ANAEROBİK ARITIM VE YÖNTEMLERİ

Atıksu nedir?

Evsel, endüstriyel, tarımsal ve diğer kullanımlar sonucunda kirlenmiş veya özellikleri kısmen veya tamamen değişmiş sular ile maden ocakları ve cevher hazırlama tesislerinden kaynaklanan sular ve yapılaşmış kaplamalı ve kaplamasız şehir bölgelerinden cadde, otopark ve benzeri alanlardan yağışların yüzey veya yüzeyaltı akışa dönüşmesi sonucunda gelen sulardır.

Atıksu arıtımı nedir?Suyun evsel veya endüstriyel amaçlarla kullanıldıktan sonra islah edilmesidir.Atıksu arıtımı; fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtım olarak üç aşamada gerçekleşir. Fiziksel arıtımın ardından arıtma metodu seçimine suyun kirlilik parametresine ve içeriğine bağlı olarak karar verilir.• Kimyasal arıtım, atıksuyun hızlı ve yavaş karıştırma ünitelerinde

çeşitli kimyasallar eklenip, bu kimyasalların atık suyun içindeki kirleticiler ile reaksiyona girerek çökelmesi ile oluşur.

• Biyolojik arıtma, evsel veya endüstriyel atıksuların oksijenli veya oksijensiz bakteriler yardımı ile biyolojik olarak parçalanması ile gerçekleşir.

• Fiziksel arıtma, hiçbir kimyasal veya bakteri kullamadan mekanik işlemlerle fiziksel olarak atıksuyun içindeki yağ ve kaba atıkların ızgara, yağ sıyırıcı paletler ve benzeri düzenekler ile uzaklaştırılmasıdır.

Atıksu Arıtma Sistemi Seçiminde Göz Önüne Alınacak Hususlar

• Sistemin BOİ, AKM ve nütrient giderme verimleri yeterli olmalıdır.• Koku problemi olmamalıdır.• İşlem sonucunda oluşan çamur miktarı az ve bertarafı ekonomik olmalıdır.• İşletme emniyeti yüksek olmalı, hakkında yeterli bilgi ve tecrübe birikimibulunmalıdır.• Madde ve/veya enerji geri kazanımına imkan vermelidir.• Alan ihtiyacı az olmalıdır.•Proses debi ve kirlilik yüklerindeki değişimleri kolay tolare edebilmelidir.• Sistem enerji kesilmesinden, sok yüklerden, kesikli besleme ve toksikmaddelerden az etkilenmelidir

Biyolojik arıtma nedir?

Biyolojik arıtma atıksuyun içinde bulunan askıda veya çözünmüş organik maddelerin bakterilerce parçalanması ve çökebilen biyolojik floklarla sıvının içinde kalan veya gaz olarak atmosfere kaçan sabit inorganik bileşiklere dönüşmesidir. Organik kirleticilerin doğada yok edilmeleri için yer alan biyoflokülasyon ve mineralizasyon proseslerinin kontrolü ile çevrede ve optimum şartlarda tekrarlanmasıdır.

BİYOLOJİK ARITMA PROSESLERİ

BİYOLOJİK ARITMA

AEROBİK ARITMA

ANAEROBİK ARITMA

KLASİK AKTİF ÇAMUR SİSTEMİ

DAMLATMALI FİLRELER

BİYODİSKYUKARI AKIŞLI

ÇAMUR BİYOREAKTÖRÜ

KLASİK ANAEROBİK ÇÜRÜTÜCÜ

HAVASIZ FİLTRE

OKSİDASYON HAVUZU

MEKANİK HAVALANDIRMALI

LAGÜN

Anaerobik arıtım nedir?

Anaerobik arıtma, kısaca tanımlayacak olursak organik ve inorganik maddelerin oksijensiz ortamda mikroorganizmalar yardımıyla parçalanarak CO2, CH4, H2S ve NH3 gibi ürünlere dönüştürülmesi olarak açıklanabilir.

Anaerobik arıtma sistemleri ilk olarak çamur çürütmede kullanılmıştır. Ancak atık su arıtımında aerobik arıtmaya karşın avantajları görüldüğünde bu alanda da yaygınlaşmayı başarmıştır. Anaerobik arıtmanın aerobiğe karşın avantajı, günümüzün en büyük dertlerinden biri olan enerji konusunda aerobik arıtmaya karşın daha az enerji gerektirmesi ve hatta oluşan metanın enerjiye dönüştürülebilmesidir.

