TARIFNAME ATIKSU ARITIMI IÇIN TASlYICI ELEMAN VE TASIYICI ELEMAN MODIFIKASYON YÖNTEMI Bulusun Ilqili Oldugu Teknik Saha Bulus; atiksu aritma tesislerinde biyofilm olusumu için yüksek yüzey alani saglamak üzere tasiyici eleman gelistirilmesi ve biyofilm olusumunu hizlandirmak ve zenginlestirmek için tasiyici eleman yüzey modifikasyonu yöntemi gelistirilmesi ile ilgilidir. Bulus kapsaminda gelistirilen tasiyici elemanin kübik, silindirik ve ikinci kademe plaka tipi silindirik tasiyici eleman olmak üzere üç formu bulunmaktadir. Bu üç formun her birinin yüzeyinin modifiye edilmis ve edilmemis hâli ile bu modifikasyona ait Teknigin Bilinen Durumu Atiksular, içerdigi yüksek organik madde miktari, nütrientler ve mikrokirleticiler sebebiyle, aritilmadan nehir, göl, deniz gibi alici ortamlara desarj edilemezler. Evsel ve endüstriyel atiksularin birçogu, temelde mikroorganizmalarin kullanildigi biyolojik aritma prosesleri ile aritilirlar. Kullanilacak biyolojik aritma prosesi, atiksu özellikleri, desarj edilecek su kalitesi ve çevresel kosullara bagli olarak degismektedir. Aritma verimi, reaktörde tutulan mikroorganizmalarin miktari ve mikroorganizmanin reaktörde kalis süresinden etkilenmektedir. Aktif mikroorganizma miktarinin artmasi ile verim artmakta ve reaktör hacimleri küçülmektedir. Hâlihazirda mevcut biyolojik aritma sistemlerinin önemli bir kismini, mikroorganizmalarin askida büyüdügü geleneksel aktif çamur sistemleri olusturmaktadir. Bu sistemlerde, mikroorganizmalar floklar halinde serbest hareket etmekte, suda bulunan kirleticiler, mikroorganizmalar tarafindan, havali ya da havasiz ortamda parçalanmaktadir. Sonraki asamada ise mikroorganizmalarin su fazindan ayrilmasi saglanmakta ve biyolojik aritma asamasi tamamlanmaktadir. Bu sistemlerde, reaktördeki biyokütle miktarinin belirli bir seviyede tutulabilmesi için, çöktürme asamasinda ayrilan mikroorganizmalar büyük oranda biyolojik reaktöre geri döndürülmektedir. Sonuç olarak, çöktürme havuzlarinin yüzey alani büyümekte ve önemli bir hidrolik kapasite geri devir için kullanilmaktadir. Mikroorganizmalarin aritmada kullanildigi bir diger aritma yöntemi, mikroorganizmalarin reaktör içinde bir yüzeye tutunarak çogaldigi, böylece su fazi ile biyokütlenin ayrilmasi açisindan avantaj saglayan ve biyokütlenin büyük oranda reaktörde tutulabildigi biyofilm sistemleridir. Biyofilm; birbirine ve bir yüzeye baglanan karmasik bakteri hücreleri toplulugudur. Mikroorganizmalar tarafindan üretilen, hücre disi polimerik maddeler (extracellular polymeric substances, EPS) baglanmada etkin rol alirlar. EPS'ler biyofilmde bulunan mikroorganizmalar için dis etkilere karsi bir nevi koruyucu bariyer görevi görürler ve bu da biyofilmde yasayan bakteri toplulugunun toksik kirleticilere karsi daha dirençli olmasini saglar. Mikrobiyal hücre disi polimerik maddeler; polisakkaritler, DNA, proteinler, lipidler ve hümik asitler gibi yüksek molekül agirlikli moleküllerden olusurlar (Flemming ve Wingender, 2010). Biyofilm olusumunun ilk asamasi olan yüzeye tutunma ve sonrasinda koloni olusumu asamalarinda mikroorganizmalar tarafindan salgilanan EPS'ler rol alir, ayni zamanda mikrobiyal topluluk yapisini ve stabilitesini de etkilerler. EPS olusumu ve kompozisyonu, atiksu karakterizasyonu (karbon/azot orani, pH, iyonik kuvvet, toksik madde konsantrasyonu vb.) ve reaktör isletme sartlari (çamur yasi ve hidrolik kalis süresi, çözünmüs oksijen konsantrasyonu, kesme kuvvetleri) gibi birçok faktörden etkilenmektedir. Geleneksel biyofilm sistemleri arasinda, sabit bir yatakta tas ve iri blok malzemelerin yüzey olarak kullanildigi damlatmali filtreler yer almaktadir. Bu sistemler, biyofilm sistemlere özgü çesitli avantajlara sahip olsa da, atiksudaki partiküllere ve/veya biyofilm olusumuna bagli olarak