Atık Su Arıtımında Anaerobik Çürütme Teknolojisinin Mekanizması ve Avantajları/Dezavantajları

Anaerobik sindirim, organik maddeyi parçalamak için bakteriyel enzimatik reaksiyonları kullanan biyolojik bir arıtma teknolojisidir. Başlangıçta, bu teknoloji esas olarak kentsel atık su arıtma tesislerinde birincil çökeltme tanklarından gelen çamurun ve fazla aktif çamurun arıtılması için kullanıldı. Teknolojik gelişmelerle birlikte organik atıksu arıtımında ve kaynak kullanımında değeri yeniden değerlendiriliyor.

Anaerobik sindirim karmaşık bir biyokimyasal süreçtir. Fermantasyon açısından bakıldığında üç aşamaya ayrılabilir; Mikrobiyolojik açıdan bakıldığında esas olarak iki eylem aşamasına ayrılır.

1. Fermantasyon Sürecinin Üç Aşaması

Asidik Fermantasyon Aşaması: Atık sudaki organik madde konsantrasyonu çok yüksek olduğunda ve çözünmüş oksijen tükendiğinde, anaerobik bir durum oluştuğunda, karbonhidratlar hızla ayrışır ve asetik asit, propiyonik asit ve bütirik asit gibi daha düşük yağ asitleri üretir. Bu sırada pH değeri hızla 5,0-6,0'a düşer ve atık su güçlü, çürük bir koku yayar.

Asitliği Azaltma Aşaması: Organik asitler ve azotlu bileşikler ayrışmaya başlayarak amonyak ve aminler gibi maddeler üretmeye başlar. pH kademeli olarak 6,0-6,5'e yükselir ve BOİ, köpürme ve katı yüzdürme ile birlikte zirveye ulaşır.

Alkali fermantasyon aşaması: Sindirimin son aşamasıdır. Birikmiş organik asitler metan, karbon dioksit ve amonyağa ayrışır ve organik madde içeren lif ve nitrojenin- neredeyse tamamı ayrışır. Bu noktada pH 7,5'un üzerine çıkar, BOİ keskin bir şekilde düşer ve sindirim süreci tamamlanır.

2. Mikrobiyolojide iki aşama

Aşama 1 (Asit üretim aşaması): Asit-üreten bakterilerin (doğada yaygın olarak bulunan fakültatif ve zorunlu anaeroblar) etkisi altında, organik madde düşük yağ asitleri, aldehitler, alkoller vb.'ye ayrıştırılır. Asit-üreten bakteriler hızla çoğalır ve çevreye son derece uyumludur.

Aşama 2 (Metan fermantasyon aşaması): Metanojenler ilk aşamanın ürünlerini kullanarak bunları metan ve karbondioksite ayrıştırır. Metanojenler son derece yavaş üreme hızlarına sahip zorunlu anaeroblardır ve çevresel faktörlere (pH, sıcaklık, toksik maddeler) karşı çok hassastırlar.

Anahtar kontrol noktası: Anaerobik sindirimi kontrol eden faktör, metanojenlerin çoğalma hızıdır. Sürekli fermantasyonda sıvılaştırma ve gazlaştırmanın dinamik bir denge sağlaması gerekir. Çevre bozulursa metan fermantasyonu durur, bu da düşük yağ asitlerinin birikmesine ve anormal sindirime neden olur.

Anaerobik sindirimin, organik atık işlemede dehidrasyon, kurutma veya yakma yönündeki mevcut ana eğilim göz önüne alındığında uygulamada belirli sınırlamaları olsa da, benzersiz avantajları onu mevcut enerjinin- kıt olduğu ortamda önemli kılmaktadır.

1. Dezavantaj Analizi

Atık su ikincil arıtma gerektirir: Çürütme ayırma sıvısındaki artık organik madde konsantrasyonu yüksek kalır ve daha fazla arıtma gerektirir.

Koku sorunu: Kükürt ve nitrojen-içeren atık su, indirgeyici ayrışma sırasında hidrojen sülfit ve amonyak üreterek kötü kokular yayar.

Ekonomik sınırlamalar: Geleneksel anaerobik çürütme, düşük-konsantrasyonlu atık su için ekonomik değildir.

2. Avantaj Analizi

Enerji tasarrufu: Üretilen biyogaz yakıt olarak kullanılabilir ve enerji maliyeti biyolojik oksidasyonun yalnızca-onda biri kadardır.

Düşük ve stabil çamur üretimi: Aşırı çamur miktarı küçüktür ve mükemmel yoğunlaştırma ve susuzlaştırma özelliklerine sahiptir; çürütülmüş çamur hijyenik ve kimyasal olarak stabildir ve atık veya hayvan yemi olarak kullanılabilir.

Yüksek arıtma kapasitesi: Atık sudaki katıları önemli ölçüde sıvılaştırma etkisine sahiptir.

Operasyonel ve ekipman avantajları: Ekipman basit bir yapıya sahiptir, koku kirliliği olmadan kapalı bir sistemde çalışır ve çalışması için özel bir teknik beceri gerektirmez.

Teknolojik genişleme: Anaerobik aktif çamur ve akışkan yataklı süreçlerin gelişmesiyle birlikte, bu teknoloji yavaş yavaş düşük-konsantrasyonlu atık suyun arıtımında uygulanabilir hale geliyor ve ekonomik verimliliğinin artması bekleniyor.