Kömür koklaştırma atık suyunun anoksik-oksik membran biyoreaktör sistemi ile arıtımı

Abstract

Demir çelik üretim endüstrisi toksik organik ve inorganik bileşik içeren yüksek debilerde çeşitli endüstriyel atıksular oluşturur. Bunlar arasında koklaştırma atıksuyu en toksik olanıdır ve deşarj edilmeden önce arıtılması gerekmektedir. Koklaştırma atıksuyu yüksek konsantrasyonlarda fenol gibi organik kirletici ve amonyak, tiyosiyanat ve siyanür gibi inorganik kirleticiler içermektedir. Fenol ve serbest siyanür çeşitli biyolojik reaksiyonları özellikle de nitrifikasyonu inhibe ettiğinden koklaştırma atıksuyunun biyolojik arıtımı zordur. Koklaştırma atıksuları, içerdikleri refrakter ile inhibitör ve toksik organiklerden dolayı klasik aktif çamur sistemi ile KOİ ve azot giderimini deşarj standartlarını sağlayacak kadar verimli arıtılamamaktadır. Organik kirleticiyi ve azotu gideren pre-denitrifikasyon prosesi (A2-O) anoksik ve aerobik olmak üzere iki farklı sistemden oluşmaktadır. Anoksik şartlarda, heterotrof denitrifikasyon mikroorganizmaları organik karbonu enerji ve elektron verici olarak kullanarak nitrit ve nitratı azot gazına dönüştürürler. Ayrıca çok toksik olan serbest siyanür de kısmen anaeroblar tarafından degrade edilebilir. Aerobik şartlarda ise ototrofik nitrifikasyon bakterileri amonyağı nitrit veya nitrata dönüştürürken ototrofik tiyosiyanat oksidasyonu yapan bakteriler tiyosiyanatı amonyağa ve sülfata dönüştürürler. Bu ardışık anoksik ve aerobik sistem kömür koklaştırma atıksuyundaki kirleticilerin çoğunu gidermektedir. Bu çalışmada koklaştırma atıksuyu 50 günlük çamur yaşı ve 35±2°C'de işletilen A2-O MBR'ye verilmektedir. Anoksik reaktörün etkin çalışma hacmi 8 L ve oksik reaktörün etkin çalışma hacmi 16 L'dir. Oksik reaktörde hollow fiber 0.2 µm gözenek çapına sahip PES membran kullanılmakta ve membran sabit akıda çalıştırılmaktadır. Çıkış suyunda KOİ, BOİ, TKN, TOK, fenol, tiyosiyanat, toplam siyanür analizleri yapılarak sistemin arıtma verimi takip edilmektedir. Reaktör çıkışından alınan örneklerde KOİ %82, siyanür %98, tiyosiyanat %97, fenol >%99, TOK %86, TN %95 ve BOİ'nin tamamen giderildiği gözlenmiştir.The iron and steel manufacturing industry produces a variety of industrial wastewater at high flow rates containing toxic organic and inorganic compounds. Of these, coking wastewater is the most toxic and needs to be treated before being discharged. Coking wastewater contains high concentrations of organic pollutants such as phenol and inorganic pollutants such as ammonia, thiocyanate and cyanide. As phenol and free cyanide inhibit various biological reactions, especially nitrification, the biological treatment of coking wastewater is difficult. Coking wastewater cannot be treated efficiently with conventional activated sludge system due to the refractory and inhibitory and toxic organics they contain, in order to meet COD and nitrogen removal and discharge standards. The pre-denitrification process (A2-O), which removes organic pollutants and nitrogen, consists of two different systems, anoxic and aerobic. In anoxic conditions, heterotrophic denitrification microorganisms convert nitrite and nitrate into nitrogen gas using organic carbon as energy and electron donor. Free cyanide, which is also very toxic, can also be partially degraded by anaerobes. In aerobic conditions, autotrophic nitrification bacteria convert ammonia to nitrite or nitrate, while autotrophic thiocyanate oxidizing bacteria convert thiocyanate to ammonia and sulfate. This sequential anoxic and aerobic system removes most of the pollutants in coal coking wastewater. In this study, coking wastewater is supplied to the A2-O MBR operated at 35 ± 2° C for 50 days sludge age. The effective working volume of the anoxic reactor is 8 L and the active working volume of the oxic reactor is 16 L. Oxic reactor uses hollow fiber PES membrane with a pore diameter of 0.2 µm and the membrane is operated at constant flux. COD, BOD, TKN, TOC, phenol, thiocyanate, total cyanide analyzes are performed in the effluent water to monitor the purification efficiency of the system. It was observed that COD 82%, cyanide 98%, thiocyanate 97%, phenol> 99%, TOC 86%, TN 95% and BOD completely removed from the reactor effluent samples. Key words: Coking, A2O, Biological Treatment, Wastewater, Membrane Bioreactor.