zamanla tikanma, ölü alanlarin olusmasi, verim kayiplari ve uygulama kapasitesinin sinirli olmasi gibi dezavantajlar sebebiyle yaygin kullanim alani bulamamistir. Ancak, son yirmi yilda, plastik tasiyici elemanlarin da gelistirilmesi ile birlikte, askida ve biyofilm sistemlerinin avantajlarinin bir araya getirildigi, hareketli yatak biyofilm aritma sistemleri yayginlasmaya baslamistir. Hareketli yatak biyofilm reaktörleri temel olarak; uygun bir biyolojik reaktör içerisinde bulunan oksijen ihtiyacinin karsilanmasi ve karisimin saglanmasi için difüzör sistemini, anoksik kosullarda ve/veya anaerobik kosullarda aritma gerçeklestirilmesi durumunda kullanilmak üzere mekanik karistiriciyi, tasiyici elemanlari ve tasiyici elemanlarin reaktörde tutulmasinin saglamak üzere elekten olusmaktadir. Hareketli yatak biyofilm aritma sistemlerinde, biyofilm gelisimi için yüzey olarak kullanilan tasiyici eleman, reaktör içerisinde askida ve hareket halindedir. Böylece, damlatmali filtre gibi geleneksel biyofilm sistemlerinde karsilasilan tikanma, ölü alanlar ve verim kaybi gibi problemler ortadan kalkmistir. Hareketli yatak biyofilm sistemler, biyofilm ve askida büyüyen mikroorganizmalarin bir arada bulunmasina olanak saglamakta, reaktörde tutulan biyokütle miktari arttirilabilmektedir. Böylece gerek reaktör hacmi, gerekse de çöktürme havuzlarinin boyutlari daha küçük olabilmektedir. Biyofilm sistemler, geleneksel aktif çamur sistemlerine kiyasla, sok yüklere ve yük dalgalanmalarina yüksek tolerans, düsük sicakliklara yüksek adaptasyon, toksik kirleticilere karsi dayaniklilik ve daha küçük hacimlerde yüksek yükleme uygulanabilmesi avantajlarina sahiptir. Bununla birlikte, tasiyici eleman yüzeyine biyofilm tutunmasi ve koloni olusturmasinin uzun sürmesi, ilk olusan biyofilmin kirilgan yapida olabilmesi ve buna bagli olarak bütün halde kopabilmesi, biyofilm sistemlerinin devreye alinmasini olumsuz etkilemekte ve sistemin dengeye gelmesi çok uzun sürebilmektedir. Özellikle düsük sicakliklarda, biyofilm tutunmasi ve koloni olusumunun gerçeklestigi baslangiç periyodunun, yarim yila kadar uzayabildigini gösteren çalismalar bulunmaktadir (Hu, He, Yu, Liu, & Zhang, 2017). Atiksu aritma tesislerinde tasiyici elemanlar, anaerobik aritma sistemlerinde sabit yatak olarak uygulanabilecegi gibi, hareketli yatak biyofilm sistemleri olan MBBR (mixed bed biofilm reactor), lFAS (integrated fixed-film activated sludge) gibi aritma teknolojilerinin temel elementleri olabilirler ve mevcut biyolojik atiksu aritma tesislerinin kapasitesinin arttirilmasi amaciyla kullanilabilirler. Hareketli yatak sistemlerde, yüksek yüzey alani olusturmak için biyolojik reaktör hacminin genellikle %40-60'i tasiyici asi çamuru ilave edilerek biyofilm olusmasi için beklenmektedir. Literatürde tasiyici eleman miktarinin ve toplam hacim içindeki oraninin, aritma performansi ve madde transferine etkisi ile ilgili çalismalar bulunmaktadir. Bu çalismalarda, reaktördeki tasiyici eleman oranin optimum degere kadar, performans ve oksijen transferi üstünde olumlu etkisi oldugu, ancak optimum oranin üstüne çikildikça, reaktörde karisim kosullarinin bozularak, oksijen transferinin ve aritma veriminin olumsuz etkilendigi raporlanmistir (BanNal & Chaudhary, 2015; Jing, Feng, & Li, 2009; Gu, Sun, Wu, Li, & Qiu, 2014). Bu dogrultuda, efektif spesifik yüzey alani yüksek tasiyici elemanlarin kullanilmasi ile toplam tasiyici eleman miktari azaltilirken karisim kosullarinin iyilesmesine katkida bulunulabilir. Atiksu aritiminda ve hareketli yatak sistemlerde kullanilmak üzere gelistirilen birçok tasiyici eleman bulunmaktadir. Bunlar arasinda; silindirik tasiyicilar (U85543039A), oraninin çok az oldugu dairesel tasiyicilar ya da petek formunda tasiyicilar kullanildigi tasiyicilar (WO ve numarali