BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ

... konulu sunumlar: "BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ"— Sunum transkripti:

1 BİYOLOJİK AZOT GİDERİM PROSESLERİ
Doç. Dr. Özer ÇINAR Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü

2 BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Atıksu Arıtımı: Mikroorganizmalar Kimyasal reaksiyonlar Enzimler BİYOKİMYASAL İŞLEMLER

3 BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Redoks reaksiyonları Elektron alıcılar Elektron vericiler Arıtmada rol alan mikrobiyal topluluklar ve sınıflandırılması Elektronların taşınması (ETC; elektron taşıma zinciri)

4 Redoks Reaksiyonları

5 Redoks Reaksiyonu

6 Elektron Alıcılar

7 Elektron Taşıma Zinciri

8 BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Biyokimyasal Dönüşüm Çözünmüş organik madde giderimi Çözünmemiş organik maddelerin stabilizasyonu Çözünmüş inorganik maddenin dönüşümü Biyokimyasal Çevre Oksijen İnorganik bileşikler Organik bileşikler Biyoreaktör Konfigürasyonu Askıda Çoğalan Sistemler Tutunarak Çoğalan Sistemler

9 1. BİYOKİMYASAL DÖNÜŞÜM Çözünmüş Organik Madde Giderimi
Karbon oksidasyonu C C+4 O2-2 CO2 gazı havaya karışarak ayrılır Yeni hücre C5H7O2N Sedimantasyon ile uzaklaştırılır

10 Çözünmemiş Organik Madde Stabilizasyonu
1. BİYOKİMYASAL DÖNÜŞÜM Çözünmemiş Organik Madde Stabilizasyonu Kolloidal maddelerin kararlı son ürünlere dönüşmesi Çözünmüş İnorganik Madde Dönüşümü Azot giderim prosesleri Nitrifikasyon = amonyum azotu nitrat Denitrifikasyon= nitrat azot gazı

11 2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE Elektron alıcılarına göre: Oksijen: AEROBİK
Nitrit/nitrat:ANOKSİK CO2, Sülfat veya Organik maddeler: ANAEROBİK

12 2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE Anaerobik çevre koşulları
Aerobik ve anoksik çevre koşulları Anaerobik çevre koşulları Respirasyon (ETC) CO2, Fermantasyon, vb.

13 BİYOKİMYASAL İŞLEMLERDE AZOT DÖNGÜSÜ

14 MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI
Bakteri Arke Ökaryo Prokaryotik Ökaryotik

15 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

16 SU KİRLİLİĞİ VE KONTROLÜ

17 Organik Kirliliğin Alıcı Ortama Etkileri

18 Ötrofikasyon

19 Ötrofikasyon Alg= C106H263O110N16P 1 g N :16 g alg;
1 g P :114 g alg OLUŞUMU…

20 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)

21 Azot Döngüsü Atıksularda azot formları: Amonyak azotu
Organik azot (amino asit, protein, nükleotid) İnorganik azot (nitrat ve nitrit)

22 Azot Döngüsü N-Formu Bileşik Oksidasyon Durumu Organik-N -3 NH4+
Amonyum N2 Azot Gazı NO2- Nitrit +3 NO3- Nitrat +5

23 BİYOLOJİK AZOT GİDERİM SİSTEMLERİ
KONVENSİYONEL NİTRİFİKASYON-DENİTRİFİKASYON SHARON ANAMMOX CANON

24 1. Konvensiyonel Nitrifikasyon & Denitrifikasyon
Toplam Azot Gideriminde 3 Basamak: Hidroliz & Amonifikasyon Üre & organik Azot NH4-N Nitrifikasyon NH4-N + O NO3 –N / NO2-N Denitrifikasyon NO3-N N2 - - -

25 Hidroliz & Amonifikasyon
Amonifikasyon bakterileri Organik azot bileşikleri NH3

26 Nitrifikasyon Elektron alıcı : oksijen (aerobik koşullar)
Bakteri türü: zorunlu aeroblar

27 Nitrifikasyonu Etkileyen Parametreler
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

28 Denitrifikasyon Elektron alıcı : nitrat (anoksik koşullar)
Elektron verici: organik bileşikler (karbon kaynağı yetersizliği) Bakteri türü: heterotroflar

29 Denitrifikasyon Denitrifikasyon bakterileri + yeni hücre

30 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)

31 “MLE” azot giderim prosesi

32 “BARDENPHO” azot giderim prosesi

33 AZOT GİDERİMDE SON TRENDLER……
Yüksek azot içeren atıksularda gerekli ek karbon kaynağı ve maliyet artışı… Yüksek miktarda amonyak içeren atıksular için alternatif azot giderme prosesleri araştırılmıştır. Bunlar:

34 1- SHARON PROSESİ Yüksek amonyum içeren atıksular
Yüksek sıcaklık 35 ºC, pH

35 1- SHARON PROSESİ Bakteriyel Büyüme Hızı

36 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

37 2- ANOMMOX PROSESİ Mikroorganizma türü, anaerobik kemolitoototroflardır Elektron alıcı olarak nitriti kullanırlar (anobolik faaaliyetlerde elektron verici) Hidrazin (N2H4) ve hidroksilamin (NH2OH)

38 2- ANOMMOX PROSESİ Anahtar enzim= hidroksilamin oksidaredüktaz

39 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

40 2- ANAMMOX PROSESİ

41

42 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)

43 3- CANON PROSESİ

44 Özet Reaksiyonlar

45 Biyolojik azot giderme proseslerinin karşılaştırılması

46 Biyolojik azot giderme proseslerinin karşılaştırılması