Mikroorganizmaların biyoscrubber üzerindeki etkisi

Biyolojik mekanizmayı kullanmak üzere tasarlanan biyoscrubber'lar, gaz halindeki kirliliğin giderilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle hidrojen sülfür (H₂S), amonyak (NH₃) ve uçucu organik bileşikler (VOC'ler) gibi kükürt bileşikleri üzerinde oldukça etkilidirler.

Biyoscrubber, kirlenmiş gaz akımlarını, mikroorganizmaların yaşadığı ve kirleticileri biyolojik olarak parçaladığı bir sıvı ortamdan (genellikle su veya özel yıkama çözeltisi) geçirerek çalışır. Biyoscrubber sistemlerinde bakteriler, birincil biyolojik arıtma ajanı olarak görev yapar.

MİKROORGANİZMA

Kirleticilerin biyolojik olarak parçalanmasında bakteriler rol oynar. Bu bakteriler, biyokimyasal süreçler yoluyla, biyoscrubber'daki gaz akımıyla suya taşınan kirleticileri parçalayarak daha az veya tamamen zararsız bileşiklere dönüştürür. Bu amaçla kullanılan mikroorganizmalar, kirletici türüne göre seçilir.

BELİRLİ MİKROORGANİZMA TÜRÜ

• Kükürt Oksitleyen Bakteriler (kükürt bileşikleri için)

Sülfürlerin biyolojik olarak uzaklaştırılması en iyi Thiobacillus, Sulfolobus ve diğer bilinen renksiz kükürt bakterileriyle gerçekleştirilir. Bunlar, teknolojik açıdan en uygun kükürt oksitleyici bakterilerden bazılarıdır. Özellikle yüksek sülfür oksidasyon oranları, çok düşük besin değerleri ve oksijen ve sülfürlere karşı çok yüksek afiniteleri nedeniyle uygundurlar. Bu bakteriler, düşük oksijenli biyoreaktörlerde ve doğal ortamda sülfürlerin kimyasal arıtımından daha iyi performans gösterirler. Kükürt oksitleyici bakterilerin reaksiyon mekanizması, H₂S'yi sülfata (SO₄²⁻) dönüştürerek çalışır.

En yaygın ve en kapsamlı şekilde incelenen cins Thiobacillus sp.'dir. Birçok türü asidofiliktir ve optimum pH aralığı 1-6'dır. Bununla birlikte,

Bazı türler alkali ortamlarda da işlev görebilme yeteneğine sahiptir.

Kükürt oksitleyen bakterilerin farklı türleri de farklı sıcaklık aralıklarına sahiptir. Çoğu mezofilik veya termofilik iken, Thermothrix azorensis gibi birkaç bakteri 76 °C ila 86 °C gibi yüksek sıcaklıklarda bile faaliyet gösterir.

• Nitrifikasyon ve Denitrifikasyon Bakterileri

Biyoscrubber sistemlerinde amonyağın giderilmesinde nitrifikasyon hayati önem taşır.

Bu, amonyağın (NH₃) iki aerobik süreçte biyolojik olarak nitrit (NO₂) ve ardından nitrata (NO₃) dönüştürülmesini (oksidasyonunu) içerir. Nitrifikasyon, amonyak oksitleyici bakteriler ve nitrit oksitleyici bakteriler olarak bilinen iki farklı bakteri grubu tarafından gerçekleştirilir; bu bakterilerden Nitrosomonas ve Nitrobacter türleri amonyağı nitrit ve nitrata oksitleyerek saflaştırır.

Aminler, kompostlama tesislerinde, atıksu arıtma tesislerinde, çöplüklerde ve hayvan çiftliklerinde kokuların başlıca nedenidir. Özellikle Pacoccus ve Arthrobacter bakteri aileleri, _{trimetilamin, dimetilamin ve metilaminin} parçalanmasında kullanılır. Tipik olarak, bu türler oksijen seviyelerinin sınırlı olduğu ortamlarda nitrit ve nitratı denitrifikasyon yoluyla N2 gazına dönüştürür.