patent basvuru dokümaninda tekstilden üretilen kübik formda tasiyicilar yer almakta, bu tasiyicilarin merkezinde yer alan biyofilm gelisim gözleri sadece iki yönlü açiktir. farkli olarak substrat ve oksijen transferini destekleyecek sekilde merkezde yer alan birbirlerine geçisi olan üç yönlü açik ve üç kanalli biyofilm gelisim gözlerine sahiptir. Iplik ve elyaf gibi malzemelerden üretilen tasiyicilar olmakla birlikte, atiksu aritma tesislerinde kullanilan tasiyici malzemelerin çogu, genellikle PVC ve polietilen gibi, ekonomik ve özgül agirligi suya yakin olan plastik malzemelerden üretilmektedir. Genellikle malzemelerin birbirine sürtünmesi sebebiyle, tasiyici elemanin dis yüzeylerinde biyofilm tutunmasinin kisitli olacagi ve dis yüzeyin verimli kullanilamayacagi bilinmektedir. Buna karsin, çarpmalara karsi korunakli olarak tasarlanmis bir dis yüzey, tasiyici eleman içinde bulunan gözler ve bunlarin yüzeyleri, biyofilmin tutunmasi için uygun yüzeylerdir. Tasiyici elemanin dis yüzeyinin sekli, tasiyicinin su içindeki hareketi açisindan da önemlidir. Örnegin, çikintilarin (kanatçiklar) ve/veya girintilerin varligi, hava kabarciklari ve suyun hareketiyle birlikte, tasiyici elemanin su içinde rotasyonal (dönme) hareketleri yapmasina destek olabilir ve böylece gerek oksijen, gerekse de substrat ve besin maddelerinin biyofilm içine transferi daha kolay saglanabilir. Tasiyici elemanin içinde yer alan gözeneklerin açik olmasi sayesinde tikanmalar azaltilabilirken, yüzeylere tutunan biyofilmin oksijen ve atiksudaki kirleticilerle etkilesimi iyilestirilebilir. Silindirik tip tasiyici elemanlar, aritma performansi açisindan verimli olsa da, mevcut tasiyicilarin efektif spesifik yüzey alani (m2/m3) kisitlidir. Bu tasiyicilarin efektif spesifik yüzey alaninin arttirilmasi ile atiksu yükleme orani arttirilabilir, kullanilacak tasiyici eleman miktari azaltilabilir ve karisim kosullarinin iyilesmesine katki saglanabilir. Bununla birlikte, EPO750591 patent dokümaninda oldugu gibi, yüzey alaninin çok arttirildigi tasiyici elemanlarin genellikle boyutlari ve malzemedeki bosluklari küçük olmakta, siklikla tikanma problemi ile karsilasilmakta ve biyofilm açisindan ölü alanlar olusabilmektedir. Özellikle, partikül, elyaf ve selüloz gibi parçaciklarin oldugu atiksularda tikanma problemiyle karsilasilmasi muhtemeldir. Bir diger önemli husus da, tasiyici elemanin efektifspesifik yüzey alaninin, toplam spesifik yüzey alanina oranidir. Oranin küçük olmasi alanin önemli bir kisminin verimsiz olmasi anlamina gelmektedir. Dolayisiyla, tasiyici elemanin efektif spesifik yüzey alani ile birlikte toplam spesifik yüzey alanina orani da göz önünde bulundurulmalidir. Tasiyicilarin yüzeyinde tutunan biyofilm miktari ve biyofilm stabilitesi yüzey özellikleri ile birlikte, atiksu özelliklerine ve reaktör isletme sartlarina bagli olarak degismektedir (Piculell, Maria, 2016). Genellikle, biyofilm yüzeye ilk tutundugunda kirilgan yapida olabilmekte ve bunun sonucunda da soyulma tipi (bütün halde) biyofilm kopmasi gerçeklesebilmekte ve reaktör verimi olumsuz etkilenebilmektedir (Hu vd., 2017). Biyofilmin ilk olusma asamasi olan baglanma asamasi, sonraki asamalarda biyofilmin tutunmasi ve yapisi üstünde belirleyici bir etkiye sahiptir (Busscher & Van Der Mei, 1995) Tasiyici eleman geometrisinin giderim verimi üstüne etkisine iliskin kisitli sayida çalisma bulunmaktadir. Bu çalismalardan birisinde, tasiyici elemanin malzeme uzunlugunun ve biyofilm kalinliginin inhibisyondan etkilenme üstünde etkili oldugu, kisa tasiyicilardaki biyofilmin inhibisyondan daha fazla etkilendigi raporlanmistir Genellikle mikroorganizmalar, negatif yüzey yüküne sahiptir, bu nedenle pozitif yüklü yüzeylere daha kolay tutunma egilimindedir. Son yillarda yapilmis bir çalismada, tasiyici