A2O Süreci: Anaerobik, Anoksik ve Oksik Atıksu Arıtımına İlişkin Nihai Kılavuz

A2O Sürecine Giriş

Modern atık su mühendisliği dünyasında temiz su stveardı değişti. Artık sadece veyaganik katıları uzaklaştırmak yeterli değil; günümüzün düzenlemeleri ekosistemlerimizi tehdit eden çözünmüş besinlerin ortadan kaldırılmasını talep ediyor. Girin A2O süreci (Anaerobik-Anoksik-Oxik).

A2O prosesi, özellikle aşağıdakiler için tasarlanmış aktif çamur sisteminin yaygın olarak benimsenen bir konfigürasyonudur: Biyolojik Besin Giderimi (BNR) . Öncelikle karbon gidermeye odaklanan geleneksel arıtma yöntemlerinden farklı olarak, A2O süreci aynı vea karbonu hedef alır. nitrojen ve fosfor —su ötrofikasyonunun arkasındaki iki ana suçlu.

Atık suyu üç farklı çevresel bölgede akıllıca dönüştürerek: anaerobik (oksijen yok, nitrat yok), anoksik (oksijen yok, evet nitrat) ve Oksik (havalandırmalı)—A2O sistemi çeşitli mikroorganizmalardan oluşan bir ekosistem oluşturur. Bu mikroplar uyum içinde çalışarak organik maddeleri parçalıyor, amonyağı zararsız nitrojen gazına dönüştürüyor ve çamurdaki fosforu biyolojik olarak hapsediyor.

A2O Süreci Neden Önemlidir?

• Basitlik: Kimyasal katkıya ihtiyaç duymadan tek çamur sisteminde Azot ve Fosforun eş zamanlı giderimini sağlar.
• Verimlilik: Denitrifikasyon sürecini beslemek için atık su içinde doğal olarak bulunan organik karbonu kullanarak ek karbon kaynaklarına olan ihtiyacı azaltır.
• Sürdürülebilirlik: Besin yüklerini azaltarak, alıcı su kütlelerinde toksik alg çoğalmasını önler, sudaki yaşamı ve insan sağlığını korur.

Atık Su Arıtma Hedeflerini Anlamak

A2O sürecinin zarafetini takdir etmek için öncelikle savaştığı düşmanları anlamalıyız. Atık su arıtımı yalnızca suyun berrak görünmesini sağlamaktan ibaret değildir; doğanın dengesini bozan görünmez kimyasal kirleticilerin ortadan kaldırılmasıyla ilgilidir.

Geleneksel tedavi odaklanırken Karbon (BOD/COD olarak ölçülür) ve Katılar (TSS), A2O gibi gelişmiş süreçler, Besinler .

Üç Başlıca Kirletici

1. Organik Madde (BOD/COD)

• Nedir: Biyolojik olarak parçalanabilen atıklar (yiyecek artıkları, insan atıkları).
• Tehlike: Tedavi edilmediği takdirde nehirlerdeki ve göllerdeki bakteriler bu maddeyi agresif bir şekilde tüketecektir. Bunu yaparken sudaki tüm çözünmüş oksijeni tüketerek balıkları ve diğer su canlılarını boğarlar.
• A2O Rolü: A2O işlemi, organik maddeyi öncelikle Anaerobik ve Anoksik bölgelerden uzaklaştırır (belirli reaksiyonlar için yakıt olarak kullanır) ve işi Oksik bölgede bitirir.

2. Azot (Amonyak ve Nitratlar)

• Nedir: Azot atık suya öncelikle üre ve proteinler yoluyla girer.
• Tehlike:
  • Toksisite: Yüksek düzeyde amonyak balıklar için doğrudan toksiktir.
  • Ötrofikasyon: Azot algler için gübre görevi görür. Algler ölüp çürüdüğünde oksijeni tüketirler (Ölü Bölgeler).
• A2O Rolü: A2O işlemi toksik Amonyağı (NH) dönüştürür ₄ ) nitrata (HAYIR ₃ ^- ) ve ardından zararsız Azot gazı (N) açığa çıkarmak için oksijeni ayırır. ₂ ).

