olan jet havalandırma sistemi, gaz ile sıvı/biyokütle karışımını sağlamaktadır. Dolayısıyla gaz transferi biyoreaktöre JetLoop yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Or.. lNO) ClGoG, eriDevir Şekil 1. Jetloop biyoreaktör gaz arıtma sisteminin şematik gösterimi Biyolojik reaktörde gerçekleştirilen gaztransferi Henry Kanunu dikkate alınarak hesaplanmıştır. Reaktör içindeki Nü2 , Nü, Np ve N2 gazlarının Henry sabitleri boyutsuz hale getirilerek gaz fazı ve sıvı fazındaki gaz transfer fonksiyonları her bir gaz için ayrı ayrı oluşturulmuştur. Gazın kısmi basınca bağlı çözünürlük ifadeleri Denklem l'de verilen fonksiyonla gerçekleştirilmiştir. P1 : Gazın kısmi basıncı (atm) (1) (2) e1 : Gazın sıvıdaki konsantrasyonu (mg/L) ~ : Henry sabiti (atm•L/mol) kHc:Birimsiz Henry sabiti(-) R : Evrensel gaz sabiti (0.0820578) L·atm/Kmol T : Proses sıcaklığı (Kelvin) Tablo 1. Gazlara ait Henry Sabitleri (M/atm) Komponent KH N02 0.01200 NO 0.00190 N20 0.02500 N2 0.00061 Gazın sıvı içinden geçirilmesi ile gaz formundaki azot bileşiklerinin transferi aşağıdaki ifade ile hesaplanmıştır. (3) Buna göre denklemde; kLa : Hacimsel gaz transfer katsayısı (1/zaman) e1 : Gazdoygunluk konsantrasyonu (mg/L) e : Anlık gaz konsantrasyonu (mg/L) olarak ifade edilmektedir. • ,·o oı I roı,t.' ıo R ·1 Biyoteknolojide oksitlenmiş formdaki azot, organik karbon varlığında elektron alıcısı görevi görmekte ve heterotrofik denitrifikasyon ile azot gazına kadarçevrilebilmektedir. Denitrifikasyonu gerçekleştiren heterotrofik bakteriler, azotu son oksidasyon kademesi olan nitrattan (Nü 3-) inert azot gazına (N2) çevirebilmektedir (Denklem 1). Faki.iltatif heterotrofik bakteriler enzimler (nitrat, nitrit redüktaz vb.) yardımıyla aşağıdaki reaksiyonu gerçekleştirebilmektedir. Heterotrofik biyokütle, oksijenin yokluğunda sırası ile nitrat (NO 3) redüktaz, nitrit (NO) redüktaz, nitrik oksit (NO) redüktaz enzimlerini kullanarak oksitlenmiş azot formlarını azot (N 2 ) gazına çevirmektedir. Paranteziçinde verilen rakamlar azotun oksidasyon basamağını göstermektedir. NO,"(+S) ➔ N0,'/•3/➔ N0/+2/ ➔ N,O (+1/➔ N,/0) (4) Son yıllarda çok bileşenli aktif çamur modelleri azot giderim mekanizmalarının anlaşılmasını sağlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır (Henze ve diğ., 2000). Özellikle atıksu arıtma tesislerinin işletilmesinde nitrifikasyon ve denitrifikasyon proseslerinden kaynaklanan azot oksit emisyonları da gerek sistem seçimi, gerekse proses kontrol açısından önem kazanmaya başlamıştır. Sonuçta, aktif çamur sistemlerinde ara ürün olarak azot oksit formlarının da dahil edildiği aktif çamur modelleri oluşturulmuş ve gerçek koşullarda test edilmiştir (Wild ve diğ., 1995; Hiatt ve Grady, 2008a,b).Bu çalışmada, nitratın azot gazına kadar kademeli denitrifikasyonuiçin aktif çamur modeli oluşturulmuştur. Dolayısıyla oksitlenmiş her azot türünün N2gazına dönüştürülmesi sağlanmıştır. Model ile gaz fazı içinde bulunan kirletici Nü gazının aktif çamur içinden geçirilmesi durumunda denitrifikasyon verimi simülasyonu gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada kullanılan matematik model birden fazla azot fraksiyonunu içeren aktif çamur modeli Hiatt ve Grady (2008b)'den adapte edilmiştir. Denitrifikasyon kademeleri Nü 3'te başlayarak N2 gazına kadar denklem l'de verilen düzende oluşturulmuştur. Deneysel çalışmalarda giriş gazında oksijen olmadığı için aşağıdaki prosesler modele dahil edilmemiştir: (1)Aerobikheterotrofikveototrofik çoğalma prosesi (2)Aerobikheterotrofikveototrofik öllinı (3)Azotoksitinoksijenilereaksiyonu (Nü+l/2•02--+N02 ) (4) NPs oluşumu (2·HNO+O,--.Np5+Hp). MATERYAi. VE METOD Pilot Tesis İşletilen JetLoop biyoreaktör Şekil 2'de gösterilmiş olup toplam 20 L hacmindedir. Sistem, İSKİ Tuzla Evsel Atıksu Arıtma Tesisi'nden alınan çamurla aşılanarak devreye alınmıştır. Devreye alınması ile birlikte sistemin kararlı hale gelmesine dek geçen sürede düzenli aralıklarla KOİ, MLSS, Nüf ve NOf miktarları belirlenmiştir. Sistem MLSS2400-3000 mg/L seviyesinde dengeye geldiğinde kontrollü deneylere başlanmıştır. Reaktör 6 ay sürekli olarak işletilmiş olup, bu sürede kesikli ve sürekli besleme ile deneyler gerçekleştirilmiştir. Reaktörün toplam çamur yaşı 50gün olarak hesaplanmıştır. Sistemde MBR kullanımı ile çamur yaşını artırmak ve artan MLSS miktarına Su ve ÇevreTeknolojileri • Ekim 2012 59 1
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=