B İ YOLOJ İ K PROSESLER Yrd. Doç. Dr. Gülgün Dede.

... konulu sunumlar: "B İ YOLOJ İ K PROSESLER Yrd. Doç. Dr. Gülgün Dede."— Sunum transkripti:

1 B İ YOLOJ İ K PROSESLER Yrd. Doç. Dr. Gülgün Dede

2 Biyolojik arıtmanın temel amacı, atıksudaki ve septik çıkışlardaki organik maddeleri stabilize etmek, çökemeyen kolloidal katı maddeleri yumaklaştırmak ve çökeltmektir. Bunun yanı sıra azot ve fosfor gibi nütrientlerin giderimi de biyolojik arıtmanın amaçları arasındadır.

3 Bu dersin temel konuları; (1) bakteri metabolizması ve büyüme, (2) biyolojik arıtma kinetikleri, (3) nütrient giderimi, (4) askıda büyüyen prosesler (suspended growth), (5) ba ğ lı büyüyen prosesler (attached growth), (6) anaerobik prosesler ve (7) paket arıtma sistemleri şeklindedir.

4 M İ KROORGAN İ ZMALAR VE YAPILARI  Bütün canlılar hücrelerden yapılmıştır. Hücreler yapı bakımından canlıların en küçük yapı taşlarıdır.  Canlılar do ğ ada, tek hücreli ve çok hücreli olmak üzere iki temel grupta incelenebilir. Tek hücreli canlılara mikroorganizmalar da denilmektedir.  Mikroorganizmalar yapı bakımından genel olarak iki grupta incelenir.

5 PROKARYOTLAR  Bakteri  Mavi-yeşil algler ÖKARYOTLAR  Mantarlar (fungi)  Mayalar  Algler (mavi-yeşil algler dışındaki tüm algler)  Protozoalar  Rotiferler  Krustasealar

6 PROKARYOTLAR Prokaryotlar, hücrelerinde zarla çevrili bir çekirde ğ i olmayan ama çekirdek eşde ğ eri materyali bulunan mikroorganizmalardır. DNA ve RNA’dan oluşmuşlardır. Sitoplazmalarında gelişmiş organelleri yoktur. Sitoplazmada süspanse olarak proteinler, karbonhidratlar, organik kompleks maddeler vardır. Protein sentezini sa ğ layan RNA ve üremeyi ve hücre komponentlerinin oluşumunu sa ğ layan DNA’da mevcuttur. Genel olarak bir hücrenin %80’i su, %20 kuru maddedir. %20’lik kuru kısmında da, %90 organik madde, %10 inorganik madde vardır. Hücrenin genel yapısı C 5 H 7 O 2 N formülüyle ifade edilir.

7 ÖKARYOTLAR Ökaryotların zarla çevirli gerçek bir çekirdekleri vardır ve sitoplazma gelişmiş durumdadır. Bunlar, prokaryotlardan 5-10 kat daha büyük olup hücre içinde gerçek bir çekirde ğ e ve çok sayıda organele sahiptirler. Hücre zarı, protein ve fosfolipidlerden oluşmuş iki tabakalı bir yapıya sahiptir. Proteinler, fosfolipidlerin içine gömülmüş parçacıklar halindedir. Hücre zarında ayrıca steroller de mevcut olup hücre zarına dayanıklılık kazadırırlar. Hücre duvarı peptidoklükon tabakasından oluşmuştur. Bazı ökaryotlar (alg gibi) hücre duvarında polisakkarit ve selüloz içerir. Bitki hücrelerinin hücre duvarlarında selüloz fiberler, pektin topaklarının içine gömülmüş durumdadır. Hayvan hücreleri sadece hücre zarına sahiptir ve hücre duvarları yoktur. Bu nedenle bitki ve yosun hücreleri oldukça dayanıklı, hayvan hücreleri ise oldukça zayıftır.

