1. Domestic wastewater treatment with membrane bioreactor (MBR)
- Author
-
Yiğit, Nevzat Özgü, Kitiş, Mehmet, Çınar, Özer, and Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı
- Subjects
Environmental Engineering ,Çevre Mühendisliği ,Waste water treatment ,Activated sludge ,Membrane reactor ,Dewatering - Abstract
Yapılan doktora tez çalışmasında; 1) Membran biyoreaktör (MBR) sisteminin değişken karakterlievsel atıksulardaki arıtma performansı, 2) Farklı biyokütle ve işletim şartlarında işletilen MBRsisteminde membran tıkanmalarının belirlenmesi, 3) MBR sisteminin geri yıkama süreleri vesıklıklarının optimize edilmesi ve 4) MBR sisteminde oluşan çamurun susuzlaştırılmasıkonularını içeren 4 fazda deneysel ve teorik araştırmalar yapılmıştır. Söz konusu 4 fazçalışmasında da pilot ölçekli batık MBR sistemi olarak ZW-10® (Zenon Environmental Inc., GEWater&Process Technologies) ünitesi kullanılmıştır. Batık sistem, gözenekli fiber membranmodülüne sahip ünite sürekli akışlı besleme ile 19 ay boyunca çalıştırılmıştır. Aerobik biyolojikoksidasyon ve ultrafiltrasyon kademeleri tek proses tankı içinde gerçekleştirilmiştir. MBRünitesinde aerobik organik karbon giderimi ve nitrifikasyon hedeflenmiştir. MBR sistemi ilk 3ayda sadece izleme, kontrol ve biyolojik aklimasyona ulaşılması için çalıştırılmıştır. Bu süredensonraki 8 ayda SDÜ kampüsü öğrenci yurtlarından kaynaklanan günlük ve dönemsel olarakdeğişken karakterli evsel atıksuların MBR sistemiyle arıtılabilirliği araştırılmıştır. Son 8 aylıkdönemde ise ikinci, üçüncü ve dördüncü faz çalışmaları gerçekleştirilmiştir.Birinci faz arıtılabilirlik çalışmaları kapsamında MBR sistemi 3 farklı işletim aşamasındaçalıştırılmıştır: 1) sonsuz çamur yaşı (SRT), normal akı değeri: 25 L/m2-saat; 2) SRT: 20 gün,normal akı değeri: 25 L/m2-saat; 3) SRT: 20 gün, yüksek akı değeri: 39 L/m2-saat. MBRsisteminin işletildiği 8 ay boyunca giriş atıksuyu karakterleri aşırı salınımlar göstermiştir. Busalınımlara ve özellikle 1. aşamadaki çok düşük atıksu sıcaklıkları (6 ?C) ve giriş suyundaki anituzluluk artışlarına rağmen MBR sistemi tüm işletim boyunca çok yüksek arıtma performansısergilemiştir. Arıtma performansı F/M (substrat/biyomas oranı), organik yükleme hızı, spesifiksubstrat giderim hızı ve çözünmüş oksijen gibi diğer parametrelerdeki salınımlardan da olumsuzetkilenmemiştir. Üç işletim aşamasında da arıtma veriminin, test edilen SRT, MLSS ve işletimakılarından bağımsız olduğu bulunmuştur. Normal ve yüksek akı aşamalarında 8 aylık işletimboyunca membranlarda geri dönüşümsüz tıkanma olmamıştır. Ayrıca, normal akıda 6 aylıkişletim süresince, süzüntü suyu ile rutin geri yıkama dışında kimyasal membran temizliğineihtiyaç duyulmamıştır. 2 ay boyunca 39 L/m2-saat gibi çok yüksek akı işletiminde bile, 2 defakimyasal temizlik yapılmıştır. Genel itibariyle, 8 ay süreyle işletilen pilot ölçek MBR sistemi iletıkanma ve permeabilite azalması gibi işletim zorlukları ile karşılaşılmadan, giriş atıksuyukarakterlerindeki aşırı salınımlara rağmen, MBR prosesi ile sorunsuz bir şekilde çok yüksekkalitede arıtılmış su elde edilebileceğini göstermiştir.Doktora çalışması ikinci fazında değişken karakterli evsel atıksuların arıtımını yapan pilot ölçekbatık MBR sisteminde çeşitli biyokütle karakterleri (MLSS, MLVSS, hücre dışı polimerikmaddeler (EPS), çözünmüş mikrobiyal ürünler (SMP), partikül boyutu dağılımı) ve işletimivşartlarında (havalandırma hızı (UG), işletim akısı) tıkanma eğilimlerinin ve kritik akıların tayinedilmesi amaçlanmıştır. Kritik akı ve tıkanmalar deneysel olarak kademeli akı metoduyla tespitedilmiştir. Tıkanma davranışları 5 farklı MLSS konsantrasyonunda ve dört UG değerindeincelenmiştir. MBR sisteminin farklı MLSS konsantrasyonlarındaki biyokütle karakterizasyonu,EPS ve SMP nin hem protein hem de karbonhidrat fraksiyon konsantrasyonlarının MLSSkonsantrasyonlarının artışıyla arttığını göstermiştir. Diğer taraftan MLSS konsantrasyonlarınınartmasıyla partikül boyut dağılımı değişmiş ve ortalama partikül boyutu küçülmüştür. EPS veSMP nin karbonhidrat fraksiyonlarının protein fraksiyonlarından daha fazla tıkamaya sebepolduğu görülmüştür. Tüm MLSS seviyelerinde artan havalandırma hızları tıkanma kontrolündepozitif bir etki sergilemiştir; ancak artan MLSS seviyelerinde etki derecesi azalmıştır. MBRsisteminin işletim akısı kritik akı değerinden küçük ise akının tıkanma hızına etkisi küçüktür vebu trend MLSS konsantrasyonundan bağımsızdır. Artan MLSS konsantrasyonu tıkanma hızınıarttırmış ve dolayısıyla permeabilite değerlerini önemli oranda düşürmüştür. Sonuç olarak işletimakısı değeri kritik akı değerinin üzerinde olması durumu, artan MLSS konsantrasyonlarına bağlıolarak EPS'in hem protein hem de karbonhidrat konsantrasyonlarının yüksek olması, biyokütleiçerisindeki partiküllerin boyutlarının küçülmesi ile birlikte membran tıkanmaları artmıştır.Doktora çalışmasının üçüncü fazında MBR sisteminde farklı geri yıkama şartlarının/senaryolarının membran tıkanmalarına olan etkilerinin tayini ve optimum geri yıkamasenaryosunun belirlenmesi amaçlanmıştır. Yedi farklı geri yıkama senaryosunun, tıkanmakontrolü üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar 6600-6800 mg/L MLSSkonsantrasyonu ve 0,101 m/s UG değerinde yürütülmüştür. Yüksek tıkanma hızı değerleri hersenaryoda kritik akı üzerindeki akı (>25-30 L/m2-saat) değerlerinde gözlenmiştir. Kritik akınınaltındaki akılarda, benzer filtrasyon ve geri yıkama frekansları olan senaryolarda tıkanma hızlarıdevamlı ve tutarlı bir şekilde (25-30 L/m2-h) for all scenarios. For scenarios with the similarfiltration and backwash frequencies at the fluxes under the critical flux, fouling rates were alwaysfound lower (
- Published
- 2007