Pilot ölçekli membran biyoreaktörde tıkanma kontrolü için manyetik titreşim uygulaması

Su, doğanın ve içerisinde barındırdığı bütün varlıkların canlılığını sürdürebilmesi için gerekli olan en önemli maddedir. Yeryüzünün 2 /3'ü sularla kaplı olmasına rağmen bu kaynakların %97,5'ini tuzlu sular, %2,5'ini ise tatlı sular oluşturmaktadır. İçilebilir su kaynakları; düzensiz kentleşme, aşırı nüfus artışı ve artan sanayileşme gibi nedenlere bağlı olarak giderek azalmaktadır. Ülkeler, yılda kişi başına düşen su miktarı bakımından su fakiri, su azlığı çeken ve su zengini ülkeler olarak üç grupta sınıflandırılır. Su stresi çeken bir ülke olarak tanımlanan ülkemizde kişi başına düşen su miktarı 1520 m3'tür. 15 yıl içinde kişi başına düşen su miktarının 1100 m3'e düşeceği ve su fakiri kategorisinde yer alan ülkelerden olacağımız öngörülmektedir. Bu riskin önüne geçebilmenin en iyi yolu ise mevcut kaynakların tasarruflu kullanılmasından ve atıksuların yüksek kalite ve verimle arıtılmasından geçmektedir. Her geçen gün daha da artan su ihtiyacını karşılayabilmek için su tasarrufu bilincinin geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması, atıksuların daha verimli tekniklerle arıtılması ve sudan geri dönüşümle yararlanılması gerekmektedir. Bunun için mevcut teknolojilerin yerini ileri teknoloji yöntemlerinin alması zorunlu hale gelmiştir. Membran sistemleri, kullanımı dünya çapında giderek artan bir teknolojidir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda membran maliyetlerini azaltıcı uygulamalar hayata geçirilmiş ve böylelikle su arıtımında membran teknolojileri daha çok kullanılmaya başlamıştır. Özellikle aynı sistem içerisinde hem biyolojik aktiviteye hem de filtrasyon prosesine olanak sağlayan membran biyoreaktörler adından sıkça söz ettirmeye başlamıştır. Bu sistemler daha azalan kullanarak daha yüksek askıda katı madde konsantrasyonlarında çalıştırılabilmektedirler. MBR'lerin en büyük dezavantajı tıkanma problemidir. Zamanla membran yüzeyinde ve gözeneklerinde biriken kirletici maddeler aynı akıyı sağlayabilmek için ihtiyaç duyulan basıncı arttırarak filtrasyon performansını düşürür. Akıyı sabit tutabilmek için arttırılan basınç ile harcanan enerji artarak maliyetin artmasına neden olur. Bu çalışmanın amacı tıkanmayı kontrol altında tutarak işletme basıncı artış hızının azalmasını sağlamaktır. Bu çalışmadan önce gerçekleştirilen laboratuvar ölçekli çalışmalarda titreşim sistemleri kıyaslanmış ve bunun sonucunda manyetik titreşim sisteminin mekanik titreşim sistemine göre tıkanma hızının kontrolünde daha etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Bu sebeple gerçekleştirilen pilot ölçekli çalışmada manyetik titreşim sistemi kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan MBR sistemi İSKİ Baltalimanı Atıksu Arıtma Tesisi'nde konumlandırılan prefabrik bir oda içerisinde aerobik olarak ve oda şartlarında işletilmiştir. Membran modülünde 0 ,04 m por çapına sahip ince boşluklu membranlar kullanılmıştır. MBR tankının kapasitesi 300 L'dir. Besleme olarak adlandırılan ham atıksu, İSKİ Baltalimanı AAT'nin ön arıtma ünitesi çıkışından temin edilmiştir. Besleme tankının kapasitesi 1000 L'dir. Çalışmada ilk olarak batık MBR 24 gün süresince 30 Hz frekansında manyetik titreşim uygulaması ile işletilmiştir. Daha sonrasında aynı sürede aynı özellikte başka bir modül titreşimsiz olarak işletilmiştir. En son olarak frekansın basınç artışı üzerindeki etkisini gözlemleyebilmek açısından aynı özellikteki bir başka modül 150 Hz frekans değerinde işletilmiştir. Çalışmanın sonucunda, titreşimsiz, 30 Hz ve 150 Hz frekans ile işletilen sistemlerin aynı süre zarfındaki TMP artışları gözlemlenmiştir. Manyetik titreşimli olarak 30 Hz'de işletilen modül ile titreşimsiz olarak işletilen modül karşılaştırıldığında 30 Hz'de işletilen modülün TMP artışı daha uzun sürede gerçekleştiği görülmüştür. Frekans artışının etkisi ise sistemin 150 Hz'de işletilmesinden sonra anlaşılabilmiştir. 150 Hz frekans değerinde işletilen modüldeki TMP artışının diğer sistemlere göre çok daha yavaş olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, bu çalışmada elde edilen verilere göre kullanılan manyetik titreşim uygulaması ile membran modülünde TMP artışları kontrol edilebilmiş ve membran modülünde tıkanma kontrolü sağlanabilmiştir. Membran modülüne dahil edilebilen manyetik titreşim uygulaması ile MBR'lar için sürdürülebilir akı temini sağlanabilecektir. Böylece işletme ve enerji maliyetleri azaltılabilecektir. Bu avantajların yanı sıra membranlarda en çok karşılaşılan sorun olan tıkanma sorunu bu yöntemle azaltıldığı için membran teknolojisi kullanımının artacağı öngörülmektedir.