8  Ökaryot hücrelerin çekirdekleri kromozom içerirler ve çekirdek zarı ile kaplıdır. Her kromozom lineer DNA molekülüne yapışık « histone » adı verilen protein molekülleri içerir. Hücre bölünmesi aseksual (bölünme) yada seksual (iki gametin birleşerek zigot oluşturması) şeklinde gerçekleşir. Mitokondri, ökaryotik hücrelerin enerji üretim merkezidir. Solunum ve oksidadif fosforilazyonun oldu ğ u yer olan mitokondri, kendi DNA ve protein sentezleme mekanizmasına sahiptir.  Hücrelerin kimyasal reaksiyonlarla veya fotosentezle ortaya çıkardıkları enerji, ADP ( adenozindifosfat ) tarafından yakalanarak ATP haline dönüştürülür. ATP sayesinde enerji, istenen yerlere taşınarak sentez ve onarım için kullanılır. Ve bu aşamalar sonunda ATP tekrar ADP’ye dönüşür. Bu mekanizma ile enerji taşınmış olur.

9 PROKARYOT HÜCRE İ LE ÖKARYOT HÜCRE ARASINDAK İ FARKLAR Emektron mikroskobunun geliştirilmesiyle birlikte, biyologlar hücre yapılarını inceleme fırsatı buldular. Bu araştırmalar sonunda canlılar aleminde iki temel hücre tipi oldu ğ u ortaya çıktı: prokaryotik ve ökaryotik hücre. Yapısal olarak daha basit olan prokaryotik hücre yapısı sadece bakterilerde bulunur. Di ğ er bütün organizmalar yani protista, fungi (mantarlar), bitkiler ve hayvanlar, daha karmaşık olan ökaryotik hücre yapısına sahiptir.

10 PROKARYOT HÜCRE : ÖKARYOT HÜCRE Her iki hücre tipinde ortak olan özellikler: Benzer yapıda hücre zarı. Genetik bilginin DNA aracılı ğ ıyla kodlanması ve aktarılması. Transkripsiyon ve translasyon mekanizmalarının ve ribozomların benzer olması. Ortak metabolik yolların bulunması. (Ör: glikolik) Kimyasal enerjiyi ATP olarak depolamak için kullanılan mekanizmanın benzer olması (prokaryotların hücre zarında, ökaryotların mitokondri zarında). Benzer fotosentez mekanizmaları. Zar proteinlerini sentezleme ve hücre zarına yerleştirmede kullanılan mekanizmanın benzerli ğ i. Benzer yapıda proteazomlar (protein sindiren yapılar).

11 Ökaryotik hücrede bulunup prokaryotlarda bulunmayan özellikler: *Hücrede, çekirdek adı verilen ve bir zarla sitoplazmadan ayrılan bir bölümün bulunması, Çekirdek zarında bulunan karmaşık yapılı porlar (delikler). *DNA ile birlikte mitoz bölünme sırasında sıklaşabilme özelli ğ ine sahip proteinlerin bulunması. *Karmaşık yapılı zarsı sitoplazmik organellerin bulunması. *Oksijenli solunum özelleşmiş sitoplazmik organeller: mitokondri. *Fotosentez için özelleşmiş stoplazmik organeller: kloroplast. *Karmaşık yapılı hücre iskeletinin (sitoskeleton) bulunması. (Mikrofilamentler, ara filamentler ve mikrotübüller.) *Daha karmaşık kamçı (flagella) yapısı. *Hücre zarıyla kesecikler oluşturarak sıvı ve katı maddeleri hücre içine alabilme yetene ğ i. (Endositoz ve Fagositoz.) *Bitkilerde selüloz içeren hücre duvarı. *Hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmasını sa ğ layan ve mikrotübül yapıda olan i ğ iplikleri. *Diploidlik:her hücrede bir genin çift kromozom halinde bulunması. *Mayoz bölünme ve döllenme gerektiren eşeyli üreme.