3. Fosfor

• Nedir: Deterjanlarda, sabunlarda ve insan atıklarında bulunur.
• Tehlike: Fosfor genellikle tatlı sudaki “sınırlayıcı besindir”. Küçük eklemeler bile suyu yeşil ve zehirli hale getiren devasa, kontrol edilemeyen alg çoğalmalarını tetikleyebilir.
• A2O Rolü: Bu A2O sürecinin özelliğidir. Sistem, Anaerobik bölgedeki bakterileri strese sokarak onları Oksik bölgedeki büyük miktardaki fosforu emmeye hazırlar ve onu çamurda hapsederek sudan uzaklaştırılmasını sağlar.

A2O Süreç Akışı: Adım Adım Bir Yolculuk

A2O süreci, farklı bakteri türlerini destekleyen özel çevresel koşullar yaratmak için tasarlanmış, atık su için sürekli bir yolculuktur. Başarısının anahtarı yalnızca tanklarda değil, suyu ve çamuru aralarında hareket ettiren iki kritik devridaim döngüsünde de yatmaktadır.

1. Anaerobik Bölge (Seçici)

Burası sürecin başladığı ilk temas bölgesidir.

• Giriş: Ham atık su (organik “gıda” açısından zengin) ile karıştırılır. Aktif Çamurun Geri Dönüşü (RAS) ikincil arıtıcıdan.
• Çevre: Kesinlikle anaerobik. Çözünmüş oksijen yok (O ₂ ) ve nitrat yok (NO ₃ ).
• Anahtar Süreç (P-Sürüm): Bu stresli ortamda, Fosfat Biriken Organizmalar (PAO'lar) seçilir. Atık sudan Uçucu Yağ Asitlerini (VFA'lar) tüketirler ve bunu yapacak enerjiyi kazanmak için iç polifosfat bağlarını parçalayarak sıvıya ortofosfat salarlar.

2. Anoksik Bölge (Denitrifikasyon)

Atık su anaerobik bölgeden anoksik bölgeye akar ve burada büyük miktarda geri dönüştürülmüş su akışıyla birleşir.

• Giriş: Anaerobik bölgeden karışık likör Dahili Karışık Likör Geri Dönüşümü (IMLR) Oksik bölgeden.
• Çevre: anoksik. There is no free dissolved oxygen, but there is chemically bound oxygen in the form of nitrates (NO ₃ ) IMLR tarafından getirildi.
• Anahtar Süreç (Denitrifikasyon): Heterotrofik bakteriler kalan organik maddeyi besin kaynağı olarak kullanır. Nefes almak için nitrat moleküllerinden oksijen atomlarını ayırırlar (NO ₃ ), onları nitrojen gazına dönüştürüyor (N ₂ ), zararsız bir şekilde sudan çıkan kabarcıklar. Bu nitrojenin uzaklaştırılmasının birincil mekanizmasıdır.

3. Oksik Bölge (Aerobik Motor)

Bu, havanın kuvvetli bir şekilde verildiği en büyük ve en aktif bölgedir.

• Giriş: Anoksik bölgeden gelen karışık likör.
• Çevre: Aerobik. Yüksek düzeyde çözünmüş oksijen, difüzörler veya havalandırıcılar tarafından korunur.
• Temel Süreç 1 (Nitrifikasyon): Ototrofik bakteriler (örn. Nitrosomonas ve nitrobakter ) toksik amonyağı (NH) dönüştürür ₄ ) nitratlara (NO ₃ ).
• Temel Süreç 2 (Lüks P-Alımı): Artık oksijen açısından zengin bir ortamda bulunan PAO'lar, iç depolarını yeniden inşa etmek ve onu sıvı fazdan çıkarmak için sudan büyük miktarlarda fosfatı "lüks olarak alıyor".
• Bölünme: Bu bölgenin sonunda nitrat bakımından zengin karışık sıvının büyük bir kısmı, Anoksik bölgeye geri pompalanır. IMLR geri kalanı ise arıtıcıya akar.

4. İkincil Arıtıcı (Ayırma)

Son aşama fiziksel ayırma işlemidir.

