Çapraz akış mikrofiltrasyon sistemli püskürtme çevrimli (Jet Loop) reaktörlerde biyolojik arıtım

Abstract

ÖZET Yüksek kütle transfer yeteneklerine sahip püskürtme çevrimli bir reaktör ile membran filtrasyonu birlikte kullanılarak, yüksek organik madde içeren atıksuların arıtılmasına yönelik araştırmalar yapılmıştır. Reaktörde 0.415- 0.527 kW/m3 enerji tüketimi (E/V) için, 57-486 saat-1 hacimsel kütle transfer katsayısı (KL,a) ve % 4-25 gaz tutulma (e) değerleri hesaplanmıştır. KLa ve s artışı üzerinde hava debisinin, E/Vye göre baskın olduğu gösterilmiştir. Reaktörün kısmen veya tamamen alt veya üst çıkışlı olmasının yanısıra saf oksijen kullanımın KLa ve s üzerinde çok fazla arttırıcı bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. Reaktörde 2-109 kg KOİ/m3gün organik yükler için membran reaktör veriminin ortalama % 97 civarında olduğu tespit edilmiştir. Reaktörün 60 kg KOİ/m3gün'e kadar olan organik yüklerden çok fazla etkilenmediği, daha yüksek değerlerde ise arıtma verimlerinin % 83'e kadar azaldığı belirlenmiştir. Sisteme ait kinetik katsayılar umax, Ks, Y ve b değerleri sırasıyla, 0.135 saat`1, 178mg/l, 0.535, 0.002 saat`1 olarak hesaplanmış ve sistemin maksimum özgül oksijen kullanım hızı ise 88 mg Orig VSS saat olarak bulunmuştur. Sistemin kritik çamur yaşı (0£) 7.2 saat olarak belirlenmiştir. Reaktörün 200 mg/1 Zn2+ ve yüksek organik madde içeren atıksuları arıtabileceği, ancak 2 mg/1 Pb2+ içeren atıksuların arıtılmasında yeterli olmadığı görülmüştür. Membran akılarının, mikroorganizma derişimi (MLSS) ve F/M oranı ile önemli oranda değiştiği gösterilmiştir. F/M artışının, özgül kek dirençlerini arttırdığı ve daha az MLSS değerlerine rağmen akıları azaltıcı etki yaptığı tespit edilmiştir. Membran üzerinde oluşan jel konsantrasyonunun (Cg) 0.2 um ve 0.45 um'lik membranlar için 11850 mg/1 olduğu bulunmuştur.

11 SUMMARY By using an aerobic jet loop reactor integrated with a membrane filtration unit was investigated concerning with the treatment of wastewater containing high organic matter. Volumetric mass transfer coefficient (KLa) and gas holdup (s) values were found 57-486 h1 and 4-25 % for power input of 0.415-5.27 kW/m3 respectively. It was shown that gas flowrate was more dominant than E/V on the increase of KLa and s. It was determined that using pure oxygen did not have an increasing effect on the values of KLa and s considerably, besides the effect of withdrawal water partially or completely whether from top or bottom of reactor. Efficiency of jet loop membrane bioreactor was found about 97 % for a volumetric organic load of 2-109 kg COD/m3day. It was determined that reactor was not disturbed from the organic loads up to 60 kg COD/m3day, but treatment efficiency decreased to about 83 % at higher organic loads. Kinetic coefficients of system, Umax, Ks, Y and b, were found as 0.135 h*1, 178 mg/1, 0.535, 0.002 h`1 respectively. Critical sludge age of system (©£) was evaluated as 7.2 h. Maximum specific oxygen uptake rate was also as 88 mg CVg VSS h. It was determined that reactor was able to treat the 200 mg/1 Zn2 and the high strength wastewaters but for wastewaters containing 2 mg/1 Pb2+ reactor performance decreased dramatically. It was shown that membrane fluxes were considerably changed with F/M ratio and microorganism concantration (MLSS). Increasig F/M, increases specific cake resistance and decreases flux in spite of low MLSS. The gel concentration on the membran surface for 0.2 um and 0.45 um pore sized membranes was found 11850 mg/1.