Hastane atıksularının membran distilasyon biyoreaktör ile arıtımı

Abstract

Son yıllarda yüzeysel sularda ve yeraltı sularında mikrokirletici (MK) konsantrasyonundaki artış giderek dikkat çekmektedir. MK'ler sürfaktan, farmasötikler ve kişisel bakım ürünleri, endokrin bozucular, kayıt dışı ilaçlar vs. gibi kirleticilerden oluşmaktadır. Bu kirleticilerin en önemli kaynaklarından birisi de hastane atıksularıdır. Son yıllarda klasik aktif çamur sistemlerine karşı oldukça avantajlı olan membran biyoreaktörler (MBR) alternatif bir atıksu arıtma sistemi olarak gösterilmektedir. Literatürde, hidrofobik MK'lerin biyokütle üzerine adsorbe olarak çamur yaşı yüksek MBR'lerde biyoreaktör içerisinde daha uzun süre kalabildiklerinden dolayı giderimlerinin fazla olduğu rapor edilmiştir. MK'ler, mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon membranlarından rahatça geçebildiği için hidrofilik ve biyodegradasyona dirençli MK'lerin MBR'lerde kalış süreleri hidrolik bekleme süresi (HRT) ile aynıdır. Bu yüzden MBR çıkış suyundaki MK'lerin giderimi çıkış suyunun geri kullanımı için zorunlu olmaktadır. MBR'lerden sonra uygulanan arıtma sistemleri (ters ozmos, nanofiltrasyon, UV oksidasyonu, ozonlama vb.) kaliteli su elde edilmesine rağmen yatırım ve işletme maliyetinin yüksek olması atıksuyun geri kullanılmasıyla elde edilecek avantajı gölgelemektedir. Membran distilasyon biyoreaktör (MDBR) atıksu arıtımı için biyoreaktörle membran distilasyonunu birleştiren yeni bir teknolojidir. MDBR'de kullanılan membranlar suyu buhar olarak geçirdiğinden uçucu olmayan kirleticiler MDBR içinde tamamen tutulur. MDBR'de membran distilasyon (MD) prosesi biyoreaktör içerisindeki karışık sıvıdan yüksek kalitede çıkış suyu elde etmek için kullanılmaktadır. Bu çalışmada hastane atıksuyu termofilik MDBR'de arıtılarak makro ve mikro kirleticilerin giderim verimleri incelenmiştir. MDBR ile MK'lerin reaktörde kalma süreleri artarken, termofilik şartlarla mikroorganizmaların performansı yükselmiştir. Böylece MK'lerin hem parçalanma hızı hem de giderim verimleri artırılmıştır.Increase of micropollutants (MPs) such as surfactants, pharmaceuticals, personal care products, endocrine disruptors concentration unregistered drugs in surface and ground waters have attracted consideration in recent years. Hospital wastewater is one of the significant source of these pollutants. For recent decades, the membrane bioreactor (MBR) systems are considered as an alternative wastewater treatment technology that is superior than the conventional activated sludge (CAS) treatment processes. A study, in the literature, reported that, during MBR treatment, hydrophobic MPs can be adsorbed to the biosolids, resulting in longer retention times in the bioreactor, and thereby exhibiting higher removal efficiency compared with the CAS process. MPs can freely permeate through MF and UF membranes, thus the retention time of the hydrophilic and persistent MPs in the bioreactor is the same as the HRT. The occurrence of hydrophilic and persistent MPs in MBR permeate necessitates a posttreatment process for reuse of the permeate. The posttreatment process mainly involves reverse osmosis, nanofiltration, UV oxidation or ozonation. While high water quality is achieved after these multiple treatment processes, they can be expensive, energy intensive and, thus can impair the economics and environmental advantages of water reuse. MDBR is a novel technology that combines bioreactor with membrane distillation for wastewater treatment. MD transfers water as water vapour, resulting in complete retentions of non-volatile organics. In this study, hospital wastewater is treated in thermophilic MDBR and removal efficiencies of macro and micro pollutants were investigated. MDBR provides not only increase in duration of the MPs by MD, but also performance of microorganisms by thermophilic condition.