Giderek artan tüketim ve buna paralel olarak da insanların doğrudan etkilendiği ekosistemin bozulması, insanın hayati ihtiyaçlar için kullanmak zorunda olduğu kaynakların kirlenmesi ve insanların zarar görmesi, bununla beraber gelecek planlamalarda daha da zarar görecek olması insanları israfı minimuma indirmeye zorlamış ve endüstrilerde en az miktarda ve en az zarara sahip atık üreten proses teknolojilerini kullanmaya, atıklardan madde ve enerji kazanımı yüksek olan arıtım teknolojilerini kullanmaya yöneltmiştir. Bu noktada anaerobik arıtma büyük rol oynuyor, anaerobik arıtma sistemleri atıktan enerji geri kazanımı sağlayan ve nihai bertaraf gerektiren atık üretimi az olan bir biyolojik arıtım teknolojisidir.

Anaerobik şartlar sağlandığında atıksu içerisindeki organik maddeden biyogaz üretimi yapılabilir ve bu da enerji üretimi için kullanılabilir. Böylece sistem atıksuyun kirlilik yükü azalırken bir yandan da biyogaz üretmeyi mümkün kılıyor.

Anaerobik Arıtım BasamaklarıAtıksu içerisindeki organik maddenin anaerobik ortamda ayrışması, en basit haliyle iki temel aşamada anlatılabilir;

• İlk aşama, hidroliz ve asit fermantasyonudur. Yani organik maddelerin asit bakterileri ile organik asitlere, alkollere ve CO2 ye dönüşümü gerçekleşir.

• İkinci aşama ise metan oluşumudur. Yani asit bakterilerinin reaksiyonları sonucu oluşan ürünlerin, metanojenler tarafından metan, CO2 ve suya dönüştürülmesini içermektedir. Bu proseslerin sonucunda yüksek kaloriye sahip metan gazı oluşur ve enerji kaynağı olarak kullanılabilir.

HİDROLİZ BAKTERİLERİ

ASETOJENLER

METANOJENLER

HİDROLİZ

FERMANTASYON VE ASETİK ASİT ÜRETİMİ

METAN ÜRETİMİ

Yüksek Molekül Ağırlıklı Katı ve Çözünmüş Organik Maddeler

Düşük Molekül Ağırlıklı Çözünmüş Organik

Maddeler

Asetik Asit H2 + CO2

CH4

Uçucu Yağ Asitleri (Asetik Asit vb.)

Düşük Molekül Ağırlıklı Çözünmüş Organik

Maddeler

Bu prosesler sonucu oluşan metan gazının kalorifik değeri yüksektir ve enerji kaynağı olarak kullanılabilmektedir. Havasız arıtma esnasında yağlar, proteinler, karbonhidratlar, amino asitler ve organik asitler gibi kompleks veya monomer yapıda olan çeşitli organik maddeler parçalanabilmektedir. Bu farklı reaksiyonlar sonucunda oluşacak metan miktarları da farklılık göstermektedir. Örneğin; yağların ayrışması sonucunda yüksek metan yüzdesine sahip biyogaz elde edilebilirken, protein ve karbonhidratların parçalanmasında daha az miktarda biyogaz ve metan yüzdesi elde edilmektedir.

Anaerobik Arıtma Sistemlerinin Avantajları

Organik madde miktarı yüksek ve katı madde oranı düşük suların arıtımında aerobik arıtım prosesleri kullanılırken verimi için maliyet gerektiğinden dolayı anaerobik arıtma teknolojisi geliştirilmiştir. Anaerobik proseslerin aerobik proseslere göre avantajlarını kısaca şu şekilde sıralayabiliriz;

• Proseste stabilizasyonun sağlanması• Biyokütle bertarafında daha düşük maliyet• Besi maddesi sağlamada daha düşük maliyet• Daha küçük inşaat alanı gereksinimi• Minimize işletme kontrolü• Köpük probleminin olmaması• Oluşan gazın kontrol edilebilirliği

Anaerobik Arıtma Sisteminin Dezavantajları

Belirli olumsuz çevre şartlarında, sistemde biyokütle kaybı yaşandığında sistemin eski haline dönmesi ve sistemin başlangıcında denge sağlanması uzun bir zaman kaybına neden oluyor. Bu da bazı arıtmalarda göz ardı edilemeyecek bir dezavantaj olarak görülebilir. Dezavantajları sıralayacak olursak şu şekilde özetleyebiliriz;

