BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ
description
Transcript of BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ
![Page 1: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/1.jpg)
BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ
Doç. Dr. Özer ÇINARKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü
![Page 2: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/2.jpg)
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Atıksu Arıtımı:
Mikroorganizmalar
Kimyasal reaksiyonlar
Enzimler
BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
![Page 3: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/3.jpg)
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Redoks reaksiyonları
Elektron alıcılar
Elektron vericiler Arıtmada rol alan mikrobiyal topluluklar ve
sınıflandırılması
Elektronların taşınması (ETC; elektron taşıma zinciri)
![Page 4: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/4.jpg)
Redoks Reaksiyonları
![Page 5: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/5.jpg)
Redoks Reaksiyonu
![Page 6: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/6.jpg)
Elektron Alıcılar
![Page 7: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/7.jpg)
Elektron Taşıma Zinciri
![Page 8: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/8.jpg)
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
1. Biyokimyasal Dönüşüm Çözünmüş organik madde giderimi Çözünmemiş organik maddelerin stabilizasyonu Çözünmüş inorganik maddenin dönüşümü
2. Biyokimyasal Çevre Oksijen İnorganik bileşikler Organik bileşikler
3. Biyoreaktör Konfigürasyonu Askıda Çoğalan Sistemler Tutunarak Çoğalan Sistemler
![Page 9: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/9.jpg)
Karbon oksidasyonu
C0 C+4 O2-2
Yeni hücre C5H7O2N
CO2 gazı havaya karışarak ayrılır
Sedimantasyon ile uzaklaştırılır
Çözünmüş Organik Madde Giderimi
1. BİYOKİMYASAL DÖNÜŞÜM
![Page 10: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/10.jpg)
Kolloidal maddelerin kararlı son ürünlere dönüşmesi
Çözünmemiş Organik Madde Stabilizasyonu
Çözünmüş İnorganik Madde Dönüşümü
Azot giderim prosesleri
Nitrifikasyon = amonyum azotu nitrat Denitrifikasyon= nitrat azot gazı
1. BİYOKİMYASAL DÖNÜŞÜM
![Page 11: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/11.jpg)
2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE
Elektron alıcılarına göre:
1. Oksijen: AEROBİK2. Nitrit/nitrat:ANOKSİK
3. CO2, Sülfat veya Organik maddeler: ANAEROBİK
![Page 12: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/12.jpg)
Aerobik ve anoksik çevre koşulları
Anaerobik çevre koşulları
Respirasyon (ETC) CO2, Fermantasyon, vb.
2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE
![Page 13: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/13.jpg)
BİYOKİMYASAL İŞLEMLERDE AZOT DÖNGÜSÜ
![Page 14: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/14.jpg)
MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI
Bakteri Arke
Ökaryo
Prokaryotik
Ökaryotik
![Page 15: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/15.jpg)
MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI
Bakteriler elektron alıcı kaynağına göre: Aerobik (oksijen): Nitrifikasyondan sorumlu bakteriler Fakültatif: Denitrifikasyondan sorumlu bakteriler Anaerobik
Bakteriler elektron verici kaynağına göre: Heterotrof : elektron verici ve karbon kaynağı organik bileşikler
(denitrifikasyon) Ototrof: elektron verici kaynağı inorganik maddeler (nitrat, nitrit
gibi); karbon kaynağı CO2
![Page 16: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/16.jpg)
SU KİRLİLİĞİ VE KONTROLÜ
![Page 17: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/17.jpg)
Organik Kirliliğin Alıcı Ortama Etkileri
![Page 18: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/18.jpg)
Ötrofikasyon
![Page 19: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/19.jpg)
Alg= C106H263O110N16P
1 g N :16 g alg;
1 g P :114 g alg OLUŞUMU…
Ötrofikasyon
![Page 20: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/20.jpg)
Azot Kirlilik Yüküne Sahip Atıksular
Çöp sızıntı suları (3000 mg/L N)
Hayvancılık (215 mg/L NH3 –N)
Şeker (113,5 mg/L NH3-N)
![Page 21: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/21.jpg)
Azot Döngüsü
Atıksularda azot formları:
Amonyak azotu Organik azot (amino asit, protein, nükleotid) İnorganik azot (nitrat ve nitrit)
![Page 22: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/22.jpg)
N-Formu Bileşik Oksidasyon Durumu
Organik-N -3
NH4+ Amonyum -3
