9. BİYOLOJİK ATIK ARITIMI

9. BİYOLOJİK ATIK ARITIMI

KATI ATIKLAR 1. Çöplükler

2. Kompostlaştırma SIVI ATIKLAR

birinci (fiziksel), ikinci (biyolojik) ve

üçüncü (kimyasal fiziksel) aşama

1. Çöplükler

 Katı atık işlenmesinde kullanılan en basit yoldur.

 Hem organik hem de inorganik maddeden oluşan katı atıklar verimsiz topraklarda depolanır.

 Çöplük içindeki aerob, fakültatif ve anaerob mikroorganizmalar atıklardaki organik maddeleri parçalarlar.

 Çöplüğün üstü insan sağlığına olumsuz etkilerinin önlenmesi amacıyla kumla kapatılır.

 Çöplük içindeki yaklaşık 30 – 50 yıl süren anaerobik parçalanma sonucunda, metan üretilir ve çöplük yavaşça çöker.

Çöplüklerin

dezavantajları

 Şehirlerin çevrelerindeki çöplük alanı olarak kullanılabilecek yerlerin sınırlı ve hemen dolması nedeniyle, atıkların daha uzak mesafelere taşınması gerekir.

 Çöplük alanındaki çökmeler çevredeki yapılara zarar verir.

 Çöplükten sızan metan gazı çevreyi olumsuz etkiler.

 Çöplükten sızan ağır metaller ve çeşitli kirleticiler yer altı sularına karışıp bu suları kirletir.

 Bu yöntemle organik ve inorganik atıklar ayrılarak sadece organik atıklar parçalanmaktadır. Gelişmiş ülkelerde aliminyum, cam,

metal, kağıt ve plastik malzemeler ayrı olarak toplanmaktadır. Bu şekilde miktarı azaltılan katı atık, büyük ölçüde organik maddeden oluşacağından kolaylıkla kompostlaştırılmaktadır.

 Mikrobiyel bir işlem olan kompostlaştırmada çürümüş organik

madde, toprak gelişimi için kullanılabilecek humus benzeri bir ürün haline getirilir. Bu işlemde organik madde yığın halinde

bırakılarak, havalandırılarak yada reaktörde geliştirilerek kompostlaştırılır.

2. Kompostlaştırma

 Organik madde yığınlarının stabilizasyonu oldukça uzun sürer.

Yığınların üstü toprakla kaplanarak kötü koku ve böcek problemleri önlenir. Yığın içindeki sıcaklık 2 – 3 gün içinde 55 – 60^oC’ye ulaşır.

 Daha sonra sıcaklık azalır. Bazı yığınların makinelerle karıştırılarak havalandırılması parçalanmanın homojen olması sağlanır.

Kompostlaştırma süresinin kısaltan bu işlem sonucunda, kısa sürede organik madde kullanılabilir hale getirilerek o alandan kaldırılır.

2. Kompostlaştırma

 Havalandırarak kompostlaştırma işleminde kompost içine hava verilir. Ancak bu işlemde sıcaklık kontrol edilemez ve 70 – 80^oC’ye ulaşır. Bazı tesislerde sıcak 60 ^oC’ye ulaşınca yığın alt üst edilerek sıcaklık düşürülüp daha hızlı kompostlaştırma sağlanır.

Havalandırmalı yığınlarda yaklaşık 3 haftada kompostlaştırma tamamlanır. Daha sonra burdan alınan kompost parçası yeni yığınların aşılanmasında kullanılır.

 Biyoreaktörlerde yapılan kompostlaştırmada yığının her tarafı aynı koşullara maruz bırakıldığından, daha stabil bir kompost çok daha kısa bir sürede (yaklaşık 2 – 3 gün) elde edilir.

2. Kompostlaştırma

Kompostta

 % 50-60 nem,

 50 – 60oC sıcaklık ve

 40 : 1 oranında C : N olması gerekir.

 BakterilerBacillus stearothermophilus, Thermomonospora spp., Thermoactinomyces ve Clostridium thermocellum

 Funguslar Geotrichum candidum, Aspergillus fumigatus

2. Kompostlaştırma

SIVI ATIKLAR

Birinci aşama

 Atık sulardaki büyük objeler, kumlar, yüzen köpük ve yağ tabakaları, elekler yada kapanlarla atık sulardan toplanır. Bu aşamada gerçekleşen fiziksel ayırma işleminden sonra atık suda sadece süspanse halde olan organik bileşikler kalır. Bu aşamada atık suyun BOD’si yaklaşık olarak % 30 –40 oranında azalır.

İkinci aşama

 Atık suda çüzünür halde bulunan organik madde mineralize

edilerek sudan uzaklaştırılabilen katı formlara çevrilir. Aerob yada anaerob mikroorganizmaların aktivitesi sonucu gerçekleştirilen bu aşamada, atık suyun başlangıç BOD’si yaklaşık % 80 – 90 oranında azalır. İkinci aşama iki yolla gerçekleştirilir.

