ENDÜSTRİYEL & EVSEL ARITMA SİSTEMLERİ
Endüstriyel & Evsel arıtma
Evsel atıksular biyolojik yöntemlerle endüstriyel atıksular ise biyolojik, kimyasal, membran, adsorbsiyon ve ileri arıtma(oksidasyon) yöntemlerinden biriyle veya genellikle bunlardan birkaçının birada kullanımıyla gerçekleştirilmektedir. Uygun koşullarda arıtma-geri kazanım işlemlerinde arıtma verimliliği; klasik kimyasal arıtma ortalama %50-70, klasik biyolojik arıtma %75-90, ileri arıtma membran sistemi(mikro filtrasyon, nano filtrasyon, ultra filtrasyon, ters osmoz ünitelerinden birkaçının birlikte kullanımıyla) ortalama %80-90, ileri membran biyoreaktör(biyolojik havalandırma havuzu içinde membran sistemi uygulaması), biyolojik arıtma %95 ve üzeri olabilmektedir.
Kimyasal Arıtma
Kimyasal arıtma işlemi olarak koagülasyon ve flokülasyon işlemi atıksuya çeşitli organik ve/veya inorganik kimyasallar eklenerek atıksudan askıdaki katı maddelerin ve 0,1-1 mikron büyüklüğündeki kolloid parçacıkların karıştırılarak pıhtılaştırılması(stabiliteliliğin bozulması) ve devamında pıhtıların ilave edilen polielektrolit kimyasalları ile floklar halinde yumaklaştırılması işlemidir.
Koagülasyon için hızlı flokülasyon için yavaş karıştırma işlemi uygulanır. Koloid taneciklerle atıksu arasında zeta potansiyeli oluşmaktadır. Bu potansiyel kolloidlerin stabilitesini artırmaktadır. Koagülant olarak genellikle alüminyum ve demir tuzları kullanılmaktadır. Flokların hızlandırılması içinde anyonik ve katyonik polieletrolitler kullanılmaktadır. Bu işlemlerden sonra karıştırma durdurularak yumakların çökelmesi için belirli bir süre bekletilmektedirler. Çökelme işleminden sonra oluşan çamur ortamdan alınır. Bu arıtma işlemi atıksuda çözünmüş olmayan bileşiklerin gideriminde kullanılmaktadır.
Biyolojik Arıtma
Biyolojik arıtma atıksudan karbonlu, azotlu, sülfürlü bileşiklerin mikroorganizmalarca besi kaynağı olarak kullanılması sonucunda atıksudan uzaklaştırılması esasına göre kullanılan geleneksel bir yöntemdir. Aerobik ve Anerobik arıtma olarak arıtma işlemi yapılmaktadır. Aerobik Arıtmada; mikroorganizmalar için gerekli oksijen miktarı, besi maddesi ilave miktarı, mikroorganizma konsantrasyonu, mikroorganizma birim zamanda büyüme hızı, içsel solunum hızı, çamur konsantrasyonu, çamur yaşı, çamur geri devir oranı, bekletme süresi gibi kıstaslar dikkate alınarak ön çökeltme-dengeleme, havalandırma(aktif çamur), son çökeltme, çamur yoğunlaştırma ve çamur susuzlaştırma ünitelerinden oluşan bir sistemdir. Havalandırma havuzu için gerekli oksijen aeratörlü blower, difüzör gibi sistemlerle gerçekleştirilir. Aerobik arıtmada mikroorganizmalar oksijenli ortamda karbonu besin-enerji kaynağı olarak karbonlu bileşikleri kullanırlar.
Anaerobik Atıksu Arıtımı, organik maddelerin oksijensiz ortamda metan (CH4), CO2 ve amonyak gibi inorganik maddelere dönüştürüldüğü bir işlemdir. Biyolojik olarak ayrışabilen organik maddelerin anaerobik olarak parçalanması farklı bakteri grupları tarafından gerçekleştirilen bir arıtım yöntemidir. İlk aşamada (hidroliz ve asit fermantasyonu), organik maddelerin asit bakterileri tarafından organik asitlere, alkollere ve CO2’ ye dönüşümü gerçekleşmektedir. İkinci aşama (metan oluşumu) ise asit bakterilerinin parçalama reaksiyonları sonucunda oluşan ürünlerin, metanojenler tarafından metan, CO2 ve suya dönüştürülmesini içermektedir. Genel olarak, ham atık su çok konsantre olduğunda ve / veya arıtılması çok zor gibi göründüğünde kullanılır ve aerobik arıtma ile kombinasyon halinde veya bağımsız olarak kullanılabilir.
