Atıksu Arıtımına Neden Karbon Kaynakları Eklemeliyiz?

Çoğu belediye atık su arıtma tesisi, atık su arıtma yöntemlerinin özü olarak mikroorganizmaları kullanan aktif çamur proseslerine dayanmaktadır. Bu yaklaşımda, bu mikroorganizmaların büyüme ihtiyaçları birincil endişe haline gelir. Mikroorganizmalar son derece küçük ve çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olmalarına rağmen organik yaşam formlarıdır. Ancak özünde yaşam döngüleri, Dünya'daki insanlar gibi daha büyük yaşam formlarınınkinden farklı değildir. Büyümelerini sürdürmek için de yiyeceğe ihtiyaçları vardır ve beslenmeleri, hayatta kalmaları ve gelişmeleri için daha büyük organizmalarla aynı organik maddeden oluşur.

Çoğu belediye atık su arıtma tesisi, atık su arıtma yöntemlerinin özü olarak mikroorganizmaları kullanan aktif çamur proseslerine dayanmaktadır. Bu yaklaşımda, bu mikroorganizmaların büyüme ihtiyaçları birincil endişe haline gelir. Mikroorganizmalar son derece küçük ve çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olmalarına rağmen organik yaşam formlarıdır. Ancak özünde yaşam döngüleri, Dünya'daki insanlar gibi daha büyük yaşam formlarınınkinden farklı değildir. Onlar da büyümelerini sürdürmek için gıdaya ihtiyaç duyarlar ve gıda bileşimleri büyük organizmalarınkiyle aynıdır; yani yaşamları için gerekli olan organik madde. Ancak onların yiyecekleri büyük organizmalarınkinden farklıdır; minik bireylerin özel ihtiyaçlarını karşılamak için daha doğrudan ve daha kaliteli yiyeceklere ihtiyaç duyarlar. Sudaki çözünmüş organik maddeler, özellikle insan yerleşiminden boşaltılan atık sudaki organik kirleticiler onların besinleridir. Atık su arıtma tesislerinde aktif çamurdaki mikroorganizmalar, atık sudan büyük miktarda organik kirletici tüketerek hayatta kalır, büyür ve çoğalır. Organik madde aslında Dünya'daki karbon içeren bileşiklerdir; Çeşitli karmaşık karbon zincirleri içeren bu bileşikler, Dünya üzerindeki organizmaların zengin ve çeşitli dünyasını oluşturur. Atıksu arıtma tesislerinde mikroorganizmaların ihtiyaç duyduğu organik maddeye kısaca karbon kaynağı denilebilir.

Bununla birlikte, atık sudaki tüm organik kirleticiler mikroorganizmaların hayatta kalması için uygun değildir; özellikle de yaşam süreçleri, organik maddenin nitrojen ve fosfor gibi besin maddelerine belirli bir oranını gerektirdiğinden. Atık sudan organik kirleticileri uzaklaştıran mikroorganizmaların büyüme ve üreme için nitrojen ve fosfora ihtiyacı vardır. Mikroorganizmaların proteinleri, hücre duvarı bileşenlerini ve nükleik asitleri oluşturmak için nitrojene ihtiyacı vardır; ve büyüme için gerekli enerjiyi sağlamak için fosfora ihtiyaçları vardır. Bilim insanları bu mikroorganizmaların ihtiyaç duyduğu karbon kaynaklarının ve besin maddelerinin oranını moleküler bir formül kullanarak ifade ettiler: C₅H₇NO₂P₀.₀₷₄. Atık suyu arıtmak için aerobik aktif çamur prosesi kullanıldığında, aktif çamurdaki mikroorganizmaların normal büyüme ihtiyaçlarını karşılamak için sudaki BOD:N:P oranının tipik olarak yaklaşık 100:5:1 olması gerekir.

Atıksu arıtma tesisi yönetiminin özü, tesis içindeki mikroorganizmaların yönetiminde yatmaktadır. Bu mikroorganizmalara yeterli besin maddesi ve uygun ortamın sağlanması, her atık su arıtma tesisi işletmecisi için çok önemli bir görevdir. Ancak beslenme alışkanlıkları, endüstriyel atık su deşarjı ve arıtılacak atık su hacmindeki bölgesel farklılıklar nedeniyle tesise giren atık sudaki gerçek C:N:P besin oranı, mikrobiyal büyüme için gereken 100:5:1 değildir. Atık su arıtma tesisi operatörlerinin farklı karbon kaynaklarını ve hatta besin maddelerini keşfetmesine yol açan da tam olarak akıştaki bu dengesizliktir. Bazı proses düzenleme personeli, metanol, asetik asit, glikoz ve un (basit organik bileşikler) gibi yapay olarak eklenen karbon kaynaklarının, mikroorganizmalar tarafından kolaylıkla emilip kullanıldığına, bunların büyümelerini ve üremelerini teşvik ettiğine inanmaktadır. Bu nedenle, atık su arıtma tesisi içindeki karbon kaynağının yenilenmesi evrensel bir çözümdür ve herhangi bir proses problemi için karbon kaynağının yenilenmesi gereklidir.