MBBR Atıksu Arıtma Süreçleri Hakkında Detaylı Bilgi 

MBBR (Hareketli Yatak Biyofilm Reaktörü), atıksu arıtımında kullanılan yenilikçi bir biyolojik proses türüdür. Bu sistemde, yüksek yüzey alanına sahip plastik taşıyıcılar reaktör içerisinde serbestçe dolaşır ve üzerlerinde oluşan biyofilm tabakasında mikroorganizmalar büyür. Bu mikroorganizmalar atıksudaki organik maddeleri, azotlu bileşikleri ve diğer kirleticileri parçalayarak suyu arıtır. MBBR teknolojisi, klasik aktif çamur sistemlerinin ve sabit biyofilm (örneğin damlatmalı filtre) sistemlerinin avantajlarını bir araya getirir. Özellikle yüksek arıtma verimi, kompakt tasarım (daha küçük tank hacimleri) ve kolay işletme avantajları ile hem endüstriyel hem evsel atıksu arıtımında popüler hale gelmiştir. Aşağıda MBBR arıtma prosesinin tüm aşamaları, her aşamada izlenmesi gereken parametreler, yorumlanma şekilleri ve kullanılan ekipmanlar ile birlikte ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Ayrıca MBBR’nin uygulama alanları, arıtılabilen tipik kirleticiler, Türkiye ve AB’deki deşarj standartları, tasarım kriterleri, tasarım/işletme ipuçları ve dikkat edilmesi gereken hususlar da detaylı biçimde ele alınmıştır.

MBBR Arıtma Prosesinin Aşamaları ve İzlenecek Parametreler

MBBR ile entegre bir atıksu arıtma tesisi genellikle ön arıtma, birincil arıtma, biyolojik arıtma (MBBR reaktörleri), ikincil arıtma (çökeltim) ve gerekiyorsa ileri arıtma & dezenfeksiyon aşamalarından oluşur. Her bir aşamada, prosesin etkin şekilde çalışmasını sağlamak için belirli parametreler ölçülür ve yorumlanır. Ayrıca her aşamada farklı ekipmanlar kullanılır. Aşağıda aşama bazında bilgiler sunulmuştur:

Ön Arıtma (Preliminary Treatment)

Ön arıtma, atıksudaki büyük katı maddelerin, çökelebilen kum ve yağ gibi maddelerin uzaklaştırıldığı ilk adımdır. Bu aşama, sonraki biyolojik prosesleri ani yüklerden ve fiziksel tahribattan korur.

Ölçülmesi Gereken Parametreler

Debi (Akış Hızı): Giriş atıksu debisi sürekli ölçülmelidir. Yüksek debiler, taşkın riskine ve ekipman aşırı yüklenmesine yol açabileceğinden debi ölçer (flowmeter) ile izlenir. Debi verileri, tasarım kapasitesinin aşılması durumunda önlem almak veya dengeleme hacmini belirlemek için yorumlanır. ​

pH: Giriş atıksuyunun pH değeri kontrol edilir. Özellikle endüstriyel kaynaklı atıksularda aşırı asidik veya bazik pH, biyolojik işlemlere zarar verebilir. pH değeri genellikle 6-9 aralığında tutulmalıdır; bu aralık dışında ise nötrolizasyon gibi önlemlere ihtiyaç duyulur. ​

Sıcaklık: Atıksu sıcaklığı ölçülür. Yüksek sıcaklıklar (ör. >40°C) mikroorganizmaları olumsuz etkileyebilir, düşük sıcaklıklar ise biyokimyasal reaksiyon hızlarını yavaşlatır. Ölçülen sıcaklık, biyolojik aşamada faaliyet gösteren mikroorganizmaların performansını öngörmek için yorumlanır. ​

Katı Atık Yükü: Izgaralarda tutulan kaba atık miktarı ve kum tutucuda biriken kum miktarı izlenir (günlük çıkarılan atık hacmi veya kütlesi). Bu parametreler, ön arıtmanın verimini gösterir. Örneğin, fazla miktarda katı atık tutuluyorsa, atıksuda gelen kirletici yükünün yüksek olduğu yorumu yapılır ve bertaraf planları buna göre düzenlenir. ​

Kullanılan Başlıca Ekipmanlar ​

Izgaralar: Kaba ve ince ızgaralar, atıksudaki iri katı cisimleri (bez, plastik, pet şişe, vb.) tutar. Genellikle mekanik temizlemeli ızgaralar kullanılır. Kaba ızgara sonrasında daha dar aralıklı ince ızgara yer alır. ​

Kum Tutucu: Atıksudaki kum, çakıl gibi inorganik tanecikleri çöktürerek ayıran ünitedir. Havalı veya havalandırmasız (yatay akışlı) tipte olabilir. Kum tutucuda biriken malzeme periyodik olarak temizlenir. ​

Yağ Tutucu: Özellikle endüstriyel ve mutfak atıksularında bulunan yağ ve gresin yüzdürülerek ayrılması için kullanılır. Yüzeye çıkan yağ tabakası sıyırıcılarla alınır. ​

Dengeleme (Eşitleme) Tankı: Debi ve kirlilik konsantrasyonlarındaki dalgalanmaları azaltmak için ön arıtmadan sonra genellikle bir dengeleme tankı bulunur. Bu tank, atıksuyun homojenleştirilmesini ve pompa ile sürekli sabit akışla biyolojik üniteye iletilmesini sağlar. Dengeleme tankında karıştırıcılar kullanılarak katıların çökelmesi önlenir ve atıksu kalitesi zaman içinde dengelenir.

Pompa İstasyonu: Ön arıtmadan çıkan atıksuyun istenen akış hızında ve basınçta biyolojik reaktör(ler)e gönderilmesi için pompalar kullanılır. Debi ölçerler genellikle pompa istasyonlarında veya dengeleme tankı çıkışında bulunur. ​

Birincil Arıtma (Primary Settling)

Birincil arıtma, askıda katı maddelerin ve bazı organik kirliliklerin yerçekimi ile çöktürülerek uzaklaştırıldığı aşamadır. MBBR prosesinde, debi ve kirlilik yüküne bağlı olarak birincil çöktürme kullanılabilir; amacı biyolojik reaktöre gelen yükü azaltmaktır.

Ölçülmesi Gereken Parametreler ve Yorumu ​

Toplam Askıda Katı Madde (AKM) Girişi/Çıkışı: Atıksuyun birincil çöktürme tankına girişindeki ve çıkışındaki AKM konsantrasyonu (mg/L) ölçülür. Giriş-çıkış farkı, birincil arıtmanın ne kadar askıda madde tuttuğunu gösterir. Örneğin, giriş AKM 300 mg/L iken çıkış AKM 150 mg/L ise %50 oranında askıda katı giderimi gerçekleşiyor demektir. Yüksek AKM giderimi, sonraki biyolojik aşamada daha düşük yük demektir. ​

Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) Girişi/Çıkışı: Bazı çözünmüş organikler hariç, askıda haldeki organiklerin bir kısmı birincil çöktürme ile giderilebilir. Giriş ve çıkış KOİ değerleri ölçülerek birincil arıtmanın organik yükü ne kadar azalttığı anlaşılır. Tipik olarak birincil çöktürme, KOİ’nin %20-30’unu, BOİ’nin %25-35’ini giderebilir. Eğer birincil arıtma verimi düşükse, atıksudaki partiküler organiklerin ince olduğu veya tankta bekleme süresinin yetersiz olduğu yorumu yapılabilir. ​

Çöken Çamur Hacmi ve Özellikleri: Birincil çöktürme tankının tabanında biriken çamurun hacmi ve özellikleri (yoğunluk, su içeriği) izlenir. Çamur hacmi artışı, giriş yükünün fazla olduğuna işaret edebilir. Biriken çamurun çamur yaşı burada önemli değildir (ham birincil çamurdur), ancak aşırı birikme olursa tank verimi düşer. Düzenli aralıklarla ölçülen çamur yüksekliği/volümü, pompalama sıklığını belirlemek için kullanılır. ​

Kullanılan Başlıca Ekipmanlar ​

Birincil Çöktürme Tankı: Genellikle yuvarlak (merkezden beslemeli) veya dikdörtgen kesitli bir çökeltim havuzudur. Atıksu belli bir Hidrolik Bekleme Süresi (HRT) (genellikle 1-2 saat) boyunca bu tankta yavaşça ilerlerken katı maddeler dibe çöker. Tankın yüzeyinde yavaş hareket eden toplayıcı köprüler bulunur; dipteki çamuru sıyırıcılar merkeze veya bir huniye doğru iterek çamur çıkarma hattına gönderir. Yüzeydeki yağ ve köpükler de yüzey sıyırıcılarla toplanarak uzaklaştırılır. ​

Çamur Pompası ve Çamur Çukurları: Birincil tank dibinde toplanan ham birincil çamur, pompa ile çamur işleme ünitesine (örneğin çamur yoğunlaştırıcıya) gönderilir. Pompa kontrolü, tankta istenen maksimum çamur birikimine ulaşınca devreye girecek şekilde yapılır. ​

Ölçüm Ekipmanı: Tank çıkışında genellikle AKM ölçümü için numune alma noktaları bulunur. Online sensörler de (örneğin bulanıklık sensörleri) kullanılabilir. Ayrıca debi ölçerler, tank giriş veya çıkış akımında bulunabilir. ​

Biyolojik Arıtma – MBBR Reaktörleri

Bu aşama, MBBR prosesinin kalbidir. Taşıyıcı ortamların içinde gelişen biyofilm sayesinde organik maddelerin oksidasyonu ve besin maddelerinin (azot, fosfor) giderimi bu reaktörlerde gerçekleşir. Biyolojik arıtma genellikle birden fazla kademeli reaktör şeklinde tasarlanır: Örneğin ilk kademede karbon giderimi (BOİ/KOİ giderimi) odaklı aerobik MBBR, ikinci kademede nitrifikasyon odaklı aerobik MBBR; veya toplam azot giderimi isteniyorsa anoksik MBBR + aerobik MBBR şeklinde ardışık düzenleme yapılabilir. Her reaktör, içinde belirli oranda (% doluluk) plastik biyofilm taşıyıcıları barındırır.

Ölçülmesi Gereken Parametreler ve Yorumu ​

Çözünmüş Oksijen (DO) Seviyesi: Aerobik MBBR reaktörlerinde DO, sürekli izlenen bir parametredir. Tipik olarak ~2 mg/L düzeyinde çözünmüş oksijen sağlanır. DO değerinin 1 mg/L’nin altına düşmesi, oksijen yetersizliği olduğunu ve organik madde parçalanması ile nitrifikasyonun yavaşlayacağını gösterir. Aşırı yüksek DO (>4 mg/L) ise enerji israfına işaret eder. Operatörler DO sensörlerinden gelen değere göre üfleyici (blower) kapasitesini ayarlar; böylece hem verimli arıtma hem enerji optimizasyonu sağlanır. Nitrifikasyon (amonyumun nitrite/nitrata oksidasyonu) için özellikle DO kritik olup en az ~1,5–2 mg/L altına inmemelidir.

pH ve Alkalinite: Biyolojik reaktörlerde pH 6,5–8,5 aralığında tutulur. Biyokimyasal reaksiyonlar (özellikle nitrifikasyon) alkalinite tüketir ve pH’ı düşürebilir. pH sürekli ölçülür; eğer pH < 6,5 seviyesine gerilerse nitrifikasyon hızı ciddi oranda düşer ve gerekiyorsa alkali kimyasal dozajıyla (örn. sodyum bikarbonat veya kireç) müdahale edilir. Yüksek pH (>9) da mikroorganizmalara zarar verebilir. Alkalinite takibi, nitrifikasyon kapasitesini yorumlamak için önemlidir – örneğin, 1 mg NH4-N’nin nitrifikasyonla giderimi ~7 mg/L CaCO₃ alkalinite tüketir, bu yüzden giriş suyu alkalinitesi belirli bir değerin altına inerse dışarıdan ilave gerekir. ​

Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) ve Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ5): MBBR reaktörüne giriş ve çıkış suyu KOİ/BOİ değerleri belirli periyotlarla ölçülür (günlük kompozit numuneler). Giriş-çıkış farkı, biyolojik arıtmanın organik madde giderim performansını gösterir. Örneğin, MBBR girişinde KOİ 500 mg/L, çıkışında 100 mg/L ise %80 giderim sağlandığı anlaşılır. Eğer beklenenden düşük bir giderim görülürse (parametreler yüksek çıkarsa), bunun nedeni yetersiz taşıyıcı doluluğu, düşük sıcaklık, toksik giriş veya yetersiz oksijen olabilir – bu sonuçlara göre yorum yapılır. ​

Amonyum Azotu (NH4-N) ve Nitrat (NO3-N): Özellikle nitrifikasyon/denitrifikasyon hedeflenen sistemlerde, azot bileşikleri düzenli olarak izlenir. Amonyum (NH4⁺) konsantrasyonu aerobik MBBR çıkışında ölçülür; yüksek amonyum değerleri (beklenenin üzerinde) nitrifikasyonun yetersiz kaldığını gösterir. Bunun yorumu, ya çamur yaşının (biyofilm yaşı) yetmediği, ya DO yetersizliği, ya da sıcaklık/pH gibi faktörlerden kaynaklı olabileceğidir. Nitrat (NO3⁻) ise eğer anoksik denitrifikasyon aşaması varsa, denitrifikasyon sonrası ölçülür; yüksek nitrat, denitrifikasyonun eksik olduğunu gösterir. Anoksik reaktör var ise, Oksidasyon-İndirgeme Potansiyeli (ORP) ölçümü de yapılabilir – ORP’nin ~-100 mV civarına düşmesi anoksik koşulların sağlandığını ve denitrifikasyon için uygun ortam olduğunu gösterir.

