Membran biyoreaktör ile evsel nitelikli atıksuların arıtılması ve geri kazanılması

Artan su ihtiyacı, tükenen ve kirlenen su kaynakları nedeniyle mevcut su kaynaklarının akıllıca kullanılması, kirlenmelerinin önlenmesi gerekmektedir. Ayrıca atıksuların klasik sistemlerle arıtılıp su kaynaklarına deşarj edilmesi yerine membran biyoreaktör gibi ileri atıksu arıtma teknolojileri ile arıtılıp geri kazanılarak tekrar kullanılmaları su kaynaklarının geleceği bakımından çok önemlidir. İ.T.Ü. Çevre Mühendisliği Laboratuvarı'nda pilot ölçekli batık membran biyoreaktör sistemi kurulmuştur. Hans Huber AG firmasından alınan MembraneClearBox® (MCB) adlı membran biyoreaktör sistemi, aktif çamur prosesi ve daldırılmış ultrafiltrasyon (UF) membranları vasıtasıyla arıtılmış suyun ayrılması işleminin birleşimi olan bir arıtma sistemidir. Membran modülü plaka-çerçeve tipli olup ultrafiltrasyon membranıdır, por büyüklüğü 38 nm olup 9 adet membran plakası bulunmaktadır ve toplam yüzey alanı 3.5 m2'dir. Membran biyoreaktör sistemi kompakt bir sistem olup üzerinde bulunan ekipmanlar hava bloweri, scouring (sıyırma) bloweri, debi ölçer, numune alma vanası, basınç ölçer ve kontrol ekranıdır. Sistem ayarlamaları kontrol ekranı vasıtası ile yapılmaktadır. Sistemde normal işletme modu, ekonomi modu ve yüksek yük modu olmak üzere üç adet işletme modu bulunmaktadır. Sistem normal şartlarda normal modda işletilir, membran biyoreaktöre atıksu girişi olmadığı zamanlarda ise (tatil zamanları) mikroorganizmaların ölmemeleri için gereken minimum oksijen sağlanmaktadır. Yüksek yük modu ise sisteme aşırı yük geldiği durumlarda kullanılmaktadır. Orta karakterli evsel atıksu niteliğinde sentetik atıksu ile çalışmalar yürütülmüştür. Ham atıksu giriş değerleri KOİ, BOİ, Toplam Azot (TN) ve Toplam Fosfor (TP) için sırasıyla 500 mg/L, 400 mg/L, 40 mg/L ve 8 mg/L'dir. Ham atıksuyun C:N:P oranı 100:8:1.6'dır ve bu değer ideal değer olan 100:5:1 değerine oldukça yakındır. Daha gerçekçi olması bakımından sentetik atıksu ideal değerlere uyacak şekilde hazırlanmamıştır. Önce anaerobik besleme tankına (fosfor giderimi için gereklidir) gelen atıksu peristaltik pompa vasıtasıyla reaktöre girer. MBR içerisinde kesikli havalandırma sayesinde karbon giderimi, nitrifikasyon ve denitrifikasyon işlemleri gerçekleşmektedir. MBR sistemi geri devirli ve geri devirsiz olmak üzere iki farklı tipte işletilmiştir. Geri devirsiz işletme süresince elde edilen giderme verimleri sırasıyla AKM, KOİ, BOİ, TN, TP, Ca+2, Mg+2, Na+, CI- ve toplam koliform parametreleri için % 99.97, % 98, % 98, % 60, % 40, % 2.4, % 3.4, % 0.55, % 67 ve % 100'dür. Geri devirsiz arıtma için ise AKM, KOİ, BOİ, TN ve TP giderme verimleri sırasıyla % 99.98, % 99.28, % 98.3, % 66 ve % 60'dır. Elde edilen sonuçlara göre geri devirli arıtma verimleri kısmen daha iyidir. MBR sistemindeki MLSS konsantrasyonu işletme süresince 7356 mg/L'ye kadar yükselmiştir. Reaktördeki ortalama iletkenlik, MLSS, sıcaklık, pH ve çözünmüş oksijen değerler sırasıyla 7121 µS/cm, 4935 mg/L, 20.63 ºC, 5.64, 1.07 mg/L'dir. Elde edilen çıkış suyu sulama suyu olarak (tarımsal, yeşil alan, peyzaj, golf sahası) kullanılabilir. Ayrıca yangın söndürme, araç yıkama ve sifon suyu olarak da kullanılabilmektedir. Sulama suyu olarak kullanımda sulanacak bitki türü ve toprak yapısı oldukça önemlidir ve dikkatle seçilmelidir.