İkinci aşama

A. Fikse edilen hücrelerle arıtım

1. Damlatarak filtrasyon sistemi 2. Dönen biyodisk sistemi

B. Süspanse hücrelerle arıtım 1. Oksidasyon havuzları 2. Aktif çamur sistemi

1. Damlatarak filtrasyon sistemi

 Açık havada yapılan bu tip arıtımda, atık su porlu bir materyal üzerine püskürtülür.

 Sudaki mikroorganizmalar ürettikleri slim yada kılıf tabakaları ile bu partiküllerin yüzeylerine yapışarak bakteri, fungus, protozoa,

nematod ve rotifer içeren bir tabaka oluştururlar.

 Havalandırma partiküllerin arasındaki boşluktan pasif olarak yapılır.

 Atık su içerdiği organik madde miktarı azalıncaya kadar bu porlu yatak üzerinden geçirilir.

 Oldukça ucuz olan bu sistem soğuk havada etkin olarak çalışmaz.

2. Dönen biyodisk sistemi

 Bu yöntemde plastik bir materyalden üretilen bir disk atık su içinde döner.

 Diskin yüzeyi damlatma yöntemindeki gibi

mikroorganizmalardan oluşan bir tabaka ile kaplıdır.

 Diskin sürekli dönmesi ile yüzeydeki mikroorganizmaların hem hava alması hem de atık suyla temas etmesi sağlanır.

 Yüzeydeki mikroorganizmalar elektron mikroskobu ile incelendiğinde başlıca iki tabakanın olduğu görülmüştür.

2. Dönen biyodisk sistemi

 Dış tabakanın Beggiatoa, Sphaerotilus, Nocardia ve Oscillatoria gibi filamentli mikroorganizmalardan oluştuğu, siyah renkteki iç tabakanın ise sülfat indirgeyen bakterilerinde yer aldığı anaerobik bakterilerden oluştuğu görülmüştür.

 İç tabakadaki fermentatif bakteriler tarafından üretilen organik asitler ve alkoller anaerobik bakterilerce kullanılmaktadır.

 Anaerobik aktivite sonucu üretilen H2S yüzeydeki Beggiatoa türlerince elementer kükürte okside edilip hücre içinde

depolanmaktadır. Kükürt daha sonra anaerobik bakteriler tarafından kullanılacak olan sülfata Beggiatoa türlerince çevrilmektedir.

 Disk yüzeyindeki mikrobiyel tabakanın kalınlığı bu tabaka içine besin maddelerinin diffüzyonuyla kontrol edilmektedir.

Tabaka kalınlaşınca besin maddeleri iç kısma

geçemeyeceği için buradaki mikroorganizmalar ölmekte ve tabaka tekrar normal kalınlığına dönmektedir.

 Az yer kaplar

 Sıcaklık kontrol edilir

 Kapalı alanlarda kullanılır 2. Dönen biyodisk sistemi

B. Süspanse hücrelerle arıtım

Bu yöntemde mikroorganizmalar atık suda dağılmış halde

üreyerek sudaki organik maddeleri parçalarlar. Bu tip arıtım iki şekilde yapılır.

1. Oksidasyon havuzları 2. Aktif çamur sistemi

1. Oksidasyon havuzları

1. Etkin bir arıtım sağlanamaz.

2. Büyük bir alan gereklidir.

3. Arıtım uzun sürer.

4. Anaerobik aktivite sonucu kötü koku oluşur.

5. Açık havada olduğundan sadece sıcak bölgelerde kullanılabilir.

6. Oluşan toksik maddeler yer altı sularına karışır.

Aktif çamur sistemi

 En fazla kullanılan sıvı atık arıtım sistemidir. Birinci aşamadan geçen atık su havalandırma tankına alınır.

 Bu tanklarda heterotrof aerob mikroorganizmalar (özellikle Gram negatif bakteriler) ile az sayıda fungus ve mayalar bulunur. Bu mikroorganizmalar tek başlarına atık suda bulundukları gibi ürettikleri slim ve kılıflarla kümeler (floklar) de oluşturabilirler.

 Havalandırma tanklarında inkübasyonun başlangıcında

mikrobiyel hücreler tek olarak bulunurken inkübasyonun sonunda bu şekilde serbest halde bulunan hücre sayısı azalıp floklaşmalar artar.

 Havalandırma tanklarında ayrıca bol miktarda protozoa bulunur.

 Havalandırma tanklarında organik maddenin bir kısmı mineralize olur. Geri kalan organik maddenin çoğu da

mikrobiyel biyomasa çevrilir. İnkübasyon süresinin sonunda atıkta süspanse halde bulunan bakterilerin çoğu floklara tutunur.

