Anaerobik hibrit reaktörler

Hibrit reaktörler; alt kısım havasız çamur yatağı üst kısım ise havasız filtre olarak teşkil edilir. Filtre kısmındaki dolgu malzemesi yüksekliği 2 m’den az olmayacak şekilde, filtre kısmı toplam hacmin %50-70’ini kapsamalıdır. Bu reaktörlerde arıtmanın büyük kısmı, çamur yatağında gerçekleşir. Üst kısımdaki filtre yapısı, sıvı ve katı fazlarının ayrımını sağlar ve biokütle kaçışını engeller. Ancak son uygulamalarda dolgu malzemesi içinden geçen biyogazdan dolayı çökelmede istenilen etkinliğin sağlanamadığı saptanmıştır. Bu nedenle, dolgulu kısmın reaktör dışında ayrı olarak teşkilinin daha faydalı olacağı belirtilmiştir. Havasız çamur yataklı filtrenin 5–10 kg KOİ/m3.gün’lük organik yüklerde başarıyla çalışan birçok örneği bulunmaktadır (Alvarez, 2003).

2.3.6.1. Hibrit reaktörlerde paket malzemesinin verime etkisi

Hibrit reaktörler, paket malzemesinin bulunduğu bağlı büyüme bölgesi ile paket malzemesi bulunmayan granül çamurun birikimine izin veren askıda büyüme bölgesinden oluşmaktadır. Hibrit reaktörlerin verimi, atıksuyun paket malzeme üzerinde bağlı bulunan mikroorganizma ile temasına

etmektedir. Paket malzemesinin üzerine yapışmış biyokütle, KOİ giderimi sağladığı gibi biyokütlenin çökelmesine neden olmaktadır. Bu nedenle kullanılması gereken minimum paket malzemesi miktarı iyi belirlenmelidir. Paket malzemesi yüksekliği / reaktör yüksekliği oranı kritik bir parametredir. Hacminin %50’sinden daha az paket malzemesine sahip reaktörlerde, katı madde kaçışı ve dolayısıyla düşük verimler gözlenmiştir (Speece, 1996).

Kennedy ve diğ. (1986), orta kirlilik yüküne sahip bir atıksuyu hibrit reaktörle arıtmışlar ve paket malzemesinin sistem verimini nasıl etkilediğini araştırmışlardır. Yapılan çalışma sonucunda paket malzemesinin yerleşiminin, paket malzemesinin yüksekliğinin ve çamur yatak yüksekliğinin biyokütle birikimi ve KOİ giderimi üzerinde çok az bir etkiye sahip olduğunu bulmuşlardır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, türbülans ile yukarı akış hızını etkilediği için, hidrolik bekleme süresi ve organik yükün sistem verimine etki eden en önemli faktörler olduğunu ortaya koymuştur.

Oleszkiewicz ve diğ. (1986), alıştırma devresi sırasında anaerobik hibrit reaktörlerde paket malzemesinin bulunduğu kısmın hacminin toplam reaktör hacmine oranının etkisini incelemişlerdir. Araştırmada bu oranın büyük olması halinde, biyokütle tutulmasının daha iyi olduğu sonucu elde edilmiştir. Fakat granül çamur oluştuğu zaman, bu oranın etkisinin nasıl olacağı konusu açıklık kazanmamıştır.

Yapılan başka bir çalışmada çapraz akışı sağlayacak paket malzemesinin diziliş şeklinin değiştirilmesi durumunda, biyokütle tutulmasında çok az gelişme olduğu gözlenmiştir. Filtre bölgesinin 4 kat küçültülmesi durumunda, biyokütle büyümesinde önemli bir değişme gözlenmezken, çamur yatak bölgesinin yüksekliğinin arttırılması durumunda çıkış suyu uçucu katı madde konsantrasyonunda çok az değişim olduğu gözlenmiştir. Küçük çaplı paket malzemesinin kullanıldığı sistemlerde, düşük hidrolik bekleme zamanlarında, paket malzemesi plakalı seperatör gibi davrandığı için, büyük çaplı paket malzemelerin kullanıldığı sistemlere göre daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Bir başka çalışmada da yukarı akışlı anaerobik filtrelerle, %50 veya daha az paket malzemesine sahip hibrit reaktörler karşılaştırılmış ve hibrit reaktörlerde katı madde kaçışının fazla olmasından dolayı, verim düşüklüğü gözlenmiştir (Speece,1996).

