Küçük ölçekli tesis sistemi ile evsel atık sudan nitrojen ve fosfor giderimi

Atıksu arıtma tesislerinden çıkan atıksu deşarjından dolayı alıcı ortamın (nehir, deniz ve göl) besin maddesi miktarını arttırmakta bu da ötrofikasyonun oluşmasına ve su kalitesinin genel verimliliğini düşürmesine neden olmaktadır. Buna ek olarak, arıtılmış atıksuyun yeraltına beslenmesi durumunda yeraltı sularının kirlenmesine neden olunmaktadır. Kırsal alanda altyapı sağlanmadığı için, atıksuların arıtılmadan doğrudan yeraltına verilmesi besin birikiminden dolayı yeraltı sularının kalitesini bozmaktadır. Bu durum, yeraltısuyunun ve diğer alıcı ortamların korunmasını gerektirdiğinden daha sıkı yasal düzenlemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Membran arıtım teknolojisi, yerleşim alanlarındaki atıksu arıtımında kullanılan en ileri teknolojilerden biridir. Membran teknolojisinin dünyadaki başarılı bir şekilde uygulanması ile bu teknolojide çalışan sistemlerin sayısının sürekli artmaktadı. Bu çalışmada evsel atıksu arıtımında besin maddesi (azot ve fosfor) giderimi için bir pilot MBR tesis sistemi incelenmiştir. Öncelikle, biyoreaktör dengeleme tankı, anoksik tank, oksik tank ve temiz su tankları dahil olan batık membran sistemini içermektedir. Bu çalışmada kullanılan membran'ın gözenek büyüklüğü 0.03 μm ve toplam yüzey alanı 12 m2 olan Hollow fiber (HF) takviyeli Poliviniliden Fluorür Ultrafiltrasyon (PVDF-UF) membranıdır. Aktif çamur, nitrifikasyon ve denitrifikasyon için anoksik koşulu sağlamak için sırası ile anoksik / oksik ve oksik / dengeleme tankına geri devirleri yapılmıştır. Sonuçlar, 4 farklı hidrolik bekleme süresi ve farklı membran akısı çalışmasıyla yapılarak özetlenmiştir. Ölçülen bütün paramtreler için membran biyoreaktör sisteminin yüksek verimde çalıştığı söylenebilir. Birinci aşama, 1 ile 18 gün arasındaki bir süre boyunca sürmüştür. Çalışma koşulları: akı 25 L.m-2 hr-1; Hidrolik bekletme süresi 5.4 saat; çamur yaşı 16 gündür. Sonuçlar, NH4-N giderim verimi % 75 iken maksimum giderim verimi KOİ % 71, TN% 52, TKN% 44, TP 43%, PO4-P% 77 olarak elde edilmiştir. 8. çalışma gününde Programlanabilir Lojik Denetleyicide (PLC) elektronik bir sorun nedeniyle pilot sistem durdurulmuş, bu durum sistemin genel giderim verimi ve biyokütlenin büyümesini etkilemiştir. İkinci aşamada, biyolojik kütlenin büyümesi, su kalitesi ve besin giderim verimliliği açısından birinci safhadan daha iyi olmuştur. Çalışma koşulları olarak akı: 21 L.m-2. hr-1, HRT 6 saat, SRT 25 gün olarak belirlenmiştir. 43. günün sonunda, oksik ve atık su çıkış temiz su tankları arasında sızıntı oluşması nedeniyle atık su çıkış datalarında hafif bir artış ve atık su arıtım verimlerinde azalma gözlemlenmiştir. Bu karışımın etkisi, oksijen bölmesindeki membran geri yıkama işlemini de karıştıran temiz su havzasının kalitesini olumsuz etkilemiştir.