12 HÜCRELER İ N ENERJ İ VE KARBON KAYNAKLARI  Hücreler yaşamlarını sürdürebilmek için enerji kaynaklarına ihtiyaç duyarlar. Hücrelerin enerji kayna ğ ı karbon (C) elementedir. Hücre bu gereksinimini ya CO 2 den yada karbon bileşiklerinden sa ğ lar. Karbon kayna ğ ı olarak organik karbonu kullanan mikroorganizmalara hetetrof mikroorganizmalar, karbon kayna ğ ı olarak CO 2 yi kullananlara ise ototrof mikroorganizmalar denir.  Hücre sentezi için gerekli olan enerji, güneş ışı ğ ından veya oksitlenme reaksiyonlarından ortaya çıkan enerjiden sa ğ lanır. Enerji kayna ğ ı olarak güneş ışı ğ ını kullanan mikroorganizmalara foto-ototrof mikroorganizmalar denir. Kendi kimyasal reaksiyonlarından enerji sa ğ layan mikroorganizmalar ise kemo-ototrof mikroorganizmalardır. Bunlar enerjilerini, amonyak, nitrit, sülfür gibi maddelerin oksitlenmesi esnasında ortaya çıkan enerjiden sa ğ larlar.

13  Mikroorganizmalar mikrobiyal büyümelerinde enerji ve karbon kayna ğ ının yanından nutrient olarak adlandırılan azot, fosfor gibi elementlere de gereksinim duyarlar. Nutrientler ayrıca mikroorganizmalar üzerinde sınırlayıcı etki yaparlar. Karbon ve enerji kaynaklarına genel olarak substrat adı verilir.

14  Kullandıkları enerji ve karbon kayna ğ ına göre mikroorganizmaların sınıflandırılması Mikroorganizmalar türüEnerji kayna ğ ıKarbon kayna ğ ı Ototrof mikroorganizmalar -foto-ototrof mikroorganizmalar -kemo-ototrof mikroorganizmalar Işık İ norganik yükseltgenme indirgenme reaksiyonları CO2 Hetetrof mikroorganizmalar -foto-hetetrof mikroorganizmalar -kemo-hetetrof mikroorganizmalar Işık Organik madde yükseltgenme indirgenme reaksiyonları Organik karbon

15 ATIKSU ARITMA S İ STEMLER İ NDE BULUNAN ÖNEML İ M İ KROORGAN İ ZMALAR BAKTER İ LER Atısu arıtma sistemlerinde biyolojik arıtımı sa ğ layan mikroorganizmalardır ve prokaryotik yapıdadırlar. Bakteriler salgıladıkları enzimlerle ortamdaki organik maddeleri parçalayarak bu maddelerin tüketimini hızlandırırlar. Yapılarında %80 su ve %20 katı madde bulunur. Katı madde içeri ğ inin %50 si karbondan oluşur. Organik kısmın formülü C 5 H 7 O 2 N dir. E ğ er bakteri bünyesindeki fosfor bileşi ğ i de dikkate alınırsa bakteri hücresinin organik kısmının formülü daha ayrıntılı olarak C 60 H 87 O 23 N 12 P şeklinde yazılır. Bakterilerin bünyesinde formülde gösterilen elementlerin haricinde Ca, S, Fe, K, Na gibi elementlerde bulunur.

16  Bakteriler, yapıtaşı olarak inorganik maddeleri bünyelerinde bulundurmalarından başka yaşadıkları ortamdaki a ğ ır metalleri bünyelerine alarak kendi aktif bölgelerine ba ğ larlar. E ğ er yaşadıkları ortamlarda istenenden fazla miktarda toksik inorganik maddeler bulunursa, bu maddeler ba ğ landıkları aktif bölgeleri inhibe ederek bakterilerin aktivitelerini düşürürler.  Bakteriler çok küçük canlılar olduklarından belli şartlara sahip bir ortamda yaşamlarını sürdürebilirler. Atıksu arıtma sistemlerinde istenen arıtma verimine ulaşılabilmesi için ortamın pH de ğ eri 6,5-8,5 arasında, ortam sıcaklı ğ ının 15-40 oC ve ortamdaki çözünmüş oksijen derişiminin 2 mg/lt de ğ erinden büyük olması gerekir. Bakteriler bulundukları atıksu ortamına 6 saat süreyle hava verilmezse ölürler ve arıtma aktivitelerini sürdüremezler. Bu nedenle aerobik aktif çamur sistemleri çalıştırılırken sisteme verilen havanın süreklili ğ i sa ğ lanmalıdır.