Toplam Azot (TN) ve Toplam Kjeldahl Azotu (TKN): Çıkış suyu kalitesini izlemek amacıyla toplam azot analizleri (TKN + NO2+NO3) periyodik olarak yapılır. TN değeri, arıtmanın çevre mevzuatına uygunluğunu kontrol etmek içindir (özellikle alıcı ortam deşarj limitleri kapsamında). Yüksek TN, ya nitrifikasyon ya denitrifikasyon eksikliğini gösterir ve proses gözden geçirilir. ​

Phosphorus (P) Compounds: Since MBBR systems alone do not remove much phosphorus, inlet/outlet orthophosphate or total phosphorus measurement is monitored if chemical phosphorus removal is integrated. High phosphorus values indicate the need for increased chemical dosage or additional treatment if necessary. (Note: Biological phosphorus removal is limited to MBBR, chemical precipitation is usually integrated.) 

Sürekli Gözlem ve Diğer Parametreler: Biyolojik reaktörde sıcaklık da izlenir (özellikle açık havuzlarda kışın düşebilir). Sıcaklık azaldığında biyolojik reaksiyon hızlarının düştüğü görülür ve yorumlanır (Örn. <15°C’de nitrifikasyon hızı yavaşlar). Koku ve görsel gözlem de önemlidir: Taşıyıcıların yüzey durumu (biyofilm rengi kahverengi/bej olmalı; siyah renk anaerobikleşmeyi gösterebilir), köpüklenme durumu (aşırı köpük, aşırı biyolojik aktivite veya yüzey aktif madde varlığına işaret edebilir) gibi işletme gözlemleri de parametre takibinin parçasıdır. Gerekirse biyofilm üzerindeki mikroorganizma kompozisyonunu anlamak için mikroskobik analizler yapılabilir (özellikle nitrifikasyon bakterilerinin varlığı, ipliksi organizmalar vs. incelenebilir).

Kullanılan Başlıca Ekipmanlar ​

MBBR Reaktör Tankı: Beton veya çelikten imal, genellikle dikdörtgen veya silindirik havuzlardır. Her bir reaktör, belirlenen Hidrolik Bekletme Süresi (HRT) kadar suyu tutacak hacimde tasarlanır (örneğin organik madde giderimi için ~4-6 saat, nitrifikasyon için ilave 4-6 saat gibi toplam HRT). Reaktör içinde biyofilm taşıyıcı medya bulunur. Taşıyıcılar tipik olarak polietilen benzeri malzemeden yapılmış, çapı ~1-3 cm, silindirik veya özel şekilli parçacıklardır. Medyanın yoğunluğu suya yakın (~0.95-0.98 g/cm³) olduğu için su akımı içinde askıda kalırlar. Taşıyıcıların reaktördeki hacimsel doluluk oranı genelde %40-60 aralığındadır (tasarımda sık kullanılan değer ~%50). Bu, örneğin 100 m³’lük bir reaktörde ~50 m³ hacminde taşıyıcı bulunması demektir. Daha yüksek doluluk (%70 üzeri) tavsiye edilmez çünkü medyaların hareket kabiliyeti ve oksijen transferi kısıtlanabilir. ​

Havalandırma Sistemi: Aerobik MBBR tanklarında, tabanda ince/kaba kabarcıklı difüzörler ve bunlara hava basan blowerlar (üfleyiciler) bulunur. Difüzörler ortama sürekli hava vererek iki işlevi yerine getirir: (1) Oksijen sağlamaki (2) Karıştırma ile medyaların homojen dağılmasını sağlamak. Difüzörler eşit aralıklarla tabana yerleştirilir ki tank genelinde ölü bölge kalmasın. Blower kapasitesi otomasyonla DO set değerine göre modüle edilebilir. Anoksik tanklarda ise blower bulunmaz; onun yerine suyu karıştırmak için mekanik karıştırıcılar kullanılır (taşıyıcıların askıda kalması için). ​

Medya Tutucu Ekranlar: Her reaktör tankının çıkışında, suyun taşınıp sonraki bölüme giderken taşıyıcı parçacıkların dışarı kaçmasını engelleyen paslanmaz çelik süzgeç/elek sistemleri vardır. Bu elekler, sık aralıklı (ör. 3-5 mm aralıklı) kama tel ızgaralar veya delikli saclar şeklinde olabilir ve tipik olarak dikey silindir veya düz plaka formunda reaktör çıkışına monte edilir. Taşıyıcı medyalar bu eleklerden geçemeyip reaktörde kalır, arıtılan su ise elek aralarından serbestçe akarak çıkar. Ekranlar, medyanın tıkanmaması için belirli aralıklarla geri yıkama sistemine veya fırçalı temizlemeye sahip olabilir.

İç Geri Devir Pompası: Eğer toplam azot giderimi hedefleniyorsa (nitrifikasyon + denitrifikasyon), aerobik (nitrifikasyon) reaktörü çıkışındaki nitratı tekrar anoksik reaktöre döndüren bir iç resirkülasyon pompası kullanılır. Örneğin nitrifikasyon tankı effluentinin %200-400’ü kadar debi anoksik reaktöre geri devredilebilir. Bu pompa, bir boru hattıyla nitratça zengin suyu anoksik kısma taşır ki orada heterotrofik bakteriler organik maddeyi kullanarak nitratı denitrifiye edebilsin. Bu ekipmanın performansı, istenen toplam azot giderimi için kritiktir; ayarlanan geri devir oranı ile çıkış nitrat konsantrasyonu arasında ilişki takip edilir. ​

Sensör ve Ölçüm Cihazları: MBBR reaktörlerinde online sensörler yaygın olarak kullanılır. DO probu, pH probu, sıcaklık sensörü, ORP probu (anoksik tanklarda) gibi ekipmanlar sürekli veri sağlar. Bu sensörlerin verileri PLC/SCADA sistemine aktarılarak operatöre gerçek zamanlı izleme imkânı verir. Ayrıca gerektiğinde numune almak için musluklar/portlar bulunur (laboratuvar analizleri için KOİ, NH4, NO3 ölçümleri gibi). ​

İkincil Arıtma – Çöktürme (Secondary Clarification)

MBBR reaktörlerinden çıkan su, biyolojik arıtma sonucunda ayrışan biyofilm parçacıkları ve kalan askıda katıları içerir. İkincil çöktürme, bu katıları sudan ayırarak arıtılmış suyu berraklaştırma işlemidir. MBBR sisteminde aktif çamur prosesindeki gibi yoğun bir çamur geri devir döngüsü yoktur; ancak biyofilmden kopmuş mikroorganizmalar ve ince askıda maddeler mutlaka çöktürülerek uzaklaştırılmalıdır. Bu aşama sayesinde çıkış suyu, deşarj standartlarını sağlayacak düzeyde düşük AKM’ye sahip olur.

Ölçülmesi Gereken Parametreler ve Yorumu ​

Askıda Katı Madde (AKM) ve Bulanıklık: İkincil çöktürme tankı çıkış suyunda AKM konsantrasyonu kritik bir performans göstergesidir. Genelde <30 mg/L AKM hedeflenir (standartlara uygunluk için). Online bulanıklık ölçer cihazları da sürekli izleme yapabilir. Eğer çıkış AKM değerleri yükselirse (ör. 50+ mg/L), bu durum çöktürme veriminin azaldığını gösterir. Yorum olarak, çökeltim tankında yükün fazla olduğu, hidrolik bekletme süresinin yetersiz olduğu ya da olası bir çamur kaçağı sorunu olduğu anlaşılabilir. Gerekirse çökeltim havuzunda yüzeysel yük azaltılarak (debiyi düşürerek) veya kimyasal ilave edip flok oluşumunu iyileştirerek müdahale yapılır.

Çökeltilebilir Katı Madde ve Çamur Hacim İndeksi (ÇHİ): İkincil çamurun kalitesini değerlendirmek için belirli periyotlarla laboratuvarda çamur hacim indeksi (SVI) ölçümü yapılabilir. Bu, ayrılan biyofilm parçacıklarının çökelme karakteristiğini gösterir. MBBR sisteminde SVI tipik olarak aktif çamur sistemine göre daha düşüktür çünkü floklar daha ağır ve kompakt olabilir. Yüksek SVI (örn. >150 mL/g) çökelmenin kötü olduğunu, su yüzeyinde bulanıklık/artık çamur kalabileceğini gösterir. ​

Yüzey Köpük ve Katı Birikimi: Çöktürme havuzu yüzeyinde birikme (yüzen çamur tabakası) olup olmadığı gözlemlenir. Eğer var ise, bu tipik olarak çamurun yaşlanması veya denitrifikasyon gazı ile yüzeye çıkmasıyla ilişkilendirilir. Bu durumda yüzey sıyırıcıları devrede olmalı ve gerekirse çamur bekletme süresi kısaltılmalıdır. ​

Kullanılan Başlıca Ekipmanlar ​

İkincil Çöktürme Tankı: Genelde dairesel şekilli, merkezden beslenen geniş çaplı çökeltme tankları kullanılır. MBBR çıkış suyu merkezi dağıtıcı yapıyla tanka verilir, su yavaş yukarı ve radyal akarken katılar dibe çöker, arıtılmış su üst çevredeki savaklardan taşarak çıkar. İkincil tankın yüzeyinde yavaş dönen bir köprü ve sıyırıcı paletler bulunur; bunlar dipteki çamuru merkeze doğru tarar, yüzeydeki yüzer çamuru da bir hunide toplar. Dibe çöken çamur, esasen biyofilmden kopan artık biyokütledir ve atık çamur olarak sistemden çekilir. (MBBR’de aktif çamurdaki gibi sürekli geri devir olmadığı için, bu çamur tipik olarak doğrudan atılır veya minimum oranda geri gönderilir.) ​

Lamelli Ayırıcılar (Opsiyonel): Yer kazanmak için bazı MBBR sistemlerinde klasik geniş çöktürme havuzu yerine kompakt lamelli çöktürme üniteleri kullanılabilir. Bu ekipmanlarda, eğimli plaka veya tübüler yerleştirmeler sayesinde çökelme yüzeyi arttırılır ve aynı hacimde daha etkin çökeltme sağlanır. Parametre takibi açısından işlevi aynıdır (AKM giderimi). ​

DAF (Çözünmüş Hava Flotasyonu) (Opsiyonel): Özellikle endüstriyel uygulamalarda, biyolojik arıtım sonrasında DAF ünitesi kullanılarak çok ince ve hafif partiküller hava kabarcıklarıyla yüzdürülüp ayrılabilir. DAF, ikincil çöktürmeye alternatif veya ilave olarak kullanılabilir. Ekipman olarak basınçlı hava dozlaj sistemi ve kazıyıcılar içerir. AKM ölçümleri DAF çıkışında da yapılır ve tipik olarak oldukça düşük (<10 mg/L) katı maddeye ulaşılabilir. ​

Çamur Pompası: İkincil çökeltim tankının dibinde toplanan çamur, periyodik olarak bir pompa ile çekilir. Bu pompa genelde sabit zaman aralıklarıyla devreye girer ve biriktirilen fazla biyokütleyi çamur işleme ünitelerine gönderir. MBBR sisteminde bu çamur “atık biyofilm çamuru” olarak düşünülür. Aktif çamur sistemindeki gibi bir geri dönüş pompası (RAS) sürekli çalışmaz çünkü biyokütlenin büyük kısmı taşıyıcı yüzeylerinde kalır. ​

Ölçüm ve Kontrol Araçları: Çökeltme tankı çıkışında AKM sensörü veya bulanıklık (NTU) sensörü bulunabilir. Ayrıca çıkış suyunun debisi ve gerekiyorsa klorlama/UV sistemine iletim hızı burada ölçülür. Yüzeydeki çamurun durumunu izlemek için operatörler periyodik kontroller yapar; kimi sistemlerde yüzey kamera sistemleri ile uzaktan da gözlem yapılabilir. ​

İleri Arıtma ve Dezenfeksiyon (Tertiary Treatment & Disinfection)

MBBR + ikincil çöktürme sonrasında elde edilen su, alıcı ortama deşarj için genellikle yönetmelik standartlarını karşılar. Ancak bazı durumlarda daha da ileri arıtma gerekebilir: Örneğin çok düşük askıda katı isteniyorsa filtrasyon, fosfor giderimi için kimyasal arıtma, ** dezenfeksiyon** ile patojen giderimi veya ileri oksidasyon ile özel kirletici giderimi talep edilebilir. Bu aşama, çıkış suyu kalitesini parlatır ve yeniden kullanım (sulama, sanayi suyu) gibi amaçlar varsa suyu hazırlar.

Ölçülmesi Gereken Parametreler ve Yorumu ​

Bulanıklık ve AKM (Filtrasyon Sonrası): Eğer kum filtresi, disk filtre vb. kullanıldıysa filtrasyon çıkış suyunun bulanıklığı (NTU) ölçülür. Tipik olarak ≤5 NTU gibi çok düşük bulanıklık hedeflenir. Bu değer, dezenfeksiyon etkinliği için de kritiktir (düşük bulanıklık, UV ışınlarının veya klorun mikroorganizmalara erişimini artırır). Yüksek bulanıklık görülürse filtrede tıkanma veya medya problemi olabileceği yorumlanır ve geri yıkama sıklığı ayarlanır.