Üçüncü aşama 56. günden 81. güne kadar sürmüştür. Çalışma koşullarının; akı 16 L.m-2. saat-1, HRT 8 saat, SRT 35 gün'dür. Sonuçlar, NH4-N giderim verimi% 97 iken, maksimum giderim verimi KOİ 96%, TN 85%, TKN 95%, TP 80%, PO4-P 87% olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, denitrifikasyonun verimli bir şekilde gerçekleşmediğini göstermektedir. Aktif çamur konsantrasyonu, birinci, ikinci ve üçüncü dönemlerde 500 mg/l ile 2500 mg / l arasında olmuştur. Reaktörü işletmeye alma döneminde, İSKİ Baltalimani tesisinden elde edilen 1200 mg / l konsantrasyonlu aktif çamur eklenmiştir. Ancak aktif çamur kalitesi verimli bir şekilde çoğaltılamamıştır. Başlangıç işleminin 86. gününden sonra, reaktöre, ISKİ Paşaköy'dan gelen aktif çamuru ile tekrar sağlanmıştır. Konsantrasyonu 10000 mg/l ve çamur hacmi endeksi 92 ml / g olan çamur reaktöre eklenmiştir. Dördüncü dönemdeki aktif çamurun konsantrasyonu 5000 mg / l ila 6000 mg / l arasında kalmıştır. Trans Membran Basıncı (TMP), reaktör işletimi boyunca -0.25 - -0.4 bar arasında kalmıştır Ancak 45.gününden sonra membran yüzeyinde kirlenme birikmesi nedeniyle ( -0.5 bar) negatif basıncın erişildiği gözlenmiştir. Membran tıkanmasını gidermek için sitrik asit (C6H8O7) kimyasal yıkama yapılmıştır. Dördüncü dönem 83. günden 117. güne kadar sürmüştür. Çalışma koşulları: akı 16 L.m-2, HRT 9 saat, SRT 35 gündür. Maksimum nutrient giderim verimi olarak sırasıyla KOİ, TN, TKN, TP, PO4-P ve NH4-N için %98, %79, %95, %86, %89 ve %96 olarak bulunmuştur. Oksik ve anoksik tanklar arasındaki içsel geridevir oranının azalmasından dolayı denitrifikasyon bu dönemde yüksek oranda yapılamamıştır. Çalıuşmaların ikinci aşamasında iki tür iyon değiştirici reçine jel türü (güçlü katyon Model SELION SAC 1000H MB -H + ve anyon Model SELION SBA 2000 -Cl-) kullanılmıştır. Biyolojik nitrifikasyon/denitrifikasyon sonrası halen suda kalan bakiye azotun giderilmesi/kazanılması ve ayrıca toplam fosforunda giderilmesi/kazanılması amacıyla iyon değiştirici reçineler kullanılmıştır. İyon değiştiricilerin etkili çalışma süresini belirlemek için çalışmalar yapıulmıştır. Buna göre katyon ve anyon için her bir iyon değiştirici reçinesi için bekletme süresi sırasıyla 6.30 saat ve 5 saat olarak belirlenmiştir. Bu süreçlerde amonyum azotu ve orto-fostatın 1 mg/L'nin altında kalıcak şekilde çalıştırılması sağlanmıştır. Bu koşullarda en düşük amonyum konsantrasyonu 0.11 mg / l iken ortofosfat 0.02 mg / l olarak gözlemlenmiştir. Dördüncü işletim döneminde reçineler üzerinde biriken besin madeelerinin geri kazanımı için geri yıkama çalışmaları yapılmıştır. Etkili geri yıkama süresinin belirlenmesi için reçineler çeşme suyu ile farklı zaman dilimlerinde işletilmiştilerdir. Ttoplam 109.4 mg/l TN, 70 mg/l NH4-N; 81.9 mg/l TKN; 49.5 mg/l TP; ve 36.08 mg/l PO4-P nutrient geri kazanımı sağlanmıştır. Buna ek olarak, 5 saatlik adsorpsiyon sırasında gözlemlenen en stabil besin geri kazanımı TN, TP, NH4-N, TKN ve PO4-P için sırasıyla 1.1 mg/l, 0.72 mg/l, 0.16 mg/l, 0.81 mg/l ve 0.09 olarak bulunmuştur. Bu deşarj limitleri ile arıtılan atıksuyun sulama suyu olarak kullanımı mümkün olacaktır. Membran ve iyon değiştirici içeren küçük ölçekli paket sistem ile yüksek kalitede çıkış suyu elde etmek mümkün olabilmektedir.