ATIKSU ARITMA TESİSLERİ TEKNİK USULLER TEBLİĞİ

Bu Tebliğ, 20 Mart 2010  tarih ve 27527 sayılı Resmî Gazete'de yayınlanmıştır.

 

BİRİNCİ BÖLÜM

Amaç, Kapsam, Yasal Dayanak

 

Amaç

MADDE 1 – (1) Bu Tebliğ, yerleşim birimlerinden kaynaklanan atıksuların arıtılması ile ilgili atıksu arıtma tesislerinin teknoloji seçimi, tasarım kriterleri, arıtılmış atıksuların dezenfeksiyonu, yeniden kullanımı ve derin deniz deşarjı ile arıtma faaliyetleri esnasında ortaya çıkan çamurun bertarafı için kullanılacak temel teknik usul ve uygulamaları düzenlemek amacı ile hazırlanmıştır.

Kapsam

MADDE 2 – (1) Bu Tebliğ, atıksu arıtımı için uygulanabilir olduğu genelde kabul edilmiş metodları, atıksu arıtma tesisi kapasitesinin belirlenmesi ve projelendirilmesine esas teşkil edecek bilgileri, atıksu toplama sistemi bulunmayan yerleşim yerlerinin atıksu uzaklaştırmada uygulayacağı teknik esasları, atıksu toplama sistemi bulunan yerleşim yerlerinde ise değişik nüfus aralıklarına göre uygulanabilecek teknik esasları, dezenfeksiyon yöntemlerini, derin deniz deşarj sistemlerini, arıtma çamurlarının işlenmesi ve bertarafı ile arıtılmış atıksuların geri kazanımı ve yeniden kullanımı ile ilgili teknik esaslarını içermektedir.

Dayanak

MADDE 3 – (1) Bu Tebliğ, 9/8/1983 tarihli ve 2872 sayılı Çevre Kanunu ile mezkur kanunda ek ve değişiklik yapan kanun hükümlerine uygun olarak hazırlanan 31/12/2004 tarihli ve 25687 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan “Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği” ve 8/1/2006 tarihli ve 26047 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan “Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği” ne dayanılarak hazırlanmıştır.

 

İKİNCİ BÖLÜM

Atıksu Arıtma Tesisi ile İlgili Genel İlke ve Tasarıma Ait Esaslar

Genel ilkeler

MADDE 4 – (1) Bu Tebliğde verilen atıksu arıtımı için uygulanabilir olduğu genelde kabul edilmiş metodlar, Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği ve Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliğinde öngörülen deşarj standartlarını karşılayabilecek mevcut ve/veya yeni diğer metodların kullanılmasını kısıtlamaz.

Proje hizmet alanının seçilmesi

MADDE 5 – (1) Proje hizmet alanı kentin imar planı, coğrafik yapısı, altyapı tesisleri ile alıcı ortamın konumu ve özelliklerine bağlı olarak seçilir. Bunun dışında arıtma tesisinin ya da tesislerinin merkezi ya da merkezi olmaması alternatifleri için bir ön fizibilite yapılması esastır.

Proje süresi ve kademelerinin belirlenmesi

MADDE 6 – (1) Atıksu arıtma tesisleri inşaat ve elektromekanik olarak iki bölüme ayrıldığında inşaat genelde 30-40 yıl, elektromekanik kısım 10-15 yıl süreyle hizmet vermektedir. Projenin kademelendirilmesi nüfusun artış hızına bağlı olarak değerlendirilir. Tesisin toplam faydalı ömrü ve toplam kapasitesi üzerinden kademelendirme yapılarak zamana bağlı inşaat ve elektromekanik yatırım ihtiyaçları planlanır. Atıksu arıtma tesisleri teknik uygulama ve işletme kolaylığı da dikkate alınarak kademelendirme mümkün olduğunca simetrik olarak planlanır.

Nüfus tahminleri

MADDE 7 – (1) Nüfus tahmin yöntemi; yerleşim yerinin imar planı, ekonomisi, turizm potansiyeli, göç alıp, göç verme gibi durumları dikkate alınarak seçilir. Nüfus tahminlerinde, aritmetik artış, geometrik artış, azalan hızlı artış, lojistik eğri ve benzer yöntemler kullanılır. Yerleşim yerinin geçmiş nüfus sayımları dikkate alınarak ve birden fazla yöntem karşılaştırılarak, en uygun yöntem seçilir.

