Akarsu, göl, baraj gölü ve atık su lagünden azot kaybı yıllardır gözlemlenmiştir. Lagün sistemlerinde azot kaybı ile ilgili geniş kapsamlı veriler 1980'li yılların başına kadar bu konunun kapsamlı bir analizi için yetersizdir ve kaldırma mekanizmaları
konusunda herhangi bir anlaşmaya varılamamıştır. Çeşitli araştırmacılar, alg alımını, çamur çökelmesini, alt topraklarda adsorpsiyonunu, nitrasyonunu, denitasyonunu ve atmosfere gaz olarak amonyak kaybı (buharlaşma) önerdi. Pano ve
Middlebrooks (1982), USEPA (1983), Reed (1984) ve Reed ve ark. (1995), faktörlerin bir kombinasyonunun sorumlu olabileceğini, uygun koşullar altında dominant mekanizmanın Şekil 4.28'deki okların nispi boyutuna göre atmosferde buharlaşma kayıpları olduğunu ileri sürmektedir. ABD Çevresel Koruma Ajansı, 1970'lerin sonlarında, fakültatif atıksu lagünü sistemlerine ilişkin kapsamlı araştırmalara destek verdi (Bowen, 1977; Hill and Shindala, 1977; McKinney, 1977; Reynolds ve diğerleri, 1977). Bu sonuçlar,
gölgelik sistemlerinde belirgin azot gideriminin gerçekleştiğini doğrulamıştır. Bu çalışmalardan elde edilen önemli bulgular Tablo 4.17'de özetlenmiştir. Bu sonuçlar, daha önceki araştırmacıların azot gideriminin, bir şekilde lagün sistemindeki pH, alıkoyma süresi ve sıcaklık ile ilişkili olduğu konusunda fikir birliği sağladığını doğrulamaktadır. PH lagünün içindeki yosun-karbonat etkileşimlerinin bir sonucu olarak akar, bu nedenle atık su alkalinitesi önemlidir. İdeal koşullar altında, fakültatif atıksu
stabilizasyonu lagününden% 95'e varan azot giderme sağlanabilir. Azot giderimi ile ilgili birkaç yeni araştırma tamamlanmış, ancak veri miktarı sınırlıdır. Fransa'daki 178 fakülteci lagün üzerinde yapılan bir çalışmada% 60-70 arasında ortalama azot giderimi; Bununla birlikte, her lagün sisteminden sadece sınırlı miktarda veri mevcuttu (Racault ve diğerleri, 1995). Wrigley ve Toerien (1990) 21 ay süreyle dört küçük çaplı fakültatif lagünü inceledi ve amonyak azotunda% 82'lik bir düşüş gözlemledi ancak 1970'lerin sonunda USEPA tarafından yapılanlara benzer kapsamlı bir örnekleme programı gerçekleştirilmedi. Shilton (1995), fakültatif bir lagünden muamele edilen domuz atık suyundan amonyak azotunun çıkarılmasını belirledi ve buharlaşma oranının 0.07-0.314 lb / 1000 ft2 · d (355 - 1534 mg / m2 · gün) arasında değiştiğini buldu. Buharlaşma oranı, amonyak azotu ve TKN'nin daha yüksek konsantrasyonlarında artmıştır. Soares ve ark. (1995), Brezilya'da çeşitli geometrileri ve derinlikleri olan bir atık su istikrar lagün kompleksinde amonyak azot giderimini izledi. Olgunlaşma lagünlerinde amonyak azotu konsantrasyonları 5 mg / L'ye düşürüldü, böylece yüzey sularına deşarj için etki sağlandı. Fakultatif ve olgunlaşma lagünlerinde amonyak
gidermenin Pano ve Middlebrooks (1982) tarafından önerilen buharlaşma mekanizmasına dayalı denklemlerle modellendiği bulunmuştur.
