HYBR’de Organik Madde Giderimi

Alıcı ortamlarda oksijen tüketen maddeleri azaltmak için atıksulardaki organik madde giderilmekte ve bu olay atıksu arıtma tesislerinde bakteriler tarafından gerçekleştirilmektedir. Atıksudaki organik maddenin bir kısmı denitrifikasyon basamağında azot giderimi için kullanılmasına ve bir kısmı biyolojik fosfor giderim prosesi tarafından giderilmesine rağmen esas kısmı aerobik ortamlarda ayrıştırılmaktadır (Hagman ve Jansen, 2007).

Prosesin kompaktlığından dolayı karbonlu madde gideriminde hareketli yataklı reaktörlerde bekleme süresi, organik yük ve atıksu bileşimine bağlı olarak oldukça düşük olacaktır. Biyolojik olarak ayrışabilen, çözünmüş organik madde hızlıca ayrıştırılmaktadır. Partiküler organik madde kısmen bağlı biyokütlenin düzensizlikleri ile tutulmakta, hidrolizlenmekte ve ayrıştırılmaktadır. Bir kısmı reaktörden az çok değişmeden geçmektedir.

Düşük organik yüklemede veya uzun bekleme süresinde (>2 saat) kuvvetli bir atık arıtıldığında yavaş bir şekilde biyolojik olarak ayrışabilen organik maddenin hidrolizi gerçekleşebileceğinden bekleme süresinin etkisi önemli olmaktadır. Organik madde gideriminde hareketli yataklı prosesin faydası taşıyıcı malzemeden dolayı düşük bekleme süreleri ve yüksek hızlı sistemler için uygun olmasıdır (Ødegaard vd., 2000).

Yüksek giderim verimlerinin aşırı derecede yüksek yükleme hızlarında bile elde edilebildiği gözlenmiştir. Ancak, aşırı derecede yüklü tesislerde, biyokütle çöktürmesi bir problem teşkil etmektedir. Biyokütle çökelebilirliği artan organik yükleme ile azalmaktadır

(Ødegaard vd., 2000). Bu problemi çözmek için ya koagulant ilavesi ile biyokütle flokülasyonu (metal tuzları veya katyonik polimerler) ve/veya flotasyon veya filtrasyon gibi diğer tür biyokütle ayırımının kullanımı uygun olmaktadır (Ødegaard, 2006).

Yüksek yükleme hızları, yaklaşık 30 g KOİ/m2.gün, ya yok olan ya da sınırlı protozoan populasyonu ile küçük serbest yüzen protozoa ve Vorticella spp. sahip kompakt bakteriyal biyofilmler üretmektedir. Orta yükleme hızları, yaklaşık 10-15 g KOİ/m2.gün, siliatlı protozoanın zengin türüne sahip daha tüylü biyofilmi desteklemektedir. Düşük yükleme hızları (<5 g KOİ/m2.gün) siliatları yakalayarak baskın olan çok tüylü biyofilmi desteklemektedir (Ødegaard, 2006).

Karbon oksidasyonunda seyreltik kentsel atıksularda maksimum giderim hızı 60 g ÇKOİ/m2.gün yüklemede yaklaşık 30 g ÇKOİ/m2.gün olmuştur (Ødegaard, 2000). HYBR proseste organik madde giderimi için ÇO konsantrasyonunun 2 mg/L’den daha yüksek olması gerekir. Aksine ÇO sınırlayıcı faktör olacaktır (Wang vd., 2006)

Andreottola ve diğ.(2000) HYBR proseslerinde düşük sıcaklığın (4.8-8.2 oC’de) KOİ giderim verimini önemli derecede etkilemediğini, hidrolik bekleme süresinin KOİ giderimini etkilediğini bulmuşlardır. Hidrolik bekleme süresinin 5 saatten daha yüksek olması gerektiğini ileri sürmüşlerdir.

Orantes vd. (2003), 590 m2/m3 spesifik yüzey alanına ve 0.94 g/cm3 yoğunluklu polietilenden yapılmış bir malzeme kullanarak evsel atıksu ile beslenen HYBR sistem performansını araştırmışlardır. HYBR %27 destek malzemesi ile doldurulmuştur. Atıksu debisi değiştirilerek sistem farklı organik yükleme hızında (2, 6, 10, 13, 18 ve 35 g KOİ/m2.gün) işletilmiştir. 35.7 g KOİ/m2.gün organik yükte toplam KOİ giderimi %57 ve çözünmüş KOİ giderimi %41 ve 2.3 g KOİ/m2.gün’de toplam KOİ giderimi %81ve çözünmüş KOİ giderimi %71 olmuştur. Nitrifikasyon 5.7 g KOİ/m2.gün altındaki organik yüklerde gözlenmiş ve 13 g KOİ/m2.gün’den daha az değerlerde amonyum giderimi gözlenilmiştir. Fosfor alımı organik yük arttıkça azalmıştır.

