Aerobik membran biyoreaktörlerle sülfür oksidasyonu ve membran tıkanma özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Kükürt doğada çeşitli formlarda sürekli bir döngü halinde bulunmaktadır. En çok karşılaşılan formlardan biri olan hidrojen sülfürün ise toksik, korozif ve kötü kokuya sebep olduğu bilinmektedir. Bu nedenle uygun bir arıtma prosesi ile gideriminin sağlanması gerekmektedir. Bu zamana kadar çeşitli fizikokimyasal ve biyokimyasal metotlar ile giderilmesi çalışılmıştır. Bu çalışmada ise konvensiyonel arıtma proseslerine kıyasla kısmen yeni bir yöntem olan membran biyoreaktörler ile giderim hedeflenmiştir. Bu çalışmada laboratuvar ölçekli kurulan bir aerobik membran biyoreaktör (AeMBR) ile sülfür oksidasyon performansı çalışılmıştır. Çalışma sırasında işletilen AeMBR, arsenik ve çeşitli ağır metaller ile hazırlanan sentetik besin ile beslenen bir Anaerobik Membran Biyoreaktör (AnMBR) çıkış suyu ile beslenmiştir. AnMBR'de sülfat indirgeyen bakteriler tarafından sülfat sülfüre indirgenmekte ve oluşan sülfür ile metallerin çökelmesi sağlanmaktadır. AnMBR çıkış suyu farklı konsantrasyonlarda sülfür, sülfat, KOİ ve arsenik ile çeşitli metaller bulunmaktadır. Bu çıkış suyuyla beslenen AeMBR'de sülfür aerobik ototrofik bakteriler tarafından sülfata oksitlenmiştir. Aynı zamanda arseniğin etkisi gözlemlenmiş olup, işletme boyunca arseniğin (yaklaşık 0,7 mg/L konsantrasyonunda çalışılmıştır) aerobik sülfür oksitleyen bakteriler üzerinde toksik etki oluşturmadığı görülmüştür. Sistem performansını belirlemek için reaktör girişi, reaktör içi ve reaktör çıkışından belirli zamanlarda alınan numunelerde KOİ, sülfat, sülfür analizleri yapılmıştır. Reaktör giriş, iç ve çıkışındaki ortalama KOİ konsantrasyonları yaklaşık olarak 150 mg/L, 60 mg/L ve 20 mg/L olarak belirlenmiş olup KOİ giderim performansı %90'a ulaşmıştır. Reaktör çıkışında genel olarak sülfür tamamen sülfata oksitlenmiş olup, sülfür giderim performansının %100'e yakın olduğu görülmüştür. Genel olarak girişte 7,2-7,6 arasında elde edilen pH, süzüntüde çalışma boyunca 8-8,5 arasında ölçülmüştür.

Sulfur is present in the nature in a continuous cycle. It is well known that sulfide, one of the most encountered forms of sulfur, is toxic, corrosive and cause bad smell. Hence, it should be removed with a proper treatment process. Till now, various conventional processes have been used in the literature to remove sulfide, however, membrane bioreactor process, which is a relatively new process, was used in the present study.In the study, performance of an aerobic membrane bioreactor (AeMBR) was investigated for sulfide oxidation. The AeMBR was fed with effluent of an anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) receiving arsenic and various heavy metal mixture. In the AnMBR, sulfate was reduced to sulfide by sulfate reducing bacteria and the heavy metals were precipitated with the generated sulfide. Permeate of the AnMBR contains various concentrations of sulfide, sulfate, COD, arsenic and some other heavy metals. In the AeMBR, sulfide was oxidized to sulfate by autotrophic sulfide oxidizing bacteria. Additionally, no adverse effect of arsenic (the studied concentrations were around 0.7 mg/L) on sulfide oxidizing bacteria was observed. In order to determine the reactor performance, influent, reactor content and permeate samples were analyzed for COD, sulfate and sulfide. The influent, supernatant and permeate COD concentrations were around 150 mg/L, 60 mg/L and 20 mg/L, respectively. COD removal efficiency reached around 90% COD. The sulfide was mainly oxidized to sulfate and sulfide removal efficiency was observed to be around 100%. In general, feed pH was 7.2-7.6 and the permeate pH remained 8-8.5 throughout the study.