(2) 2007 yılı adrese dayalı nüfus sayımında çok düşük ve yüksek değerler elde edilen yerleşim yerlerinin nüfus artış hızının belirlenmesinde 2007 yılından itibaren TÜİK tarafından yıllık olarak yayınlanan nüfus verileri göz önünde bulundurulur.

(3) Nüfus artış metoduna göre gelecekteki nüfusların hesabında;

Nt = N0 (1+(p/100))t

ifadesi kullanılabilir. Burada,

N0 : Son nüfus sayımı değerini

Nt : Son sayımdan t yıl sonraki nüfusu

p : Nüfus artış/azalma hızını (%)

t : Son nüfus sayımından itibaren geçen süreyi (yıl)

ifade eder.

(4) Küçük yerleşim yerlerinde kentsel nüfusun hangi değerlere kadar artabileceği, doygunluk nüfus tahkiki yapılarak karar verilir. Doygunluk nüfusu değeri, tamamlanmış ise imar planı haritalarından veya yerleşime müsait alanların kalan kısmının ne kadar olduğu ile bulunur. Doygunluk nüfusu değeri için yerel idareler ile istişare edilerek karar verilir.

(5) Küçük yerleşim yerlerindeki kırsal nüfus azalması yerleşim yerinin sosyo ekonomik şartlarına bağlı olur. Şehirlerin nüfus tahmininde, kentsel ve kırsal nüfus değerlerinin ayrı ayrı hesaplanması gerekir.

Atıksu miktar ve özelliklerinin belirlenmesi

MADDE 8 – (1) Nüfusu 100.000’nin üstünde olan ve atıksu toplama altyapısının mevcut olduğu yerleşimlerde, kişi başına atıksu oluşumu ve kirlilik yüklerinden hesaplanan atıksu miktarı ve karakterinin kontrol edilebilmesi için, yaz ve kış ayları ile kurak hava şartlarını temsil edecek debi ölçümü ve 24 saatlik karakterizasyonlar yapılır. Bu karakterizasyonda KOİ, BOİ5, AKM, TKN, TP, PO4-P, NH4-N parametreleri izlenir.

(2) Türkiye’de nüfusa bağlı olarak atıksu oluşumu ve kirlilik yükleri değişimi Tablo 2.1’de verilmiştir. Nüfusu 100.000’e kadar olan yerleşim birimlerinin atıksularının arıtma tesisleri tasarımında yaz ve kış ayları ile kurak hava şartlarını temsil edecek debi ve 24 saatlik karakterizasyon ölçüm değerleri bulunmaması durumunda Tablo 2.1’deki debi ve kirlilik yükleri esas alınır.

 

Tablo 2.1 Nüfusa bağlı olarak atıksu oluşumu ve kirlilik yüklerinin değişimi*

Nüfus aralığı

Atıksu Oluşumu

L/kişi.gün

KOİ

g/kişi-gün

BOİ

g/kişi-gün

AKM

g/kişi-gün

TN

g/kişi-gün

TP

g/kişi-gün

2000- 10000

80

55

40

35

5

0.9

10000-50000

90

75

45

45

6

1.0

50000-100000

100

90

50

50

7

1.1

* Kirlilik yüklerinin konsantrasyon olarak ifadesinde infiltrasyon debisi de dikkate alınır.      

(3) Tablo 2.1’de verilen debiler kanala sızma debilerini içermemektedir. Atıksu arıtma tesisine ulaşan atıksu karakterinin belirlenebilmesi için evsel atıksu debisinin yanında, sızma ve endüstriyel atıksu debileri ile bunlara ait kirletici yüklerinin de hesaba katılması gerekir. Atıksu toplama sistemine yeraltısuyundan gelen sızma debisi miktarı, yeraltısuyu seviyesi ile kanal sisteminin durumuna bağlı olarak değişir. Birim sızma debisi yerleşim yerinin yeraltı su seviyesinin yüksekliğine, sahilde bulunup bulunmamasına, zemin yapısına, içme suyu şebekelerinin kaçak oranına ve kanalizasyon şebekesinin yaşına ve benzeri hususlara bağlı olarak değişmekle birlikte birim sızma debisi hektar başına 0.002-0.2 lt/sn.ha veya birim kanal uzunluğu ve eşdeğer kanal çapı başına 0.01-1.0 m3/gün.mm.km kanal olarak alınır. İyi inşa edilmiş kanalizasyon şebekelerinde kabul edilebilir infiltrasyon debisi 0.5 m3/gün.mm.km’den küçük olur. İstisnai hallerde gerekçesiyle birlikte proje müellifi yerel şartlara uygun sızma debisi belirler.