• Giriş: Oksik bölgeden gelen karışık likör.
• Süreç: Biyolojik floklar (çamur) tankın dibine çöker ve üstte temiz, arıtılmış su bırakır.
• Çıkış (Atık su): Berrak süpernatan savaklar üzerinden akar ve arıtılmış atık su olarak boşaltılır.
• Çamur Yönetimi: Çöken çamur ya başlangıç noktasına geri dönüştürülür. RAS biyolojik popülasyonun korunması veya sistemden uzaklaştırılması Atık Aktif Çamur (WAS) Fosforu ve fazla biyokütleyi kalıcı olarak ortadan kaldırmak için.

A2O Sürecinin Temel Aşamaları

A2O prosesi tek çamurlu askıda büyüme sistemidir. Doğrusal görünse de verimliliği büyük ölçüde iç devridaime bağlıdır. Atık su, her biri farklı kirleticileri hedef alan spesifik bakteri toplulukları yetiştiren üç farklı çevresel bölgeden geçiyor.

[A2O proses akış diyagramının görüntüsü]

1. Anaerobik Bölge (Seçici)

Bu, ham giriş atık suyunun Geri Dönüş Aktif Çamur (RAS) ile karıştığı ilk temas bölgesidir.

• Çevre: Kesinlikle anaerobik koşullar. Serbest oksijen yok (O ₂ ) ve bağlı oksijen (Nitrat/Nitrit) yoktur.
• Mekanizma (Fosfor Salınımı): Bu stres dolu ortamda, Fosfat Biriken Organizmalar (PAO'lar) baskındırlar. Hayatta kalabilmek için atık sudaki Uçucu Yağ Asitlerini (VFA'lar) tüketirler. Bu VFA'ları absorbe etmek için gereken enerjiyi elde etmek amacıyla PAO'lar, iç polifosfat bağlarını parçalayarak ortofosfatı sıvıya salar.
• Sonuç: İronik olarak, fosfat konsantrasyonları artış bu aşamada. Bu "serbest bırakma" daha sonra gerçekleşecek "lüks alım" için gerekli bir öncüdür.

2. Anoksik Bölge (Denitrifikasyon)

Atık su anaerobik bölgeden anoksik bölgeye akar. Burada çok önemli bir dahili geri dönüşüm döngüsü, nitrat bakımından zengin karışık sıvıyı sürecin sonundan (Oxic bölgesi) geri besler.

• Çevre: anoksik conditions. There is no free dissolved oxygen, but chemically bound oxygen is present in the form of Nitrates (NO3 ^- ).
• Mekanizma (Denitrifikasyon): Heterotrofik bakteriler atık suda kalan organik maddeyi (BOD) yiyecek olarak kullanır. Nefes almak için Nitratlardaki oksijen moleküllerini soyarlar.
• Kimyasal Değişim: Bu işlem Nitratı (NO3) dönüştürür ^- ) Azot gazına (N ₂ ), zararsız bir şekilde sudan çıkan kabarcıklar.
  NO3 ^- → NO2 ^- → NO → N ₂ O → N ₂
• Sonuç: Toplam nitrojenin önemli ölçüde uzaklaştırılması.

3. Oksik Bölge (Aerobik Arıtma)

Bu, havalandırmanın mekanik yüzey havalandırıcılar veya dağınık hava sistemleri aracılığıyla sağlandığı son biyolojik aşamadır.

• Çevre: Yüksek Çözünmüş Oksijen (DO) seviyelerine (tipik olarak 2,0 mg/L veya daha yüksek) sahip aerobik koşullar.
• Mekanizma A (Nitrifikasyon): Ototrofik bakteriler (örn. Nitrosomonas ve nitrobakter ) Amonyağı (NH) dönüştür ₄ ) Nitratlara (NO3 ^- ). Bu nitrat daha sonra uzaklaştırılmak üzere Anoksik bölgeye geri dönüştürülür.
• Mekanizma B (Lüks Fosfor Alımı): Artık oksijen açısından zengin bir ortamda bulunan PAO'lar aşırı hızlanmaya başlıyor. Fosfat depolarını yenilemek için depolanan organikleri (anaerobik fazda emilen) oksitlerler. Daha önce serbest bıraktıklarından çok daha fazla fosfat alıyorlar.