Fosfor (P) Konsantrasyonu: Kimyasal fosfor giderimi yapıldıysa (örneğin çıkışa yakın noktada koagülant kimyasal eklendi ve bir çöktürme/filtrasyon yapıldı), arıtılmış suda toplam fosfor analiz edilir. Genellikle alıcı ortam standartlarına göre 1-2 mg/L altı hedeflenir. Ölçülen değere göre kimyasal dozaj (FeCl₃, Al₂(SO₄)₃ gibi) optimize edilir. Yüksek fosfor kalıyorsa, kimyasal doz artırımı veya daha uzun reaksiyon süresi gerektiği çıkarımı yapılır. ​

Mikrobiyolojik Parametreler: Dezenfeksiyon uygulanacaksa, öncesinde ve sonrasında koliform bakteriler, E. coli veya fekal koliform sayıları periyodik test edilir. Özellikle arıtılmış suyun yeniden kullanımı veya yüzme amaçlı suya deşarjı söz konusuysa, dezenfeksiyon performansı için bu parametreler kritiktir. Örneğin klor dezenfeksiyonu sonrası toplam koliform <1000 adet/100 mL isteniyorsa ölçümlerle doğrulanır. Eğer limitlerin üzerinde bakteri tespit edilirse, dozaj yetersizliği veya temas süresi sorunları yorumlanır. ​

Serbest Klor (Varsa): Klor ile dezenfeksiyon yapılıyorsa, çıkış suyunda serbest bakiye klor ölçülür. Genellikle sudaki temas süresi sonunda ≥0,5 mg/L serbest klor bakiye olacak şekilde dozlama yapılır. Ölçülen bakiye klor değeri bunun altında ise dozaj artırılır; çok yüksekse deşarj öncesi klor giderimi (nötralizasyon sodyum bisülfit ile) gerekebilir. ​

UV Geçirgenliği (Varsa): UV dezenfeksiyon sistemlerinde suyun UV transmittansı (254 nm dalga boyunda % geçirgenlik) izlenir. Yüksek UVT (>60-70%) dezenfeksiyon için uygundur; eğer UVT düşük ise (renkli veya organik madde yüklü su) UV cihazının dozajı yetmeyebilir, bu durumda ön arıtma/filtrasyonun gözden geçirilmesi gerektiği yorumu yapılır. ​

Kullanılan Başlıca Ekipmanlar ​

Filtrasyon Üniteleri: Kum filtreleri (basınçlı veya yerçekimli hızlı kum filtreleri), mikrofiber disk filtreler veya kartuş filtreler, MBBR+çöktürme sonrası suyu daha da berraklaştırmak için kullanılır. Bu ekipmanlarda periyodik geri yıkama sistemleri vardır. Filtre öncesi genelde bir filtre besleme pompası ve ön tarafta basınç göstergeleri bulunur (basınç farkı artışı filtre tıkanmasını gösterir, belirli bir farkta otomatik geri yıkama tetiklenir).

Aktif Karbon Filtreleri (Opsiyonel): Bazı sistemlerde çözünmüş organiklerin (renk, koku veren maddeler, mikro kirleticiler) giderimi için granüler aktif karbon (GAC) filtreleri kullanılır. Bu durumda ekipman olarak silindirik kolonlar bulunur ve periyodik karbon yenilemesi gerekir. Parametre olarak UV254 absorbansı veya spesifik kimyasallar izlenebilir. ​

Dezenfeksiyon Sistemleri: İki yaygın dezenfeksiyon ekipmanı klor dozaj sistemi ve UV dezenfeksiyon ünitesidir. Klor sisteminde, sıvı sodyum hipoklorit (NaOCl) veya gaz klor suya dozlanır; dozlama pompası ve karıştırma ekipmanı bulunur. UV sisteminde, UV lambalarının bulunduğu bir reaktör tankı/kanalı vardır; su buradan akarken UV ışınlarına maruz kalır. Her iki sistem de çıkış suyundaki mikrobiyal yükü yok etmeye yarar. Klor nötralizasyon gerekirse de ayrıca sodyum metabisülfit dozlama ekipmanı bulunabilir. UV ünitesinde UV lamba sensörleri ve alarm sistemleri vardır (UV doz düşerse alarm verir). ​

Advanced Oxidation (Optional): For very difficult to decompose pollutants (such as drug residues), advanced oxidation equipment such as ozonation, hydrogen peroxide + UV can be found. In these systems, equipment such as ozone generator, ozone contact tank, peroxide dosing pump, etc. are installed. These are for very special cases and parameter monitoring is done with O₃ dosage, redox value or target chemical substance analyses. 

Sensör ve Kontroller: Filtrasyon ve dezenfeksiyon üniteleri etrafında debi ölçerler, basınç sensörleri, klor analizörleri, UV sensörleri gibi enstrümantasyon mevcuttur. İleri arıtma ünitelerinin otomasyonu, bu sensör verilerine göre geri yıkama başlatma, dozaj artırma gibi aksiyonlar alır. Örneğin, UV sisteminde su kalitesi değişirse (bulanıklık artışı gibi) sensör verisine göre alarm veya lamba güç modülasyonu olabilir. ​

Çamur İşleme (Sludge Treatment)

Her biyolojik arıtma tesisinde olduğu gibi MBBR prosesinde de arıtma aşamalarından uzaklaştırılan çamurun uygun şekilde işlenmesi ve bertarafı gerekir. Ön arıtmadan çıkan ızgara atıkları ve kum ayrı toplanır. Birincil arıtmadan birincil çamur, ikincil arıtmadan biyolojik artık çamur elde edilir. Bunlar genelde çamur yoğunlaştırma, stabilizasyon ve susuzlaştırma adımlarından geçirilir.

Ölçülmesi Gereken Parametreler ve Yorumu ​

Çamur Katı Madde İçeriği (%): Yoğunlaştırıcı veya susuzlaştırma ekipmanı beslemesi ve çıkışında katı madde oranı ölçülür. Örneğin, Belt press çıkışındaki susuzlaştırılmış çamurun kuru madde oranı %20 ise bu iyi bir performanstır. Düşük değer, polimer dozunu veya pres ayarlarını gözden geçirmek gerektiğini gösterir. ​

Çamur Hacmi: Üretilen günlük çamur hacmi kayıt altına alınır. Eğer beklenenden çok daha fazla çamur oluşuyorsa, atıksu karakterinde anormal bir durum (çok yüksek yüklü atıksu) ya da kimyasal dozların aşırı kullanımı düşünülebilir. Aşırı düşük çamur miktarı ise belki çamurun yeterince toplanamadığı veya sistemden kaçakla gittiğine işaret edebilir. ​

Stabilizasyon Göstergeleri: Eğer anaerobik çürütücü veya aerobik çamur çürütme reaktörü kullanılıyorsa, burada sıcaklık, pH, uçucu asit/alkalinite oranı (anaerobik için) gibi parametreler izlenir. Bunlar çamurun stabil hale gelip gelmediğini gösterir. Örneğin anaerobik çürütmede metan üretimi ölçülür; düşük metan üretimi çürütme sorununa yorumlanır. ​

Dekompozisyon Oranı: Çamur stabilizasyonu sonucu organik madde parçalanma yüzdesi hesaplanabilir (giren ham çamurdaki organik madde – çıkan stabil çamurdaki / giren * 100). Bu performans takibi için kullanılır. ​

Kullanılan Başlıca Ekipmanlar ​

Yoğunlaştırıcı (Thickener): Çamurun su içeriğini azaltmak için yerçekimli veya mekanik yoğunlaştırıcılar kullanılır. Yerçekimli yoğunlaştırma havuzunda çamur bekletilerek suyunun bir kısmı uzaklaştırılır; mekanik (ör. tamburlu veya belt thickener) sistemlerde polimer dozuyla suyun ayrılması hızlandırılır. ​

Çamur Stabilizasyon Reaktörleri: Yüksek miktarda biyolojik çamur çıkan tesislerde çamur stabilizasyonu için anaerobik çürütücüler (mevcutsa biogaz üretimi de yapar) veya aerobik çamur çürütme tankları kullanılır. Bu reaktörlerde karıştırıcılar, ısıtıcılar (anaerobik için ~35°C mezofilik sıcaklıkta tutulur) gibi ekipmanlar bulunur. ​

Susuzlaştırma Üniteleri: Son adımda, stabilize olmuş (veya olmamış küçük tesislerde doğrudan) çamur, susuzlaştırma presleri ile katı hale getirilir. Bunlar genellikle belt press (bant pres), çamur santrifüjü veya filter press tipinde ekipmanlardır. Polimer kimyasalı ilavesiyle çamur flokları büyütülür ve mekanik sıkıştırma/merkezkaç kuvveti ile suyun büyük kısmı ayrılır. Çıkan kek çamur kamyonlarla bertaraf alanına gönderilecek kadar katı (~%15-25 kuru madde) hale gelir. Bu ekipmanlarda dozaj pompaları, basınç göstergeleri, motor sürücüleri gibi alt bileşenler bulunur.

Bertaraf/Değerlendirme Ekipmanları: Son ürün çamur, çamur depolama siloları veya konteynerlerine alınır. Bertaraf yöntemi olarak kompostlama, ara depolama, çimento fırınlarında yakma veya düzenli depolama sahasına gönderme gibi seçenekler vardır. Bu safhalar tesisin sınırları dışında da olabilir ancak entegre yaklaşımda hepsi bir bütün olarak tasarlanır.

MBBR Teknolojisinin Uygulama Alanları ve Endüstriler

MBBR sistemleri, evsel nitelikli atıksuların arıtımından çeşitli endüstriyel atıksuların arıtımına kadar geniş bir yelpazede uygulanmaktadır. Bu teknolojinin esnek yapısı, organik yükü yüksek atıksuların etkin arıtımını ve mevcut tesis iyileştirmelerini mümkün kılar. Aşağıda MBBR’nin başlıca kullanıldığı sektörler ve her birinde tipik atıksu özellikleri özetlenmiştir:

Belediye (Evsel) Atıksu Arıtma: MBBR, şehir ve kasaba atıksu arıtma tesislerinde, özellikle alan kısıtlı veya mevcut aktif çamur tesisini iyileştirmek gereken durumlarda kullanılır. Evsel atıksular tipik olarak orta düzey organik yüke sahiptir (BOİ5 ~200-300 mg/L, KOİ ~400-600 mg/L, AKM ~200-300 mg/L). Ayrıca azot (TKN ~20-60 mg/L) ve fosfor (~5-15 mg/L) içerir. MBBR, bu değerleri deşarj standartlarına indirecek biçimde tasarlanabilir. Örneğin bir belediye MBBR sistemi, çıkışta BOİ5 < 20 mg/L, NH4-N < 5-10 mg/L gibi değerlere ulaşabilir. Evsel uygulamalarda MBBR’nin kompakt oluşu ve işletme kolaylığı önemli avantajdır; küçük ve orta ölçekli belediye tesislerinde yoğun olarak tercih edilmektedir. ​

Gıda ve İçecek Endüstrisi: Gıda sektörü (ör. süt ve süt ürünleri, mezbaha ve et işleme, bira fabrikaları, şekerleme/konserve tesisleri) çok yüksek organik kirlilik içeren atıksular üretir. Bu atıksular sıklıkla yüksek BOİ/KOİ konsantrasyonlarına sahiptir. Örneğin bir süt işleme tesisinde KOİ 2.000-5.000 mg/L, BOİ5 1.000-3.000 mg/L seviyelerinde olabilir; mezbaha atıksularında BOİ5 1.500-4.000 mg/L aralığı sık görülür ve ayrıca yağ-gres ile kan proteini kaynaklı yüksek azot (Toplam N birkaç yüz mg/L’ye çıkabilir) içerirler. MBBR, bu tür atıksularda yüksek yüklemelere dayanıklı olduğu ve şok organik yükleri tolere edebildiği için avantajlıdır. Tipik gıda endüstrisi atıksuyunda MBBR, organiklerin >%90’ını giderirken nitrifikasyon ile azotu da düşürebilir. Ayrıca yağ-gres içeriği yüksek atıksularda ön yağ tutma ile birlikte MBBR kullanılarak tıkanma ve aşırı biyofilm birikimi sorunları minimize edilir. Gıda endüstrilerinde MBBR’nin yaygın kullanımı, mevsimsel yük değişimlerinin (ör. kampanya dönemlerinde) tolere edilebilmesinden de kaynaklanır. ​

İçecek ve Fermentasyon Tesisleri: (Bira fabrikaları, meyve suyu tesisleri, şarap üretimi vb.) Bu alt sektörde atıksular genellikle yüksek kolay parçalanabilir BOİ içerir (ör. bira imalathanelerinde BOİ5 1.000-2.000 mg/L düzeylerinde, azot ve fosfor nispeten düşüktür). MBBR, bu tarz atıksularda yüksek hacimsel yüklemelerle (yüksek OLR) çalışıp kısa sürede BOİ’yi düşürebilmektedir. Örneğin tek kademeli bir MBBR ile bira fabrikası atıksuyunda %95 BOİ giderimi sağlanabilir. Fermentasyon kaynaklı atıksular ılık sıcaklıkta olabileceğinden (30-35°C), MBBR’nin sıcaklık toleransı bu sektör için yeterlidir. ​

Tekstil Endüstrisi (Boya ve Kimyasal İçerikli Atıksular): Tekstil boyama, apre ve yıkama süreçlerinden çıkan atıksular yüksek KOİ (500-1500 mg/L veya daha yüksek) değerlerine sahiptir, ancak BOİ/KOİ oranı genelde düşüktür (yani biyoçözünürlük oranı %40-60 civarı olabilir). Ayrıca bu atıksularda renk, boya kimyasalları (azo boyalar, reaktif boyalar), yardımcı kimyasallar (yüzey aktifler, tuzlar) bulunur. MBBR, tekstil atıksularında biyolojik olarak giderilebilir KOİ’nin azaltılmasında kullanılır. Tipik bir tekstil MBBR ünitesi, KOİ’nin %70-80’ini giderirken kalan renk ve refrakter maddeler için ilave kimyasal arıtma gerekebilir. Tekstil atıksularında azot genelde düşük olmakla birlikte (boya kimyasallarından azot katkısı olabilir), MBBR’nin esas rolü renk ve organik maddeyi azaltmaktır. Tekstil tesislerinde MBBR genellikle kimyasal arıtma (koagulasyon) ve/veya ozonlama gibi proseslerle entegre edilir. Avantajı, yüksek toksisite potansiyeli olan atıksularda dahi stabil biyofilm sayesinde mikroorganizmaların adaptasyonunun kolay olması ve şok boyar madde yüklerini tolere edebilmesidir.