17  Atıksu arıtma tesislerinde arıtmayı sa ğ layan bakteriler istedikleri ortamda bulunmazlarsa yaşamlarını sürdürebilirler ancak arıtma aktiviteleri düşer. Bakteriler yüksek sıcaklıklara nazaran düşük sıcaklıklara daha az dayanıklıdırlar.  Bakteriler kullandıkları karbon kaynaklarına göre ototrofik ve hetetrofik bakteriler olmak üzere ikiye ayrılırlar. Atıksu arıtma sistemlerinde faaliyet gösteren bakteriler, karbon kayna ğ ı olarak organik karbonu kullanan hetetrof bakterilerdir. Ayrıca bakteriler, pepton ve triptofon gibi azotlu maddeleri ve ya ğ ları da karbon kayna ğ ı olarak kullanabilirler. Bakteriler, beslenmelerinde önemli yer tutan azotlu maddeleri, proteinlerden, amino asitlerden, havanın azotundan ve çeşitli azotlu organik bileşiklerden sa ğ layabilirler. Bazı bakteriler de azot kayna ğ ı olarak amonyum tuzlarını kullanabilmektedirler.

18 OTOTROFIK BAKTERILER  Gerekli olan enerjiyi basit inorganik bileşiklerin oksitlenmesinden ve hücrelerini inşa etmek için gerekli karbonu, ya CO 2 ’den veya karbonattan sa ğ layan bakterilerdir.  Amonyak ve nitritler gibi inorganik azot bileşiklerinden enerji temin eden bakterilere nitrifikasyon bakterileri, aynı şekilde enerjilerini hidrojen sülfür, tiyosülfat ve kükürt gibi basit inorganik bileşiklerin oksitlenmesinden sa ğ layan bakterilere de kükürt bakterileri denir. İ ki de ğ erlikli demir bileşiklerinin oksidasyonundan enerji temin eden bakterilere de demir bakterileri denir.

19 A)Nitrifikasyon bakterileri :  Amonya ğ ın, ototrofik bakteriler vasıtasıyla oksitlenerek nitratların teşekkülü iki ayrı organizma grubu tarafından iki safhada gerçekleşir. İ lk adım olarak amonyak azotu nitrit azotuna dönüşür. Bu işlem nitrosomonas bakterileri tarafından gerçekleşir.  İ kinci aşamada nitrit anyonu nitrat anyonuna dönüşür. Bu işlemi de nitrobakter gerçekleştirir. Nitirifikasyon bakterileri içeren aktif bir kültürün oluşturulması uzun zaman alır. Nitrifikasyon olayının gerçekleşmesi için gerekli şartlar şunlardır. - amonya ğ ın nitrit ve nitrat bileşi ğ ine dönüşmesi için ortamda oksijen bulunması gerekir. - pH de ğ eri, nitrifikasyon hafif alkali pH de ğ erlerinde en yüksek hızda gerçekleşir. - Amonya ğ ın mevcudiyeti, amonyak olmadan nitratları meydana getiren bakteriler olmaz - CO 2 in veya karbonatların mevcut olması gerekir  Aktif kültür, yeni bir aktif çamur ünitesi işletmeye alındı ğ ı zaman nitrifikasyon olayı meydana gelmeden önce havuz uzun bir süre havalandırılmalıdır.

20 B) Kükürt bakterileri:  Atıksu arıtma tesislerinde bulunan kükürt bakterileri ototrofik bakterilerdir. Kükürt bakterilerinin bir kısmı hücrelerin içinde di ğ er bir kısmı da hücrelerin dışında faaliyet gösterirler. Kükürt bakterileri de azot bakterilerine benzer şekilde kükürtlü bileşiklerin oksitlenmesini sa ğ layabilirler. C) Demir bakterileri:  Demir bakterileri, atıksularda bulunan Fe+2 iyonlarını Fe +3 iyonlarına yükseltgeyen ototrofik bakterilerdir. Bu grup bakterilerin ço ğ u içme suyu tesislerinin da ğ ıtım yapılarında bulunur. Demir bakterilerinin ço ğ u demir bileşiklerini okside etmek için gerekli olan enerjilerini organik bileşiklerin oksitlenmesinden elde ederler.

