Biyolojik arıtma, atık sudaki organik maddeleri parçalamak için mikroorganizmaların kullanılmasıdır ve temel olarak anaerobik ve aerobik biyolojik arıtma olarak ikiye ayrılır.
Anaerobik Biyolojik Arıtma: Anaerobik biyolojik arıtmanın prensibi, oksijensiz bir ortamda anaerobik mikroorganizmaları kullanarak organik maddeleri metabolize etmek ve bunları metan (CH₄), karbondioksit (CO₂) ve bazı diğer ara ürünlere dönüştürmektir. Bu sürece anaerobik çürütme denir.
Aerobik Biyolojik Arıtma: Aerobik koşullar altında, mikroorganizmalar solunum yoluyla organik maddeleri karbondioksit ve suya dönüştürürken, aynı zamanda amonyak azotu ve fosfor gibi kirletici maddeleri de ortadan kaldırırlar.
Anaerobik arıtma işlemi sırasında aşağıdaki parametrelerin izlenmesi gerekmektedir:
pH
Anaerobik mikroorganizmalar, özellikle metabolik faaliyetlerinin engellenebileceği asidik veya alkali koşullar altında, ortamın pH değerine duyarlıdır. Çoğu anaerobik mikroorganizma için optimal pH aralığı 6,5-8,0’dır. pH değerinin izlenmesi, sistemin uygun ortam koşulları içinde olup olmadığının belirlenmesine yardımcı olur ve aşırı asitlenme veya alkalileşmeyi önler.
Çözünmüş Oksijen (DO)
Anaerobik arıtma sırasında, anaerobik mikroorganizmalar oksijensiz bir ortamda ürediği için çözünmüş oksijen seviyesi sıfıra yakın olmalıdır. Çözünmüş oksijen konsantrasyonu çok yüksek olursa, bu durum anaerobik mikroorganizmaların aktivitesini engelleyebilir. Anaerobik ortamın sağlanması için çözünmüş oksijen konsantrasyonu genellikle bir oksijen elektrodu yöntemi (örneğin bir DO sensörü) kullanılarak izlenir.
Kimyasal Oksijen İhtiyacı (COD)
COD, atık sudaki organik madde konsantrasyonunun önemli bir göstergesidir. Anaerobik arıtmanın amacı, mikrobiyal aktivite yoluyla organik maddeyi parçalamak ve böylece atık sudaki COD değerini düşürmektir. COD değerinin düzenli olarak izlenmesi, anaerobik arıtma sürecinin kirletici madde giderim verimliliğini değerlendirmeye ve istenen arıtma seviyesine ulaşıp ulaşılmadığını belirlemeye yardımcı olur.
Toplam Azot (TN) ve Amonyak Azotu (NH₃-N)
Amonyak azotu gibi azot kaynakları da, özellikle anaerobik denitrifikasyon yoluyla azotun giderilebildiği uygun koşullar altında, anaerobik arıtma süreci sırasında parçalanabilir. Toplam azot ve amonyak azotu konsantrasyonlarının izlenmesi, azot giderim verimliliğini değerlendirmeye yardımcı olur ve ötrofikasyona yol açabilecek aşırı miktarda azotun akış aşağı su kütlelerine girmesini önler.
Sıcaklık
Sıcaklık, anaerobik mikroorganizmaların aktivitesini doğrudan etkiler. Anaerobik çürütme süreci, 30-40 °C sıcaklık aralığında en verimli şekilde gerçekleşir (mezofilik anaerobik çürütme). Çok yüksek veya çok düşük sıcaklıklar, reaksiyon hızını ve arıtma etkinliğini etkileyebilir. Sıcaklığı optimal aralıkta tutmak, anaerobik sürecin sorunsuz işleyişi için hayati önem taşır.
KACISE’nin su kalitesi sensörlerinin neredeyse tamamı sıcaklık sensörleriyle donatılmıştır.
Aerobik arıtma süreci boyunca aşağıdaki parametrelerin izlenmesi gerekmektedir:
Çözünmüş Oksijen (DO)
Çözünmüş oksijen, aerobik mikroorganizmaların metabolizması için hayati önem taşır. Mikroorganizmalar, organik maddeleri parçalamak üzere aerobik solunum için oksijene ihtiyaç duyar. Çözünmüş oksijen konsantrasyonu çok düşük olursa, mikrobiyal aktivitede azalmaya yol açarak arıtma verimliliğini olumsuz etkileyebilir. Çözünmüş oksijen konsantrasyonu çok yüksek olursa ise enerji israfına neden olabilir. Çözünmüş oksijen seviyesi, uygun aralıkta (genellikle 2-4 mg/L) kalmasını sağlamak için genellikle DO sensörleri kullanılarak gerçek zamanlı olarak izlenir.
pH
pH, mikroorganizmaların metabolik aktivitesini ve organik maddenin ayrışmasının verimliliğini etkiler. Aerobik mikroorganizmalar, nötr veya hafif alkali ortamlarda en aktif haldedir. Aşırı asidik veya alkali koşullar, mikrobiyal aktiviteyi engelleyebilir ve hatta sistem arızasına neden olabilir. Normal mikrobiyal metabolizmayı sağlamak için pH değeri genellikle 6,5-8,5 aralığında tutulur.
