Ayrık evsel atıksuyun membran biyoreaktörde ayrışma mekanizmaları

Yıl 2011, Cilt: 21 Sayı: 1, 35 - 44, 31.12.2011

Selda Murat Hocaoğlu Derin Orhon

Öz

Bu çalışmada, ayrık evsel atıksuların membran biyoreaktörde (MBR) arıtılma mekanizmaları araştırılmıştır. Çalışma, siyah ve gri atıksuların beslendiği pilot ölçekli iki ayrı batık MBR kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Biyolojik arıtmanın kirletici boyutu üstüne etkisinin incelenmesi ve membranların verimli süzme boyut aralığının belirlenmesi amacıyla, atıksu ve aktif çamur örnekleri üstünde, KOİ için boyut dağılım analizi gerçekleştirilmiştir. Aktif çamur örnekleri üstünde gerçekleştirilen kirletici boyut dağılım analizi sonuçları ile membran süzüntüsünün konsantrasyonu karşılaştırılarak membranın verimli süzme boyutu tahmin edilmiştir. Buna göre, bu çalışmada kullanılan membranlar mikrofiltrasyon sınıfında ve 400 nm gözenek açıklığına sahip olmasına karşın, MBR içinde membran yüzeyinde biyofilm oluşması ve ikinci bir bariyer görevi görmesi sebebiyle verimli süzme boyutunun yaklaşık 8 nm değerine düştüğü ve ultrafiltrasyon sınıfında yer aldığı belirlenmiştir. Dolayısıyla membranın sadece biyokütle ile su fazının ayrılmasını sağlamakla kalmadığı, büyük molekül ağırlığına sahip ayrıştırılamayan çözünmüş organik maddelerin de reaktör içinde tutulmasını sağladığı belirlenmiştir. Bu noktadan hareketle, çözünmüş kalıcı KOİ’nin MBR’larda akibetinin araştırılması için atıksu, MBR içinden alınan aktif çamur numunesi süzüntüsü ve membran süzüntüsü arasında kararlı denge için kütle dengesi eşitliği kurulmuştur. Kütle dengesi eşitlikleri sonucunda, konvansiyonel sistemde ayrıştırılamayan bir kısım çözünmüş kalıcı KOİ’nin MBR’larda ayrıştığı belirlenmiştir. Her iki MBR’da da çözünmüş kalıcı KOİ’nin ayrışma verimi, reaktör içinde tutulan fraksiyon değerlendirildiğinde %95, çözünmüş kalıcı KOİ’nin tamamı dikkate alındığında ise %50 civarında bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

Membran biyoreaktör, gri su, siyah su, çözünmüş kalıcı organik madde

Kaynakça

• APHA., (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater, 19th Ed., Washington D.C.
• Henze, M. and Ledin, A., (2001). Types, characteristics and quantities of classic, combined wastewaters, in Lens, P., Zeeman, G., Lettinga, G., eds, Decentralised Sanitation and Reuse, IWA Publishing, UK, 57–72.
• Insel, G., Orhon, D. and Vanrolleghem, P.A., (2003). Identification and modelling of aerobic hydrolysis mechanism-application of optimal experimental design, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 78, 437-445.
• Kang, S., Lee, W., Chae, S. and Shin, H., (2006). Positive roles of biofilm during the operation of membrane bioreactor for water reuse, Desalination, 202, 129-134.
• Lee, J., Ahn, W.-Y. and Lee, C.-H., (2001). Comparison of the filtration characteristics between attached and suspended growth microorganisms in submerged membrane bioreactor, Water Research, 35, 10, 2435-2445.
• Lee,W., Kang, S. and Shin, H., (2003). Sludge characteristics and their contribution to microfiltration in submerged membrane bioreactors, Journal of Membrane Science, 216, 1-2, 217-227.
• Ng, H.Y., Tan, T.W. and Ong, S.L., (2006). Membrane fouling of submerged membrane bioreactors: Impact of mean cell residence time and the contributing factors, Environmental Science and Technology, 40, 8, 2706-2713.
• Orhon, D. and Okutman, D., (2003). Respirometric assessment of residual organic matter for domestic sewage, Enyzme and Microbial Technology, 32, 560-566.
• Otterpohl, K., Grottker, M. and Lange, J., (1997). Sustainable water and waste management in urban areas, Water Science and Technology, 35, 9, 1211-133.
• Ubay Çokgör, E., Sözen, S., Orhon, D. and Henze, M., (1998). Respirometric analysis of activated sludge behaviour-I, Assesment of readily biodegradable substrate, Water Research, 32, 2, 461-475.
• Orhon, D., Artan, N. and Ates, E., (1994). A description of three methods for the determination of the initial inert particulate chemical oxygen demand of wastewater, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 61, 73-80.
• Sarioglu, M., Insel, G., Artan, N. and Orhon, D., (2009). Effect of biomass concentration on the performance and modeling of nitrogen removal for membrane bioreactors, Journal of Environmental Science and Health, Part A. Toxic/Hazardous Substances Environmental Engineering, 44, 733-743.