Teorik Hususlar
Fakultatif atıksu stabilizasyonu lagünlerinde amonyak azotunun giderilmesi aşağıdaki üç süreç boyunca gerçekleşebilir:
• Atmosfere sıyıran gaz halindeki amonyak • Algal biyokütlede amonyak asimilasyonu • Biyolojik nitrifikasyon
Lagünüik etkilerdeki düşük nitrat ve nitrit konsantrasyonları, nitrasyonun genel olarak
amonyak azotu giderilmesinin önemli bir bölümünü oluşturmadığını göstermektedir. Algal biyokütledeki amonyak azotu asimilasyonu, sistemdeki biyolojik etkinliğe bağlıdır ve
sıcaklık, organik yük, alıkoyma süresi ve atık su özelliklerinden etkilenir. Atmosfere gaz halindeki amonyak kayıp oranı esas olarak pH değerine, sıcaklığa ve lagünde bulunan karıştırma koşullarına bağlıdır. Alkalin pH denge denklemini gaz halindeki amonyak yönünde değiştirirken, karıştırma koşulları kütle aktarım katsayısının büyüklüğünü etkiler.
Sıcaklık hem denge sabitini hem de kütle transfer katsayısını etkiler. Düşük sıcaklıklarda, biyolojik aktivite azaldığında ve lagün içeriği rüzgar etkileri nedeniyle genellikle iyi bir şekilde karışık olduğunda, amfıstı sıyırma, fakültatif atık su stabilizasyonu lagünlerinde amonyak azot giderimi için en önemli prosestir. Amonyak sıyırma lagünleri birinci sıra reaksiyon varsayarak ifade edilebilir (Stratton, 1968, 1969). Kütle dengesi denklemi şöyle olacaktır:
King (1978), bir dizi dört alıcı ikincil etkinin ilk lagününden elde edilen Cladophora fraktürü hasat edilerek sadece% 4 oranında azot çıkarılmasının sağlandığını bildirmiştir. Lagünlerdeki başlıca azot giderimi, amonyak gazı sıyırma nedeniyledir. Toplam azot giderimi, Nt toplam azot
konsantrasyonu (mg / L), N0 başlangıç toplam azot konsantrasyonu (mg / L) olan bir eklenti model kullanılarak birinci basamaktan kinetik olarak tanımlandı: Nt = N0e-0.03t ) ve t zaman (d) 'dir. Büyük çaplı fakültatif atıksu stabilizasyonu lagün sistemlerinin yalnızca kararlı durum koşullarına yaklaştığı ve sadece rüzgarlı mevsimlerde iyi tasarlanmış lagünlerin karışık koşullara tamamen kavuşacağı anlaşılacaktır. Dahası, biyolojik etkinlik yoluyla amonyak giderilmesi önemli hale geldiğinde veya lagün dibinde anaerobik aktiviteden lagünün içerisine amonyak salındığında,
sistemdeki amonyak çıkarma ifadeleri bu faktörleri amonyak sıyırma teorisi dikkate alınarak içermelidir Eşitlik 4.30'da gösterildiği gibi. Aşağıdaki metinde teorik yaklaşımı göz önüne alarak ve sıcaklık, pH değeri ve hidrolik yüklenme oranını değişkenler olarak dahil ederek, üç tam ölçekli fakültatif atıksu stabilizasyonu lagününün performansına dayanan toplam azot giderme için matematiksel ilişkiler geliştirilmiştir. Bu nedenle, amonyak azotunun sıyrılması için teorik ifadeyi kullanmak yerine (Denklem 4.30), fakültatif lagünlerde TKN'nin çıkarılması için aşağıdaki denklem dikkate alınır:
burada K, bir arıtma oranı katsayısı (L / t) ve f (pH), pH'ın bir fonksiyonudur. K değerleri sıcaklık ve karıştırma koşullarının bir fonksiyonu olarak kabul edilir. Benzer bir lagün konfigürasyonu ve iklim bölgesi için, K değerleri yalnızca sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ifade edilebilir. Sıcaklığa bağlı olduğu düşünülen pH fonksiyonu, pK ve pKb değerlerini ve ayrıca göldeki biyolojik aktiviteyi etkiler. PH fonksiyonunun amonyak azot sıyırma üzerine etkisi dahil edildiğinde (Eşitlik 4.33), pH fonksiyonunun üstel bir ilişki olduğu bulundu; pH fonksiyonunu tanımlamak için bir üstel fonksiyon seçimi istatistiksel analizlere dayanarak verilerin en iyi tarif edilen üstel bir ilişki olduğunu belirtir. Ayrıca, çoğu tepki hızı ve sıcaklık ilişkisi, Van't Hoff-Arrhenius denklemi gibi üssel fonksiyonlarla tanımlanır; Bu nedenle, böyle bir ilişkinin kuramsal denklemin pratik bir probleme uygulanmasında geçerli olacağını
varsaymak mantıklıdır.