(4) Endüstriyel debi ve kirletici yükleri ise ayrı ayrı ele alınır. Proje bölgesi için evsel ve endüstriyel su kullanımları, atıksu oluşumu bilgileri toplanarak gerekli ölçümler yapılır ve projelendirme aşamasında kişi başına su kullanımı, atıksu oluşumu ve birim kirletici yüklerinin doğruluğu tahkik edilir. Kanalizasyonun birleşik ya da ayrık sistem olması durumları için kurak ve yağışlı dönem debileri de belirlenir.

Deşarj kriterleri ve sistem seçimi

MADDE 9 – (1) Arıtılmış suyun deşarj edileceği ortamın “Hassas Alan”, “Az Hassas Alan” veya bu iki tanımın kapsamı dışında olan diğer alanlar sınıfında değerlendirilmesine göre arıtma tesisi proses akım diyagramı seçilir. Birinci kademe ve biyolojik arıtma birimleri atıksu arıtma teknolojileri konusunda Ek.2’de belirtilen teknolojilerden faydalanılır.

(2) Hassas ve Az Hassas alanlardaki arıtılmış su deşarj limitleri için “Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği” uygulanacaktır. Ayrıca, atıksu deşarj standartlarına ek olarak arıtma tesisinden çıkan çamurun stabilizasyonunun da gerekli olması durumunda, atıksu arıtma sistemlerinin çamur arıtma teknolojileri ile birlikte ele alınması gerekir. Sistem seçimi için bazı arıtma sistemlerinin sağladığı çıkış suyu kalite parametreleri Tablo 2.2’de verilmiştir.

Tablo 2.2 Değişik arıtma sistemleri için çıkış suyu kaliteleri

Parametreler

Birimler

Arıtma sistemleri

Ham atıksu

Klasik Aktif çamur

Klasik Aktif çamur + filtrasyon

 

BNR*

 

BNR+

filtrasyon

Membran biyoreaktör

(MBR)

Klasik Aktif çamur + mikrofiltrasyon + ters osmoz

AKM

mg/L

120-400

5-25

2-8

5-20

1-4

<2

<1

BOİ

mg/L

110-350

5-25

5-20

5-15

1-5

<1-5

<1

KOİ

mg/L

250-800

40-80

30-70

20-40

20-30

<10-30

<2-10

Amonyum iyonu

mg NH4+/L

12-45

1-10

1-6

1-3

1-2

<1-5

<0.1

Toplam azot

mg TN/L

20-70

15-35

15-35

3-8

2-5

<10

<1

Toplam fosfor

mg TP/L

4-12

4-10

4-8

1-2

<2

<0.3-5

<0.5

TÇM

mg/L

270-860

500-700

500-700

500-700

500-700

500-700

<5-40

*Biyolojik besi maddesi (Azot, Fosfor) giderimli arıtma tesisi

 

ÜÇÜNCÜ BÖLÜM

Atıksu Arıtma ile İlgili Teknik Esaslar

Atıksu toplama sistemi bulunmayan ve inşası mümkün olmayan yerlerde uygulanacak teknik esaslar

MADDE 10 - (1) Atıksu toplama sistemi bulunmayan ve inşaasının da mümkün olmadığı birbirinden uzak münferit evler, köyler ve mezralar gibi yerlerde yerinde arıtma sistemleri uygulanır. Bu uygulamalarda 19/3/1971 tarihli ve 13783 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanmış bulunan “Lağım Mecrası İnşaası Mümkün Olmayan Yerlerde Yapılacak Çukurlara Ait Yönetmelik” hükümleri geçerlidir ve aşağıda verilen ana ilkeler esas alınır.

a) Bu Tebliğ çerçevesinde yapılacak uygulamalarda, arıtılmış su kalitesi esas ölçütdür.

b) Atıksu toplama sisteminin bulunmadığı yerler atıksuların uzaklaştırılması açısından üç ana grupta toplanır. Bunlar; geçirimli, az geçirimli ve geçirimsiz zeminlerin olduğu yerlerdir. Bu zemin gruplarının uygulanabileceği atıksu arıtma ve uzaklaştırma sistemleri Şekil 3.1’de verilmiştir.