• Sonuç: Amonyak oksitlenir ve sıvı fazdaki fosfat, bakterilerin içinde hapsolduğu için büyük ölçüde azalır (sonunda çamur olarak ortadan kaldırılır).

A2O Proses Verimliliğini Etkileyen Faktörler

A2O süreci biyolojik bir dengeleme eylemidir. Sistem canlı mikroorganizmalara dayandığından çevresel değişikliklere karşı duyarlıdır. Optimum besin giderimi sağlamak için operatörlerin birçok önemli faktörü dikkatli bir şekilde izlemesi ve kontrol etmesi gerekir.

1. Çözünmüş Oksijen (DO) Kontrolü

Bu en kritik parametredir. Her bölgedeki bakterilerin çalışması için belirli bir oksijen ortamı gerekir.

• anaerobik Zone: Kesinlikle anaerobik olmalıdır (DO ≅ 0 mg/L). Buradaki az miktardaki oksijen bile fosfor salınımını durduracaktır.
• anoksik Zone: Düşük DO (DO < 0,5 mg/L) fakat yüksek nitrata sahip olmalıdır. Eğer DO bu bölgeye girerse (örneğin aşırı türbülans veya aşırı havalandırılmış dönüş çamuru yoluyla), bakteriler nitrat oksijeni yerine serbest oksijeni kullanacak ve denitrifikasyonu durduracaktır.
• Oksik Zone: Yeterli DO (2,0 - 3,0 mg/L) gerektirir. Seviyeler çok düşerse nitrifikasyon durur; seviyeler çok yüksekse, enerjiyi boşa harcar ve fazla oksijeni geri dönüşüm döngüsü yoluyla anoksik bölgeye geri gönderir.

2. İç Devridaim Oranları

A2O sürecinin “kalp atışı” pompalardır.

• IMLR (Dahili Karışık Likör Geri Dönüşümü): Bu, ne kadar nitratın çıkarılacağını belirler. Standart bir oran %200 ila %300 Etki akışından. Oran çok düşükse atık suya nitratlar kaçar. Çok yüksek olması, karışık likörü sulandırır ve alıkonma süresini kısaltır.
• RAS (Geri Dönüş Aktif Çamur): Bu, Anaerobik bölgenin yeterli biyokütleye sahip olmasını sağlar. Tipik olarak şu şekilde ayarlanır: %50 ila %100 etkili akış.

3. Sıcaklık ve pH

Farklı bakterilerin farklı “konfor bölgeleri” vardır.

• Sıcaklık: Nitrifikasyon bakterileri (Oxic bölge) soğuğa karşı çok hassastır. 12'nin altında °C aktiviteleri önemli ölçüde düşer ve deşarjda yüksek amonyak riski ortaya çıkar.
• PH'ı: Nitrifikasyon alkaliniteyi tüketerek doğal olarak pH'ı düşürür. PH'ın altına düşmesi durumunda 6.5 bakteriler çalışmayı bırakır. Operatörlerin sıklıkla pH'ı korumak için alkalinite (kireç veya soda külü gibi) eklemeleri gerekir. 7.0 ve 8.0 .

4. Karbon-Besin Oranı (C:N:P)

Bakterilerin işlerini yapabilmeleri için besine (Karbon) ihtiyaçları vardır.

• Denitrifikasyon organik karbon gerektirir. Atık su "zayıf" (düşük BOD) ise Anoksik bölgedeki bakterilerin nitratları parçalaması için yeterli yiyecek olmayacaktır.
• Fosfor Giderimi Uçucu Yağ Asitlerine (VFA'lar) dayanır. Giriş suyunda VFA'lar yoksa fosfor giderimi zayıf olacaktır.

A2O Sürecinin Avantajları ve Dezavantajları

A2O biyolojik besin giderimi için altın standart olmasına rağmen “kur ve unut” sistemi değildir. Geleneksel aktif çamurla karşılaştırıldığında farklı artıları ve eksileri vardır.