eleman (yüksek yogunluklu polietilen, HDPE) yüzeyinin pozitif yüklü polimerler (polyquaternium-10, PQAS-10, ve cationicpolyacrylamides, CPAM) ile modifikasyonun biyofilm tutunma süresini kisaltirkeni biyofilmde zenginlesme sagladigi gösterilmistir (Mao et al., 2017). Bununla birlikte, yüzey pürüzlülügü gibi yüzey özellikleri, yüzeyin hidrofobisitesi ve yüzey enerjisi, mikrobiyal tutunmayi etkileyen faktörler arasindadir. Mikroorganizmalar, tercihen hidrofobik yüzeylere yapisma egilimindedir (Rosenberg arkadaslari, 2010). Bu dogrultuda, yüzey modifikasyonu, biyofilm olusumunu kontrol etmek için cazip bir seçenek olabilir. Biyofilm tutunmasinin hizlandirilmasi ile biyofilm sistemlerinde karsilasilan ve özellikle soguk bölgelerde sistemin devreye alinmasini güçlestiren, uzun aklimasyon süresi kisaltilabilir (Hu vd., 2017). Bununla birlikte, baglanan biyofilm yapisinin kararli olmasi ile soyulma tipi kopmalar önlenebilir ve aritma verimin stabil hale gelmesi, hatta daha az tasiyici eleman kullanilmasi saglanabilir. Hâlihazirda, atiksu aritma tesislerinde kullanilan tasiyici eleman yüzeyinde, biyofilm olusumunun hizlandirilmasi ve/veya stabilitesinin arttirilmasi için uygulanan bir yöntem bulunmamaktadir. Atiksu aritma tesislerinin kapasiteleri düsünüldügünde, gelistirilecek yöntemin ekonomik ve kolay uygulanabilmesi, bulusun sanayiye ve uygulamaya aktarilabilmesi açisindan son derece önemlidir. Bulusun Çözümünü Amaçladigi Teknik Problem Bu bulus kapsaminda; atiksu aritma tesislerinde kullanilabilecek genis yüzey alanina sahip tasiyici malzemeler ve bu tasiyici malzemelerin yüzeyinde biyofilm tabakasinin olusumunun hizlandirilmasi ve/veya stabilitesinin arttirilmasi için bir yüzey modifikasyon yöntemi gelistirilmistir. Mevcut tasiyici elemanlarin efektif spesifik yüzey alani ve bu alanin toplam spesifik yüzey alanina orani küçüktür. Buna bagli olarak toplam alan içinde verimsiz yüzey fazladir ve genis yüzey alani olusturabilmek için fazla miktarda tasiyici eleman kullanilmasi gerekmektedir. Bulus kapsaminda gelistirilen tasiyici eleman hem kübik (1), hem de silindirik (2) bir formda tasarlanmis ve her iki yapida da, tasiyici eleman efektif spesifik yüzey alani arttirilmistir. Silindirik yapilandirmaya sahip tasiyici elemanin (2) efektif spesifik yüzey alani, ayni boyutlara sahip benzer silindirik tasiyicilardan yaklasik 1,3-1,5 kat daha fazladir. Ayni zamanda, efektif spesifik yüzey alaninin, toplam spesifik yüzey alanina orani yüksektir ve tasiyici alan kullanimi açisindan verimlidir. Efektif spesifik yüzey alaninin, toplam spesifik yüzey alanina oraninin en yüksek oldugu yapilandirma kübik yapilandirmadir (1). Kübik yapilandirmanin (1) efektif spesifik yüzey alaninin toplam spesifik yüzey alanina orani, ayni boyutlara sahip silindirik yapilandirmaya (2) ait orandan yaklasik %20 daha fazladir. Efektif spesifik yüzey alaninin yüksek olmasi ve verimsiz alanin az olmasi sayesinde, reaktörde kullanilacak tasiyici miktari azaltilabilir. Ayrica, dolayli olarak reaktörde karisim kosullarinin iyilesmesini ve bunun sonucunda da daha iyi bir kütle transferi gerçeklestirilmesini saglar. Yüksek yüzey alanina sahip mevcut tasiyici elemanlarda, biyofilm gelisim gözleri çok küçüktür ve özellikle partikül yogun atiksu uygulamalarinda bu gözler tikanmaktadir. Bulus kapsaminda gelistirilen tasiyici elemanin tüm tasarimlarinda, biyofilm gelisimi için olusturulan iki yönlü açik tek kanalli gözlere (9) ilave olarak, üç yönlü açik kanallar (5,6) mevcuttur. Bu üç yönlü açik kanallarin (5,6) varligi, silindirik (2) ve kübik (1) olmak üzere bulusun tüm tasarimlarinda partikül kaynakli tikanmalarin önlenmesine katki saglayacak sekildedir. Bu kanallar, özellikle, yüzey alaninin arttirildigi ve göz açikliginin küçüldügü, ikinci kademe