21 HETETROFIK BAKTERILER  Karbon kayna ğ ı olarak organik maddeleri kullanırlar. Ayrıca enerji kayna ğ ı olarak da organik maddelerin indirgenme ve yükseltgenme reaksiyonlarından elde edilen enerjileri kullanırlar. Atıksu arıtma tesisleri için çok büyük öneme sahiptirler. Biyolojik arıtma ünitelerinde asıl arıtmayı sa ğ layan bakteriler, organik maddeleri parçalayabilen hetetrofik bakterilerdir.

22 A) Nitrat indirgeyen bakteriler:  Anaerobik arıtımda faaliyet gösteren nitrat indirgeyen bakteriler, nitratları, nitritlere, amonya ğ a ve hatta azot gazına kadar indirgeyebilirler. Bu bakterilerin aktivitelerini sürdürebilmeleri için ortamda oksijenin bulunmaması ve elektron verici olarak karbon kaynaklarının bulunması gerekir.  Alıcı ortamlara fazla miktarda verilen azot, bu ortamların kirlenmesine neden olur. Bu nedenle, aerobik arıtma sistemlerinde oluşan azot bileşikleri daha sonra anaerobik ortamda nitrat indirgeyen bakteriler vasıtasıyla denitrifikasyona tabi tutulurlar.  Özellikler gübre ve gıda sanayi atıksularında oldukça fazla miktarlarda azotlu maddeler bulunmaktadır. Bu tür atıksular, aerobik biyolojik arıtma sistemlerinde arıtılırken, içinde bulunan azotlu maddelerin büyük bir kısmı nitrat haline dönüşür. Sistemde bulunan azot miktarının azaltılması için aerobik arıtma prosesini takiben anaerobik denitrifikasyon prosesi devreye alınarak nitrat indirgeyen bakterilerle ortamdaki azot miktarı azaltılır.

23 B) Sülfat indirgeyen bakteriler:  Anaerobik hetetrof bakterilerdir. Oksijensiz ortamda anaerobik sülfat indirgeyen bakteriler, elektron alıcısı olarak sülfat iyonu içindeki +6 de ğ erlikli sülfürü kullanarak hidrojen sülfür oluşumunu sa ğ larlar ve çevrede kötü kokunun oluşmasına neden olurlar.  Anaerobik ortamda sülfatın indirgenebilmesi için ortamda oksijenin olmaması, elektron vericisi olarak karbon kaynaklarının bulunması, optimum ortam sıcaklı ğ ının mevcut olması gibi asgari şartların oluşması gerekir.  Sülfat indirgeyen bakteriler, genellikle, dip çamurlarında, kanalizasyon sistemlerindeki beton boruların iç yüzeylerinde bulunurlar. Bu nedenle atıksularda hidrojen sülfür gazının oluşması, atıksu içinde olmayıp dip çamurunda yada boruların iç yüzeylerinde meydana gelir.  Beton borularda oluşan hidrojen sülfür gazı, zamanla ortamdaki oksijenle birleşerek sülfürik asit oluştururlar. Oluşan bu asit zamanla beton borularında korozyona neden olur. Kanalizasyon sistemlerinde ki bu olumsuz etkiyi gidermek için sisteme klor ilave edilir. Böylece sülfür oluşturan bakterilerin ölmesi sa ğ lanır.

24 C) Karbonlu maddelerin ayrışmasını sa ğ layan hetetrofik bakteriler  Atıksu içinde bulunan karbonlu maddeler, selüloz, hemiselüloz, ya ğ lar, gres ve sabunları içerir. Hetetrof bakteriler hem aerobik hem de anaerobik şartlarda bu organik maddeleri parçalayarak stabil halde son ürünlere dönüştürürler. Bu bakterilerin, atıksularda bulunan büyük moleküllü organik maddeleri parçalayabilmeleri için arıtmanın türüne ba ğ lı olarak, enzimlerle önce hidrolize tabi tutularak küçük moleküllü organik bileşiklere dönüştürürler.  Hetetrof bakterilerin organik maddeleri parçalayabilmesi için ortam sıcaklı ğ ının 15-35 0C arasında olması gerekir. Sıcaklık düşer veya yükselirse bakterilerin aktiviteleri azalır ve istenen parçalanma sa ğ lanamaz. Özellikle 70 0C nin üstünde bakteri faaliyeti tamamen durur. pH de ğ erinin de 6,5-8,5 arasında olması gereklidir.