N2 Azot Gazı 0
NO2- Nitrit +3
NO3- Nitrat +5
Azot Döngüsü
![Page 23: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/23.jpg)
BİYOLOJİK AZOT GİDERİM SİSTEMLERİ
1. KONVENSİYONEL NİTRİFİKASYON-DENİTRİFİKASYON
2. SHARON
3. ANAMMOX
4. CANON
![Page 24: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/24.jpg)
1. Konvensiyonel Nitrifikasyon & Denitrifikasyon
Toplam Azot Gideriminde 3 Basamak:
1. Hidroliz & Amonifikasyon
Üre & organik Azot NH4-N
2. Nitrifikasyon
NH4-N + O2 NO3 –N / NO2-N
3. Denitrifikasyon
NO3-N N2
- -
-
![Page 25: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/25.jpg)
Hidroliz & Amonifikasyon
Organik azot bileşikleri NH3
Amonifikasyon bakterileri
![Page 26: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/26.jpg)
Nitrifikasyon
Elektron alıcı : oksijen (aerobik koşullar) Bakteri türü: zorunlu aeroblar
![Page 27: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/27.jpg)
Hassas bir süreç Nitrifikasyon yapan bakteriler çok yavaş büyürler,
yüksek SRT gerektirir. Yüksek çözünmüş oksijen konsantrasyonu,
Ç.O > 2mg/L Sıcaklık pH; 7,5 - 8,6 Düşük C:N İnhibitör bileşikler
Nitrifikasyonu Etkileyen Parametreler
![Page 28: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/28.jpg)
Denitrifikasyon
Elektron alıcı : nitrat (anoksik koşullar) Elektron verici: organik bileşikler (karbon kaynağı
yetersizliği) Bakteri türü: heterotroflar
![Page 29: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/29.jpg)
Denitrifikasyon
Denitrifikasyon bakterileri + yeni hücre
![Page 30: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/30.jpg)
Gerekli İşletme Koşulları
Denitrifikasyonu takip eden bir nitrifikasyon ünitesi (anoksik+aerobik)
Nitrifikasyon için aerobik koşullar ve düşük C konsantrasyonu
Denitrifikasyon için anoksik koşullar + karbon kaynağı (KOİ)
![Page 31: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/31.jpg)
“MLE” azot giderim prosesi
![Page 32: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/32.jpg)
“BARDENPHO” azot giderim prosesi
![Page 33: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/33.jpg)
Yüksek azot içeren atıksularda gerekli ek karbon kaynağı ve maliyet artışı…
Yüksek miktarda amonyak içeren atıksular için alternatif azot giderme prosesleri araştırılmıştır. Bunlar:
AZOT GİDERİMDE SON TRENDLER……
![Page 34: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/34.jpg)
Yüksek amonyum içeren atıksular Yüksek sıcaklık 35 ºC, pH
1- SHARON PROSESİ
![Page 35: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/35.jpg)
1- SHARON PROSESİ
Bakteriyel Büyüme Hızı
![Page 36: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/36.jpg)
2- ANOMMOX PROSESİ
Amonyumun anaerobik koşullarda azot gazına dönüşmesi
Elektron verici = amonyak; elektron alıcısı= nitrit
İlave karbon kaynağı ihtiyacı yoktur
Karbon kaynağı CO2
En uygun biyoreaktör tipi: Ardışık Kesikli Reaktör
Dezavantajı, sorumlu mikroorganizmaların büyüme hızı çok yavaş
![Page 37: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/37.jpg)
2- ANOMMOX PROSESİ
Mikroorganizma türü, anaerobik kemolitoototroflardır
Elektron alıcı olarak nitriti kullanırlar
(anobolik faaaliyetlerde elektron verici)
Hidrazin (N2H4) ve hidroksilamin (NH2OH)
![Page 38: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/38.jpg)
2- ANOMMOX PROSESİ
Anahtar enzim= hidroksilamin oksidaredüktaz
![Page 39: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/39.jpg)
2- ANOMMOX PROSESİ
Proses oluşan nitrat ile inhibe olmaz, fakat 0,1 g/L’den daha yüksek konsantrasyonlarda nitrit,
Asetilen, fosfat ve oksijen inhibisyona neden olur
![Page 40: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/40.jpg)
2- ANAMMOX PROSESİ
![Page 41: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/42.jpg)
3- CANON PROSESİ
Yüksek miktarda amonyum, düşük konsantrasyonda organik madde içeren atıksular için ekonomik
Proses, kısmi nitrifikasyon ve anoksik amonyum oksidasyonuna dayanır
Oksijen sınırlı şartlar
Nitrosomonas + anammox (ototrof mikroorganizmalar)
![Page 43: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/43.jpg)
3- CANON PROSESİ
![Page 44: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/44.jpg)
Özet Reaksiyonlar
![Page 45: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/45.jpg)
Biyolojik azot giderme proseslerinin karşılaştırılması
![Page 46: BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061419/568145c7550346895db2cf09/html5/thumbnails/46.jpg)
Biyolojik azot giderme proseslerinin karşılaştırılması