Atıksu arıtımında membran biyoreaktörler

Yıl 2011, Cilt: 21 Sayı: 1, 13 - 23, 31.12.2011

Levent Gürel Hanife Büyükgüngör

Öz

Membran proseslerin biyolojik arıtımla birleştirilmesi sonucu ortaya çıkan arıtım teknolojileri membran biyoreaktörler (MBR) olarak tanımlanmakta olup, günümüzde bir çok çalışma bu proseslerin verimliliği ve optimum kullanım koşulları üzerine odaklanmıştır. Konvansiyonel arıtım metotlarının bir takım dezavantajlarını ortadan kaldıran bu sistemler geleceğin arıtım teknolojileri arasında önemli bir yere sahip olacaktır. Membran biyoreaktörler hem araştırma hem de ticari uygulamalarda hızlı bir ilerleme kaydetmektedir. Bu arıtım prosesi konvansiyonel biyolojik arıtım prosesleri ile karşılaştırıldığında daha düşük biyolojik parçalanabilirliğe sahip olan atıklar için yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderim verimliliğine sahiptir. Bunun yanı sıra bu sistemler konvansiyonel sistemlerden çok daha az yer kaplarlar. Bu durum özellikle tesis için yeterli alanın bulunmadığı veya arazi maliyetlerinin oldukça yüksek olduğu yerlerde bu arıtma prosesinin uygulanmasını olanaklı kılmaktadır. Membran biyoreaktörler üzerine literatürde yapılmış olan birçok çalışma mevcuttur. Membran sistemlerinde toz aktif karbon kullanımı ile yüksek verimler elde edilmiştir. Çeşitli arıtım çalışmalarında atıksuların KOİ giderim değerlerinde %80 ile 98 arasında değişen verimlere ulaşılmıştır. Giderim verimi çalışmalarının yanı sıra biyokinetik katsayıların belirlenmesi amacıyla da literatürde çeşitli çalışmalar yer almaktadır. Ayrıca membran kirlenmesi MBR sistemlerinin en büyük problemlerinden biri olup bu konu üzerine yapılan çalışmalara da bu makalede yer verilmiştir. Bu çalışmada membran biyoreaktör sistemleri genel olarak incelenecek ve bu sistemlerle ilgili yapılmış olan farklı çalışmalara yer verilecektir.