25 D) Azotlu maddelerin ayrışmasını sa ğ layan hetetrof bakteriler  Atıksu içerisinde bulunan azotlu organik maddeler, de ğ işik kompleks bileşikler içerir. En karmaşık azotlu organik bileşik proteindir. Atıksu içerisinde bulunan hetetrofik bakteriler önce, ortamdaki karbonlu maddeleri parçalar, karbonlu maddeler bittikten sonra, ortamdaki azotlu maddeleri oksitlemeye başlarlar. Anaerobik arıtımda hem denitrifikasyon hem de organik maddelerin parçalanması aynı anda meydana gelir.

26 PROTOZOALAR  Protozoalar, bakterilerden daha iri, mikroskobik protista grubunda yer alan, tek hücreli organizmalardır. Genel olarak aerobik hetetrof olarak faaliyet gösterirler. Atıksu arıtma sistemlerinde süspanse haldeki maddeleri tükettiklerinden dolayı, olumlu etki yapmaktadırlar.  Protozoalar, gruplar veya koloniler halinde yaşarlar, ço ğ unda klorofil bulunmadı ğ ından tükettikleri maddelerin enerjilerine muhtaçtırlar. Buna karşın bazı protozoalar sarı veya yeşil renkte fotosentetik pigmentler ihtiva ederler.

27 MANTARLAR  Klorofilsiz ipliksi bitkilerdir. Aktif çamur sistemlerinde mantarlar önemli bir yer tutarlar. Biyolojik arıtma sistemlerinde ipliksilerin dominant hale gelmesi şişkin çamur oluşumuna sebep olurlar. Mantarlar, pH ve ortam sıcaklı ğ ı de ğ işimlerine bakterilerden daha dayanıklıdırlar.  Biyolojik arıtma sistemlerine herhangi bir inhibasyon maddesi geldi ğ inde, ortamın pH sı düştü ğ ünde veya yükseldi ğ inde mantarlar 2-9 pH de ğ erleri arasında faaliyet gösterebilirken, aynı şartlarda bakteriler, inaktif duruma geldiklerinden mantarlar dominant hale gelirler ve aktif çamur havuzunu tamamen doldurarak aktif çamurun çökelmesini engellerler. Bu olumsuz durumun engellenmesi için havuza, klor veya göz taşı ilave edilmeli, bu etkili olmazsa havuz tamamen boşaltılarak yeniden bakteri üretimi yapılmalıdır.

28  Mantarlar, hetetrofik organizmalar olup enerjilerinin organik maddelerin yükseltgenmesi ve indirgenmesinden sa ğ larlar. Karbonhidratları, selülozik maddeleri, yüksek karbonlu alkolleri ve ya ğ ları enerji ve karbon kayna ğ ı olarak kullanabilirler ve proteinleri parçalayabilirler. Arıtma sistemlerinde karbonhidrat türü maddeler yoksa karbon ve azot kayna ğ ı olarak proteinli ve azotlu maddeleri kullanabilirler.  Mantarlar optimum sıcaklık olarak 20-30 0C de faaliyet gösterirler. Ayrıca rutubetli ve düşük pH da yaşayabilirler. Mantarlar, atıksu arıtma sistemlerinin çamur çöktürme tanklarında, damlatmalı filtrelerde ba ğ layıcı unsur olarak a ğ teşkil ederler. Bu anlatılan nedenlerle bazı durumlarda Sphaerotilus denilen mantarlar ortama hakim olarak yo ğ unlu ğ u az olan, hemen hemen çökelme imkanı olmayan şişkin çamurun oluşmasına neden olurlar.

29 ALGLER  Algler fotosentetik pigmentler ihtiva eden ve atıksu ortamında fotosentez yapabilen ilkel yapılı bitkilerdir. Sarı, yeşil portakal rengi mavi kırmızı veya kahverengi pigmentler içerebilirler. Algler, su içerisinde bulunan inorganik maddeleri kullanarak fotosentez yaparlar ve su ortamına oksijen verirler. Birçok yerde ortama bol oksijen temin etmek için özellikle alg yetiştirilir.  Atıksu arıtma sistemlerinde yeterli miktarda nutrient giderimi yapılamadı ğ ında özellikle çökeltim havuzu çıkışında ve savaklarında alg oluşumu gözlenebilir. Bu durumda savaklama sisteminde tıkanmalar olur ve kötü bir görünüm oluşur. Biyolojik arıtma sistemlerinde alg oluşumunun engellemek için ortama klor veya alg üremesine engel olan kimyasal tuzlar (göztaşı gibi) ilave edilmelidir.

