Synergistic Effect of Polymer Beads Used as Scraper and Different Aeration Intensities on Membrane Fouling

Abstract

Membran biyoreaktörlerin (MBR) işletimi sırasında karşılaşılan en önemli problemlerden biri biyotıkanma sorunudur. Bu makalede düşük ve yüksek havalandırma yoğunluğunun (150 L/s ve 350 L/s) ve boncuk kullanımının membran biyotıkanması üzerindeki sinerjistik etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu sorunun çözümüne yönelik olarak, öncelikle biyofilm sıyırıcı etkisinden faydalanmak amacıyla polimer boncukların üretimi ve optimizasyonu yapılmıştır. Seçilen boncuklar ile yüksek ve düşük iki farklı havalandırma yoğunluğunda üç reaktör işletmesi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon sonuçlarına göre %12,5 polivinil alkol (PVA) ve %1 sodyum aljinat (S.A) kullanılarak hazırlanan, 2 saat süre ile %5,5 borik asit-%2 CaCl2 karışımında ve 15 dakika süre ile 0,3 M fosfat çözeltisi içerisinde bekletilen boncuklar seçilmiştir. 350 L/s ile yapılan 1. MBR işletmesi sonucunda transmembran basıncı (TMP) 280 mbar olarak kaydedilirken havalandırmanın yoğunluğunun yarıya düşürüldüğü ikinci işletme sonunda TMP 440 mbar’a yükselmiştir. Bu sonuçlara göre membran biyotıkanması, düşük havalandırma yoğunluğunda yüksek havalandırma yoğunluğuna göre %57 oranında artış göstermiştir. Kimyasal yıkama sonrası yüksek havalandırma koşulları ile 3. kez işletilen MBR’da işletme sonunda maksimum TMP değeri 350 mbar olarak kaydedilmiştir. Yüksek havalandırma koşullarındaki iki işletme karşılaştırıldığında 1. işletmeye göre 3. işletme sonunda TMP değerinde gözlenen %25 artış membran modülünde meydana gelen geri dönüşümsüz tıkanmanın bir sonucu olarak değerlendirilmiştir. Bu nedenle polimer boncukların yüksek olmayan havalandırma koşulunda da ilave membran sıyırıcı özellikleriyle biyofilm önleme adına ek olumlu etki ortaya koyması kritik öneme sahiptir. Havalandırma koşulları ve polimer boncukların ortak kullanımı ve tasarlanan işletme koşullarına göre optimizasyonu biyotıkanmanın kontrol altına alınması ve havalandırma maliyetlerinde iyileşmeye neden olacaktır.