2.3.6.2. Hibrit reaktörlerin tasarım parametreleri

Hibrit reaktörler sızıntı suyu, süt, konserve, fermantasyon, maya fabrikası atıksuları gibi konsantre atıksuların arıtımı için başarı ile kullanılmıştır. Düşük hidrolik bekleme sürelerinde yüksek KOİ giderme verimleri elde edilmiştir (Young, 1991). Tablo 2.1’de anaerobik hibrit reaktörle ilgili bazı çalışmaların sonuçları verilmiştir.

Tablo 2. 1. Anaerobik Hibrit Reaktörle ilgili çalışmaların sonuçları.

Yıl Atıksu OY, kg KOİ/m3_{. gün HBS, saat KOİ Verimi, %}

1994 Mezbaha 3,0–45,0 2–12 98–69 1994 Boya 4,0–8,0 24 92–90 1992 Maya 1,8–10,0 72 84–42 1993 Sızıntı Suyu 21,6–29,0 24 78–92 1993 Maya 7,3–22,1 72–24 76–33 1989 Sızıntı Suyu 4,9–20,5 84–22 93–83 1997 Fatalik Asit 20,0–46,3 --- 95–48 1993 Boya 1,4–17,0 34–11 45–89 1995 Zeytinyağı 1,4–17,8 35–11 54–91

1996 Sentetik İlaç Atık. 3,5–4,5 48 97–99

Organik yük anaerobik proseslerin verimini etkileyen en önemli parametrelerden biridir. Belli bir organik yük (OY) değerine kadar, arıtma verimi artmaktadır. Fetalik atıkların anaerobik hibrit reaktörlerle arıtıldığı bir çalışmada, çalışmanın ilk 88 gününde OY 0,78 kg KOİ /m3_gün

olarak tutulmuş ve bu OY değerinde arıtma verimi %60’dan %95-98’e yükselmiştir. Organik yük 26,7, 33, 39,7 ve 46,3 kg KOİ /m3_{gün’e yükseltildiğinde KOİ giderme verimleri sırasıyla %78,}

%65, %58 ve %47,7 değerine düşmüştür.

Hidrolik bekleme süresi (HBS), hibrit reaktörlerin arıtma verimini etkileyen bir diğer önemli parametredir. Hibrit reaktörler içeriğinde bulunan yüksek biyokütle konsantrasyonları nedeniyle yüksek organik madde yükleme değerlerinde ve düşük hidrolik bekleme zamanlarında seyreltik ve/veya konsantre atıkların arıtılmasına uygun sistemlerdir. Genel olarak hidrolik bekleme süresi 0,3 gün ile 3,5 gün arasında değişmektedir. Gerçek ölçekte çalıştırılan birçok sistem 1,5–2 gün hidrolik bekleme süresinde çalışmaktadır. HBS’nin 18 saatten daha az olduğu durumlarda çalıştırılan sistemlerde, az miktarda verim düşüşü gözlenmiştir (Iza ve diğ., 1992).

Gıda sanayi atıksularının hibrit reaktörlerde arıtılabilirliğinin denendiği bir çalışmada, 25 0_C

ve 30 0C sıcaklıkların sistemin başlangıç fazını nasıl etkilediği karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmaların sonunda yeterli KOİ giderme verimi sağlamak ve yeterli biyogaz oluşumunu gözlemlemek için en az 30 0C gerekli olduğu sonucuna varılmıştır. Koşullara bağlı olarak, özgül biyogaz üretimi, başlangıç periyodu süresince 30 0_{C sıcaklıkta 25} 0_{C’dekinin %30-%170 kadar}