1) Geçirimli zemin şartlarında septik tank çıkışları, sızdırma çukurlarına veya sızdırma yataklarına verilir.

2) Az geçirimli zeminlerde atıksu havalı arıtma veya kesikli kum filtresi ile arıtılması gerekir. Ayrıca, arıtılan suyun bir pompa veya dozlama sifonu ile ilave bir arıtmanın yapılacağı sızdırma yatağına verilmesi gerekir. Bu tür zeminlerde, yeraltına sızdırmak zor olduğu durumlarda basınç ile çalışan özel sızdırma yataklarının yapılması gerekir.

3) Geçirimsiz zeminlerde ve geçirimliliğin çok düşük olduğu zeminlerde atıksular daha kompleks arıtma sistemleri ile arıtılır ve uzaklaştırılır.

4) Yeraltısu seviyesinin yüksek, zemin eğiminin yüksek, taşkınların meydana geldiği ve atıksuyun, su kaynaklarının yakınlarında oluştuğu durumlarda zemine sızdırma düşünülmez.

 


Şekil 3.1 Zemin gruplarına göre atıksu arıtma ve uzaklaştırma sistemleri

c) Atıksu toplama sistemi bulunmayan yerlerde zemin cinsine bağlı olarak uygulanabilecek yerinde arıtma sistemleri ve akım şemaları Ek.1’de verilmiştir.

Atıksu toplama sistemi bulunan yerlerde uygulanacak teknik esaslar

MADDE 11 – (1) Atıksu toplama sistemi bulunan yerlerde uygulanacak teknik esaslar şunlardır,

a) Nüfusun 84 kişiden az olduğu ve atıksuların bir toplama sistemi ile toplandığı durumlarda, atıksu toplama sisteminin bulunmadığı yerlerde uygulanan, yerinde arıtma sistemleri uygulanır.

b) Nüfusun 84 ile 500 arasında olduğu yerleşim birimlerinde Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Tablo 21: Evsel Nitelikli Atık Suların Alıcı Ortama Deşarj Standartları’nda belirtilen deşarj kriterlerine uyulması gerekir. Köyler için doğal arıtma sistemleri en ideal sistemlerdir. Doğal arıtma sistemleri olarak, yüzeysel ve yüzeyaltı akışlı yapay sulakalanlar, doğal lagünler ve havalandırmalı lagünler kullanılır. Ayrıca, septik tank sonrası araziye uygulama, arazi üzerinde akıtma veya yavaş kum filtrelerden sonra yüzeysel sulara deşarj alternatifleri Şekil E1.3, Şekil E1.4 ve Şekil E1.5’de verilmiştir.

c) Nüfusun 500 ile 2000 arasında olduğu yerleşim birimlerinde Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Tablo 21: Evsel Nitelikli Atık Suların Alıcı Ortama Deşarj Standartları’nda belirtilen deşarj kriterlerine uyulması gerekir.

1) 500 ile 2000 nüfus aralığında kullanılan arıtma sistemleri küçük arıtma sistemleri sınıfında olup, bu tür yerleşim yerlerinde uygulanabilecek arıtma sistemleri, üç değişik tipte toplanmış olup, bunlar; doğal arıtma sistemleri, geleneksel arıtma sistemleri ve herikisinin de birlikte uygulandığı sistemleridir.

