BIODESULF
HANASU
SAKA ARITIM
WAVIN

Atıksu Arıtımında ANAMMOX Sistemi

Atıksu Arıtımında ANAMMOX Sistemi

12 Aralık 2018 | YORUM
125. Sayı (Aralık 2019)
6.083 kez okundu

STOCKHOLM ÖDÜLÜ

Su ve Çevre Teknolojileri dergisinin Mayıs 2018 sayısında yayınlanan “2018 Stockholm Su Ödülü Prof. Rittmann ve Prof. Mark van Loosdrecht’e verildi” baÅŸlıklı yazımda, Prof. Dr. Mark van Loosdrecht’in, çok sayıda süreç geliÅŸtirdiÄŸi, bunlardan iki tanesinin de ANAMMOX ve Nereda süreçleri olduÄŸu yer aldı. ANAMMOX iÅŸlemi, granüler biyokütle yardımıyla atıksularda bulunan ötrofikasyona sebep olan azotu uzaklaÅŸtırmak ve enerji üretimine olanak saÄŸlamak için sanayilerde ve kentsel atıksu arıtımında kullanılmaktadır. Nereda teknolojisi ise, daha basit ve daha az enerji tüketen bir kentsel atıksu arıtma prosesine izin veren bakteri granülasyonuna dayanmaktadır.

Bu yazımda sizleri ANAMMOX hakkında bilgilendirmeyi istiyorum. Bu yazımı hazırlarken Prof. Dr. Mark van Loosdrecht ile birlikte çalışan ve doktora çalışmasını yapan Ä°stanbul Teknik Üniversitesi Çevre MühendisliÄŸi Bölümü öÄŸretim üyelerinden Doç. Dr. Özlem Karahan Özgün’ün
önemli katkıları oldu (1).

ANAMMOX’A GIDEN YOL
Åžehirlerde atıksuların arıtılmasında yüzyıla yakın bir süreden beri en çok kullanılan biyolojik sistem, “Konvansiyonel Aktif Çamur Metotu”- dur (CAS). Bu metotta atıksulardan amonyum giderimi genellikle nitrifikasyon ve denitrifikasyon prosesleri ile saÄŸlanmaktadır. Yüksek azot konsantrasyonu içeren atıksulardan azotun tamamen giderilmesi için büyük miktarda ek karbon kaynağı gerekmektedir, fakat atıksuda doÄŸal olarak bulunan organik karbon sınırlıdır. Bu da maliyeti artırmaktadır. Ayrıca enerji tüketiminin fazla olması, kimyasal madde tüketimini gerektirmesi, elde edilen çamurun çökelme zorluÄŸu nedeniyle bu sistemde geniÅŸ alanlara ihtiyaç duyması yanında borulama iÅŸlemi oldukça kapsamlıdır. Son yıllarda yüksek miktarda amonyum içeren atıksulardan azotun giderilmesini hedef alan yeni prosesler geliÅŸtirilmiÅŸtir [2, 3, 4]. Bu prosesler, yüksek miktardaki amonyağın nitrit üzerinden dönüÅŸümünü içeren kısmi nitrifikasyon ( SHARON), anaerobik amonyum oksidasyon prosesi (ANAMMOX) ve nitrit üzerinden tamamen ototrofik yolla azot giderimini içeren tek reaktör sistemi (CANON) prosesidir [5,6,7]. Bunlardan ANAMMOX prosesi konvansiyonel denitrifikasyon sistemlerine alternatif olarak çıkartılan düÅŸük maliyetli proseslerdir. ANAMMOX prosesinin adı; Anaerobik Amonyum Oksidasyonu (ANaerobic AMMonium  OXidation) sürecinden gelmektedir. ANAMMOX prosesi sürekli sistem olarak iÅŸletilmekte ve amonyağın anaerobik koÅŸullar altında tek granüler içerisinde bulunan nitritasyon ve anommox bakterileri tarafından azot gazına indirgendiÄŸi yeni bir prosestir. Hollanda’da Delft Teknik Üniversitesinde Prof. van Loosdrecht ve arkadaÅŸları tarafından yürütülen çalışmalar sonucunda Paques firması, Delft Teknoloji Üniversitesi ve Nijmegen Üniversitesi ile iÅŸbirliÄŸi içinde ticari amaçlarla süreci geliÅŸtirdi ve patent aldı.

Paques ANAMMOX Modeli: Reaktöre alttan sürekli olarak atıksu beslemesi yapılmakta, hazne alttan sürekli havalandırılarak karıştırılmakta ve özel olarak tasarlanmış seperatör ile granüler biyokütle içinde yer alan Anommox bakterileri sudan ayrılıp arıtılmış atıksu üstten deÅŸarj edilmektedir (8).