plaka tipi silindirik yapilandirmada ve silindirik yapilandirmanin küçük çaplarda üretilecek formunda tikanma ve madde transferi açisindan avantaj saglamaktadir. Mevcut tasiyici elemanlarin yüzeyinde tutunan biyokütle kalinligi ve miktari kisitlidir. Bulus kapsaminda gelistirilen tasiyici elemanin silindirik yapilandirmasi (2) korunakli iç yüzeyler saglamakta ve biyofilm gelisimini desteklemektedir. Biyofilm gelisiminin iyilesmesi, iç yüzeydeki mikroorganizmalarin korunarak inhibisyona karsi dirençli olmasina katki saglar. Bu durum, çok çesitli kirleticilerin olustugu ve atiksu karakterizasyonundaki degisimin nispeten fazla oldugu endüstriyel atiksu aritma tesisleri ve/veya endüstriyel girdilerin fazla oldugu kentsel atiksu aritma tesisleri için avantaj saglamaktadir. Ayni zamanda, korunmus yüzeyler sayesinde, biyofilmin iç kisminda kismi anoksik ve/veya anoksik kosullar olusabilir ve es zamanli nitrifikasyon/denitrifikasyon geliserek azot giderimine katki saglayabilir. Mevcut tasiyici elemanlarin kullanildigi sistemlerde biyofilm içine madde ve oksijen transferi engellenmekte ve buna bagli olarak enerji tüketimi artmaktadir. Bu bulus kapsaminda gelistirilen tasiyici elemanin kübik yapilandirmasi (1), biyofilm yüzeyinin su ve hava hareketine açik olmasina, böylece biyofilm içine oksijen ve madde transferinin iyilesmesine katki saglayabilir. Madde ve oksijen transferinin iyilesmesi ile havalandirma için harcanan elektrigin ve enerji tüketiminin azalmasi saglanmaktadir. Kübik yapilandirma, özellikle atiksu karakterizasyondaki degisimin az oldugu ve inhibisyon etkilerinin görülmedigi atiksular için daha avantajli olabilir. Biyofilm esasli atiksu aritma sistemlerinde, tasiyici eleman tasariminin yani sira, tasiyici eleman yüzeyinde biyofilm olusumunun uzun sürmesi ve buna bagli olarak özellikle soguk iklimlerde tesisin devreye alinma süresinin çok uzun olmasi da prosesin verimini azaltmaktadir. Ayrica, biyofilm yapisi atiksu kosullarina, ortam sartlarina ve reaktör isletme kosullarina göre degiskenlik gösterebilmekle birlikte, mevcut tasiyici elemanlarin yüzeyinde ilk olusan biyofilm kirilgan yapida olabilir ve soyulma tipi (bütün halde) biyofilm kopmasi gerçeklesebilir. Bu durumda reaktörün devreye alma süresi uzar ve aritma performansi salinim gösterir. Bu bulus kapsaminda gelistirilen yüzey modifikasyon yöntemi ile yüzeye biyofilm tutunmasinin daha efektif bir sekilde yapilmasi ve biyofilm gelisiminin hizli olmasi saglanarak tesisin devreye alinma süresinin önemli oranlarda kisaltilmasi saglanmaktadir. Gelistirilen yüzey islemi ile tutunan biyofilm kirilganligi azaltilir, soyulma tipi (bütün halde) biyofilm kopmasi engellenir ve buna bagli olarak aritma prosesi performansinin daha kararli hale gelmesi saglanir. Ayricai biyofilm kirilganliginin azalmasi ile birlikte, biyofilm kalinliginin artmasi saglanarak biyofilmin iç kismindaki mikroorganizmalarin korunmasi ve biyofilmin inhibisyona karsi daha dirençli olmasi saglanir. Biyofilmin iç kisimlarinda es zamanli riitrifikasyon/denitrifikasyon gelisimi ile daha efektif azot giderimi gerçeklestirilebilir. Sekillerin Açiklamasi Sekil 1: Tasiyici elemanin kübik yapilandirilmasinin perspektif görünümü Sekil 2: Tasiyici elemanin kübik yapilandirilmasinin üstten görünümü Sekil 3: Tasiyici elemanin silindirik yapilandirilmasinin perspektif görünümü Sekil 4: Tasiyici elemanin silindirik yapilandirilmasinin üstten görünümü Sekil 5: Tasiyici elemanin ikinci kademe plaka tipi silindirik yapilandirilmasinin perspektif görünümü Sekil 6: Tasiyici elemanin ikinci kademe plaka tipi silindirik yapilandirilmasinin üstten görünümü Sekil 7: Yüzey modifikasyonu isleminin akim semasi Sekillerdeki Referanslarin Açiklanmasi 1: Tasiyici elemanin kübik yapilandirmasi 2: Tasiyici elemanin silindirik