Transcript BİYOLOJİK NÜTRİENT GİDERİMİ “DENİTRİFİKASYON

BİYOLOJİK AZOT GİDERİM
PROSESLERİ
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
Atıksu Arıtımı:

Mikroorganizmalar

Kimyasal reaksiyonlar

Enzimler
BİYOKİMYASAL
İŞLEMLER
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
 Redoks
reaksiyonları

Elektron alıcılar

Elektron vericiler
 Arıtmada
rol alan mikrobiyal topluluklar ve
sınıflandırılması
 Elektronların
taşınması (ETC; elektron taşıma zinciri)
Redoks Reaksiyonları
Redoks Reaksiyonu
Elektron Alıcılar
Elektron Taşıma Zinciri
BİYOLOJİK ARITMADA BİYOKİMYASAL İŞLEMLER
1.
2.
3.
Biyokimyasal Dönüşüm
 Çözünmüş organik madde giderimi
 Çözünmemiş organik maddelerin stabilizasyonu
 Çözünmüş inorganik maddenin dönüşümü
Biyokimyasal Çevre
 Oksijen
 İnorganik bileşikler
 Organik bileşikler
Biyoreaktör Konfigürasyonu
 Askıda Çoğalan Sistemler
 Tutunarak Çoğalan Sistemler
1. BİYOKİMYASAL DÖNÜŞÜM
Çözünmüş Organik Madde Giderimi
 Karbon oksidasyonu

C0
C+4
O2-2
Yeni hücre
C5H7O2N
CO2 gazı havaya
karışarak ayrılır
Sedimantasyon ile
uzaklaştırılır
1. BİYOKİMYASAL DÖNÜŞÜM
Çözünmemiş Organik Madde Stabilizasyonu
 Kolloidal maddelerin kararlı son ürünlere dönüşmesi
Çözünmüş İnorganik Madde Dönüşümü
 Azot giderim prosesleri


