Ultrases Destekli Termofilik Aerobik Membran Distilasyon Biyoreaktör Hibrit Sistemi İle Hastane Atıksularının Arıtımı

Abstract

Son yıllarda yüzeysel sularda ve yeraltı sularında mikrokirletici (MK) konsantrasyonundaki artıs giderek dikkat çekmektedir. MK?ler sürfektan, farmasötikler ve kisisel bakım ürünleri, endokrin bozucular, kayıt dısı ilaçlar, benzin katkı malzemeleri vs. gibi kirleticilerden olusmaktadır. Bu kirleticiler içerisindeki farmasötiklerin her geçen yıl tüketimi artmaktadır. Bu kirleticilerin en önemli kaynaklarından birisi olan hastane atıksuları, ilaçların metabolit ürünlerinden, kimyasallardan, agır metallerden, dezenfektan ve sterilizantlardan, endoskopi ve diger cihazların spesifik deterjanlarından, radyoaktif izleyiciler ve iyodize edilmis kontrast çözeltisinden kaynaklanan rekalsitrant ve toksik MK?leri içermektedir. Hastanelerde çok çesitli farmasötikler tahlil, tedavi, arastırma ve ameliyat amaçlı kullanılmaktadır. MBR?lerin MK?leri giderim performansları üzerine son yıllarda oldukça kapsamlı çalısmalar yapılmıstır. Literatürdeki bir çalısmada hidrofobik MK?lerin biyokütle üzerine adsorbe olarak çamur yası yüksek MBR?lerde biyoreaktör içerisinde daha üzün süre kalabildiklerinden dolayı giderimlerinin fazla oldugunu, carbamazepine ve diclofenac gibi bazı hidrofilik MK?lerin ise MBR?lerde giderme veriminin klasik aktif çamur sistemindeki verime benzer oldugunu rapor etmistir. MK?ler, MF ve UF membranlarından rahatça geçebildigi için hidrofilik ve biyodegradasyona dirençli MK?lerin MBR?lerde kalıs süreleri hidrolik bekleme siresi ile aynıdır. Bu durum özellikle yüksek MLSS konsantrasyonlarında isletilen MBR?ler için çok önemlidir. Çünkü söz konusu MBR?lerde HRT daha kısadır. Bu yüzden MBR çıkıs suyundaki MK?lerin giderimi çıkıs suyunun geri kullanımı için zorunlu olmaktadır. MBR?lerden sonra uygulanan arıtma sistemleri ise genellikle TO, NF, UV oksidasyonu ya da ozonlama olmaktadır. Bu çoklu arıtma sistemi ile kaliteli su elde edilmesine ragmen hem yatırım hem de isletme maliyetinin yüksek olması atıksuyun geri kullanılması ile elde edilecek avantajı gölgelemektedir. Membran distilasyon biyoreaktör (MDBR) atıksu arıtımı için biyoreaktör ile membran distilasyonunu birlestiren yeni bir teknolojidir. Membran distilasyonu makromoleküllerin, kolloidlerin, hücrelerin, iyonların ve uçucu olmayan maddlerin %100?ünü tutan ve klasik distilasyona göre daha düsük sıcaklıkta klasik basınç sürücülü membranlara göre daha düsük basınçta isletilme avantajı olan bir ayırma prosesidir. MDBR?de kullanılan membranlar mikroporoz ve hidrofobiktirler. Bu membranlar suyu buhar olarak geçirdiginden uçucu olmayan kirleticiler MDBR içinde tamamen tutulur. Klasik MBR?lerden oldukça farklı olan MDBR klasik MBR?deki basınç sürücülü membranın distilasyon membranı ile yer degistirmesi sonucu olusmaktadır. MDBR?de MD prosesi biyoreaktör içerisindeki karısık sıvıdan yüksek kalitede çıkıs suyu elde etmek için kullanılmaktadır. MD buhar fazın hidrofobik poroz membrandan geçtigi termal sürücülü bir membran prosesidir. Ultrases (US)?in kullanımı sıvıda periyodik olarak sıkısma ve incelme (seyrelme) olmasına neden olur. Bu sırada olusan kabarcıklar birkaç mikro saniye içerisinde büyüyerek sönerler. Bu proses ?kavitasyon? olarak adlandırılır. Kavitasyon kabarcıgı içerisindeki basınç ve sıcaklık adyabatik kabarcık sönmesi boyunca hızlı bir sekilde yükselir. Bu yüzden sıvı içerisindeki her bir kabarcık mikroreaktör olarak düsünülebilir. Literatürde, kirleticilerin US ile tamamen minerilizasyonu oldukça uzun süre gerektirdiginden yüksek enerji tüketimine neden oldugu bildirildiginden baska arıtma prosesleriyle birlikte kullanılması daha uygundur. US ve biyolojik arıtmanın kombinasyonu çevre mühendisligi alanında gelecek vadeden yeni bir tekniktir. Biyodegradasyonu sınırlandıran faktörler sonikasyon ile ortadan kaldırılabilir. Ayrıca US uygulaması sonucu ortamda kalan kirleticilerin biyodegradasyonla giderimi US ile tamamen giderimden daha ekonomik olmaktadır.