Kağıt ve Selüloz Endüstrisi: Kağıt fabrikaları ve selüloz tesisleri atıksuları, çok yüksek KOİ içeriği (özellikle selüloz üretiminde lignin türevleri nedeniyle KOİ 5.000-10.000+ mg/L olabilir) ve yüksek askıda katı (lif parçacıkları) ile karakterizedir. Bu atıksularda BOİ/KOİ oranı düşüktür (yani biyolojik olarak zor parçalanan fraksiyon fazladır). MBBR, kağıt endüstrisinde genelde yüksek hacimli atıksuların ön arıtımı (roughing filter) olarak veya aktif çamura entegre (IFAS) kapasite artışı için kullanılır. Örneğin kağıt fabrikasında bir MBBR ilk kademesi KOİ’nin %50-70’ini giderip, sonraki aşamada aktif çamur prosesi ile tamamlayıcı arıtma yapılabilir. Tipik parametreler: AKM çok yüksek olduğundan (1000+ mg/L), ön eleme/çöktürme yapılır; MBBR bu bakımdan tıkanmaya dayanıklı olduğundan avantaj sağlar. Kağıt fabrikalarında su geri kazanımı da önemli olabildiği için MBBR+MBR (membran biyoreaktör) hibrit sistemleri de kullanılmaktadır – MBBR organik yükü düşürür, membran ile tam filtrasyon sağlanır. ​

Petrokimya ve Rafineri: Petrol rafinerileri, petrokimya tesisleri ve kimya sanayinde, atıksular çok çeşitli organik kirletici (benzene, fenol, toluen türevleri, VOC’ler) ve yağlı bileşikler içerir. Bu tür atıksularda KOİ yüksek olabilir (1000-3000 mg/L), ancak doğrudan biyolojik olarak zor parçalanan veya toksik olabilecek bileşenler de vardır. MBBR, bu sektörlerde dengeli bir biyokütle sağlayarak zor parçalanan maddelerin biyolojik dönüşümünü teşvik eder. Örneğin fenol içeren atıksularda, yavaş aklimasyonla biyofilm üzerinde fenol parçalayan bakteriler gelişebilir. MBBR’nin sağlamış olduğu uzun biyofilm yaşı (yüksek SRT), yavaş büyüyen bu tür mikroorganizmaların sistemde tutulmasını ve çalışmasını mümkün kılar. Petrokimya uygulamalarında genelde çok kademeli MBBR dizilimi yapılır veya MBBR + aktif çamur birlikte kullanılır (ön MBBR, sonrasında konvansiyonel havalandırma gibi). Tipik atıksu parametrelerine örnek: Toplam petrol hidrokarbonları (TPH) 50-200 mg/L, KOİ 1500 mg/L, fenol 50 mg/L gibi değerler olabilir; MBBR ile fenol >%90 giderimi ve KOİ’de ciddi azalma gözlemlenebilir. Yağ ve gres için ön yağ ayırma gereklidir, aksi takdirde taşıyıcıların yüzeyi yağla kaplanıp biyofilm aktivitesini azaltabilir. Yeterli ön arıtma sağlandığında, MBBR bu karmaşık atıksularda oldukça başarılı sonuçlar vermektedir.

Gübre ve Tarım Sanayi: Gübre üretimi (azotlu, fosforlu gübreler) veya hayvansal atıkların işlendiği tesisler atıksularında çok yüksek amonyak azotu veya organik azot bulunabilir. Örneğin bir gübre fabrikası atıksuyunda NH4-N binlerce mg/L seviyesinde olabilir. MBBR, özellikle yüksek amonyak yüklerinin nitrifikasyonu için iyi bir seçimdir. Nitrifier bakterilerin biyofilmde yüksek konsantrasyonda bulunabilmesi sayesinde, yüksek azotlu atıksularda birden fazla MBBR kademeli nitrifikasyon yapılarak amonyak sınır değerlerine indirilebilir. Bu gibi uygulamalarda sıcaklık, pH gibi parametreler çok dikkatli kontrol edilir (nitrifikasyon için pH tamponlaması, soğutma vs. gerekebilir). Tarımsal endüstride (ör. yem fabrikaları, tarımsal gıda atıkları) MBBR, organik yük dengeleme açısından kullanılır. Ayrıca büyük ölçekli hayvan çiftlikleri sıvı atıkları (gübre sızıntıları) biyolojik arıtımında da MBBR tercih edilebilir. ​

Küçük Ölçekli ve Mobil Uygulamalar: MBBR’nin modüler yapısı, paket arıtma üniteleri olarak taşınabilir sistemlerde kullanımını mümkün kılar. Örneğin, şantiyeler, askeri tesisler, gemiler veya afet bölgesi gibi geçici yerlerde konteynerize MBBR üniteleri kurulabilir. Bu ünitelerde tipik evsel atıksu parametreleri söz konusudur ancak sistem küçük hacme sığdırılmıştır. MBBR’nin yüksek yüklere dayanımı ve kolay işletimi bu senaryolar için uygundur. Yine otel, tatil köyü, alışveriş merkezi gibi münferit yerleşimlerde paket MBBR sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda atıksu özellikleri evsel nitelikte olup MBBR ile çıkış suyu sulama veya yeniden kullanım kalitesine kadar getirilebilir.

Yukarıda sayılan sektörler dışında balık yetiştirme çiftlikleri (akuakültür) gibi alanlarda da MBBR uygulamaları mevcuttur. Akuakültürde suyun amonyak giderimi (nitrifikasyon) için MBBR çok etkilidir çünkü balık havuzlarındaki NH4 birikimini biyofilm ile sürekli temizler. Görüldüğü gibi, MBBR’nin uygulama alanı oldukça geniştir; her sektördeki tipik kirletici parametreleri ve MBBR’nin bunlarla nasıl başa çıktığı proses tasarımında dikkate alınır. Aşağıdaki tabloda bazı sektörlerdeki atıksu parametrelerinin tipik değerleri özetlenmiştir:

Tablo: Farklı sektörlerde MBBR’ye gelen atıksuların yaklaşık parametre değerleri (yöresel ve proses farklılıklarına göre değişebilir).*

Yukarıdaki değerlere dayanarak, MBBR sistemi tasarlanırken her sektörün kendine özgü ihtiyaçları göz önünde bulundurulur. Örneğin yüksek azotlu bir gübre fabrikasında MBBR reaktörü özellikle nitrifikasyon için büyük tutulur ve gerekirse kademelendirilir; yüksek KOİ’li bir tekstil atıksuyunda ise kimyasal arıtma ile entegre bir MBBR düşünülür. MBBR, gerektiğinde diğer arıtma prosesleriyle hibrit olarak da kullanılabildiğinden (ör. aktif çamur + MBBR = IFAS veya MBBR + membran = MBBR-MBR), farklı sektörlerin kalite hedeflerine ulaşmak mümkün olmaktadır.

MBBR ile Giderilebilen Parametreler ve Tipik Kirleticiler

MBBR prosesi, temel olarak biyolojik olarak parçalanabilir kirleticilerin giderimine hizmet eder. Bununla birlikte uygun tasarım ve işletme ile bazı inorganik ve zor bozunur kirleticiler de dolaylı olarak azaltılabilir. Aşağıda MBBR ile arıtılabilen başlıca parametreler ve kirleticiler ile ilgili bilgiler sunulmuştur:

Organik Madde (BOİ₅ ve KOİ): MBBR’nin en temel hedefi atıksudaki organik maddelerin tüketilerek BOİ₅ (Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı) ve KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) değerlerini düşürmektir. Biyofilm üzerinde yaşayan heterotrofik bakteriler, atıksudaki organik kirleticileri besin olarak kullanıp oksitleyerek CO₂ ve suya dönüştürür. Bu sayede MBBR reaktöründe organik yük büyük oranda giderilir. Tipik olarak, iyi tasarlanmış bir MBBR sistemi BOİ₅’nin %85-95’ini, KOİ’nin %75-90’ını çıkarabilir. Arıtılabilen organik kirleticilere örnek olarak şekerler, nişasta, proteinler, yağlar (biyolojik parçalanabilir kısım), alkoller, organik asitler ve birçok endüstriyel organik (boyar maddelerin biyobozunur kısmı, fenol türevleri – uygun adaptasyonla) sayılabilir. MBBR’de organik madde giderimi, yüksek mikroorganizma yoğunluğu sayesinde aktif çamura kıyasla daha kompakt bir ortamda gerçekleşir. Ancak stabil olmayan veya toksik organikler (örneğin bazı klorlu bileşikler) biyofilmde dahi zor parçalanır; bu durumda ilave arıtma kademeleri gerekebilir. Genel olarak, MBBR biyolojik olarak oksitlenebilir tüm organik kirlilikleri giderebilir denilebilir. ​

Azotlu Bileşikler: MBBR, azot giderimi konusunda da oldukça etkilidir. Atıksuda bulunan organik azot ve amonyum, iki aşamalı bir süreçle giderilir: nitrifikasyon ve (varsa) denitrifikasyon. MBBR ortamında Nitrosomonas ve Nitrobacter gibi nitrifikasyon yapan ototrofik bakteriler biyofilme yerleşerek amonyum azotunu önce nitrite, sonra nitrata oksitler. Bu sayede amonyak (NH₃/NH₄⁺) kirliliği giderilmiş olur. Tek başına aerobik MBBR ile amonyum >%90 dönüştürülebilir; örneğin girişte 50 mg/L NH4-N var ise çıkışta <5 mg/L gibi değerler sağlanabilir. İkinci adımda, toplam azotu uzaklaştırmak için sistemde anoksik bir MBBR kademesi eklenir. Burada heterotrofik denitrifikasyon bakterileri nitratı moleküler azota (N₂ gazı) indirger ve azot uçucu gaz olarak sudan uzaklaşır. MBBR ile toplam azot giderimi, kademeli olarak iyi tasarlanırsa %70-90 seviyelerine ulaşabilir. Özellikle düşük deşarj limitleri gereken (örneğin TN < 10 mg/L) durumlarda, bir anoksik + bir aerobik MBBR dizisi ve gerekli dahili döngü ile bu hedeflere varılabilir. MBBR’nin sabit biyofilm yapısı, nitrifikasyon bakterilerinin yüksek çamur yaşı isteğini karşıladığı için avantajlıdır – aktif çamurda kolay yıkanan nitrifiyerler, MBBR’de yüzeyde tutunarak sistemde kalır ve etkin çalışır. Dolayısıyla MBBR, amonyum (NH₄⁺), nitrit (NO₂⁻) ve nitrat (NO₃⁻) formundaki azotu uygun koşullar altında arıtabilir. Arıtılabilir tipik kirleticilere örnek: Amonyum sülfat gibi azotlu gübre üretim atığı (yüksek NH₄⁺), protein parçalanma ürünleri (üre, amino asitler – önce amonyuma dönüşüp sonra nitrifiye edilir) ve nitratlı endüstriyel sular (örneğin gübre fabrikası drenajı, nitratlı proses suları – anoksik MBBR’de giderilir). Unutulmamalıdır ki tam denitrifikasyon için organik karbon kaynağı yeterli olmalıdır; az karbonlu fakat nitratlı sular için ilave karbon dozajı (metanol, etanol vb.) MBBR’ye yapılabilir.