yapilandirmasi 3: Tasiyici elemanin ikinci kademe plaka tipi silindirik yapilandirilmasi 4: Yüzey modifikasyonu islemi : Üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözü .1: Kanal 6: Birbirlerine geçisi olan üç yönlü üç kanalli biyofilm gelisim gözü 7: Birbirlerine geçisi olan dört yönlü iki kanalli biyofilm gelisim gözü 8: Merkez destek bölmesi 9: Iki yönlü biyofilm gelisim gözü : Birbirlerine geçisi olan üç yönlü dört kanalli biyofilm gelisim gözü 11: Dairesel dis yüzey 12: Kanatçik A: Parafin mumu B: Parafin sivilastirma adimi C: Tasiyici eleman D: Tasiyici elemanin parafine daldirilmasi adimi E: Fazla parafinin uzaklastirilmasi adimi F: Kurutma adimi G: Pepton çözeltisine daldirma adimi Bulusun Açiklanmasi Bulus; (i) atiksu aritma tesislerinde biyofilm olusumu için yüksek yüzey alani saglamak üzere tasiyici eleman gelistirilmesi ve (ii) biyofilm olusumunu hizlandirmak ve zenginlestirmek için tasiyici eleman yüzey modifikasyonu yöntemi gelistirilmesi ile Bulus ile efektif spesifik yüzey alani ve bu alanin toplam spesifik yüzey alanina orani yüksek tasiyici elemanlar gelistirilmistir. Bu tasiyici elemanlarin tasarimina bagli olarak sahip olduklari biyofilm gelisim gözüne ait temsili gösterim (9)'daki gibidir. Tasiyici eleman atiksu sirküle olan bir reaktör içerisinde iken, mikroorganizmalar tarafindan bu göz (9) içerisinde biyofilm olusturulur. Biyofilm gelisim gözünün (9) geometrik sekli, tasiyici eleman tasarimina bagli olarak degisebilir. Bu biyofilm gelisim gözünde (9) sivi akisi alt üst açikliklardan oldugundan, bu tasarima (9) iki yönlü biyofilm gelisim gözü adi verilmektedir. Üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözleri (5), sivi akisina alt ve üst açikliklar ile kanal (5.1 ) olmak üzere üç yönden izin vermektedir. Birbirlerine geçisi olan üç yönlü üç kanalli biyofilm gelisim gözü (6) ise birlestirilmis üç adet üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözünü (5) içermektedir. Bu gözlerin (5) içerisinden birbirine sivi geçisi mümkündür. Dört yönlü iki kanalli biyofilm gelisim gözü (7) ise iki kanala (5.1)ve alt ve üst açikliklar ile bu iki kanal (5.1) olmak üzere toplam dört yönden birbirlerine geçise imkan verecek sekilde sivi akisina izin vermektedir. Birbirlerine geçisi olan üç yönlü dört kanalli biyofilm gelisim gözü (10) ise dört kanala (5.1) ve dört adet üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözüne (5) sahiptir. Oksijen transferinin arttirildigi, ayni zamanda biyofilm yüzeyinde birkaç yönlü madde transferine izin veren, merkez destek bölmesine (8) bagli üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözleri (5), birbirlerine geçisi olan üç yönlü üç kanalli biyofilm gelisim gözleri (6) ve birbirlerine geçisi olan dört yönlü iki kanalli biyofilm gelisim gözlerine (7) sahip kübik yapilandirma (1) ile biyofilm kalinliginin artmasina ve inhibisyona dayanikli korunakli biyofilm gelisimine katki saglayan, bir merkez destek bölmesi (8) etrafinda konumlanan üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözleri (5), Iki yönlü biyofilm gelisim gözleri (9) ve birbirlerine geçisi olan üç yönlü dört kanalli biyofilm gelisim gözlerine (10) sahip, dairesel dis yüzey (11) ile çevrelenmis, dairesel dis yüzeyinde (11) yüksekligi dairesel dis yüzeyin (11) yüksekligi ile ayni kanatçiklari (12) içeren silindirik yapilandirma (2) gelistirilmistir. Tasiyici elemanlar polietilen (PE), yüksek yogunluklu polietilen (HDPE), polipropilen (PP), polivinilklorür (PVC) ve/veya kompozit plastik malzemelerden üretilebilir. Malzemenin özgül agirligi tercihen 0.944,05 g/cm3 araligindadir. Tasiyici elemanlar, saf hammadde ve/veya tercihen daha çevreci olmasi sebebiyle, mikrokirleticiler ve/veya toksik maddelerle kontamine olmamis ve uygun kosullarda geri dönüstürülmüs