivera, R, Warren, A., Curds, C.R., Robles, E., Gutierrez, A., Gallegos, E., Caldeffin, A., (1997) The application of the root zone method for the treatment and reuse of high strengt habattoir waste in Mexico. Wat. Sci. Tech. 35, 271–278.
25. Schreijer, M., Xampf, R., Toet, S., Verhoeven, J., (1997) The use of constructed wetlands to upgrade treated sewage effluents before discharge to natural surface water in Texelisland, The Netherlands: pilot study. Wat. Sci. Tech. 35:231–237.
26. SKKY, (2004) http://www.mevzuat.gov.tr/ Metin.Aspx?MevzuatKod=7.5.7221&sourceXmlSearch=&MevzuatIliski=0 Erişim Tarihi: 28.09.2022
27. Timoçin, M.A., (2023) Zeolit ve kireç taşı karışımının atık sulardaki azot ve fosfor giderim performansının belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri.
28. Toksoy, F., (1997) Vermikülit: Mineraloji, Jeolojik Oluşum, Endüstriyel Kullanım ve Türkiye'deki Durumu, Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, Türkiye
29. Trautmann, N.M., Martin Jr, J.H., Porter, K.S., HawkJr., K.C., (1989) Use of artificial wetlands for treatment of municipal solid waste land fillleachate. In: Hammer, D.A. (Ed.), Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. Lewis, Chelsea, pp. 245–251.
30. Türkman A., Aslan Ş., Ege İ., (2001) Doğal Zeolitlerle Atıksulardan Kurşun Giderimi, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 3, 2.
31. USEPA, (1988) Design Manual: Constructed Wetlands and Aquatic Plant Systems for Municipal Wastewater Treatment. Ohio, USA.
32. Uzun, O., Gokalp, Z., Irik, H.A., Varol, I.S., Kanarya, F.O., (2021) Zeolite and pumice-amended mixtures to improve phosphorus removal efficiency of substrate materials from wastewaters. Journal of Cleaner Production, 317, 128444.
33. Westall, F., Brack, A., (2018) The importance of water for life. Space Science Reviews, 214(2), 1-23.