ATIKLARIN ARITILMASINDA MİKROORGANİZMALARIN KULLANILMASI

1. ATIKLARIN ARITILMASINDA MİKROORGANİZMALARIN KULLANILMASI

2. İÇİNDEKİLER • Atık nedir? Atık çeşitleri nelerdir? • Karbonun içeriğinin belirlenmesi • Bileşiklerin biyolojik parçalanması ve sentezi • Azotlu bileşikler ve belirlenmesi • Fosforlu bileşikler ve belirlenmesi • Atık su arıtımının gerekliliği • Arıtılmış atık suyun yeniden kullanımı • Atık suyun özellikleri • Evsel atık suların arıtımında kullanılan işlemler • Hidroliz ve asitleşme bakterileri • Çiğli atık su arıtma tesisi • Atık su arıtma yöntemleri

3. Atık nedir????? • Kullanılma süresi dolan ve yaşadığımız ortamdan uzaklaştırılması gereken maddeler atık olarak tanımlanır.

4. Atık çeşitleri…… Endüstriyel ve evsel atıklar faz olarak katı,sıvı ve gaz olmak üzere üç grupta toplanır.

5. Atıkların içeriğinde neler var?.. • Endüstriyel atıklar içerisinde karbon bileşikleri bakımın dan zengindir. • Evsel atıklarda azot ve fosforlu bileşikler bakımın dan zengindir..

6. Karbonlu bileşikler.. • Sanayi türüne bağlı olarak değişirler. • Genel olarak bu bileşikler yağ,petrol,gres vb..

7. Karbonlu bileşikler….. • Yüzeyi aktif maddeler (sürfaktanlar,deterjanlar…) • Karbonhidrat,protein,yağlar

8. Aromatik organik bileşikler (fenol,benzen,toulen ) • Karbonlu evsel atıklarda,nişasta,selüloz içeren yiyecekler,plastikler,camlar, metaller…vb bulunur.

9. Karbon konsantrasyonu • Total organik karbon (TOC) • Biyolojik oksijen isteği (BOİ) • Kimyasal oksijen isteği (KOİ)

10. Total organik karbon (TOC) • Karbon içeriğini saptaya bilmek için numuneler, TOC sistemine enjekte edilerek yaklaşık 950 0C ‘ de yakılır.tam yanmadan oluşan CO2 bir infarared dedektörü aracılığı ile ölçülerek CO2 derişimi sinyal halinde yazıcı ile kaydedilir.

11. Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ5): Atık sudaki organik maddelerin biyokimyasal oksidasyonu sırasında mikroorganizmalar tarafından kullanılan çözünmüş oksijenin miktarıdır. Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ): KOİ testi atık suların organik madde içeriğini ölçmek için yapılmaktadır. Oksitlenebilen organik madde kimyasal oksitleyici olan potasyum dikromat kullanılarak ölçülmektedir. Bir atık suyun KOİ'si genel olarak BOİ'sinden daha yüksektir. Çünkü biyolojik olarak oksitlenemeyen birçok bileşik kimyasal olarak oksitlenebilmektedir. KOİ ölçümleri atık su karakterinin belirlenmesinde kullanılabilir.

12. Bileşiklerin biyolojikparçalanması ve sentezi • Mikroorganizmaların yaşamlarını sürdürebilmek için enerjiye ihtiyacı vardır.mikroorganizmalar bu enerjiyi besinleri ayrıştırma yolu ile yaparlar.

13. Aerobik metabolizma… • Oksijen varlığında organizmalar karbon içeren bileşikleri parçalayarak CO2ve H2O dönüştürürler. • Örnek; nitrosomonassp., pseudomanas, flavobacter,achromobacter,

14. Anaerobik metabolizma • Oksijen yokluğunda bileşiklerin parçalanması anaerobik katabolizma olarak bilinir. ÖRNEK;Clostridia, lactobacillus

15. Oksijensiz solunumda elektron alıcısı olarak nitrat iyonlarının kullanılmasına denitrifikasyon adı verilir. ÖRNEK;Pseudomonas, arthrobacter

16. Anaerobik bakteriler!!! • Mayalar(S.cerevisiae)-- glikoliz --- etanol • Enterik bakteriler –glükoliz –karma asitler (E.coli,E.aerogenes) ( formik,asetik, butirik,etanol,butandiol) • Clostridia ---glikoliz--- aseton, bütanol,butirik asetikasitler

17. Anaerobik atık gideriminde son ürün … • Genelde metan son üründür fakat uygun organizmalar ve şartlar sağlanırsa etanol,metanol,laktik asit,asetik asit ürün olarak oluşturulabilir.