Fosfor (P) Bileşikleri: Biyolojik olarak fazla fosfor giderimi MBBR ile tek başına mümkün değildir, çünkü bunun için özel fosfor tutucu mikroorganizmaların (PAO’lar) anaerobik-aerobik ardışık ortamda selektif yetiştirilmesi gerekir (EBPR prosesi). MBBR genellikle klasik anlamda biyolojik fosfor giderim prosesi olarak kullanılmaz. Bunun yerine, kimyasal çöktürme ile birlikte fosfor giderimi sağlanır. Ancak biyofilm içinde bir miktar fosfor hücre büyümesiyle tutulur: Bakteri biyokütlesi ortalama %2 oranında fosfor içerir, dolayısıyla fazla biyokütle uzaklaştırılmasıyla az da olsa P giderimi olur. Yine de, atıksu arıtımı hedef parametreleri içinde toplam fosfor önemliyse, genellikle koagülant madde (Fe³⁺ veya Al³⁺ tuzları gibi) dozu MBBR’nin sonuna doğru yapılır ve fosfatlar kimyasal çöktürmeyle atılır. Bu durumda MBBR prosesi + kimyasal arıtma entegre çalışır. Özetle, MBBR’nin doğrudan arıtabildiği parametreler arasında ortofosfat veya toplam fosfor sayılmaz; bunlar için kimyasal arıtma öngörülmelidir. Yine de MBBR ile tipik giriş fosfor değerleri (ör. 5-10 mg/L TP) kimyasal destekle 1-2 mg/L altına indirilebilir ki Türkiye ve AB standartları genelde bu düzeydedir. ​

Askıda Katı Madde (AKM) ve Çökeltebilir Katılar: MBBR reaktörü, askıda katı maddelerin büyük bölümünü biyofilmin tutucu etkisiyle yakalar veya organik kısımlarını biyolojik olarak tüketir, ancak tamamen berrak su üretmez. Askıda katıların esas giderimi, yukarıda belirtildiği üzere ikincil çöktürme veya filtrasyon ile olur. Bu nedenle, MBBR’nin doğrudan “AKM giderimi” parametresi yerine AKM stabilizasyonundan söz edilebilir. Biyofilm yüzeyine tutunan partiküller, orada mikrobiyal hücrelerce kısmen parçalanır. Ayrıca MBBR’nin karışık ortamında flokülasyon desteklenir: Biyofilmden kopan parçalar, atıksudaki diğer katıklarla birleşip daha büyük floklar oluşturabilir, bu da son çöktürmede daha kolay tutulmalarını sağlar. Dolayısıyla MBBR işlemi, toplam askıda katının azalmasına yardımcı bir rol oynar. Pratikte, ön arıtmadan sonra gelen AKM’nin önemli kısmı ya birincil çökeltmede ya da biyolojik reaktörlerde metabolize edilip kalan ise çıkış çamuru olarak alınır. Özetle, bulanıklık, çamur, tortu gibi fiziksel kirleticiler MBBR sistemi ile büyük ölçüde kontrol altına alınabilir, ancak nihai giderimi fiziksel ayırma aşamasına bağlıdır. ​

Patojen Mikroorganizmalar: Biyolojik arıtma esnasında patojen mikroorganizmaların (örneğin koliform bakteri) bir kısmı doğal rekabet ve dış ortama maruziyet nedeniyle azalır. MBBR havuzlarında UV güneş ışığına maruz kalma genelde olmaz (kapalı sistemdir) ama protozoa ve diğer predatör organizmalar biyofilm ekosisteminde bulunarak patojen bakterileri avlayabilir. Bu şekilde evsel atıksudaki indikatör bakteriler biyolojik arıtma sonrasında bir miktar azalır (örneğin koliformlarda 1-2 log azalma görülebilir). Ancak deşarj standartları açısından bakıldığında, MBBR bir dezinfeksiyon işlemi değildir. Yani patojen giderimi hedef parametre olarak alınmaz, bunun için son kısımda dezenfeksiyon gerekir. Yine de, biyofilm içinde viral parçalanma veya biyolojik antagonizmalar olabileceği, bir miktar patojen baskılanması sağlandığı bilinmektedir. Bu etki, özellikle sulama suyu gibi çok düşük mikrop standardı gerektirmeyen ancak bir miktar arıtma isteyen durumlarda yardımcı olur.

Toksik Organik ve İnorganikler: MBBR, toksik olabilecek kirleticilere karşı aktif çamur sistemlerine göre daha dirençlidir. Nedeni, biyofilm matriksinin difüzyon kontrollü bir mikro-çevre sağlamasıdır: Ani gelen bir toksik yük (örneğin yüksek fenol, siyanür veya ağır metal) biyofilm yüzeyinde ilk hücre tabakasını öldürse bile alt tabakalara sınırlı şekilde ulaşır, bu sayede tüm biyokütle yok olmaz. Ayrıca toksik organiklerin bir kısmı biyofilmde adsorbe olup zamanla biyodegradasyona uğrayabilir. Fenoller, formaldehit, siyanür gibi kirleticiler, uygun adaptasyonla MBBR sistemlerinde parçalanabilmektedir (tabii sınır değerlere kadar; çok yüksek dozlarda ayrı kimyasal arıtım gerekebilir). Ağır metaller (Cr, Ni, Zn, Pb gibi) ise biyolojik olarak yok edilemezler, fakat biyofilm içinde kısmen tutulup çamurla sistemden uzaklaştırılabilirler. Örneğin MBBR’den çıkan atık çamur analizinde bazı metallerin girdiye göre daha yüksek derişimde olduğu görülebilir – bu biyofilmin bir arıtma etkisinden ziyade birikim etkisidir. Yine de bu, sudaki metal konsantrasyonunu bir miktar düşürür (özellikle hidroksit çökeltileri formunda biyokütleye entegre olabilirler). MBBR parametreleri arasında metaller ve toksik kimyasallar bir hedef olmaz, ancak bu kirleticilerle yüklü bir suyu arıtırken MBBR’nin dayanıklılığı ve bir miktar tutma özelliği olduğu bilinerek sistem tasarlanır. Gerekli hallerde, MBBR öncesi kimyasal arıtma (örn. oksidasyon) veya sonrası polisaj adımları (aktif karbon, iyon değiştirici) planlanır. ​

Diğer Parametreler: MBBR prosesi, suyun koku giderimi konusunda da dolaylı katkı sağlar; aerobik ortamda hidrojen sülfür gibi kokulu bileşikler okside olur. Renk parametresi, eğer renk veren madde biyolojik parçalanabilir nitelikte ise azalır (örneğin gıda atıksularında renk veren doğal pigmentler parçalanır). Fakat tekstil boyar maddeleri gibi dirençli renk unsurları MBBR ile tam giderilemez, sadece bir kısmı adsorpsiyon ve biyolojik ayrışma ile azalabilir. Klorür, sülfat, iletkenlik gibi inorganik tuzluluk parametreleri MBBR ile değişmez (hatta besi olarak kimyasal eklendiyse suya biraz iletkenlik yükü gelebilir). Dolayısıyla MBBR TDS (çözünmüş tuz) gidermez.

Özetle, MBBR’nin güçlü yönü, biyolojik oksidasyonla giderilebilen tüm kirlilik parametrelerinde yüksek verimlilik sağlamasıdır. Organik madde ve azot giderimi bunların başında gelir. Fosfor giderimi kimyasal destekle yapılır; patojen giderimi için ayrı dezenfeksiyon gerekir. Zorlayıcı kirleticilerde MBBR, sürecin biyolojik “omurgası” olarak görev yapar ve ihtiyaç halinde konvansiyonel yöntemlerle desteklenir. Bu sayede hem AB, hem Türkiye çevre mevzuatlarındaki deşarj parametre limitlerine ulaşmak mümkün hale gelir.

Türkiye ve AB Mevzuatına Göre Deşarj Limitleri

Atıksu arıtma tesislerinin tasarım ve işletmesinde, arıtılmış suyun deşarj edileceği ortamın kalite kriterleri belirleyicidir. Türkiye’de ve Avrupa Birliği’nde deşarj standartları, deşarj yapılacak ortam veya alıcı ortama göre değişiklik gösterir. Genel olarak aşağıdaki senaryolar söz konusudur:

Kanalizasyona Deşarj (Atıksu Altyapı Tesisine Deşarj): Arıtma tesisinden önceki bir ön arıtmadan geçirilmiş veya doğrudan ham atıksuyun, şehir kanalizasyon şebekesine verilmesi durumudur. Örneğin bir fabrika, kendi bünyesindeki basit ön arıtmadan sonra atıksuyunu belediye kanalizasyon sistemine veriyorsa, belediyenin belirlediği kanal deşarj kriterlerine uymalıdır. Türkiye’de bu konuda İSKİ, ASKİ gibi su idarelerinin yönetmelikleri mevcut olup genellikle Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği’ne (SKKY) dayalı parametre sınırları tanımlarlar. Tipik limitler: ​

pH: 6 – 10 (veya 6 – 12, bazı bölgelerde esnek olabilir) aralığında olmalıdır. Aşırı asidik/bazik sular şebekeye zarar vermemeli. ​

Sıcaklık: Genelde <40-45°C sınırı getirilir (örneğin İSKİ yönetmeliği max. 50°C). Yüksek sıcaklık boru hatlarına ve arıtma proseslerine zarar verebilir. ​

KOİ: Kanalizasyona verilecek atıksu için KOİ genellikle 500-1000 mg/L arası sınırlandırılır. İstanbul’da tam arıtma yapılacak bir atıksu altyapısı var ise KOİ = 1000 mg/L sınırı uygulanır; eğer sadece ön arıtma + derin deniz deşarjı olan bir sistem ise daha düşük (600 mg/L) istenir. Bu sınırlar, evsel atıksu karakterinin çok dışında yüksek organik yüklü suların şebekeye zarar vermemesi için konur. MBBR tesisi sonrasında KOİ genellikle 1000 mg/L’yi çok aşmaz; dolayısıyla merkezi arıtma tesisine bağlanacak bir endüstri iseniz MBBR çıkışıyla bu kriteri sağlayabilirsiniz. ​

AKM (Askıda Katı): Kanal sistemine aşırı çamur gitmesini önlemek için AKM değeri tipik olarak <300-400 mg/L istenir. Örneğin İSKİ’de 500 mg/L (tam arıtmalı sistemler için) sınırı mevcuttur. MBBR sonrası çöktürme ile AKM genelde <30 mg/L olduğundan bu kolaylıkla sağlanır. ​

Yağ ve Gres: Kanalizasyona verilecek sularda yağ-gres genelde <50-150 mg/L sınırlandırılır (İSKİ’de tam arıtma var ise 150 mg/L, yoksa 50 mg/L sınırı vardır). Bu, boruların tıkanmaması ve arıtma tesisinde sıkıntı çıkmaması içindir. MBBR öncesi yağ tutucu kullanarak veya MBBR içinde biyolojik olarak yağların parçalanmasıyla bu sınır aşılmayacak seviyeye indirilir.

Toksik Maddeler: Ağır metaller (Cr, Cd, Pb, Hg, Cu, Zn, Ni vb.), siyanür, fenoller, organik toksinler için kanal deşarj standartları oldukça katıdır – tipik olarak mg/L mertebesinde veya daha altında sınırlar konur (Örneğin toplam siyanür <1-2 mg/L, toplam Cr <5 mg/L, Hg <0.2 mg/L gibi İSKİ Tablo-1 değerleri). Bu maddeler merkezi atıksu arıtma tesisine zarar verebileceği veya son çamur kalitesini bozabileceği için kısıtlanmıştır. MBBR prosesi, ağır metaller dışındaki birçok toksik organiği (fenol gibi) düşürebilse de, bu limitler genelde endüstriyel ön arıtma gerekliliği doğurur. Yani MBBR’niz çıkışında bu parametreler yüksekse, ek arıtma şart olabilir. ​

Debi ve Debimetre: Ayrıca kanalizasyona bağlanan her tesis belirli bir debiyi aşmamalı ve debi ölçer bulundurmalıdır. Bu bir “parametre” olmamakla birlikte, yönetmelik gereğidir. Belirlenen limitler aşılırsa cezai yaptırımlar olabilir. ​

Yorum: Kanalizasyona deşarj standartları, nihai alıcı ortamı korumaktan ziyade altyapıyı ve merkezi tesisi koruma amaçlıdır. MBBR sistemini bir ön arıtma olarak kullanıp suyu kanalizasyona veren tesisler, genelde organik madde ve asit-baz nötralizasyonu ile ilgili kriterleri sağlamak için MBBR’yi işletirler. Örneğin KOİ’yi 2000 mg/L’den 500 mg/L altına düşürmek veya pH’ı ayarlamak gibi. Bu limitler, AB ülkelerinde de benzerdir; her şehir kendi kanal bağlantı yönetmeliğini belirler. AB’de atıksu altyapısına deşarj kriterleri genellikle ülkelerin ulusal mevzuatına göre düzenlenir ve benzer parametre setlerini içerir.

Alıcı Ortama Deşarj (Nehir, Göl, Deniz veya Toprak Ortamına): Arıtılmış atıksuyun bir doğal su ortamına (veya dolaylı olarak bu ortama gidecek bir kanala) verilmesi durumunda, çevresel deşarj limitleri uygulanır. Türkiye’de Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği (SKKY) ve Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği bu konuda çerçeve sunar. AB’de ise 91/271/EC Kentsel Atıksu Direktifi ile üye ülkelerin ulusal mevzuatları temel alınır. Başlıca parametre limitleri şunlardır:

BOİ₅ (20°C): Genel olarak alıcı ortama deşarjda BOİ₅ için 25-30 mg/L sınırı uygulanır. AB Direktifi, 10.000 kişilik ve üzeri belediye atıksuları için 25 mg/L (ve %70-90 arıtma verimi) öngörür. Türkiye’de de genellikle 25 veya 30 mg/L sınır değeri kullanılır (özellikle büyük tesisler için 25 mg/L). Küçük debili tesislerde esneklik olabilir ama tasarımda hedef daima ≤25 mg/L olmalıdır. MBBR ile BOİ₅= <20 mg/L kolayca elde edilebilir, dolayısıyla bu kriter sorun olmaz.

KOİ: AB standardı 125 mg/L (ve %75 azalma) şeklindedir. Türkiye’de SKKY’de belediye kaynaklı deşarjlarda genelde 125 mg/L sınırı benimsenmiştir. Bazı ülkelerde 120-150 mg/L arası değişiklik gösterebilir. Büyük sanayi deşarjları için sektör spesifik alt limitler de olabiliyor (örneğin SKKY’de bazı sektörler için KOİ 250 mg/L gibi). Yine de güvenli tasarım için KOİ < 100 mg/L hedeflenir. MBBR ile iyi işletme koşullarında <80-100 mg/L KOİ rahatlıkla sağlanır.

AKM (Toplam Askıda Katı): Alıcı ortam deşarjlarında AKM tipik limiti 35 mg/L’dir (AB normu), Türkiye’de bazı yönetmeliklerde 30 mg/L olarak geçer. Yani arıtılmış suda 30 mg/L’den fazla askıda katı istenmez. İyi bir ikinci çöktürme/filtrasyon ile MBBR çıkışında AKM ~5-20 mg/L aralığında tutulabilir. O yüzden bu da sağlanabilir bir kriterdir.