Wessman vd.(2004), Singapurdaki bir tesiste mevcut askıda taşıyıcı malzeme yerine Kaldnes kullanarak kimyasal atıksuları arıtan tesisin arıtma kapasitesini araştırmışlardır. %15 kullanılmış PVA (R1), %15 kullanılmış PVA+%25 yeni PVA (R2), %40 yeni ve geliştirilmiş BCPa (R3) ve %60 Kaldnes taşıyıcıdan (R4) ibaret olan 4 reaktör kullanmışlardır. PVA aktif karbon parçaçıkları ile kaplanılan polivinil alkol çekirdeğe sahip taşıyıcıdır. 21.3 saat hidrolik bekleme süresi ve 2.5 mg/L çözünmüş oksijen konsantrasyonunda işletilmiştir. 7.1 kg KOİ/m3.gün hacimsel organik yüklerde R1’de %67

organik karbon ve %79 BOİ5, R2’de %63 organik karbon ve %72 BOİ5, R3’de %75

organik karbon ve %81 BOİ5 giderimi ve R4’de %86 organik karbon ve %91 BOİ5

giderimi elde etmişlerdir. Kaldnes hareketli yatak prosesi diğer taşıyıcılardan çok daha yüksek giderim hızları ve çok daha düşük çıkış konsantrasyonları sağlamıştır.

Daude ve Stephenson (2003), HYBR prosesinde karbon ve azot giderimi üzerinde organik şok yükleme, hidrolik şok yükleme ve elektrik kesintisi gibi farklı işletme koşullarının etkisini araştırmışlardır. 1500 mg/L KOİ içeren atıksu ile organik şok yükler çıkış suyu kalitesi üzerinde olumsuz etkilere sahip olmazken tasarım debisinin 10 katına kadar hidrolik şok yükler son çökelme kademesinde katı kayıplarına neden olmuştur. Uzun süreli elektrik arızasından sonra organik karbon açısından hızlı geri kazanım HYBR sistemlerinin proses stabilitesini vurgulamıştır.

Broch-Due vd.(1997), HYBR prosesinde kağıt endüstrisi atıksularında hidrolik bekleme süresinin organik madde giderimine etkisini araştırmışlardır. Seri şeklinde 2 reaktörden oluşan proseste her bir reaktör %70 oranında malzeme ile doldurulmuştur. İlk atıksu ile pilot tesiste 2.7-17.8 kg TKOİ/m3.gün hacimsel yükleme oranlarına tekabül eden ve 4.2-30.6 saat arasında değişen 6 farklı hidrolik bekleme süresi denenmiştir. ÇO konsantrasyonu 2.5-5.7 mg/L arasında olup %66-82 TKOİ ve %78-85 çözünmüş KOİ giderim verimleri elde edilmiştir. 4-5 saat hidrolik bekleme süresinde %65-75 ve %85-95 TBOİ giderimi elde edilmiştir.

Johnson vd.(2000), petrol rafinerisi atıksu arıtma tesisinde aktif çamur reaktörlerinden önce bulunan koagülasyon reaktörünü HYBR’e dönüştürerek tesis iyileştirmesini araştırmışlardır. %30 oranında Kaldnes taşıyıcı malzeme uygulanmıştır. Giriş KOİ konsantrasyonu 300-540 mg/L aralığında değişmiştir. HYBR tesiste mevcut olmadan önce çıkış KOİ konsantrasyonları 60-110 mg/L aralığında değişirken HYBR tesiste yer aldıktan sonra 40-60 mg/L aralığına düşmüştür. Aynı çalışma mezbaha atıksuları için gerçekleştirilmiştir. Aktif çamur reaktöründen önce yer alan kimyasal ön arıtma sistemi seri şeklinde 2 HYBR’e dönüştürülmüştür. Her bir reaktör %50 oranında Kaldnes malzeme ile doldurulmuştur. 20-45 g ÇKOİ/m2.gün arasındaki organik yükleme hızlarında %86’nın üzerinde ÇKOİ giderim verimleri elde edilmiştir. 135 mg/L giriş amonyak azotu birinci HYBR’de 53 mg/L ve ikinci HYBR’de 0.832 g NH3-N/m2.gün

amonyak giderim hızı ile 6 mg/L çıkış değeri elde edilmiştir.

Toplam KOİ değeri 3310 mg/L ve filtrelenmiş KOİ değeri 1410 mg/L olan süt endüstrisi atıksuları %54 doldurma hacmi ve 276 m2/m3 yüzey alanına sahip pilot ve tam

ölçekli HYBR’de arıtılmıştır. 500 g KOİ/m3.gün hacimsel yüklemede %85 KOİ giderimi elde edilmiştir. 1.6 kg KOİ/kg TKM.gün F/M oranında arıtım verimi toplam KOİ değerine göre %95 olmuştur. Bu HYBR’nin oldukça daha canlı veya aktif olan bir biyokütleye sahip olduğunu göstermektedir (Ødegaard vd., 1994).