Avantajları (Artıları)

• Eşzamanlı Besin Giderimi: Ayrı kimyasal çökeltme aşamalarına ihtiyaç duymadan tek bir çamur sisteminde BOİ, Azot ve Fosforu etkili bir şekilde giderir.
• Uygun Maliyetli Operasyon: Anoksik bölgedeki BOD'yi oksitlemek için nitratların (hava yerine) kullanılmasıyla süreç, oksijeni geri kazanarak genel havalandırma enerjisi talebini azaltır.
• Geliştirilmiş Çamur Özellikleri: Anaerobik seçici bölge, genellikle "çamur birikmesine" neden olan filamentli bakterilerin büyümesini bastırır. Bu, çamurun arıtıcıda daha iyi çökelmesine yol açar.
• İlave Kimyasal Yok: Fosfor giderimi için pahalı kimyasal pıhtılaştırıcılar (şap veya demir klorür gibi) yerine biyolojik mekanizmalara dayanır.

Dezavantajları (Eksileri)

• Etki Kalitesine Duyarlılık: Proses büyük ölçüde ham kanalizasyondaki BOD/Nitrojen/Fosfor oranına bağlıdır. Gelen suyun organik maddesi (Karbon) düşükse, giderme verimliliği büyük ölçüde düşer.
• Operasyonun Karmaşıklığı: İki geri dönüşüm döngüsünün (RAS ve IMLR) dengelenmesi, yetenekli operatörler ve hassas kontrol sistemleri gerektirir.
• Nitrat Geri Bildirimi: Dahili geri dönüşüm doğru yönetilmezse nitratlar Anaerobik bölgeye geri akabilir. Anaerobik bölgedeki nitratlar, fosfor uzaklaştırma mekanizmasına zehir etkisi yapar.
• Daha Yüksek Başlangıç Sermayesi: Üç ayrı bölgeye, iç duvarlara, karıştırıcılara ve geri dönüşüm pompalarına duyulan gereksinim, basit bir havalandırma tankına kıyasla ön inşaat maliyetini artırır.

A2O'nun Gerçek Dünya Uygulamaları

A2O prosesi çok yönlü ve ölçeklenebilir olduğundan, çeşitli atık su arıtma senaryoları için tercih edilen bir seçimdir.

1. Belediye Atıksu Arıtma

Bu en yaygın uygulamadır. Dünya çapındaki şehirler, nitrojen ve fosforun nehirlere ve göllere boşaltılmasını yasaklayan katı atık su standartlarını karşılamak için A2O kullanıyor.

• Güçlendirme: A2O'nun en büyük güçlü yanlarından biri, mevcut birçok "tapa akışlı" havalandırma tankının, üç bölgeyi oluşturmak için basitçe saptırma plakaları (duvarlar) monte edilerek ve devridaim pompaları eklenerek A2O sistemlerine uyarlanabilmesidir.
• Ölçek: Orta ila büyük ölçekli tesisler için etkilidir (10.000'den 1.000.000'in üzerindeki popülasyonlara hizmet eder).

2. Endüstriyel Uygulamalar

Yüksek besin içeriğine sahip organik atık üreten endüstriler A2O'yu özellikle etkili buluyor.

• Yiyecek ve İçecek: Süt ürünleri tesisleri, bira fabrikaları ve mezbahalar genellikle yüksek Nitrojen ve Fosfor yüklü atık su üretirler. A2O, bu tesislerin aşırı kimyasal maliyetleri olmaksızın çevresel deşarj izinlerini karşılamalarına yardımcı olur.
• Gübre Tesisleri: Bu tesisler yüksek amonyak konsantrasyonlarıyla ilgilenir ve A2O'nun nitrifikasyon/denitrifikasyon yeteneklerini gerekli kılar.

Bakım ve Sorun Giderme

Mükemmel tasarlanmış bir A2O sistemi bile operasyonel zorluklarla karşılaşabilir. Biyolojik sistemler dinamiktir; Hava koşullarındaki bir değişiklik, etki bileşimi veya ekipman arızası bakterilerin hassas dengesini bozabilir.