Toplam Azot (TN) ve Amonyum: Bu parametreler, alıcının hassasiyeti ve tesis büyüklüğüne göre devreye girer. AB yönetmeliğine göre hassas alanlara (ör. göl, içme suyu barajı, kapalı körfez) deşarj eden büyük belediye tesislerinde toplam azot yıllık ortalama 10 mg/L (veya en az %70-80 giderim) şartı vardır (100.000 kişi üstü için 10 mg/L, 10.000-100.000 arası için 15 mg/L gibi esneklikler). Türkiye’de de alıcı ortamın “nitrat açısından hassas” olması durumunda benzer sınırlar uygulanır; SKKY’de bazı durumlarda NH4-N ve NO3-N bireysel sınırları da belirtilebilir. Örneğin, NH4-N genelde 2-5 mg/L seviyesine indirilmesi beklenir (özellikle balık yaşamı olan dereye deşarj ediliyorsa). MBBR tasarımında nitrifikasyon aşaması ekleyerek NH4-N < 5 mg/L rahatlıkla yakalanır; toplam azot için ise anoksik aşama ile TN < 10-15 mg/L hedeflenir. Endüstriyel deşarjlarda TN limiti, alıcı suyun ötrofikasyona eğilimine göre istenir.

Toplam Fosfor (TP): Yine hassas alıcı ortamlarda (özellikle göl, durgun su) toplam fosfor limiti AB’de 1-2 mg/L arasında istenir (100k kişi üzeri 1 mg/L, daha küçüklerde 2 mg/L). Türkiye mevzuatında da benzer şekilde eğer alıcı ortam eutrofikasyona hassassa <2 mg/L sınırı konur; çok hassassa 1 mg/L hatta 0.5 mg/L (Özel durumlar: Örneğin koruma alanları). MBBR tesisinde kimyasal destek ile bu sağlanabilir. Yeterli kimyasal dozaj ve tercihen filtrasyon ile 1 mg/L’nin altı dahi yakalanabilir. Standart alıcı ortamlarda (nehir deniz gibi akış olan) TP genelde 3-5 mg/L gibi esnek tutulur, ancak yönetmelik nihai kararı deşarj izinlerinde belirtir. MBBR’nin kendisi değil ama entegre kimyasal proses ile bu parametre kontrol edilir.

Diğer Parametreler: Alıcı ortama deşarjda pH 6-9 aralığında tutulması zorunludur (hem AB hem TR). Sıcaklık, alıcı su sıcaklığını ısıtmayacak şekilde genelde <30-35°C olması öngörülür. Yağ & gres alıcı ortama genelde <10-20 mg/L sınırla istenir (su yüzeyinde film oluşturmaması için). MBBR çıkışı bunu çoğunlukla <10 mg/L yapar zaten. Toplam Kjeldahl Azotu (TKN) ve NH4-N için spesifik sınırlar verilebilir: örneğin SKKY’de kanalizasyon olmayan bir yere evsel atıksu deşarjında NH4-N < 10 mg/L, TKN < 15 mg/L gibi. MBBR ile nitrifikasyon varsa zaten TKN~NH4’nin büyük kısmı nitrata dönmüş olacağından bu sağlanmış olur. Klor ve dezenfektan yan ürünleri deşarjda <0.5 mg/L serbest klor gibi kısıtlamalar olabilir (çünkü klor balıklar için toksiktir). Bu nedenle klorla dezenfekte suyu doğaya verirken klor nötralizasyonu yapılır.

Ağır Metal ve Toksik Maddeler: Alıcı ortama doğrudan deşarj eden endüstriyel tesisler için SKKY’de sektör bazlı tablolar bulunur. Örneğin bir tekstil boyama tesisi arıtılmış suyu dereye verecekse, SKKY Tablo 8.11’e göre KOİ < 200 mg/L, Aktif klor <0.2 mg/L, AOX <1 mg/L vb. özel limitlere uymalıdır. Genel olarak, evsel nitelikli olmayan deşarjlarda her sektörün özel limitleri mevcuttur (her bir kirletici için). MBBR prosesi bu limitlere ulaşmada önemli rol oynar; gerekirse kimyasal arıtımlarla desteklenerek değerler tutturulur. Örneğin krom kaplama sektörü için arıtılmış suda Cr+6 < 0.1 mg/L limiti vardır, bu biyolojik değil kimyasal indirgemeyle sağlanır, MBBR burada organik kısmı halleder.

Yorum: Alıcı ortama deşarj limitleri, çevreyi korumak amaçlı olduğundan oldukça katıdır. AB’de çoğu belediye atıksu arıtma tesisi çıkışında BOİ₅ ~5-15 mg/L, KOİ ~30-60 mg/L, AKM <20 mg/L, TN ~5-10 mg/L, TP ~1 mg/L gibi değerler yakalamaktadır ki bu yönetmelik sınırlarının bile altındadır. Türkiye’de de yeni kurulan tesisler benzer hedeflerle tasarlanır. MBBR, bu hedeflere ulaşmada yeterli bir prosestir. Özellikle kentsel atıksu arıtımı yönetmeliği kapsamında MBBR kullanan tesisler, nitrifikasyon/denitrifikasyon ve gerekli ise fosfor giderimi entegre ederek deşarj izinlerini alırlar. Alıcı ortama deşarj eden endüstriyel tesislerde de durum benzerdir; MBBR’nin uygun olmadığı bir parametre (örneğin ağır metal) varsa, o parametre için özel bir ünite eklenir, kalan BOİ-KOİ-azot gibi parametreler MBBR ile yönetilir.

Yeraltısuyuna Deşarj / Toprağa Verme (Infiltrasyon) ve Yeniden Kullanım: Bazı özel durumlarda arıtılmış su, doğrudan bir yüzey suyu ortamına değil de toprağa sızdırma veya yeniden kullanım yoluyla dolaylı deşarja tabi olabilir. Örneğin bir tesis arıtılmış suyunu derin kuyularla yeraltına enjekte etmek isteyebilir veya sulama amaçlı araziye vermek isteyebilir. Bu senaryolarda daha sıkı kalite istenir:

Infiltrasyon/Yeraltı Deşarjı: Yeraltı su kaynaklarını korumak için neredeyse içme suyu kaliteye yakın istenir. Tipik olarak BOİ₅ < 10 mg/L, AKM < 5 mg/L, amonyum < 1-2 mg/L, nitrat < 50 mg/L (içme suyu sınırı), toplam koliform 0/100 mL (yani dezenfeksiyon tam olmalı) gibi kriterler konur. Türkiye’de bu tarz doğrudan yeraltına deşarj genelde yasaktır veya çok sıkı izne tabidir, çünkü kirlenme riski büyüktür. MBBR bu seviyede arıtma sağlasa da (%99’lar düzeyi), güvenlik amacıyla genellikle ters ozmoz gibi ileri arıtmalar dahi istenir bu senaryoda.

Sulama Suyunun Yeniden Kullanım Standardı: Arıtılmış su tarımda sulama suyu olarak veya sanayide proses suyu olarak kullanılacaksa, ilgili kullanım standartlarına uymalıdır. Örneğin sulama suyu kalitesinde BOİ₅ < 20 mg/L, AKM < 30 mg/L, dezenfeksiyonla E. coli < 1000 CFU/100 mL gibi sınırlar olabilir. AB’de suyun yeniden kullanımıyla ilgili ayrı regülasyonlar geliştirilmektedir (2020/741 AB Regülasyonu gibi). MBBR çıkışına genelde filtrasyon ve dezenfeksiyon eklenerek bu standartlar sağlanabilir.

Deniz Deşarjı (Derin Deniz): Atıksu eğer doğrudan derin deniz deşarjı ile verilecekse (özellikle kıyıdan uzak derin noktalara), bazı parametrelerde esneklik tanınabilir (denizde hızlı seyrelme olduğu için). Ancak sahilden yakın deşarjlar da yüzey suyu gibi sıkıdır. Türkiye’de derin deniz deşarjı yapacak tesisler, ilk seyrelme oranı (S1) değerine göre SKKY’de özel koşullara tabi olur. Örneğin S1 > 40 ise BOİ ve AKM için daha yüksek çıkış değerlerine (örneğin BOİ 40 mg/L gibi) izin verilebilir. Fakat pratikte büyük deniz deşarjlı belediye tesisleri dahi 25 mg/L BOİ standardını hedeflemektedir.

Yorum: Yer altı suyu ve araziye deşarj senaryoları, daha temkinli yaklaşılan durumlardır. MBBR tek başına bir suyu içme suyu kalitesine getirmeye yetmez, ancak bu gibi projelerde MBBR bir ön arıtma olarak kullanılır, ardından membran filtrasyon, dezenfeksiyon gibi ileri tekniklerle istenen kalite sağlanır. MBBR’nin amacı, bu ileri teknikler öncesi organik ve besin yükünü minimuma indirerek onların işini kolaylaştırmaktır.

Türkiye vs AB Karşılaştırması: Genel anlamda Türkiye’nin çevre mevzuatı, AB standartlarına yakın değerler içermektedir. Kentsel atıksu arıtımı yönetmeliği, AB’nin 91/271 sayılı direktifine paraleldir. Farklılıklar olabilecek noktalar, bazı endüstri spesifik parametrelerde veya küçük ölçekli tesislere tanınan toleranslardadır. Örneğin Türkiye’de 2000-10000 eşdeğer nüfuslu belediye tesislerine BOİ 30 mg/L sınırı konabilirken, AB’de genelde >2000’de 25 mg/L istenir. Benzer şekilde AKM için TR’de 30 mg/L yerine 35 mg/L alındığı durumlar olmuştur. Ancak güvenli tasarım açısından, bir MBBR arıtma projesinde BOİ₅=25, KOİ=125, AKM=30, TN=10, TP=1 mg/L değerlerini hedef almak, hem Türkiye hem AB’de yasal uyumu sağlayacaktır. Endüstriyel tesisler kendi sektör limitlerini SKKY’den kontrol etmelidir; AB ülkelerinde de Endüstriyel Emisyon Direktifi ve sektör BREF’leri yol göstericidir – genellikle ileri arıtma istenir.

Aşağıdaki tabloda kentsel atıksu arıtımı için tipik AB ve TR deşarj standartları özetlenmiştir:

Tablo: AB ve Türkiye’de belediye atıksu deşarjı için tipik çıkış standartları. Hassas alanlar için değerler verilmiştir. AB direktifleri % giderim koşulları da koyar, TR mevzuatı da paraleldir.

** Not: Koliform standardı alıcı ortamın sınıfına göre değişir; atıksu arıtma çıkışında zorunlu bir parametre olmayıp alıcı su kalite kriteridir.*

Yukarıdaki değerlere ek olarak, sektörel bazda ilave parametre limitleri (metaller, toksikler) SKKY Ek-1 tablo 5-20 arasında verilmiştir. Örneğin tekstil için AOX (absorbable organik halojenler) <1 mg/L, deri için sülfür <1 mg/L, petrol rafinerileri için toplam petrol <5 mg/L gibi. Bu özel durumları burada tek tek listelemek mümkün olmasa da, MBBR prosesini içeren bir endüstriyel arıtma tasarımında bu parametrelerin de göz önünde bulundurulması ve gerekiyorsa MBBR yanında kimyasal arıtma, filtrasyon gibi ünitelerin konması gerektiği unutulmamalıdır.

Sonuç olarak, hem Türkiye’de hem AB’de yürürlükte olan mevzuatlar, günümüz MBBR teknolojisi ile ulaşılabilir deşarj değerlerini şart koşmaktadır. Önemli olan, tasarım aşamasında hangi deşarj senaryosunun geçerli olduğunu belirleyip MBBR sistemini ve yardımcı üniteleri o hedefleri karşılayacak şekilde planlamaktır.

MBBR Sisteminin Tasarımında Kullanılan Temel Parametreler

Bir MBBR arıtma sisteminin tasarımı, hem reaktör boyutlandırması hem de işletme performansı açısından bazı temel parametrelere dayanır. Bu parametreler, biyokimyasal reaksiyon hızlarını, gerekli taşıyıcı miktarını ve genel sistem davranışını tanımlar. Aşağıdaki tabloda MBBR tasarımında önemli olan başlıca parametreler ve tipik değerleri özetlenmiştir:

Tablo: MBBR tasarımında önemli bazı parametreler ve tipik değer aralıkları.  

Bu parametreler, her tesisin özelliklerine göre optimize edilir. Örneğin çok soğuk iklimde bir tesis, tasarım sıcaklığını 10°C alıp HRT’yi uzatırken; bir başka tesis yüksek konsantrasyonlu endüstriyel atıksuya göre yüzeysel yüklemeyi düşük tutup daha fazla taşıyıcı ekleyebilir. Tasarım sürecinde genellikle literatürden kinetik veriler (belli sıcaklıkta birim yüzey alanı başına giderilebilen BOİ veya NH₄ yükü gibi) kullanılarak önce gereken toplam taşıyıcı yüzeyi hesaplanır, sonra bu yüzey alanını sağlayacak taşıyıcı hacmi ve buna göre reaktör hacmi belirlenir. Ardından oksijen ihtiyacı ve besin dengesi (örneğin denitrifikasyon için yeterli karbon kaynağı var mı?) kontrol edilir. Yukarıdaki parametreler birbiriyle ilişkilidir; mesela yüksek organik yük verilecekse buna uygun yüksek yüzey alanı (daha fazla medya ve/veya daha uzun HRT) sağlanmalıdır. MBBR’nin esnekliği sayesinde, tasarımcılar parametreleri gerektiğinde revize ederek istenen çıkış kalitesini yakalayabilir. Örneğin mevcut bir tesis yetersiz kalırsa, taşıyıcı doluluk oranı %50’den %60’a çıkarılarak (yani medyanın bir kısmı eklenerek) ilave arıtma kapasitesi elde edilebilir.

