Modelling of membrane bioreactor systems

Abstract

Giderek artan dünya nüfusunun bir sonucu olarak azalan temiz su kaynaklarının korunması, atıksuların daha etkin bir şekilde yönetilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Buna bağlı olarak arıtılmış atıksuların yeniden kullanım ihtiyacı da artmıştır. Düşük alan gereksinimi ve nütrient giderimi avantajlarından ötürü de membran biyoreaktörlerin (MBR) önemi ortaya çıkmıştır. Membran biyoreaktörlerin yaygınlaşması ile daha iyi kalitede çıkış suyu elde edilerek, atıksu geri kazanımı mümkün olabilmekte ve buna bağlı olarak temiz su kaynakları daha etkin bir şekilde korunabilmektedir. Böylelikle, membranların biyolojik arıtma prosesleri olarak kullanımı ile arıtma verimliliğinin artmasının yanı sıra su kaynaklarının korunmasına da önemli katkılar sağlayacağı açıktır. Membranlı biyolojik arıtma proseslerinin kullanılması ile, hedeflenen sonuca ulaşmak için sistem tasarımı ve optimum işletme parametrelerinin belirlenmesi de büyük bir önem taşımaktadır. Bu nedenle tez çalışmasında, membran biyoreaktör tasarımında dikkat edilmesi gereken hususlar araştırılmış olup, tasarım aşamaları anlatılmıştır. Sistem tasarımında kentsel nitelikli bir atıksu kaynağı seçilmiş olup, biyoreaktör tasarımı ATV-DVWK-A 131 E tasarım kriterine göre yapılmıştır. Gerekli biyoreaktör hacmi ve oksijen ihtiyacı, farklı MLSS, SRT ve geri devir oranlarına göre yapılarak sonuçlar birleşik ve ayrık MBR sistemleri için karşılaştırılmıştır. Böylelikle MBR sisteminin işletilmesinde bazı önemli parametrelerin etkileri incelenerek optimum tasarım parametreleri belirlenmeye çalışılmıştır. As a result of the ever-increasing the world population, declining fresh water source has given rise to the need for conservation management of wastewater more efficiently. Accordingly, it has increased the need of wastewater reuse applications. Especially due to the benefits of the low space requirement and nutrient removal, the important of the membrane bioreactor (MBR) has emerged. Obtaining better quality effluent with the expansion of membrane bioreactor, wastewater can be reused and accordingly, fresh water sources can be protected more effectively. It is obvious that the increase in the efficiency of wastewater treatment with the use of membranes in the biological processes provides an important contribution to the protection of water sources. To achieve targeted results with the use of membrane bioreactor processes, system design and determination of the optimum operating parameters have a great importance. For this reason, the issues that must be considered for membrane bioreactor design are investigated and the design phases described in this study. The bioreactor design was made according to the ATV-DVWK-A 131 E design criteria for the municipal wastewater. The required bioreactor volume and oxygen demand were calculated according to the different MLSS, SRT and Recycle Ratio and the results were compared for integrated and separated MBR system. Consequently, examining the effects of the some important parameters on the operational of membrane bioreactor system were tried to determine.