30 VIRÜSLER  Virüsler en basit canlı formları olup parazit olarak di ğ er organizmaların bünyelerinde yaşarlar. Virüsler arıtma sistemlerinde aktif olan hetetrofik bakterilerin aktivitelerini düşürerek arıtma verimini etkilerler. Bu nedenle arıtma sistemlerinde istenmezler.

31 MAYALAR VE KÜFLER  Atıksu arıtma sistemlerinde maya ve küflere de rastlanabilmektedir. Mayalar atık giderme sistemlerinde pek bulunmasalar bile, atıkların yararlı ürünlere (örne ğ in alkole) dönüştürülmesinde kullanılırlar. Ayrıca bünyelerine a ğ ır metalleri ba ğ layabilme özelliklerinden dolayı a ğ ır metal gideriminde kullanılırlar.  Küflerde genelde nemli yüzeylerde büyürler ve sulu ortamlarda topak oluştururlar.

32 ATıKLARDA VE ATıKSULARDA MEVCUT BILEŞIKLER  Endüstriyel ve evsel atıklarda ve atıksularda genel olarak karbon, azot, fosfor, kükürt bileşikleri ile a ğ ır metaller ve mineraller bulunur. Bu bileşiklerin yapılarını ve özelliklerini kısaca inceleyelim.

33 KARBON BILEŞIKLERI  Do ğ ada meydana gelen atıkların içeri ğ i, atıkların türlerine göre de ğ işiklik gösterir. Örne ğ in, sanayi atıklarında ya ğ, petrol, gres, aromatikler, yüzey aktif maddeler, pestisitler ve siyanürler gibi karbon bileşikleri bulunur. Evsel katı atıklarda ise, nişasta ve selüloz içeren gıda maddeleri ile cam, plastik ve metaller gibi maddeler bulunur. Gaz atıklarda ise, hidrokarbonlar, organik asit ve alkol buharları başlıca karbon bileşikleridir. Atıklardaki ve atıksulardaki karbon bileşiklerinin miktarı birkaç yöntemler belirlenir. Bunlar;  Toplam organik karbon TOC()  Biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BO İ )  Kimyasal oksijen ihtiyacı (KO İ )

34 AZOT BILEŞIKLERI  Evsel ve endüstriyel atıksularda bulunan azot bileşikleri daha ziyade karbonlu bileşiklere ba ğ lı olarak protein, amin, nitroso bileşikleri formlarında bulunurken, evsel atıklarda bulunan proteinler ise üre ve ürik asit formundadır. Atıklardaki azot miktarı Toplam Kjeldahl Azotu yöntemi ile ölçülür. Azotlu bileşikler çevre mühendisli ğ inde biyolojik yöntemlerle (nitrifikasyon) arıtılarak atıksu bünyesinden uzaklaştırılır.

35 FOSFOR BILEŞIKLERI  Endüstriyel ve evsel atıksularda fosfor, iyon olarak veya organik ba ğ lı fosfor olarak bulunur. Kimysal veya biyolojik arıtma metotlarıyla atıksu ortamından uzaklaştırılır. Fosforlu atıklarda ve atıksularda fosfor giderimi yapılmazsa verildikleri alıcı ortamlarda ötrafikasyona neden olurlar.

36 A Ğ ıR METALLER VE MINERALLER  A ğ ır metaller ço ğ unlukla endüstriyel atıksularla çevreye verilirler. Endüstriyel atıksularda sıkça rastlanan a ğ ır metaller Pb, Cr+6, Cr+3, Zn, Hg, Cd dur.

