BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ
Doç. Dr. Özer ÇINARKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Atıksu Arıtımı:
Mikroorganizmalar
Kimyasal reaksiyonlar
Enzimler
BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Redoks reaksiyonları
Elektron alıcılar
Elektron vericiler Arıtmada rol alan mikrobiyal topluluklar ve
sınıflandırılması
Elektronların taşınması (ETC; elektron taşıma zinciri)
Redoks Reaksiyonları
Redoks Reaksiyonu
Elektron Alıcılar
Elektron Taşıma Zinciri
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
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
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
2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE
Elektron alıcılarına göre:
1. Oksijen: AEROBİK2. Nitrit/nitrat:ANOKSİK
3. CO2, Sülfat veya Organik maddeler: ANAEROBİK
Aerobik ve anoksik çevre koşulları
Anaerobik çevre koşulları
Respirasyon (ETC) CO2, Fermantasyon, vb.
2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE
BİYOKİMYASAL İŞLEMLERDE AZOT DÖNGÜSÜ
MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI
Bakteri Arke
Ökaryo
Prokaryotik
Ökaryotik
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
SU KİRLİLİĞİ VE KONTROLÜ
Organik Kirliliğin Alıcı Ortama Etkileri
Ötrofikasyon
Alg= C106H263O110N16P
1 g N :16 g alg;
1 g P :114 g alg OLUŞUMU…
Ötrofikasyon
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)
Azot Döngüsü
Atıksularda azot formları:
Amonyak azotu Organik azot (amino asit, protein, nükleotid) İnorganik azot (nitrat ve nitrit)
N-Formu Bileşik Oksidasyon Durumu
Organik-N -3
NH4+ Amonyum -3
N2 Azot Gazı 0
NO2- Nitrit +3
NO3- Nitrat +5
Azot Döngüsü
BİYOLOJİK AZOT GİDERİM SİSTEMLERİ
1. KONVENSİYONEL NİTRİFİKASYON-DENİTRİFİKASYON
2. SHARON
3. ANAMMOX
4. CANON
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
- -
-
Hidroliz & Amonifikasyon
Organik azot bileşikleri NH3
Amonifikasyon bakterileri
Nitrifikasyon
Elektron alıcı : oksijen (aerobik koşullar) Bakteri türü: zorunlu aeroblar
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
Denitrifikasyon
Elektron alıcı : nitrat (anoksik koşullar) Elektron verici: organik bileşikler (karbon kaynağı
yetersizliği) Bakteri türü: heterotroflar
Denitrifikasyon
Denitrifikasyon bakterileri + yeni hücre
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)
“MLE” azot giderim prosesi
“BARDENPHO” azot giderim prosesi
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……
Yüksek amonyum içeren atıksular Yüksek sıcaklık 35 ºC, pH
1- SHARON PROSESİ
1- SHARON PROSESİ
Bakteriyel Büyüme Hızı
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
2- ANOMMOX PROSESİ
Mikroorganizma türü, anaerobik kemolitoototroflardır
Elektron alıcı olarak nitriti kullanırlar
(anobolik faaaliyetlerde elektron verici)
Hidrazin (N2H4) ve hidroksilamin (NH2OH)
2- ANOMMOX PROSESİ
Anahtar enzim= hidroksilamin oksidaredüktaz
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
2- ANAMMOX PROSESİ
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)
3- CANON PROSESİ
Özet Reaksiyonlar
Biyolojik azot giderme proseslerinin karşılaştırılması
Biyolojik azot giderme proseslerinin karşılaştırılması
Top Related