 Havalandırma tanklarında patojen bakterilerin sayısı önemli oranda azalır. Bunun nedeni patojen olmayan heterotrof bakterilerin patojenlerden daha hızlı gelişerek sayılarını

arttırmasıdır. Havalandırma tanklarına deneme amaçlı patojen mikroorganizma verildiğinde, bunların % 90 – 99 oranında

floklara tutunduğu görülmüştür.

Aktif çamur sistemi

 Havalandırma tanklarında protozoaların bulunması etkin bir arıtım için mutlaka gereklidir.

 Protozoa bulunmayan tanklardaki atık suyun BOD ve COD değerlerinin çok yüksek olduğu görülmüştür.

 Tanktaki bakteri sayısını ve bulanıklığı azaltan protozoalar, BOD’yi 53 – 70’den 7 – 24’e, COD’yi ise 198 – 250’den 124 – 142’ye

düşürürler.

Aktif çamur sistemi

 Havalandırma tanklarındaki inkübasyon süresi sonucunda atık su durultma tanklarında bekletilerek biyomasın çökmesi sağlanır.

 Atık suyun bir kısmı havalandırma tankına yeni alınan atık suların aşılanması için kullanılır.

 Durultma tanklarında üstte kalan BOD ve COD değerleri oldukça azalan sıvı kısım ya ırmaklara verilir yada bu suya oldukça pahalı olan üçüncü aşama uygulanır.

 Çöken biyomas anaerobik parçalanmanın olduğu tanklara gönderilip metan gazı elde edilir yada kompostlaştırılarak gübre olarak kullanılır.

 Anaerobik parçalanma sonucu geri kalan organik materyal de gübre olarak kullanılır.

Aktif çamur sistemi

Nitrat ve fosfat giderimi

Anaerobik tank

Nitratlar  anaerob denitrifikasyon bakterileri  azot gazı

Fosfatlar Acinetobacter ve Moraxella  PHB granülleri (fosfatlar çözünür formda)

Aerobik tank

Azot gazı  Atmosfer Amonyak  nitrifikasyon bak.  nitrata

NH3  Nitrosomonas spp.  NO2  Nitrobacter spp.  NO3

Fosfat  PHB’leri bakteri kullanırlar Anaerobik tank

Nitrat  gaz

PHB depolanır Aerobik tank

Azot gazı  Atmosfer

PHB kullanılır

Anaerobik parçalanma

 Durultma tanklarından alınan çökmüş çamur ile nitrat ve fosfat giderimi esnasında tanklardan alınan çamur anaerobik

parçalanmanın yapılacağı büyük tanklara alınır. Bu tanktaki anaerobik parçalamayı yapan bakteriler tanktaki çamurlu suyun mililitresinde10 ^9-10 adet olarak bulunur. Tankta fungus ve

protozoalarda bulunur ancak bu mikroorganizmaların parçalamada önemli bir görevleri yoktur.

 Anaerobik parçalanma başlıca iki aşamada gerçekleştirilir. Birinci aşamada mikrobiyel biyoması da içeren organik materyal

parçalanarak fermentasyon ürünleri oluşur. Bu işlemi fakültatif ve zorunlu anaerob bakteriler yapar. Metanojen bakterilerce

gerçekleştirilen ikinci aşamada fermantasyonlar sonucu oluşan asetat, CO2 ve H2 metana çevrilir.

Üçüncü aşama

 Sulardaki organik maddeler aktif karbon gibi çeşitli kimyasalların kullanıldığı filtrelerden geçirilerek, mineraller ise çöktürülerek yada hipoklorit ile gaz haline çevrilerek uzaklaştırılırlar. Sudaki ağır metaller ise uygun değerler arasında olacak şekilde kimyasal yolla giderilirler.

 Bu aşamanın sonunda klor yada ozon kullanılarak sudaki patojen mikroorganizmalar öldürülür. Ozon pahalı olduğu için

dezenfeksiyonda genellikle klor tercih edilir.

 Eğer üçüncü arıtıma alınan su fazla miktarda organik ve

inorganik madde içeriyorsa çok fazla kimyasal kullanılacağı için maliyet de artar. Bu aşama sonucu elde edilen su yine de direk içme suyu olarak kullanılmaz. Irmaklara ve göllere verilir.

İçme sularının arıtımı

 Irmak yada barajlardan alınan su karıştırma havuzlarında aliminyum sülfat ve polielektrolit çözeltileriyle karıştırılır. Bu maddeler sudaki organik maddelerle floklar oluşturur.

 Durultma havuzlarında bu floklar çöker.

 Çöktürme işlemi sonrasında su mikroorganizma ve

partiküllerden uzaklaştırmak için kum filtlelerinden geçirilir. Bu şekilde başlangıç bakteri sayıları % 99 oranında azaltılmış olur.

 Daha sonra yapılan klorlama ile kalan mikroorganizmalarda sudan uzaklaştırılır. Ayrıca klor kötü tat ve koku oluşturan organik maddeleride ortamdan uzaklaştırır.

 Klorlama sonrası su kullanıma kadar depolarda tutulur.