Evsel Atıksu Giderimi Yapan Yüksek Hızlı Membran Biyoreaktörlerin Proses Performansının Araştırılması

Abstract

Yapılan çalışma da, pepton ve evsel atıksu giderimi yapan, düşük çamur yaşında işletilen batık membran konfigürasyonlu bir MBR sisteminin (bMBR) karbon giderim performası araştırılmıştır. Bu çerçevede; laboratuvar ölçekli bMBR sistemi, 2 gün, 1 gün ve 0.5 gün olmak üzere üç farklı çamur yaşında ve hidrolik bekletme suresi 8 saat olacak şekilde işletilmiştir. Deneysel çalışmalarda, 200 mg/L kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) konsantrasyonuna ayarlanmış, atıksudaki hızlı ayrışabilen ve yavaş ayrışabilen çözünmüş organik maddeyi temsil eden pepton karışımı ile ortalama KOİ konsantrasyonu 250mg/L olan İSKİ Baltalimanı Ön Atıksu Arıtma Tesisi’nden temin edilen evsel atıksu ile çalışılmıştır. Çalışmanın sonucunda, yüksek hızlı MBR sistemi çok iyi kalitede çıkış suyu elde etmiştir. Pepton karışımı ile yürütülen deneylerde çıkış suyu KOİ konsantrasyonu 40 mg/L ( %86 genel KOİ giderimi) veya daha düşük, evsel atıksu ile yürütülen deneylerde ise KOİ konsantrasyonu 70 mg/L (%75 genel KOİ giderimi) veya daha düşük çıkış suyu kalitesi elde edilmiştir. Bu değerler, kentsel atıksu arıtma tesislerinde uygulanan mevcut 125 mgKOİ/L sınır değerinin oldukça altındadır. Elde edilen sonuçlar literatür çalışmalarında elde edilen sonuçlar ile tutarlıdır. Ayrıca, uygulanan çamur yaşı ve test edilen substratlar özelinde mikrobiyal davranışın ve giderim kinetiklerinin gözlemlenmesi amacıyla respirometrik analizlerden oksijen tüketim hızı (OTH) profilleri elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, sistemde tutulan çözünmüş fazdaki organik maddenin boyut dağılımı PBD testi ile araştırılmış ve 40 nm gözenek çapına sahip membranın, yaklaşık 8 nm boyutunun üzerindeki organik maddeyi tutabildiğini göstermiştir.

This study attempts to fill some gaps in complex substrate removal by operating high rate membrane bioreactor (MBR). In this framework, a laboratory scale submerged MBR was operated at steady-state with extremely low operating conditions with three different sludge ages (SRT); 2.0 d, 1.0 d and 0.5 d. For each sludge age, hydraulic retention time (HRT) was adjusted to 8 hours. Substrate feeding was adjusted to 200 mgCOD/L and involved peptone mixture representing the readily biodegradable and slowly biodegradable COD fraction in domestic wastewater. Other feed was domestic wastewater with an average COD of 250 mg/L obtained from ISKI Baltalimanı Wastewater Pre-Treatment Plant. Results revealed that high rate MBR yielded excellent effluent quality. System fed with peptone mixture resulted with an effluent COD of 40 mg/L (86% overall COD removal) or lower and system fed with domestic wastewater resulted with an effluent COD of 70 mg/L (75% overall COD removal) or lower under tested operational conditions which is significantly lower than the current limit of 125 mgCOD/L for wastewater discharges from urban wastewater treatment plants. Parallel batch respirometric analysis yielded OUR profiles for each set implemented with peptone mixture and domestic wastewater. Furthermore, particle size distribution (PSD) test conducted to investigate the effective filtration size created by the biomass suspension. PSD tests indicated that, current MBR system with a pore size of 40nm, entrapped organics above the size range of 8 nm. This may be attributed to cake filtration effect due to biofilm formation on the surface of the membrane.