18. Ototrofik metabolizma !!!! • Organizmalar karbon ve enerji kaynağı olarak kullandıkları bileşiklere göre ‘’heterotrofik’’ ve ‘’ototrofik’’ organizmalar olarak ikiye ayrılır.

19. Ototrofik metabolizmalar !! • Karbon kaynağı olarak CO2 ,enerji kaynağı olarak da, inorganik bileşikleri ya da ışığı kullanarak besin oluşturlar.

20. Ototrofik metabolizmaya sahip organizmalar!!! • Fe+2 Fe+3 (thiobacillus sp) • S-2 SO-2 (thiobacillus sp) • NH4+ NO3(Nitrosomonas/nitrobacter)

21. Heterotrofik organizmalar !! • Karbonhidrat,protein,lipid,nişasta vb.) Karbon kaynağı olarak ve enerji kaynağı olarak kullanırlar.

22. Mikroorganizmalar elde ettikleri bu enerjiyi (ATP) hareket, biyolojik sentez, hücre içine ve dışına madde transferi gibi olaylarda kullanırlar

23. Organizmada parçalanma ve sentez olayları eş zamanlı gerçekleşir…. Parçalanma Katabolizma Enerji üretir Anabolizma Biyosentezleme Enerji tüketir

24. Azotlu bileşikler…. • Katı atıklarda bulunan azot bileşikleri, karbona bağlı olarak,proteinler,aminler,nitrosa bileşikleri,azotlu tuzlardan oluşur. • Gaz fazda olarak Azot monoksit(NO), Azot dioksit (NO2) olarak bulunur

25. Denitrifikasyon • Nitrifikasyonla oluşan nitrat/ nitrit konsantrasyonları belli seviye üstünde toksik oldugu için denitrifikasyonla azot(N2) dönüştürülür. • Denitrifikasyon havasız şartlarda NO3 ‘ın N2 gazına indirgenmesini sağlar.

26. Denitrifikasyon bakterileri.. • Pseudomonas, alcaligenes, achromobacterium, arthrobacter dir. • Bu organizmalar NO3’ı elektron alıcısı olarak kullanırlar ve gerekli enerjiyi organik karbon bileşiklerinden sağlarlar.

27. Denitrifikasyon iki basamakta gerçekleşir. • İlk basamak NO-3, NO2 ‘ye • İkinci basamakta NO2, N2‘ye indirgenir.

28. Fosfor bileşikleri !!! • Atıklardalar da fosfor bileşikleri;fosfat tuzları ve organik bağlı fosfor bileşikleri halindedir. • Evsel atıklarda daha fazla bulunurlar.

29. Fosfor bileşiklerinin tayini!! • Fosfor bileşikleri nitrik asit yada sülfirik asitle ortofosfata dönüştürürler. • Ortofasfat içerisinde bulunan fosfat; • Vanadomolibdik asit yöntemi • Kalay klorür yöntemi • Askorbik asit yöntemi belirlenir..

30. Fosfor bileşikleri… • Biyolojik reaksiyonlar sonucu oluşur.Oluşan fosfat ya mineralize olarak doğaya katılır, yada organizmalar tarafından tutulur.

31. Biyolojik olarak fosfat tutma,; • Fosfat organizmanın yapısına katılır(nükleik asit,fosfolipid ,ATP) • Polifosfat şeklinde bazı organizmalar (acinetobacter sp) hücre içinde tutarlar ve enerji kaynağı olarak kullanırlar • Arıtma sistemlerinde biyolojik olarak giderildiği gibi kimyasal olarakta Ca+2,Al+3 ve Fe+3 ile çöktürülür..

32. KATI ATIKLARIN ARITILMASINDA MİKROORGANİZMALAR

33. Kompostlama: mikroorganizma adı verilen ve çoğunluğu gözle görülmeyen canlıların,ortamın oksijenini kullanarak çöp içerisindeki organik maddeleri biyokimyasal yollarla ayrıştırmasıdır.

34. Atıkların doğal yollarla çürütülmesi sonucunda organik maddece zengin ürününe kompost denir.

35. Kompost yapımında her türlü organik atık, bitkisel (sebze, meyve, yemek, ekmek vb. atıklar) ve hayvansal atıklar, gıda sanayi atıkları, gıda sanayi ve evsel atık su arıtma çamurları tek tek veya daha iyi şekilde karışım olarak kompostlanabilir.