37 BILEŞIKLERIN BIYOLOJIK PARÇALANMASı VE SENTEZI  Organizmalar, yaşamsal faaliyetlerini devam ettirebilmek için ortamdaki karbonlu, azotlu, fosforlu organik maddeleri parçalayarak gereksinim duydukları enerjiyi temin ederler. Bu enerjiyi de genellikle, yüksek enerjili fosfat ba ğ ı, yani ATP olarak biriktirerek hareket, biyosentezleme ve besin trasferlerinde kullanırlar. Mikroorganizmalar, bu enerjilerinin ya hücre içi metabolik reaksiyonlarla veya hücre dışı enzimatik reaksiyonlarla sa ğ larlar. Bu reaksiyonlarla küçük mokeküllü bileşikler büyük moleküllü polimerlere dönüşür (anabolizma) veya büyük moleküllü polimerler parçalanarak küçük moleküllü bileşiklere dönüştürülür (katabolizma). Bu iki prosesin bir arada meydana gelmesine metabolizma denir. Metabolizma içinde cereyan eden katabolizma reaksiyonları enerji üretirken, anabolizma reaksiyonları enerji tüketir.

38 AEROBIK METABOLIZMA  Yapısında karbon bulunan bileşiklerin oksijenli ortamda organizmalar tarafından karbondioksit ve suya dönüştürülmesi işlemine aerobik metabolizma denir. Oksijenli ortamda en kolay parçalanabilen karbonlu bileşikler karbonhidratlardır. En basit karbonhidrat formu olan glikozun aerobik ortamda parçalanmasına glikoliz denir.

39 ANAEROBIK PARÇALANMA  Organik maddelerin oksijen olmayan ortamlardaki parçalanmasına anaerobik parçalanma denir. Bu parçalanmada oksijen yerine elektron alıcısı olarak nitrat (NO3-), sülfat (SO4- ), Fe+3, S kullanılır. Anaerobik parçalanmada oluşan başlıca ürünler, etanol, laktik asit, aseton, bütanol, asetik asit, metan, hidrojen sülfür, hidrojen ve CO2 dir. Anaerobik arıtımda oluşan son ürün metandır.

40 BIYOLOJIK ARıTMADA KULLANıLAN BAZı TERIMLER  Aerobik proses: Oksijenin varlı ğ ında gerçekleşen biyolojik proses  Anaerobik proses : Oksijenin yoklu ğ unda gerçekleşen biyolojik proses  Anoksik proses : Nitrat azotunun oksijen yoklu ğ unda azot gazına çevrildi ğ i proses (Denitrifikasyon)  Fakültatif proses : Organizmaların oksijenin varlı ğ ında ya da yoklu ğ unda çalışabildikleri biyolojik proses  Hibrit proses : Aerobik, anoksik ve anaerobik proseslerin beraberce uygulandı ğ ı proses tipleri

41 Ba ğ lı büyüyen prosesler: Atıksudaki organik maddelerin gazlara ve yeni hücrelere dönüşmesinde, taş, seramik, plastik vb. gibi maddelere ba ğ lı olarak bulunan mikroorganizmaların görev aldı ğ ı biyolojik arıtma sistemleridir Askıda büyüyen prosesler: Atıksudaki organik maddelerin gazlara ve yeni hücrelere dönüşmesinde, atıksu içerisinde askıda halde bulunan mikroorganizmaların sorumlu oldu ğ u biyolojik arıtma sistemleridir

42 Biyolojik nütrient giderimi: Biyolojik arıtma proseslerinde azot ve fosfor giderimi Nitrifikasyon: Amonya ğ ın önce nitrite ardından nitrata dönüştü ğ ü iki adımlı biyolojik proses Denitrifikasyon: Nitratın azot ve di ğ er bazı nihai gaz ürünlerine çevrildi ğ i biyolojik prosesdir.

43 Substrat: Biyolojik arıtmada mikroorganizmalar tarafından kullanılan ve arıtmayla son ürünlere dönüştürülen organik madde ve nütrientler Hibrit proses: Askıda büyüyen ya da ba ğ lı büyüyen proseslerin beraberce kullanıldı ğ ı proses Stabilizasyon: Ön çöktürme ve biyolojik arıtmada üretilen çamurdaki organik maddelerin stabil hale getirildi ğ i biyolojik proseslerdir. Aerobik ve anaerobik olarak iki çeşittir.