Tasarımda Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

MBBR prosesinin tasarım aşamasında, teorik parametreler kadar pratik mühendislik hususlarına da özen gösterilmelidir. İşte tasarımda göz önünde bulundurulması gereken kritik noktalar:

Hidrolik Tasarım ve Karıştırma: MBBR reaktörlerinde ölü bölge kalmaması çok önemlidir. Taşıyıcıların tüm hacimde dolaşabilmesi için havalandırma ve/veya karıştırıcı yerleşimi homojen olmalıdır. Tasarımda tank geometrisi buna uygun seçilir (köşelerde medya birikmesini önlemek için yuvarlatılmış köşeler, yönlendirici akış plakaları vs.). Ayrıca giriş ve çıkış dağıtıcıları düzgün akış dağılımı sağlamalı; ani bir kısa devre akımı oluşup medyaların bir bölgeyi terk etmesine yol açmamalıdır. Yatay akışlı reaktör dizayn ediliyorsa, giriş suyunun ilk bölmede medyaları itip çıkış ızgarasına yığılmaması için baffle’lar konabilir. Karıştırma ekipmanlarının (difüzör, mixer) gücü, medyayı süspanse edecek şekilde hesaplanmalıdır (örneğin anoksik tank karıştırıcısı, medyaların askıda kalacağı tipte olmalıdır). Aşırı karıştırma ise medyada aşınma yapacağından, optimum güç yüklemesi (W/m³) literatür değerlerine göre seçilir.

Taşıyıcı Medya ve Izgara Tasarımı: Taşıyıcı seçimi yapılırken sadece yüzey alanına değil, malzemenin dayanımına, tıkanma eğilimine ve üretici referanslarına bakılmalıdır. Medyalar zamanla birbirine sürtünerek veya çarparak aşınabilir; kaliteli ürünler uzun ömürlüdür (20 yıl üzerinde kullanılabilir). Izgara (retention screen) tasarımı medyanın boyutuna uygun açıklıkta olmalı; hem medyayı kesinlikle kaçırmamalı hem de tıkanıklık yapmamalıdır. Kama tel (wedge wire) ızgaralar bu iş için idealdir; açıklık medyanın en küçük çapının %80’i gibi seçilebilir (örn. medya çapı 10 mm ise 8 mm aralık). Izgaraların temizliği için erişim ve yıkama düzenekleri tasarlanmaldır. Aksi takdirde zamanla biyofilm ve pisliklerle tıkanıp debi geçişini engelleyebilir. Ayrıca ızgara, medyaların oluşturacağı basınca karşı mekanik olarak sağlam olmalıdır (taşıyıcı biriktikçe ızgarada yük oluşur, bu dikkate alınmalı).

Oksijen Transfer Kapasitesi: Tasarımcı, havalandırma sistemi boyutlandırırken atıksudaki oksijen ihtiyacını α-faktörü gibi gerçek ortam düzeltmeleri ile hesaplamalıdır. Biyofilm reaktörlerinde difüzörlerin oksijen transfer verimi, temiz suya göre biraz düşebilir (biofilm nedeniyle farklı hidrodinamik). Bu yüzden havalandırma blower’larının kapasitesi; maksimum yük, düşük sıcaklık ve olası yaşlanma faktörleri göz önüne alınarak seçilmelidir. Yedekli blower ve difüzör dağılımı da kritik: Bir blower arızalansa dahi yeterli oksijen verilebilmelidir. Havalandırmada ayrıca gürültü ve titreşim önlemleri (ses izolasyonu, esnek bağlantılar) düşünülmeli, çünkü yüksek hava debileri gürültü yaratabilir.

Alkalinite ve Besin Dengesi: Yüksek azot giderimi yapacak tasarımlarda, giriş atıksuyunun alkalinite durumu incelenmeli. Çünkü nitrifikasyon ciddi alkalinite tüketir; yetersiz alkalinite varsa reaktörde pH düşmesi olup proses sekteye uğrayabilir. Bu nedenle tasarım aşamasında, örneğin 1 mg NH₄ için ~7 mg CaCO₃ gerektiği hesap edilip, gerekiyorsa sisteme alkali kimyasal dozaj ekipmanı (kireç, soda) eklenir. Benzer şekilde, denitrifikasyon kademesi olan sistemlerde karbon kaynak dengesi önemlidir: Atıksuda yeterli kolay parçalanır organik karbon yoksa (örneğin C/N oranı düşük bir atıksu), tasarımda harici karbon kaynağı dozlaması (metanol, etanol vb. ekleme sistemi) düşünülmelidir. Bu tür ekipmanların yeri ve dozaj kontrol senaryoları proje safhasında netleştirilmelidir.

Çok Kademeli (Staged) Tasarım: MBBR sisteminin performansı, tek bir tank yerine kademeli tanklarla arttırılabilir. Tasarımcı, gerekiyorsa prosesi 2 veya 3 ardışık MBBR reaktörüne bölebilir (örneğin ilk reaktör yüksek yükle organik madde giderimi, ikinci reaktör düşük yükle nitrifikasyon). Bu, toplam yüzey alanını bölerek daha stabil işletim sağlar. Kademelendirme düşünülürken her kademe arasına uygun akım dengeleme ve dağılım yapısı koyulmalıdır (örneğin ilk reaktör çıkışında askıda kalan biyolojik katıları tutacak bir ara ızgara veya basit yerçekimli ayırma yapısı gibi). Ayrıca kademelerin doluluk oranları farklı seçilebilir; tasarımda ilk kademeye biraz daha düşük doluluk (%40) verip ikinciye yüksek (%60) vermek gibi stratejiler güdülebilir. Bu kararlar, literatürdeki benzer uygulamalardan alınan verimlere göre verilir.

Esneklik ve Modülerlik: Tasarımda gelecekte artabilecek yükler veya değişebilecek standartlar göz önüne alınarak esneklik bırakılmalıdır. MBBR sistemleri modüler olduğundan, reaktör hacmi veya taşıyıcı ekleme imkânı düşünülmelidir. Örneğin, 10 yıl sonra debi %20 artarsa bir ek MBBR reaktörü konulabilecek şekilde arazi planlaması yapılabilir. Veya çıkış standardı ileride TN için daha sıkı hale gelirse, anoksik bir bölüm eklemeye uygun altyapı (döndürme boruları, boş yerler) bırakılabilir. Bypass hatları da tasarımda unutulmamalıdır: Bakım veya arıza durumunda belirli bir reaktörü devre dışı bırakıp akışı diğerine yönlendirebilecek vanalar ve hatlar planlanmalıdır.

Malzeme Seçimleri ve Korozyon: Biyofilm reaktörleri tipik olarak yüksek oksijen içeriğine sahip ve bazı bölgelerde yüksek nemli ortamlardır. Bu nedenle beton tankların uygun kaplamalarla korunması (özellikle su üstü kısımlarında) düşünülmeli; metal ekipmanlarda paslanmaz çelik, FRP gibi malzemeler tercih edilmelidir. Izgaralar, cıvatalar gibi parçalarda korozyona dayanıklı malzeme (SS316 veya 304 paslanmaz, plastik) seçilmesi ömrü uzatır. Blower odalarında havanın nemi yüksek olabileceğinden ekipmanlar için havalandırma ve soğutma tasarlanmalıdır. Ayrıca, eğer kimyasal dozaj (örneğin pH kontrol için asit/alkali, fosfor giderimi için FeCl₃) varsa, bunların temas edeceği bölgelerde malzemeler kimyasal etkiye dayanıklı olmalıdır (PVC/HDPE borular, kauçuk contalar vb.).

İşletme ve Kontrol Kolaylığı: Tasarım aşamasında, sistemin işletilebilirliliği de düşünülmelidir. Örneğin taşıyıcı medyaların reaktöre yerleştirilmesi ve gerektiğinde çıkarılması için menhol ve erişim açıklıkları planlanmalıdır (gerekirse medya yakalama ağı veya boşaltma vanası). Sensör yerleri, bakım yapılabilecek konumlarda olmalıdır (DO probunun kolay temizlenebilmesi gibi). Otomasyon sistemi tasarlanırken, alarm limitleri ve yedekli ölçüm gerekliliği göz önüne alınır (kritik bir parametre için birden fazla sensör veya laboratuvar doğrulaması planlanır). Bütün bu detaylar, kağıt üstünde küçük görünse de gerçek işletmede büyük kolaylık sağlar ve tasarımcı tarafından projeye dahil edilmelidir.

İşletme Sırasında Karşılaşılabilecek Sorunlar (Troubleshooting)

MBBR sistemleri doğru tasarım ve işletmeyle genelde kararlı çalışır. Yine de, sahada karşılaşılabilecek bazı tipik işletme sorunları şunlardır:

Taşıyıcı Medya Kaçışı veya Hasarı: En sık rastlanan sorunlardan biri, çeşitli nedenlerle biyofilm taşıyıcılarının reaktör dışına kaçmasıdır. Izgaralardaki bir arıza, kırılma veya hatalı montaj sonucu medyalar ikincil çöktürmeye sürüklenebilir, hatta deşarja kadar gidebilir. Bu, hem arıtma kapasitesini düşürür (yüzey alanı kaybı) hem de mekanik ekipmana (pompa, vana) zarar verebilir. İşletmede eğer ikincil çökeltim yüzeyinde veya pompa istasyonunda taşıyıcı gözlenirse derhal sistem durdurulup eksik medya reaktöre geri konmalı, ızgara onarılmalıdır. Ayrıca zamanla medyaların yüzdürme kabiliyeti azalabilir (içleri çamur dolup ağırlaşabilir), bu durumda bazı medya dibe çökerek dolaşımı bırakır. Bu da etkin yüzey kaybına yol açar. Çözüm olarak periyodik hava verilerek medyaların kendi kendini temizlemesi sağlanır veya sistem durdurulup medyalar dışarı alınıp yıkanır.

Biyofilm Aşırı Büyümesi ve Tıkanıklık: Eğer yükleme beklenenden düşük ise veya taşıyıcı doluluk çok yüksek ise, biyofilm tabakası medyada aşırı kalınlaşabilir. Kalın biyofilm difüzyon kısıtlaması yaratıp iç kısımları anaerobik hale gelebilir. Bu durumda medyalar birleşip aglomerasyon yapabilir (yapışkan biyokütle medyaları paket haline getirebilir) ve reaktörde serbest dolaşım bozulur. Ayrıca ızgaralar, difüzörler biyokitle tıkanmaya başlayabilir. Böyle bir durumda operatör, geçici olarak havalandırmayı arttırarak veya mekanik karıştırmayı yükselterek biyofilmin bir kısmının parçalanmasını sağlamalıdır (yüksek shear kuvvetiyle fazla biyofilm dökülür). Bazı işletmeler planlı olarak belirli aralıklarla “biofilm sloughing” denilen kontrolü dökülmeyi yaparlar (örneğin ayda bir, hava beslemesini kısa süreliğine %150’ye çıkarıp şoklama). Biyofilm aşırı büyümesinin bir diğer göstergesi, çıkış AKM değerinin yükselmesidir (çok biyokütle kopuyor ve çökeltmede yük oluşturuyor demektir). Bu durumda da aynı yöntemle biyofilm inceltilir veya gerekirse bir miktar taşıyıcı ortam reaktörden alınır (yük çok düştüyse).

Yetersiz Biyofilm Tutunması (Film Kaybı): Bazı durumlarda da tam tersi, biyofilm reaktörde yeterince gelişemez. Özellikle başlangıç devreye alma döneminde “taşıyıcıların beyaz kalması” yani üzerinde gözle görünür film oluşmaması sorunu olabilir. Bu, ya besin eksikliği (düşük yük) ya aşırı yüksek shear (mikroorganizmalar tutunamadan kopuyor) kaynaklıdır. Çözüm olarak sisteme aşılama yapılabilir (başka bir tesisin çamurundan bir miktar ekleyerek medyaları biyolojik olarak “tohumlamak”), yük kademeli artırılır ve havalandırma çok yüksekse bir miktar azaltılır. Zamanla uygun koşullar sağlandığında biyofilm tutunması gerçekleşecektir. Ayrıca toksik şok yaşanırsa (ani zehirli atık girişiyle biyofilm ölümü), benzer şekilde yeniden biyofilm oluşumu için aşılama ve sabır gerekir.

Değişken Yüklemelerin Etkisi: MBBR, aktif çamura göre şok yüklere daha dayanıklı olsa da, çok ani ve büyük yük değişimleri (örneğin bayram tatili sonrası fabrikada biriken çok konsantre atıksuyun bir anda tesise gelmesi) geçici sorunlara yol açabilir. Tipik etkiler: Geçici yüksek çıkış KOİ/BOİ, düşen pH (asitlik artar), azalan DO (biyolojik oksijen talebi birden artar) vb. İşletmede bu durumla karşılaşıldığında, mümkünse debi veya yük kontrollü besleme (dengeleme tankından yavaş vermek) yapılır. Eğer anlık olduysa, operatör havalandırmayı maksimuma çıkarır, gerekirse kimyasal dozaj (örneğin pH tamponu) uygular. Biyofilm genelde kısa sürede adapte olarak dengeyi kurar, ancak bu süreçte çıkış kalitesi düşebilir. Bu nedenle tasarımda dengeleme hacmi çok önemliydi – işletme de bunu etkin kullanmalıdır. Yük dalgalanmaları kalıcı hale geldiyse (beklenenden fazla üretim vb.), o zaman ek taşıyıcı ilavesi veya ilave reaktör devreye alma gibi uzun vadeli çözümler düşünülür.