36. Bu malzemeler KOMPOSTLANMAMALIDIR:   •İnsani atıklar veya hijyenik pedler  •Hastalıklı bahçe bitkileri   •Arsız otlar  •Odun kömürü külü  •Parlak kuşe kağıt  •Böceklere karşı ilaçlanmış bitkiler

37. Kompostlama mekanizması • Kompostlama işlemi,nemli tutulan ve havalandırılan karışık organik atıklarda doğal olarak bulunan,kendiliğinden çoğalan mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilir.Başlangıçta çoğunlukla bakteri olan bu organizmaların çoğalması sırasında ısı,CO2 ve su buharı açığa çıkar.

39. Kompostlaştırma işlemine katkıda bulunan organizmalar arasında bakteriler,mayalar,küfler ve aktinomisetler sayılabilir. • Düşük nem şartlarında(%50-60 nem) özellikle küf ve aktinomisetler aktif rol oynarlar. • Daha yüksek nem şartlarında (%60-80 nem) bakteriler kompostlaştırma işleminde işleminde aktif rol oynarlar.

42. Kompostlama süreci su safhaları içerir: • Ayırma • Parçalama (öğütme) • Fermentasyon • Olgunlaştırma için depolama

43. Kompostu insanda sindirim ile karşılaştırabiliriz. • Ağız ------Parçalama-Karıştırma-----Ön İşlem • Mide--------İşleme Girme------Kompostlaşma • Bağırsak---Organizma tarafından kullanılma--Son İşlem (insanda kana karışma, bitkide köklerle bünyeye alınma)

44. 1-AYRIŞTIRMA Toplanan organik atıklar kompostlama işleminden önce manuel ve mekanik olarak ayırma işlemine tabi tutulur. Amaç: Ekonomik değeri olan maddelerin ayrılması; plastik, cam gibi inert madde ve kimyasal kirleticilerin miktarının en aza indirilmesidir.

45. 2-PARÇALAMA Katı atık işleme tesisine gelen atıklar, tesis içerisinde hareketli bantlar ile eleme ve boyut küçültme ünitelerine iletilir. Yabancı maddelerden arındırılmış, elenmiş ve boyutları küçültülmüş organik atıklar (yemek artıkları ve yeşil atıklar) kompostlama için biyolojik parçalama ünitesine iletilirler.

46. FERMANTASYON Fermentasyon işlemi üç evrede gerçekleşir: • Mezofilik evre • Termofilik evre • İyileştirme(soğuma)evresi Bu evrelerde işlem yapan mikroorganizmalar şunlardır:

47. 1-Mezofilik Evre Birinci aşamada mezofilik bakterilerle beraber aktinomisetler, mayalar ve diğer mantarlar; yağları,proteinleri ve karbonhidratları ayrıştırır. Sıcaklık 300C’ye erişinceye kadar küf mantarları,bakteriler,protozonlar aktif rol oynar.30-400C arasında aktinomisetler egemen olmaya başlarlar ve ortamda topraksı koku meydana yayılır.Aktinomisetler asıl humuslaştırı organzimalar olarak bilinir. Aerobik Mezofilik Bakteri

48. 2-Termofilik Evre Sıcaklık 40-500C’ye ulaştığında kompostlamayı başlatan organzimaların hemen hemen tamamı ölür ve bunların yerini 700C sıcaklığa kadar dayanabilen ve ısı üretebilen termofilik bakteriler alır. Termofilik bakteriler kendileri için mevcut besini tükettiklerinde ısı üretmeyi durdururlar ve kompost soğumaya başlar. Termofilik Corynebacterium

49. 3-İyileştirme (Soğuma) Evresi • Kompostlamanın sonuç aşamasında,çok sayıda solucan ve böcek larvaları oluşmaktadır. • Ürün kalitesini yükselmek için,öğütme,elekten geçirme,gerekirse kurutma ve paketlemeyi içerir.ürün iyileştirme işlemi ürünün açık havada 30-60 gün bekletilerek koyu rnkli,kısa fiberli,kararlı hale gelmesidir. Olgunlamamış kompost Olgunlaşmış kompost

50. Kompostlaştırma işleminde patojenik organzimaların aktiviteleri sonucu ( virüsler,bakteriler,protozoa,küf vb.)etrafta hastalık sorunları ortaya çıkarabilir.Bunu önlemek için yüksek sıcaklıkta (T>60 C) kompostlaştırma işlemi uygulanır.Koku sinek ve gürültü problemleri oluşabilir.Koku problemi etkin havalandırma ile giderilebilir.