Kimyasal Oksijen İhtiyacı (COD)
Kimyasal Oksijen İhtiyacı (COD), atık sudaki organik madde konsantrasyonunun yaygın bir göstergesidir. Daha yüksek bir COD değeri, sudaki organik kirletici maddelerin konsantrasyonunun daha yüksek olduğunu gösterir. Aerobik arıtmanın temel amacı, bu organik maddeleri gidermek ve COD değerini düşürmektir. Giren ve çıkan suyun COD konsantrasyonlarının düzenli olarak izlenmesi, aerobik arıtmanın etkinliğini değerlendirmeye yardımcı olur. Aerobik arıtma, atık sudaki COD değerini önemli ölçüde azaltabilir ve çıkan suyun COD değerinin genellikle yasal standartlara uyması gerekir.
Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOD)
BOD, sudaki organik maddenin parçalanması için gereken biyolojik oksijen ihtiyacını yansıtır. Su kalitesi ve kirlilik düzeylerinin önemli bir göstergesidir. Aerobik arıtma sırasında mikroorganizmalar, aerobik solunum yoluyla BOD’daki organik maddeyi karbondioksit ve suya dönüştürür. BOD değerlerinin düzenli olarak ölçülmesi, arıtma sisteminin arıtma verimliliğini değerlendirmek için kullanılır. BOD5 (beş günlük biyokimyasal oksijen ihtiyacı) genellikle en yaygın olarak izlenen göstergedir.
Amonyak Azotu (NH₃-N)
Amonyak azotu, atık sularda sıkça rastlanan bir azot kirleticisidir. Aerobik mikroorganizmalar, nitrifikasyon yoluyla amonyak azotu nitrata dönüştürebilir. Amonyak azotu konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, mikrobiyal aktiviteyi engelleyebilir ve arıtma verimliliğini olumsuz etkileyebilir. Amonyak azotu konsantrasyonlarının izlenmesi, sistemden etkin bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlayarak çevreye yönelik ikincil kirliliği önler.
Toplam Azot (TN)
Toplam azot, amonyak azotu, nitrat azotu ve diğer azot formlarını içerir. Aerobik arıtmadaki nitrifikasyon reaksiyonları, amonyak azotu nitrat azota dönüştürür. Ancak aşırı nitrifikasyon, nitrat azotunun birikmesine yol açabilir. Özellikle azot giderimi yapılan sistemlerde toplam azot konsantrasyonunun izlenmesi, nitrifikasyonun sorunsuz bir şekilde gerçekleşmesini sağlar ve aşırı azot birikimini önler.
Sıcaklık
Sıcaklık, mikroorganizmaların metabolizma hızı ve arıtma verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Genel olarak, mikroorganizmalar 20-35 °C sıcaklık aralığında en aktif haldedir. Sıcaklık çok yüksek veya çok düşük olursa, bu durum mikroorganizmaların büyümesini ve atık suyun arıtma verimliliğini etkiler. Sıcaklık sensörleri, reaktör sıcaklığını izlemek ve sıcaklığın optimum aralıkta kalmasını sağlamak için kullanılır.
Toplam Askıda Kalan Katı Maddeler (TSS)
TSS, sudaki askıda katı madde konsantrasyonunu gösterir. Aerobik arıtma sırasında, atık sudaki askıda katı maddeler genellikle mikroorganizmalar (örneğin, aktif çamur) tarafından parçalanır. Aşırı TSS, sistemin tıkanmasına yol açarak atık su akışını etkileyebilir. TSS konsantrasyonunun izlenmesi, askıda katı maddelerin aşırı birikmesini önleyerek reaktör içindeki mikrobiyal aktiviteyi ve atık suyun akışkanlığını sağlar.
Karışık Sıvı Askıda Katı Maddeler (MLSS)
MLSS, aktif çamur ve sindirilmemiş organik maddeler dahil olmak üzere karışık sıvıdaki askıda katı madde konsantrasyonunu ifade eder. MLSS konsantrasyonu, aerobik arıtma sisteminin verimliliğini etkiler. Sudaki organik maddeleri parçalamak için yeterli sayıda mikroorganizmanın bulunmasını sağlamak amacıyla MLSS konsantrasyonu genellikle 2000-5000 mg/L aralığında tutulur.