Anahtar Kelimeler

Membran biyoreaktör, atıksu arıtımı, biyolojik arıtım

Kaynakça

• Al-Malack, M., (2006). Determination of biokinetic coefficients of an immersed membrane bioreactor, Journal of Membrane Science, 271, 47-58.
• Artiga, P., Ficara, E., Malpei, F., Garrido, J.M. ve Mendez, R., (2005). Treatment of two industrial wastewaters in a submerged membrane bioreactor, Desalination, 179, 161-169.
• Chu, L., Zhang, X., Yang, F. ve Li, X., (2006). Treatment of domestic wastewater by using a microaerobic membrane bioreactor, Desalination, 189, 181-192.
• Cornel, P. ve Krause, S., (2008). Membrane bioreactors for wastewater treatment in Li, N.N., eds, Advanced Membrane Technology and Applications, John Wiley&Sons, Inc, 217-238, USA.
• Çinar, Ö., Hasar, H. ve Kinaci, C., (2006). Modeling of submerged membrane bioreactor treating cheese whey wastewater by artificial neural network, Journal of Biotechnology, 123, 204-209.
• DeCarolis Jr., J.F. ve Adham, S., (2007). Performance investigation of membrane bioreactor systems during municipal wastewater reclamation, Water Environment Research, 79, 2536-2550.
• Fan, F., Zhou, H. ve Husain, H., (2007). Use of chemical coagulants to control fouling potential for wastewater membrane bioreactor processes, Water Environment Research, 79, 952-957.
• Fan, Y., Li, G., Wu, L., Yang, W., Dong, C., Xu, H. ve Fan, W., (2006). Treatment and reuse of toilet wastewater by an airlift external circulation membrane bioreactor, Process Biochemistry, 41, 1364-1370.
• Galil, N.I. ve Levinsky, Y., (2007). Sustainable reclamation and reuse of industrial wastewater including membrane bioreactor technologies: Case studies, Desalination, 202, 411-417.
• Guo, W., Vigneswaran, S., Ngo, H-H., Xing, W. ve Goteti, P., (2008). Comparison of the performance of submerged membrane bioreactor (SMBR) and submerged membrane adsorption bioreactor (SMABR), Bioresource Technology, 99, 1012-1017.
• Hasar, H., Kınacı, C. ve Ünlü, A., (2004). Production of non-biodegradable compounds based on biomass activity in a submerged ultrafiltration hollow fibre membrane bioreactor treating raw whey, Process Biochemistry, 39, 1631-1638.
• He, S-b., Xue, G. ve Wang, B-z., (2006). Activated sludge ozonation to reduce sludge production in membrane bioreactor (MBR), Journal of Hazardous Materials, 135, 406-411.
• Innocenti, L., Bolzonella, D., Pavan, P. ve Cecchi, F., (2002). Effect of sludge age on the performance of a membrane bioreactor: influence on nutrient and metals removal, Desalination, 146, 467-474.
• Judd, S., (2008). The status of membrane bioreactor technology, Trends in Biotechnology, 26, 109-116.
• Kim, H.S., Choung, Y-K., Ahn, S. ve Oh, H.S., (2008). Enhancing nitrogen removal of piggery wastewater by membrane bioreactor combined with nitrification reactor, Desalination, 223, 194-204.
• Kornboonraksa, T. ve Lee, S.H., (2009). Factors affecting the performance of membrane bioreactor for piggery wastewater treatment, Bioresource Technology, 100, 2926-2932.
• Lesage, N., Sperandio, M. ve Cabassud, C., (2008). Study of a hybrid process: Adsorption on activated carbon/membrane bioreactor for the treatment of an industrial wastewater, Chemical Engineering and Processing, 47, 303-307.
• Lesjean, B., Rosenberger, S., Schrotter, J-C. ve Recherche, A., (2004). Membrane-aided biological wastewater treatment –An overview of applied systems, Membrane Technology, 8, 5-10.
• Manser, R., Gujer, W. ve Siegrist, H., (2005). Consequences of mass transfer effects on the kinetics of nitrifiers, Water Research, 39, 4633-4642.
• Meng, F., Zhang, H., Yang, F., Li, Y., Xiao, J. ve Zhang, X., (2006a). Effect of filamentous bacteria on membrane fouling in submerged membrane bioreactor, Journal of Membrane Science, 272, 161-168.
• Meng, F., Zhang, H., Yang, F., Zhang, S., Li, Y. ve Zhang, X., (2006b). Identification of activated sludge properties affecting membrane fouling in submerged membrane bioreactors, Separation and Purification Technology, 51, 1, 95-103.
• Radjenovic, J., Matosic, M., Mijatovic, I., Petrovic, M. ve Barcelo, D., (2008). Membrane bioreactor (MBR) as an advanced wastewater treatment technology in Barcelo, D., Petrovic, M., eds Emerging Contaminants from Industrial and Municipal Waste: Removal Technologies (The Handbook of Environmental Chemistry), Springer, 37-101, Germany.
• Rosenberger, S., Krüger, U., Witzig, R., Manz, W., Szewzyk, U. ve Kraume, M., (2002). Performance of a bioreactor with submerged membranes for aerobic treatment of municipal wastewater, Water Research, 36, 413-420.
• Song, K-G., Kim, Y. ve Ahn, K-H., (2008). Effect of coagulant addition on membrane fouling and nutrient removal in a submerged membrane bioreactor, Desalination, 221, 467-474.
• Tian, J-Y., Liang, H., Nan, J., Yang, Y-L., You, S-J. ve Li, G-B., (2009). Submerged membrane bioreactor (sMBR) for the treatment of contaminated raw water, Chemical Engineering Journal, 148, 296-305.
• Tiranuntakul, M., Jegatheesan, V., Schneider, P.A. ve Fracchia, H.L., (2005). Performance of an oxidation ditch retrofitted with a membrane bioreactor during the start-up, Desalination, 183, 417-424.
• Tsai, H.H., Ravindran, V. ve Pirbazari, M., (2005). Model for predicting the performance of membrane bioadsorber reactor process in water treatment applications, Chemical Engineering Science, 60, 5620-5636.
• Ünlü, A., Hasar, H., Kınacı, C., Çakmakcı, M. ve Koçer, N.N., (2005). Real role of an ultrafiltration hollow-fiber membrane module in a submerged membrane bioreactor, Desalination, 181, 185-191.
• Wang, Y., Huang, X. ve Yuan, Q., (2005). Nitrogen and carbon removals from food processing wastewater by an anoxic/aerobic membrane bioreactor, Process Biochemistry, 40, 1733-1739.
• Xia, S., Guo, J. ve Wang, R., (2008). Performance of a pilot-scale submerged membrane bioreactor (MBR) in treating bathing wastewater, Bioresource Technology, 99, 6834-6843.
• Yang, W., Cicek, N. ve Ilg, J., (2006). State-of-the-art of membrane bioreactors: Worldwide research and commercial applications in North America, Journal of Membrane Science, 270, 201-211.
• Yildiz, E., Keskinler, B., Pekdemir, T., Akay, G. ve Nuhoğlu, A., (2005). High strength wastewater treatment in a jet loop membrane bioreactor: kinetics and performance evaluation, Chemical Engineering Science, 60, 1103-1116.
• Yoon, S.H., Kim, H-S. ve Yeom, I-T., (2004). Optimization model of submerged hollow fiber membrane modules, Journal of Membrane Science, 234, 147-156.
• Yuan, L-M., Zhang, C-Y., Zhang, Y-Q., Ding, Y. ve Xi, D-L., (2008). Biological nutrient removal using an alternating of anoxic and anaerobic membrane bioreactor (AAAM) process, Desalination, 221, 566-575.
• Zhou, Y., Xu, Z-L., Li, X-R. ve Bao, W-X., (2008). Study on membrane fouling behavior during synthetic refractory wastewater treatment using SMBR with hollow fiber module, Environmental Engineering Science, 25, 5, 703-711.