Yaygın Operasyonel Sorunlar ve Çözümler

Aşağıdaki tablo, operatörlerin A2O tesislerinde karşılaştığı en sık karşılaşılan sorunları ve bunların nasıl düzeltilebileceğini özetlemektedir.

Önleyici Bakım İpuçları

• Sensör Kalibrasyonu: A2O prosesi, pompaları kontrol etmek için DO ve Nitrat sensörlerine dayanır. Bunları haftalık olarak kalibre edin.
• Mikser Bakımı: Anaerobik ve Anoksik bölgeler, katıları oksijen eklemeden askıda tutmak için dalgıç karıştırıcılar kullanır. Bir karıştırıcı arızalanırsa, katılar çökecek ve etkin tank hacmini azaltacaktır.
• Pompa Muayenesi: Dahili geri dönüşüm pompaları (IMLR) sürekli çalışır. Ani arızaları önlemek için düzenli titreşim analizi ve conta kontrolleri hayati önem taşır.

A2O Süreci Hakkında Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: A/O süreci ile A2O süreci arasındaki temel fark nedir?
C: Standart A/O (Anaerobik-Oxik) işlemi öncelikle aşağıdakiler için tasarlanmıştır: Fosfor kaldırma. "Anoksik" bölge ve dahili nitrat geri dönüşümünden yoksundur, bu da Azotu etkili bir şekilde gideremediği anlamına gelir. A2O (Anaerobik-Anoksik-Oxik), ortadan kaldırmak için orta adımı ekler ikisi de Azot ve Fosfor.

S: Anaerobik bölgede neden Nitrat bulunmamalıdır?
C: Anaerobik bölgede nitratlar mevcutsa bakteriler, atık suyu fermente etmek yerine nefes almak için nitratlardan gelen oksijeni kullanır. Bu, Fosfor Biriken Organizmaların (PAO'lar) fosfor salması için gereken "stres" durumunu önleyerek biyolojik fosfor giderme sürecini etkili bir şekilde bozar.

S: Bir A2O sisteminin tipik temizleme verimliliği nedir?
C: İyi işletilen bir A2O tesisi genellikle şunları başarabilir:

• BOİ/KOİ: > %90
• Toplam Azot (TN): %60 – %80 (Dahili geri dönüşüm oranıyla sınırlıdır)
• Toplam Fosfor (TP): %70 – %90

S: MLSS nedir ve A2O'da neden önemlidir?
C: MLSS'nin açılımı Karışık Likör Askıda Katı Maddeler . Tanktaki bakteri (biyokütle) konsantrasyonunun bir ölçüsüdür. A2O sistemlerinde MLSS genellikle 3.000 mg/L ile 5.000 mg/L arasında tutulur. Çok düşükse suyu arıtacak kadar bakteri yok demektir; çok yüksekse arıtıcı aşırı yüklenebilir.

S: A2O prosesi katı Toplam Nitrojen sınırlarını (ör. < 3 mg/L) karşılayabilir mi?
C: Standart A2O, tek bir dahili geri dönüşüm döngüsüne dayandığından çoğu zaman çok düşük nitrojen limitlerine ulaşmakta zorlanır. 3-5 mg/L'nin altındaki sınırları karşılamak için bitkiler genellikle ikincil bir anoksik bölgeye (Modifiye Bardenpho işlemi) veya denitrifikasyonu artırmak için harici bir karbon kaynağının (metanol gibi) eklenmesine ihtiyaç duyar.

S: A2O tesisimde neden arıtıcıda "çamur yükselmesi" yaşanıyor?
C: Yükselen çamurun nedeni genellikle kontrolsüz denitrifikasyon arıtıcıda. Çamurun orada çok uzun süre kalması durumunda bakteriler kalan nitratları nitrojen gazı kabarcıklarına dönüştürür ve bu baloncuklar çamura yapışarak onu yüzeye çıkarır. Çözüm, çamuru arıtıcıdan daha hızlı çıkarmak için Geri Dönen Aktif Çamur (RAS) oranını arttırmaktır.