Nitrifikasyon Problemleri: Nitrifikasyon, sıcaklık, pH, toksisite gibi faktörlere hassas olduğundan, sık karşılaşılan sorunlardan biri “amonyak gideriminin aniden düşmesi” şeklinde ortaya çıkar. Sebebi genelde ya sıcaklık düşüşü (kış aylarında), ya alkalinite yetersizliği (pH düşmüş), ya da inhibitör bir madde (ör. klor, solvent vs.) girişi olabilir. İşletmeci böyle bir durumda ilk olarak çıkış amonyak trendine bakar, yükseliş varsa hemen pH ve alkalinite ölçer – düşükse alkali kimyasal dozlar. Sıcaklık düşükse yapacak şey sınırlıdır; belki havalandırmayı biraz azaltıp SRT’yi fiilen yükseltmeye çalışabilir (biyofilmin fazla dökülmesini engelleyerek). Toksik madde girişi şüphesi varsa (örneğin koku veya su renginden anlaşılabilir), kaynak araştırılır ve kesilmeye çalışılır. Nitrifikasyon bakterileri etkilenmişse, iyileşmeleri birkaç gün alabilir; bu sürede besi yükü azaltılır (gerekirse geri devir ile sistem içi sirkülasyon yapılıp yeni yük girişi kısılabilir). İleri durumlarda başka bir tesisten nitrifiye biyofilm taşıyıcı getirilip sisteme eklenerek aşılanabilir.

Denitrifikasyon Problemleri: Denitrifikasyon aşamasında sık görülen sorun, anoksik reaktörde yeterince nitrat indirgenememesi yani çıkış nitratının yüksek kalmasıdır. Bu, karbon kaynağı eksikliğine işaret edebilir. İşletmede görüldüğünde, operatör C/N oranını kontrol eder (ör. giriş KOİ ve TKN verileri). Gerekirse harici karbon (ör. metanol) dozajını artırır. Bir diğer sorun, anoksik tankta DO yükselmesi olabilir (aerobik tanktan gelen iç devir suyu fazla O₂ taşıyorsa denitrifikasyon durur). Bu durumda iç devir oranı düşürülür veya anoksik hacim artırılır. Denitrifikasyon var ancak verimsiz ise, belki karıştırıcı yetersiz kalıyor (medya hareketi zayıf) olabilir – karıştırıcı hızları kontrol edilir. Ayrıca düşük sıcaklık denitrifikasyonu da yavaşlatır, bu durumda da süreç sabır ve belki bir miktar daha fazla karbon dozajı ile sürdürülebilir.

Köpüklenme ve Koku: Biyofilm reaktörlerinde, özellikle işletmenin ilk dönemlerinde veya yük dalgalanmasında köpük oluşabilir. Bu köpük genelde kahverengi biyolojik köpüktür (aktinomiçes gibi ipliksi bakterilerin veya yüzen biyofilm parçalarının oluşturduğu). Aşırı köpük, medyaların üzerini örterek havayla temasını azaltabilir ve taşma yapabilir. Çözüm olarak yüzey püskürtme sistemi çalıştırılır (sprinkler ile köpük kırılır) veya antifoam (köpük kesici) kimyasal dozlanır. Koku sorunu ise genelde anoksik/anaerobik bölgelerde H₂S üretiminden kaynaklanır. MBBR’nin tamamı aerobik tutulursa koku genellikle minimumdur. Ancak denitrifikasyon tankından veya çöktürme ünitesinden koku geliyorsa, oksijenlenmenin yetersiz olduğu yorumu yapılır – havalandırma artırılır ya da problemli bölge kapatılıp havalandırma filtresi takılır. Koku, ayrıca giriş atıksuyunun karakterinden (ör. çok uzun süre beklemiş atıksu) de olabilir, o durumda ön arıtma ve dengelemede havalandırma yapmak çözüm olabilir.

Çamur Yönetimi Sorunları: MBBR sistemi, klasik aktif çamura göre daha az fazla çamur üretir gibi bir algı olsa da, gerçekte biriken biyofilm düzenli uzaklaştırılmazsa ikincil çamur şeklinde atılmak zorundadır. İşletmede bazen yüksek çamur yaşına güvenilip uzun süre çamur alınmazsa, çöktürme tankında yüzer çamur ve bulanıklık problemi ortaya çıkar. Bu yüzden operatör, belli periyotlarla fazla çamuru sistemden çekmelidir (bu bir sorun değil görevdir; yapılmazsa sorun olur). Çekilen çamurun susuzlaştırılması esnasında, içinde plastik medya olmadığından emin olunmalıdır – bazen ızgaralardan kaçan küçük bir iki medya susuzlaştırma ekipmanına girebilir, bu kontrol edilmelidir (örneğin santrifüj içinde sıkışabilir).

MBBR Prosesinin Optimizasyon İpuçları

MBBR sistemini verimli, ekonomik ve uzun ömürlü işletmek için bazı optimizasyon stratejileri uygulanabilir:

Kademeli Besleme ve Faz Ayırma: Tek bir büyük reaktör yerine ardışık daha küçük reaktörler kullanıldıysa, organik yükün bir kısmını ilk kademede azaltıp ikinci kademede düşük yükte nitrifikasyon yapmak, toplam performansı artırır. Optimizasyon için ilk kademeye atıksuyun ana kısmını, ikinci kademeye ise daha küçük bir kısmını doğrudan beslemek gibi yöntemler denenebilir (örneğin %70 debi 1. kademe, %30 debi 2. kademe girişine verilerek ikinci kademede kısmi by-pass). Bu, ikinci kademede daha yüksek C/N oranı sağlayıp denitrifikasyon verimini artırabilir. Bu tip akış dağılım optimizasyonu, pilot denemelerle belirlenebilir.

Taşıyıcı İlavesi veya Çıkarılması: MBBR’nin en büyük avantajı, taşıyıcı miktarının ayarlanabilir olmasıdır. İşletme verilerine göre eğer çıkış suyu kalitesi gereğinden iyi (çok düşük BOİ, NH₄) ise ve enerji tüketimi optimize edilmek isteniyorsa, medyanın bir kısmı reaktörden çıkarılabilir (biyofilm yüzeyi azalır, tepkime hızı yavaşlar, ancak blower yükü de azalabilir). Tersine, zamanla yük arttıysa veya performans sınırda ise, reaktöre ilave taşıyıcı atılarak (tasarım izin veriyorsa, örn. %50’den %60 doluluğa) arıtma kapasitesi artırılır. Bu, tesis genişletmesinden çok daha düşük maliyetli bir çözümdür. Ancak ilave sonrası havalandırma yeterliliği kontrol edilmelidir.

Otomasyon ve Kontrol Ayarları: İleri otomasyon uygulamaları, MBBR’de ciddi enerji tasarrufu ve stabilizasyon sağlar. Örneğin, dissolved oxygen kontrollü hava besleme: DO probundan gelen veriye göre blower hızını VFD ile ayarlamak, gerekmediğinde düşük hızda çalıştırarak %20-40 enerji tasarrufu getirebilir. Benzer şekilde ORP kontrollü denitrifikasyon yapılabilir: Anoksik tank ORP değeri hedef aralıkta tutulacak şekilde iç geri devir pompası hızlandırılıp yavaşlatılabilir veya harici karbon dozajı optimize edilebilir. Otomasyon yazılımı ayrıca trend verilerini kaydederek operatöre proses optimizasyonu için veri sunar (mesela gece yarısı yük düşerken havalandırma kapasitelerinin çok yüksek kaldığını fark edip blowerları kapatmak gibi). Bu nedenle, mümkün olduğunca gelişmiş sensörler ve kontrol algoritmaları kullanmak MBBR’yi hem ekonomik hem güvenli kılar.

Periyodik Biyofilm Kontrolü: Optimum biyofilm kalınlığı ve sağlığı için düzenli gözlem şarttır. Operatörlere, taşıyıcılardan numune alıp mikroskop altında inceleme yapmaları önerilir. Bu sayede filamentous bakteri aşırı gelişimi (işaret eder: düşük F/M oranı, besin eksikliği) veya protozoa eksikliği (işaret eder: aşırı yük) gibi ipuçları anlaşılır. Mikrobiyolojik dengeye göre besleme rejimi veya hava miktarı ayarlanabilir. Örneğin, eğer ipliksi bakteriler fazla görülürse, bir miktar yük artırma (daha fazla F/M) veya selektör benzeri etki yaratmak için belki ön bir anoksik düzenleme denenebilir. Bu düzeyde optimizasyonlar daha ileri seviye olsa da, büyük tesislerde verimi maksimize etmek için uygulanmaktadır.

Kimyasal Desteklerin Optimizasyonu: MBBR prosesinde kullanılan kimyasallar (örneğin pH ayarı için alkali, fosfor giderimi için koagülant, köpük için antifoam, karbon kaynak vb.), gerektiğinde minimuma indirilerek işletme maliyeti düşürülebilir. Bunun için dozaj pompaları mümkünse geri besleme kontrollü çalışmalıdır (mesela çıkış orto-fosfat analizine göre alum dozunu ayarlamak). Bu yoksa bile operatör laboratuvar analizlerini sıklaştırıp gerektiğinde dozları manuel revize edebilir. Örneğin bir dönem sonunda bakılır ki çıkış toplam P hep 0.2 mg/L’nin altında, o halde belki demir klorür dozunu %20 azaltarak 0.5 mg/L civarında tutacak şekilde optimizasyon yapılabilir (standart 1 mg/L gerektiriyorsa). Bu tip ince ayarlar, prosesin kimyasal maliyetlerini azaltırken çevreye gereksiz kimyasal yüklemesini de önler.

Enerji Geri Kazanımı ve Entegrasyon: MBBR kendi başına enerji üreten bir sistem değildir (aksine blowerlarla enerji tüketir), ancak bir biyolojik arıtma tesisinin parçası olarak düşünülürse, bazı ısı veya enerji geri kazanım imkanları vardır. Örneğin, üfleyicilerin çıkış havaları oldukça ılıktır; bu ısıyı tesisin diğer bölümlerini ısıtmada kullanmak (eşanjörle) düşünülebilir. Veya atık çamur anaerobik çürütmeye gidiyorsa çıkan biyogaz, tesisin blowerlarını çalıştırmak için elektrik üretiminde kullanılabilir. Bu bütüncül optimizasyon adımları, MBBR prosesinin daha sürdürülebilir işletilmesini sağlar ve uzun vadeli maliyetleri düşürür.

Operatör Eğitim ve İzleme: Son olarak, en iyi teknik çözümler bile bilgili bir işletme ekibi olmadan tam verimli çalışmayabilir. MBBR sistemlerinin optimizasyonu için operatörlerin proses dinamiklerini anlaması çok önemlidir. Düzenli eğitim, benzer tesislerle bilgi alışverişi ve net operasyon talimatları hazırlanması gerekir. Operatör, günlük olarak DO, pH, sıcaklık, akım, analiz sonuçları gibi verileri kayıt altına alıp trendleri izlemelidir. Bu sayede mevsimsel değişimler veya yavaş yavaş gelişen sorunlar erkenden fark edilir ve proaktif ayarlamalar yapılabilir.

Sonuç

MBBR (Taşınımlı Yataklı Biyofilm Reaktörü) prosesi, yüksek verimli, esnek ve modüler yapısıyla hem endüstriyel hem evsel atıksu arıtımında kendine yer edinmiştir. Bu kapsamlı rehberde, MBBR’nin tüm aşamaları ayrı ayrı ele alınmış; her aşamada ölçülmesi gereken kritik parametreler, bunların yorumlanma yöntemleri ve kullanılan ekipmanlar detaylandırılmıştır. Ayrıca MBBR’nin başlıca uygulama alanları ve sektör bazında tipik atıksu karakteristikleri açıklanmış, bu prosesle giderilebilen kirletici türleri ve sınırlamaları belirtilmiştir. Türkiye ve AB’de geçerli çevresel deşarj standartları karşılaştırmalı olarak sunulmuş ve MBBR tasarımında temel kabul edilen boyutlandırma parametreleri ile işletme kriterleri kapsamlı şekilde listelenmiştir.

MBBR sistemlerinin başarısı, doğru tasarım ilkelerinin uygulanması kadar dikkatli işletme ve izleme gerektirir. Tasarımcılar için hidrolik detaylardan malzeme seçimine, biofilm kinetiğinden yedekleme senaryolarına kadar pek çok husus bulunmaktadır. İşletmeciler için ise olası sorunlara karşı hazırlıklı olmak, düzenli bakım ve optimizasyon adımlarını atmak önem taşır. MBBR süreçleri, uygun şekilde optimize edildiğinde, mevzuatlara tam uyumlu deşarj kalitesi sağlayabilir ve bunu istikrarlı bir biçimde uzun yıllar sürdürebilir. Özellikle ülkemizde değişen ve gittikçe sıkılaşan deşarj limitleri düşünüldüğünde, MBBR gibi modern biyofilm teknolojilerinin kullanımı işletmelere hem çevresel uygunluk hem işletme kolaylığı açısından büyük avantaj sunacaktır.

Bu rehberde verilen bilgiler, sahada karşılaşılabilecek durumlar göz önüne alınarak hem akademik detaylar hem de pratik tecrübeler ışığında derlenmiştir. Sonuç olarak, MBBR arıtma prosesi doğru tasarlanıp yönetildiğinde, yüksek yükleri tolere edebilen, kompakt alan kaplayan, kararlı çıkış kalitesi veren bir sistem olarak öne çıkar. Hem Türkiye’de hem de AB’de sürdürülebilir su yönetimi hedeflerine ulaşmada MBBR gibi ileri arıtma teknolojilerinin payı artmaya devam edecektir. Böylelikle sanayi tesisleri ve belediyeler, su kaynaklarını koruma görevlerini yerine getirirken kendi operasyonlarını da verimli ve uyumlu şekilde sürdürebileceklerdir.