malzeme kullanilarak üretilebilir. Biyofilm kalinliginin kübik yapilandirmaya (1) kiyasla artacagi, korunakli silindirik tasiyici malzeme yapilandirmasi (2) daha fazla biyokütle tutulmasina olanak saglarken, kübik yapilandirma (1) ise, su hareketi ile biyofilm içine madde transferinin üç ve dört yönden gerçeklesmesine, ayni zamanda kesme/siyirma kuvveti etkisiyle, silindirik yapilandirmaya (2) kiyasla göreceli olarak daha ince biyofilm olusmasina ve biyofilm içine daha fazla oksijen ve madde transferine destek olmaktadir. Bulusun, kübik yapilandirilmasinda (1) efektif spesifik yüzey alani 490 - 960 m2/m3 araliginda, silindirik yapilandirilmasinda (2) efektif spesifik yüzey alani 430 - 850 m2/m3 araliginda, ikinci kademe plaka tipi silindirik yapilandirmanin (3) efektif spesifik yüzey alani ise 410 - 680 m2/m3 araligindadir. Efektif spesifik yüzey alaninin toplam yüzey alanina orani ise kübik yapilandirilmasinda (1) ortalama %97, silindirik yapilandirilmasinda (2) ortalama %76 ve ikinci kademe plaka tipi silindirik (3) yapilandirmasinda ise ortalama %71 'dir. Mevcut bulusun bir parçasi olan biyofilm gelisimi için kullanilacak tasiyicinin kübik yapilandirmasi (1) Sekil 1 ve Sekil 2'de gösterilmistir. Tasiyici eleman (1), öncelikle biyofilme madde transferini arttirmak, ayni zamanda siyirma kuvveti etkisiyle biyofilm yenilenmesine destek olmak için üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözleri (5), birbirlerine geçisi olan üç yönlü üç kanalli biyofilm gelisim gözleri (6), Birbirlerine geçisi olan dört yönlü iki kanalli biyofilm gelisim gözleri (7) ve merkezde destek bölmesini (8) içermektedir. Tasiyici dis yüzeyi, tasiyicinin su içinde rotasyonal hareketine katki saglayacak, ayni zamanda dis yüzeyde sürtünme sonucu kullanilamayan verimsiz alani azaltacak girintiler içermistir. Kübik tasiyici eleman (1), tercihen 15-30 mm uzunlugunda bir genislige ve 15-30 mm uzunlugunda yükseklige sahip olabilir, yani bir ayriti tercihen 15-30 mm uzunlugunda olabilir. Üç yönlü tek kanalli biyofilm gelisim gözünün (5) diyagonal açikligi tercihen 3-7,3 mm, birbirlerine geçisi olan üç yönlü üç kanalli biyofilm gelisim gözü (6) ise diyagonal açikligi tercihen 6,7-14,7 mm olabilir. Bu parametreler üretim teknolojisine göre degiskenlik gösterebilir. Mevcut bulusun bir parçasi olan biyofilm gelisimi için kullanilacak tasiyici elemanin silindirik yapilandirmasi (2), Sekil 3 ve Sekil 4'te gösterilmistir. Silindirik yapilandirma (2), merkezde destek bölmesi (8) olacak sekilde iki yönlü biyofilm gelisim gözlerine (9) birbirlerine geçisi olan üç yönlü dört kanalli biyofilm gelisim gözlerine (10), dairesel dis yüzeye (1 1) ve kanatçiklara (12) sahiptir. Silindirik yapidaki tasiyici (2) dis yüzeyi (11), tasiyicinin su içinde rotasyonal hareketine katki saglayacak, ayni zamanda dis yüzeyde sürtünme sonucu kullanilamayan verimsiz alani azaltacak küçük kanatçiklar (12) içermektedir. Silindirik tasiyici eleman (2) tercihen 15-30 mm uzunlugunda bir çapa ve tercihen 5-15 mm yükseklige sahip olabilir ve 07-15 mm yüksekliginde esit aralikli tercihen 30-60 adet kanatçiklar (12) içerebilir. Birbirlerine geçisi olan üç yönlü dört kanalli biyofilm gelisim gözünde (10) en uzun diyagonal açiklik tercihen 6,7-14,7 mm olabilir. Mevcut bulusun bir parçasi olan biyofilm gelisimi için kullanilacak tasiyici elemanin ikinci kademe plaka tipi silindirik yapilandirmasi (3), Sekil 5 ve Sekil 6'da gösterilmistir. Plaka tipi silindirik yapilandirma (3), merkezde bir destek bölmesi (8) içerecek sekilde iki yönlü biyofilm gelisim gözlerine (9), birbirlerine geçisi olan üç yönlü üç kanalli biyofilm gelisim gözlerine (6), birbirlerine geçisi olan dört yönlü iki kanalli biyofilm gelisim gözlerine (7) ve dairesel dis yüzeye (11) sahiptir. Sekil 3"teki yapilandirmadan