Proses ilk olarak 1977 yılında Broda tarafından mikrobiyal metabolizma olarak tanımlanmıştır ve anaerobik amonyum oksidasyonunun kemolitotrofik bakterilerin varlığında gerçekleÅŸtiÄŸi tahmin edilmiÅŸtir (9). Bu keÅŸfe kadar anaerobik oksidasyonu gerçekleÅŸtirebilen herhangi bir bakteri türü bulunamamıştır. Bu prosesi oluÅŸturan mikroorganizma topluluÄŸu Planktomiset türünün ototrofik grubunun bir üyesi olarak tanımlanmaktadır [7,10].

Kültürleri yapılamayan gram-negatif Anommox bakterileri ilk önce yoÄŸunluk gradyanlı santrifüj yoluyla izole edilmiÅŸtir (11,12). Onların farklı fenotipik özellikleri kırmızı renk içermektedir.

ANAMMOX süreci, 1990’ların başında Mulder ve diÄŸ. (1995) tarafından keÅŸfedilmiÅŸ ve atıksularda bulunan amonyağın giderimi için umut vadeden bir süreç olarak ortaya konmuÅŸtur. Bu iÅŸlemde, iki kirletici amonyum ve nitrit aynı anda uzaklaÅŸtırılmaktadır. Uzun bir süre amonyum oksidasyonu için sadece aerobik prosesler tartışılmış olmasına raÄŸmen, bu çalışmada anoksik ÅŸartlarda, nitrat tüketimi ve N2 üretimi sürekli yükselirken yüksek miktarda amonyumun yok olduÄŸu gözlenmiÅŸtir [13]. Model çalışmalarından sonra ANAMMOX tesisinin uygulaması, 2002 yılında Rotterdam ÅŸehrinde gerçekleÅŸtirilmiÅŸtir. Tesis gerçek iÅŸletme koÅŸullarında azot giderim hızı 9.5 kg N / (m3-gün) deÄŸerine ulaÅŸmıştır (14) .

ANAMMOX REAKSÄ°YONU
ANAMMOX prosesi, azot giderimi için kullanılan nitrifikasyon-denitrifikasyon sistemlerine alternatif bir biyokimyasal prosestir. Günümüzde pek çok atıksu arıtma tesisinde uygulanan nitrifikasyon-denitrifikasyon yaklaşımıyla, atıksularda büyük oranda amonyum (NH4+) formunda bulunan azotun öncelikle nitrifikasyon prosesi ile aerobik olarak havalandırma havuzlarında nitrit (NO2-) ve nitrata (NO3-) dönüÅŸtürülmesi sonrasında oluÅŸan nitratın anoksik koÅŸullarda denitrifikasyon prosesi ile azot gazına (N2) dönüÅŸtürülerek atıksudan uzaklaÅŸtırılması gerçekleÅŸtirilmektedir.

ANAMMOX prosesinde ise amonyum (NH4+) ve nitritin (NO2-) Anommox bakteriler tarafından tüketilerek azot gazı (N2) ve su (H2O) oluÅŸması söz konusudur. Kısmi nitrifikasyon prosesi ile olduÄŸu gibi amonyağın nitrite dönüÅŸtürülerek oksitlenmesi bu proses için yeterli olduÄŸundan havalandırma için harcanan enerji ihtiyacı azalmakta, ANAMMOX reaksiyonu ototrofik mikroorganizmalar tarafından gerçekleÅŸtirildiÄŸi için ise konvansiyonel denitrifikasyon prosesinde kullanılması gereken ilave bir organik karbon kaynağına (metanol, ya da geri devir çamuru gibi) ihtiyaç bulunmamaktadır. Bu sayede,
• Azot giderimi için gerekli oksijen miktarı azalmakta (Enerji ve maliyet yüzde 60 düÅŸürülebilmekte),
• Organik karbon ilavesine gerek bulunmamakta,
• Sistemden atılması gererken fazla çamur miktarı azalmakta,
• Karbondioksit (CO2) emisyonları düÅŸmektedir.

Prosesin henüz çok iyi bilinmemesi, mikroorganizmalarının büyüme hızının yavaÅŸ olması ve konvansiyonel nitrifikasyon-denitrifikasyon sistemlerinin yerine kurulmasındaki yüksek maliyetler ANAMMOX sisteminin dezavantajları olarak belirtilmekle birlikte bu proses azot giderimi konusunda ümit vadeden bir sistem olarak görülmektedir. 