• Biyokütle gelişimi için başlangıç evresinin uzun sürmesi• Seyreltik atıksularda alkalinite yetersizliği• Nitrifikasyonun mümkün olmaması• Düşük sıcaklıklarda kinetik hızların daha da düşük olması• Biyokütlenin maksimum aktivitesi için gerekli azot konsantrasyonunun

daha fazla olması• Metanojenlerin toksik maddelere ve çevre şartlarına hassas duyarlılıkta

olması

ANAEROBİK ARITMA SİSTEMLERİ

Klasik Anaerobik ÇürütücüAnaerobik çürütücüler, ön ve son çöktürme çamurlarındaki organik materyalleri metan ve karbondioksit gibi nihai ürünlere dönüştürmek maksadıyla kurulurlar. Çürütücüye kesikli ya da sürekli olarak giren çamur değişik zaman periyotlarında çürütücüde kalır. Organik muhtevası azaltılmış ve patojenleri önemli ölçüde giderilmiş olan stabilize çamur reaktörden kesikli ya da sürekli olarak çekilebilir. Sıklıkla kullanılan iki tip çürütücü vardır.• Standart hızlı• Yüksek hızlı

Standart-hızlı havasız reaktörler: • Karışma ve ısıtma yoktur. • Hidrolik bekletme süresi 30-60 gün olup hidrolik

bekletme süresi çamur yaşına eşit veya çok yakındır.Yüksek-hızlı havasız reaktörler:• Karışım ve ısıtma yapılır. • Hidrolik bekletme süreleri 20 günün altında tutulur. Kuvvetli organik atıkların anaerobik olarak arıtıldığı yüksek hızlı reaktörlerde ise 1 günden az hidrolik kalış sürelerinde bile yüksek verimlerle karbonlu organik madde giderimi sağlanabilmektedir.

Klasik Anaerobik Çürütücü

Havasız Filtre Hareketsiz hücre reaktörlerinin bir uyarlaması olarak geliştirilen anaerobik filtre tipinde kullanılan dolgu malzemesi biyofilm gelişmesi için gerekli olan yüzeyini sağlar. Etkili bir çökeltme sağlaması ile dolgu malzemesinin dışında kalan biyokütle için etkili bir kalış süresi sağlanmış olur. Bu sistemde biyofilm, yarısı dolgu malzemesi üzerinde diğer yarısı ise dolgu malzemeleri sırasında kümeler halinde bulunur. Reaktör içi inert malzeme ile doldurulmalıdır. İşletmeye alma aşamasında reaktör tedrici beslenerek inert malzeme üzerinde biyofilmin oluşması sağlanır. Tedrici besleme ile uzun bir süre sonunda inert malzeme üzerinde tutunarak gelişen anaerobik biyofilm arıtmayı gerçekleştirir.

Yukarı Akışlı Çamur Biyoreaktörü

Yukarı akışlı anaerobik çamur yataklı reaktörler (UASB) anaerobik arıtma tipleri içinde en sık kullanım alanı olan sistemlerden biridir. UASB reaktörlerde atıksu girişi reaktörün alt kısmındandır ve atıksu akımı yukarı doğrudur. Üst kısımda çıkış suyuyla birlikte katıların çıkmasını önlemek için perdeler kullanılır. UASB reaktörlerde bazen çıkış suyu bir çökeltme havuzuna alınır ve çöken çamur reaktöre geri devrettirilir. Ayrıca, bazen reaktörün üst kısmına filtre malzemesi konularak hibrit sistem olarak kullanılmaktadır. Bu iki modifikasyonun da amacı sistemden katıların kaçışını önlemektir.

Sonuç olarak, Ülkemizde yeterli alt yapısı mevcut olmadığından yeterince uygulama alanı bulamamış olan, biyogaz üretimi gibi bir avantaj sağlayan anaerobik arıtımdan daha verimli bir şekilde faydalanabilmek için sanayicilerin de içinde bulunduğu ilgili birimler tarafından bir plan dahilinde işbirliği yapılarak, gerek yurt içi çalışmalarla gerekse de yurt dışındaki teknolojiden mühendislerimizi yararlandırarak teknolojik alt yapımızı geliştirmemiz gerektiği söylenebilir.

Rabia Zeyneb K.