farkli olarak, biyofilm gelisim gözü sayisi arttirilmistir. Ikinci kademe plaka tipi silindirik tasiyici (3), 30-50 mm araliginda bir çap ve 2-5 mm yükseklige sahip olabilir. Plaka tipi tasiyici (3), bulusun bir parçasi olan silindirik tasiyiciya (2) kiyasla daha büyük bir çapa sahip olabilir. Bu da tasiyici elemanin reaktörde tutulmasi açisindan avantajlidir, daha genis gözenege sahip izgara/elek sisteminin kullanilmasina olanak verir. Tasiyici elemanlar, tercihen ekstrüzyon ve/veya enjeksiyon kalip yöntemleri ile üretilebilir. Bulusun bir baska konusu olan tasiyici eleman yüzey modifikasyonu yöntemi (4), yüzeye biyofilm tutunmasinin hizlanmasi ve biyofilm kirilganliginin azaltilmasi ile ilgilidir. Birçok çalismada, mikroorganizmalarin yüzeye tutunmasinin, yüzeyin hidrofobisitesi ile dogrudan iliskili oldugu ve hidrofobisitenin mikroorganizmalarin yüzeye tutunmasini destekledigi raporlanmistir (Donlan vd., 2002; Cerca vd., 2005; Mazumder vd., 2010; Pagedar vd., 2010). Bu dogrultuda bulus, atiksu aritma tesislerinde kullanilan tasiyici eleman yüzeyinin parafin mumu ile kaplanarak hidrofobisitesinin arttirilmasi, bunun sonucunda biyofilm olusum süresinin kisaltilmasi, ayrica tutunan biyofilmin daha stabil ve dayanikli yapida olmasi sayesinde biyofilm kirilganliginin azaltilmasi ve soyulma tipi komple biyofilm kopmalarinin engellenmesi ile ilgilidir. Bulus kapsaminda gelistirilen yüzey modifikasyon yönteminde (4), tasiyici yüzeyi su ile yikanarak üzerindeki toz, çapak vb. partiküller giderilir, oda sicakliginda kurutulur ve yüzey islemine hazir hale getirilir. Molekül basina 25-50 karbon atomu içeren ve oda sicakliginda kati olarak bulunan parafin mumu (A); sicak su banyosu, etüv vb. kullanilarak 70-80 °C sicaklikta sivi hale getirilir (B). Tasiyici eleman (C), sivi halde bulunan sicak parafin mumu içeren banyoya daldirilir (D), bir süre (tercihen birkaç saniye) kadar bekletildikten sonra malzeme banyodan çikarilir ve yüzeyde kalan fazla parafinin akmasi ve donmasi beklenir (E). Son olarak, malzeme oda sicakliginda kurumaya birakilir (F). Kuruma islemi tercihen oda sicakliginda ve 5-10 saniye bekletilerek yapilir. Bulusa konu tasiyici eleman yüzey modifikasyon yöntemi (4), nütrient (besin) açisindan fakir atiksularda biyofilm olusumunun hizlandirilmasina destek olmasi için, ikinci bir kademe yüzey islemi olarak parafin mumu ile kaplanmis tasiyici eleman yüzeyine nütrient çözeltisinin emdirilmesini de içermektedir. Bu amaçla parafin ile kaplanmis tasiyici eleman nütrient çözeltisinin içerisine daldirilir (G) ve ortalama 24 saat bekletildikten sonra çözeltiden çikarilarak oda sicakliginda kurumaya birakilir (F). Bulusun bir uygulamasinda nütrient olarak pepton çözeltisinin kullanimi mümkündür. Bu amaçla, parafin ile kaplanmis tasiyici eleman tercihen agirlikça %20-30'Iuk pepton çözeltisine daldirilarak açiklanan islemler gerçeklestirilir. Reaktöre ilave edilen tasiyici elemanlarin tamamina yüzey islemi uygulanabilecegi gibi Atiksu karakterizasyonunun çok degisken oldugu, özellikle endüstri kaynakli atiksularda, biyolojik reaksiyonlar açisindan gerekli olan eser elementler (çinko, bakir, kobalt, molibden gibi) yetersiz olabilir. Eser elementlerin yetersiz oldugu atiksularda, atiksu analiz edilerek, ihtiyaç belirlenir ve tercihen uygun miktarda ilgili eser elementler toz olarak eritilmis parafin içine eklenerek (B) veya eser element çözeltisine daldirilarak tasiyici malzeme yüzeyine uygulanabilir. Bulusun Sanavive Uvqulanma Biçimi Gelistirilen tasiyici malzeme, enjeksiyon ve/veya ekstrüzyon yöntemi ile plastik malzeme isleyen tesisler tarafindan üretilebilir. Gelistirilen tasiyici malzeme yüzey modifikasyon yöntemi, daldirma yöntemi ile kaplama yapabilen altyapiya sahip isletmeler tarafindan uygulanabilir. TR TR