ANAMMOX PROSES UYGULAMALARI
ANAMMOX prosesinin uygulamaları için farklı konfigürasyonlar geliÅŸtirilmiÅŸtir. Bu konfigürasyonlardan iki reaktörlü olan proseste amonyum, ilk reaktörde kısmen nitrite oksitlenir, ikinci reaktörde ise nitrit, amonyumun geri kalanı kullanılarak indirgenip azot gazına dönüÅŸtürülür. Bu konfigürasyon SHARON-ANAMMOX Prosesi olarak da adlandırılmakta olup, bugüne kadar daha çok amonyum açısından zengin atıksular için uygulanmıştır (16).

TEK REAKTÖRLÜ NITRITASYONANAMMOX PROSESI
Bu tip reaktörler için kullanılan genel isim CANON prosesidir. CANON adı, “Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite-Nitrit Üzerinden Tamamen Ototrofik Azot Giderimi” tanımlamasından gelmektedir. Burada nitrifikasyon bakterileri ile Anommox bakterileri oksijenin kısıtlı olduÄŸu koÅŸullar altında iki reaksiyonlu prosesi simultane olarak gerçekleÅŸtirirler.

TEK REAKTÖRLÜ DENÄ°TRÄ°FÄ°KASYON-ANAMMOX PROSESÄ°
Bu proses DEAMOX “Denitrifying Ammonium Oxidation-Denitrifikasyon ile Amonyum Oksidasyonu” olarak adlandırılmaktadır. Burada denitrifikasyon prosesi ile ANAMMOX prosesi eÅŸleÅŸtirilerek, hem azot hem de karbon açısından zengin atıksulara uygulanabilecek bir ANAMMOX konfigürasyonu geliÅŸtirilmektedir.

UYGULAMADA GELINEN NOKTA 
ANOMMAX prosesi, amonyak bakımından zengin, organik karbon içeriÄŸi düÅŸük atıksularda uygulanmaktadır. Uygulama alanları:
• Evsel atıksu arıtımı (çamur susuzlaÅŸtırma geri devir akımı)
• Organik katı atıkların bertarafı ve arıtımı (Düzenli depolama sızıntı suyu, kompost, çürütme proses atıksuları)
• Gıda endüstrileri
• Hayvan gübresi iÅŸleme tesisleri
• Gübre endüstrisi
• (Petro) kimya endüstrisi
• Metalurji endüstrisi
• Yarı-iletkenler sanayi

ANAMMOX prosesi optimum olarak 25-30 °C’de gerçekleÅŸen bir proses olmakla birlikte son yıllarda yapılan araÅŸtırmalar ANAMMOX prosesinin daha düÅŸük sıcaklıklarda büyük kentsel arıtma tesisleri yerine daha küçük ve daha az enerji ihtiyacı olan atıksu arıtma tesisleri tasarlanabileceÄŸini göstermiÅŸtir.

ANAMOX prosesi üzerine yapılan bilimsel çalışmalar 20 yıldan uzun süredir devam etmekte olup, büyük ölçekli ANAMMOX reaktörü 2007 yılında Rotterdam’da kurulmuÅŸtur. Bugün dünyada 114’ten fazla büyük ölçekli ANAMMOX tesisi bulunduÄŸu rapor edilmiÅŸtir. (18)

KAYNAKLAR:

[1] Substrate Storage Phenomena in the Modeling of Activated Sludge Systems. Doktora Tezi, Ä°stanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre MühendisliÄŸi Anabilim Dalı, 2005. http://hdl.handle.net/11527/11630
[2] CandoÄŸan E., Kırlı L. (2008). “ ANAMMOX (Anaerobik Amonyum Oksidasyon) Prosesi” C.B.Ü. Fen Bilimleri Dergisi 4.2, 153 – 168
[3] Güven D., Sözen S. (2003). “ANAMMOX Prosesi ile Amonyum Giderimi ve ANAMMOX Popülasyonunun Karakterizasyonu”, Ä°TÜ Dergisi/d, Cilt: 2, Sayı:5, 27-34.
[4] Kuenen J.G. and Robertson L.A. (1994). Combined Nitrification-Denitrification Processes, FEMS Microbiology Reviews, 15,(2-3), 109-117.
[5] Khin T., Annachhatre A.P. (2004). Novel Microbial Nitrogen Removal Processes, Biotechnology Advances 22, 519-532.
[6] Strous M., Van Gevren E., Kuenen J.G., Jetten M. (1997a). Effects of Aerobic and Microaerobic Conditions on Anaaerobic Ammonium-Oxidizing (ANAMMOX) Sludge, Applied and Environmental Microbiology, 63(6), 2446-2448.
[7] Schmidt I., Sliekers O., Schmid M., Bock E., Fuerst J., Kuenen J.G., Jetten M.S.M., Strous M. (2003). New Concepts of Microbial Treatment Processes for the Nitrogen Removal in Wastewaters, FEMS Microbiolgy Reviews, 27, 481-492.
[8] https://en.paques.nl/mediadepot/1818a31cd232/WEBbrochureAnammox.pdf
[9] Broda E., (1977),” Two Kinds of Lithotrops Missing in Natüre”, Zeitschrift für Allg. Mikrobiologie,17-6,491-493
[10] Sliekers A.O., Third K.A., Abma W., Kuenen J.G., Jetten M.S.M. (2003). CANON and Anammox in a Gas-Lift Reactor, FEMS Microbiology Letters, 218, 339-344. [11] van de Graaf AA, de Bruijn P, Robertson LA, Jetten MSM, Kuenen JG. Autotrophic Growth of Anaerobic Ammonium-Oxidizing Micro-Organisms in a Fluidized Bed Reactor. Microbiology (UK) 1996;142:2187–2196.
[12] Strous M, Kuenen JG, Fuerst JA, Wagner M, Jetten MSM. The Anammox case—a new Experimental Manifesto for Microbiological Co-Physiology. Antonie van Leeuwenhoek. 2002;81(1/4):693–702. doi: 10.1023/A:1020590413079
[13] Mulder A, van de Graaf AA, Robertson LA, and Kuenen JG. (1995). Anaerobic Ammonium Oxidation Discovered in a Denitrifying Fluidized-Bed Reactor. FEMS Microbiol. Ecol. 16: 177-183
[14] van der Star WRL, Abma WR, Blommers D, Mulder JW, Tokutomi T, Strous M, Picioreanu C, van Loosdrecht MCM. Startup of Reactors for ANOXÄ°C Ammonium Oxidation: Experiences from the First Full-Scale ANAMMOX Reactor in Rotterdam. Water Res. 2007;41(18):4149–4163.
[15] Jetten MSM, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen U, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MCM, and Kuenen JG.(1999). The Anaerobic Oxidation of Ammonium. FEMS Microbiol. Rev. 22: 421-437
[16] van Dongen U, Jetten MSM, and van Loosdrecht MCM. (2001). The SHARON-ANAMMOX Process for Treatment of Ammonium Rich Wastewater. Water. Sci. Technol. 44:153– 160
[17] Humbert, S. (2011): Discovery of Anammox Bacteria in Terrestrial Ecosystems. (= PhD Thesis ). Neuchâtel: Université de Neuchâtel. https://doc.rero.ch/record/22458/files/Humbert_Sylvia_-_Discovrey_of_anammox_bacteria_in_terrestrial_in_ecosystems_UniNE_THESE_2011_2193.pdf
[18] M.Ali, S. Okabe., (2015), Anammox-Based Technologies for Nitrogen Removal: Advances in Process Start-Up and Remaining Ä°ssues, Chemosphere ,141:144-153
[19] www.google.com.tr/search?q=in+Holland+city+Dokhaven+Paques+Anammox+-Reaktor.&tbm=isch&tbo=u&-source=univ&sa=X&ved=2ahUKEwisw9Sh0ereAhUE2xoKHXpkD9MQsAR6BAgAEAE&biw=1034&bih=620.

 

R E K L A M

İlginizi çekebilir...

Çevre Mühendisleri Odası Semineri

Erzurum DSİ teşkilatında çevre mühendisi olarak çalışan Hayati Ayık, Çevre Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi'nde 7.12.2019 tarihinde başlatılan Y...
8 Aralık 2020

İstanbul Dereleri ve Sorunları

Ä°stanbul'da derelerin sahibinin kim olduÄŸu kesin olarak belli deÄŸildir....
7 AÄŸustos 2020

İstanbul Dereleri ve Sorunları

Dünya Araştırma Enstitüsü, 2030 yılında dünya nüfusunun yarısının su sıkıntısı yaşayacağını; sellerin etkisinin 3 kat artacağını, 54 milyon insanın et...
30 Haziran 2020

 
Anladım
Web sitemizde kullanıcı deneyiminizi artırmak için çerez (cookie) kullanılır. Daha fazla bilgi için lütfen tıklayınız...

  • Boat Builder Türkiye
  • Çatı ve Cephe Sistemleri Dergisi
  • Enerji & DoÄŸalgaz Dergisi
  • Enerji ve Çevre Dünyası
  • Tersane Dergisi
  • Tesisat Dergisi
  • Yalıtım Dergisi
  • Yangın ve Güvenlik
  • YeÅŸilBina Dergisi
  • Ä°klimlendirme Sektörü KataloÄŸu
  • Yangın ve Güvenlik Sektörü KataloÄŸu
  • Yalıtım Sektörü KataloÄŸu
  • Su ve Çevre Sektörü KataloÄŸu

©2025 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Åž. | Sektörel Yayıncılar DerneÄŸi üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.