Nitrifikasyon = amonyum azotu
nitrat
Denitrifikasyon= nitrat
azot gazı
2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE
 Elektron alıcılarına göre:
1.
2.
3.
Oksijen: AEROBİK
Nitrit/nitrat:ANOKSİK
CO2, Sülfat veya Organik maddeler: ANAEROBİK
2. BİYOKİMYASAL ÇEVRE
Aerobik ve anoksik
çevre koşulları
Respirasyon (ETC)
Anaerobik çevre
koşulları
CO2, Fermantasyon, vb.
BİYOKİMYASAL İŞLEMLERDE AZOT DÖNGÜSÜ
MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI
 Bakteri
 Arke
 Ökaryo
Prokaryotik
Ökaryotik
MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI
 Bakteriler elektron alıcı kaynağına göre:
 Aerobik (oksijen): Nitrifikasyondan sorumlu bakteriler
 Fakültatif: Denitrifikasyondan sorumlu bakteriler
 Anaerobik
 Bakteriler elektron verici kaynağına göre:
 Heterotrof : elektron verici ve karbon kaynağı organik bileşikler
(denitrifikasyon)
 Ototrof: elektron verici kaynağı inorganik maddeler (nitrat, nitrit
gibi); karbon kaynağı CO2
SU KİRLİLİĞİ VE KONTROLÜ
Organik Kirliliğin Alıcı Ortama Etkileri
Ötrofikasyon
Ötrofikasyon
Alg= C106H263O110N16P
1 g N :16 g alg;
1 g P :114 g alg OLUŞUMU…
Azot Kirlilik Yüküne Sahip Atıksular
Çöp sızıntı suları (3000 mg/L N)
Hayvancılık (215 mg/L NH3 –N)
Şeker (113,5 mg/L NH3-N)
Azot Döngüsü
Atıksularda azot formları:
 Amonyak azotu
 Organik azot (amino asit, protein, nükleotid)
 İnorganik azot (nitrat ve nitrit)
Azot Döngüsü
N-Formu
Bileşik
Organik-N
Oksidasyon Durumu
-3
NH4+
Amonyum
-3
N2
Azot Gazı
0
NO2-
Nitrit
+3
NO3-
Nitrat
+5
BİYOLOJİK AZOT GİDERİM SİSTEMLERİ
1. KONVENSİYONEL NİTRİFİKASYON-DENİTRİFİKASYON
2. SHARON
3. ANAMMOX
4. CANON
1. Konvensiyonel Nitrifikasyon & Denitrifikasyon
Toplam Azot Gideriminde 3 Basamak:
1. Hidroliz & Amonifikasyon
Üre & organik Azot
NH4-N
2. Nitrifikasyon
-
NH4-N + O2
NO3 –N / NO2-N
3. Denitrifikasyon
-
NO3-N
-
N2
Hidroliz & Amonifikasyon
 Organik azot bileşikleri
Amonifikasyon bakterileri
NH3
Nitrifikasyon
 Elektron alıcı : oksijen (aerobik koşullar)
 Bakteri türü: zorunlu aeroblar
Nitrifikasyonu Etkileyen Parametreler
 Hassas bir süreç
 Nitrifikasyon yapan bakteriler çok yavaş büyürler,
yüksek SRT gerektirir.
 Yüksek çözünmüş oksijen konsantrasyonu,
Ç.O > 2mg/L
 Sıcaklık
 pH; 7,5 - 8,6
 Düşük C:N
 İnhibitör bileşikler
Denitrifikasyon
 Elektron alıcı : nitrat (anoksik koşullar)
 Elektron verici: organik bileşikler (karbon kaynağı
yetersizliği)
 Bakteri türü: heterotroflar
Denitrifikasyon
Denitrifikasyon
bakterileri
+ yeni hücre
Gerekli İşletme Koşulları
Denitrifikasyonu takip eden bir nitrifikasyon ünitesi (anoksik+aerobik)
Nitrifikasyon için aerobik koşullar ve düşük C konsantrasyonu
Denitrifikasyon için anoksik koşullar + karbon kaynağı (KOİ)
“MLE” azot giderim prosesi
“BARDENPHO” azot giderim prosesi
AZOT GİDERİMDE SON TRENDLER……
 Yüksek azot içeren atıksularda gerekli ek
karbon kaynağı ve maliyet artışı…
 Yüksek miktarda amonyak içeren atıksular
için alternatif azot giderme prosesleri
araştırılmıştır. Bunlar:
1- SHARON PROSESİ
 Yüksek amonyum içeren atıksular
 Yüksek sıcaklık 35 ºC, pH
1- SHARON PROSESİ
Bakteriyel Büyüme Hızı
2- ANOMMOX PROSESİ
 Amonyumun anaerobik koşullarda azot gazına
dönüşmesi
 Elektron verici = amonyak; elektron alıcısı= nitrit
 İlave karbon kaynağı ihtiyacı yoktur
 Karbon kaynağı CO2
 En uygun biyoreaktör tipi: Ardışık Kesikli Reaktör
 Dezavantajı, sorumlu mikroorganizmaların büyüme hızı
çok yavaş
2- ANOMMOX PROSESİ
Mikroorganizma türü, anaerobik kemolitoototroflardır
Elektron alıcı olarak nitriti kullanırlar
(anobolik faaaliyetlerde elektron verici)
Hidrazin (N2H4) ve hidroksilamin (NH2OH)
2- ANOMMOX PROSESİ
Anahtar enzim= hidroksilamin oksidaredüktaz
2- ANOMMOX PROSESİ
 Proses oluşan nitrat ile inhibe olmaz, fakat 0,1
g/L’den daha yüksek konsantrasyonlarda nitrit,
 Asetilen, fosfat ve oksijen inhibisyona neden olur
2- ANAMMOX PROSESİ
3- CANON PROSESİ
 Yüksek miktarda amonyum, düşük konsantrasyonda
organik madde içeren atıksular için ekonomik
 Proses, kısmi nitrifikasyon ve anoksik amonyum
oksidasyonuna dayanır
 Oksijen sınırlı şartlar
 Nitrosomonas + anammox (ototrof mikroorganizmalar)
3- CANON PROSESİ
Özet Reaksiyonlar
Biyolojik azot giderme proseslerinin
karşılaştırılması
Biyolojik azot giderme proseslerinin
karşılaştırılması