• Volatile Organic Compounds (VOC) Removal:

Kimyasal yapılarına bağlı olarak, uçucu organik bileşikler (VOC'ler) belirli bakteri türleri tarafından giderilebilir. Etanol, metanol, aseton, metil etil keton ve metil izobütil keton gibi VOC'ler, biyolojik yıkayıcılar kullanılarak etkili bir şekilde arıtılabilir. Bu yıkayıcılar, karbon bazlı organik kirleticileri CO₂ ve H₂O gibi zararsız yan ürünlere dönüştürebilen Pseudomonas, Bacillus ve Arthrobacter gibi mikroorganizmalar kullanır.

Büyüme hızı genellikle pH, sıcaklık, iyonik yük, toksik bileşiklerin varlığı ve substrat konsantrasyonu gibi faktörlere bağlıdır. Mikrobiyal büyüme hızını anlamak sistem için önemlidir çünkü biyokütle tutma süresini ve spesifik substrat dönüşüm oranını belirlemede önemli bir parametredir. Büyüme ile substrat konsantrasyonu, sınırlayıcı bir faktör olduğunda, Monod denklemi aracılığıyla belirlenebilir:

Burada μ, özgül büyüme hızı ^(h−1), μmax, maksimum özgül büyüme hızı ^(h−1), Ks, Monod sabiti ^(gm−3) ve Cl, substrat konsantrasyonudur ^(gm−3).

Biyolojik arıtma sistemlerinin en iyi performansı göstermesi için, bu bakterilerin uygun koşullarda tutulması çok önemlidir. Bu koşullar sıcaklık, pH, besin maddeleri, oksijen ve nem gibi faktörlere bağlıdır. Tipik olarak, bakteriler, bakteri aktivitesini desteklemek ve besin maddeleri ile enerji kaynaklarını almalarını sağlamak için sistem içinde sıvı bir fazda tutulurlar.

BİYOPROSES KONTROLÜ, BİYOTEMİZLEYİCİLERDE

• Sıcaklık ve pH

Seçilen bakteri türüne göre sıcaklık ve pH değerleri optimize edilmelidir.

• Oksijen

En uygun biyolojik aktivite için minimum ^{1-2 mg/L} çözünmüş oksijen konsantrasyonu önerilir.

• Humidity

Filtre yatağının nem içeriği, biyolojik yıkayıcı performansında kritik bir faktördür. Mikroorganizmaların temel ihtiyaçlarını karşılamak için gereken nem içeriği, ağırlıkça yaklaşık %20 ila %60 arasındadır. Optimum seviyenin altındaki nem seviyeleri yatağın kurumasına neden olabilirken, fazla su oksijen eksikliğinden dolayı kötü kokulu emisyonlara yol açabilir.

• Besinler

Mikrobiyal biyolojik bozunma aktivitesini sürdürmek için su fazına bir besin çözeltisi eklenmelidir. Mikroorganizmalar genellikle büyümek ve metabolize olmak için makro besinlere _{(C, H, O, N, P ve S)} ve _{mikro besinlere} (vitaminler ve metaller) ihtiyaç duyarlar. Bu nedenle, su fazına _KH2PO4, _KNO3, _(NH4)2SO4, _NH4Cl, FeSO4 vb. eklenebilir.

ÇÖZÜM

Biyolojik yıkayıcılar, oksitleyici kimyasallar kullanmayan çevre dostu sistemler olarak sınıflandırılır. Biyolojik yıkayıcı, zararlı kirleticileri daha düşük tehlikeli formlara veya kararlı yan ürünlere dönüştürmek için mikrobiyal süreçler kullanır.

Biyolojik arıtma sistemlerinde bakteri kullanımı, özellikle hidrojen sülfür (H2S), amonyak (NH3) ve uçucu organik bileşikler (VOC'ler) gibi bileşiklerin giderilmesi için hava kirliliği kontrolünde etkili ve sürdürülebilir bir stratejidir.

Biyoscrubber ürünümüz hakkında daha fazla bilgi edinin: https://ergil.com/scrubber-systems/bio-scrubber/