Membran Prosesler
Mikrofiltrasyon, Ultrafiltrasyon, Nanofiltrasyon, Tersosmoz olarak tanımlanan membran arıtma proseslerinde süzme işlemi olarak fiziksel arıtma sağlarlar. Nanofiltrasyon 0,1-10 mikron arasındaki atıksudaki partikülleri düşük basınç uygulama ile(2 bara kadar) tutabilmektedir. Atıksudaki askıdaki katı maddeleri çok büyük oranda tutabilmektedir. Ultrafiltrasyon filtreler 10 bara kadar basınçta çalışan 1-100 nm arasındaki atıksudaki makro moleküllerini ve kolloidleri tutabilmektedirler. Nanofiltrasyon filtreler 30 bara kadar basınçta çalışan 1 nm kadar atıksudaki makro moleküllerini ve kolloidleri tutabilmektedirler. Çapraz akış prensibine göre yüksek basınçta atıksuyun membran üzerine gönderilmesiyle mebran üzerinde çözünmüş haldeki organik ve inorganik bileşikler, ağır metaller, bakteri ve virüsler çok büyük oranda tutulabilmektedir. Membranların bu yüksek verimli arıtma kapasitesinin yanında tıkanan membranların belirli aralıkta geri yıkama ve mebran malzemesi özelliğine göre atıksu karakterine göre rejerasyon işlemine tabi tutulması ve belirli kullanım süresinden sonra ömrünü doldurarak değiştirilmesi gerekmektedir. Bunun yanında basınçlı çalışmaları nedeniyle daha güçlü motor pompa kullanımı ile kurum ve elektrik sarfiyatları ile maliyetleri fazla olabilmektedir.
Membran prosesleri ile biyolojik arıtımla birleştirilmesi sonucu membran biyoreaktörler (MBR) ortaya çıkmıştır. Atıksudaki bileşikler önce biyolojik olarak parçalanmakta ve sonrasında gözenekli membranlarla fiziksel olarak arıtılmaktadır. Günümüzde bu proseslerin verimliliği nedeniyle yaygın bir kullanım olanağı ortaya çıkmıştır. Konvansiyonel arıtım metotlarının bir takım dezavantajlarını ortadan kaldıran bu sistemler geleceğin arıtım teknolojileri arasında önemli bir yere sahip olacaktır. Bu arıtım prosesi konvansiyonel biyolojik arıtım prosesleri ile karşılaştırıldığında daha düşük biyolojik parçalanabilirliğe sahip olan atıklar için yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderim verimliliğine sahiptir. Bunun yanı sıra bu sistemler konvansiyonel sistemlerden çok daha az yer kaplarlar. Ayrıca daha az çamur üretimi, dirençli organik ve inorganik bileşiklerin giderimi, daha uzun süreli biyo kütlenin varlığı gibi avantajları vardır.Biyolojik arıtmadan sonra son çöktürme havuzu yerine ultrafiltrasyon veya mikrofiltrasyon membranları kullanılarak, katı/sıvı ayırma işlemi gerçekleştirilmektedir.
Membran Damıtma günümüzde demineralize su üretimi için membran distilasyonu olarak kullanılmaktadır. Membran distilasyon prosesi atmosferik koşullarda çalışmaktadır ve ısı ihtiyacı da çok düşüktür. Bu teknoloji, proses sırasında oluşan ısıyı kullanarak proses sularını geri kazanmak için kullanılmıştır. Membran damıtma çok temiz su sağlar, ancak membran tıkanması bu tekniğin önemli bir dezavantajıdır. Asitlerin fermantasyon sıvılarından geri kazanılması için membran distilasyonu çok başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Pek çok ilacın biyolojik olarak parçalanabilirliğinin düşük olması nedeniyle, yaygın olarak kullanılan arıtma işlemleri bu tür türlerin tamamen uzaklaştırılması için yeterince etkili değildir.
Genel olarak, farmasötikler 250 Da'dan daha yüksek moleküler ağırlıklara sahiptir ve ürünün akışta tek başına olması koşuluyla etkili membran teknolojileri kullanılarak geri kazanılabilir Nanofiltrasyon, en son geliştirilen basınçla çalışan membran ayırma işlemidir ve uygulamaları son on yılda hızla artmaktadır. Nanofiltrasyon işlemi ile atıksuyun % 80'den fazlasının geri kazanılmasında yararlı olabilmektedir. MBR ile % 90'dan fazla KOİ ve % 98'den fazla BOİ ayrıca % 90 fosfor giderimi sağlanabilmektedir.