2) Arıtma sistemlerinden birine karar verirken, kişi başına düşen arazi miktarı en önemli kriterdir. Kişi başına düşen arazi miktarına göre bir arıtma sistemi tipi karar verme ağacı, Şekil 3.2’de verilmiştir. Doğal arıtma sistemleri, biofilm sistemler ve askıda büyüyen sistemlerin birlikte kullanıldığı sistemlerdir. Askıda büyüyen sistemler olarak doğal lagünler ve havalandırmalı lagünler, biofilm sistemleri olarak ise yüzeysel akışlı ve yüzeyaltı akışlı yapay sulakalanlar kullanılır. Ayrıca yüzeyde büyüyen sistemlerde kullanılabilmekte olup daha detaylı bilgiler Ek-2’de ve Türk Standartları Enstitüsü tarafından yayımlanmış olan TS EN 12255-7 nolu standartda verilmektedir.

3) Geleneksel arıtma sistemleri olarak; klasik aktif çamur sistemleri, uzun havalandırmalı aktif çamur sistemleri, oksidasyon hendekleri, ardışık kesikli reaktörler (AKR), havasız (Anaerobik) reaktörler, damlatmalı filtreler ve döner biyolojik disk sistemleri kullanılır.

 

 


Şekil 3.2 Nüfusu 500 ile 2000 arasında olan yerleşim yerleri için arıtma tesisi tipi karar verme ağacı

 

ç) Nüfusun 2000 ve 10000 arasında olduğu yerleşim birimlerinin atıksularının arıtılması konusunda Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği hükümleri uygulanır. 500-2000 nüfus aralığında belirtilen ve yönetmelik şartlarını sağlayan arıtma yöntemleri bu yerleşim birimleri için de kullanılır. Yer probleminin olduğu durumlarda, klasik aktif çamur sistemleri ve modifikasyonları, arazinin yeterli olduğu yerlerde ise doğal arıtma sistemleri tercih edilir.

d) Nüfusun 10000’den fazla olduğu yerlerde, bölgenin az hassas, normal veya hassas alan olması durumlarına göre uygulanabilecek arıtma alternatifleri farklıdır. Yerleşim birimlerinin atıksularının arıtılması konusunda Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği hükümleri uygulanır. Bölgenin hassas alan olması durumunda azot ve/veya fosfor giderimi yapılması gerekir. Azot ve/veya fosfor giderimi proses seçimi Ek-2’de, tasarım klavuzu ise Ek-3’de verilmektedir.

Özel durumlar

MADDE 12 – (1) Özel durumlarda uygulanacak teknik esaslar şunlardır,

a) Turistik yörelerde, su kullanımının fazla olması ve turistik bölgelerin ekonomik ve ekolojik açıdan önem arzetmesi nedeni ile Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği hükümleri geçerlidir.

1) Merkezi arıtma tesisinden uzak küçük tatil siteleri ve otellerde, atıksuların bir toplama sistemi ile toplanıp en yakın arıtma tesisine ulaştırılması veya uygun bir arıtma ile bertarafı esastır.

b) Arazinin az ve pahalı, alıcı ortam olarak denizin kullanılabileceği Karadeniz ve Boğazlar gibi yerlerde atıksular, mekanik arıtma sonrasında denize deşarjların çevreyi olumsuz yönde etkilemediğine ilişkin ayrıntılı bilimsel araştırmalar yapılması şartıyla derin deniz deşarjı yapılabilir.

c) Arazinin kolay temin edilebildiği İç Anadolu ve Güney Doğu Anadolu Bölgesi gibi yerlerde daha çok alan kaplayan doğal arıtma sistemleri kullanılır. Bu sistemler tek başlarına veya Şekil 3.2’de de verildiği üzere, birbirini takip eden seri sistemler olarak da kullanılır.

ç) Biyolojik arıtmada çamur yaşı, sıcak iklimlerde daha düşük, soğuk iklimlerde ise daha yüksek seçilir. Soğuk iklimlerde dikkat edilmesi gereken bir diğer husus, biyolojik arıtmadaki çöktürme havuzunun bekletme süresinin ayarlanmasıdır. Sıcaklık düştükçe bekletme süresi artırılır. Türkiye’nin iklim şartlarına göre bölgeler açısından genel bir değerlendirmesi Ek-8’de verilmiştir.

 

DÖRDÜNCÜ BÖLÜM

Dezenfeksiyon

Dezenfeksiyon yöntemleri

MADDE 13 – (1) Dezenfeksiyonda, klor ve bileşikleri, brom, iyot, ozon, hidrojen peroksit gibi kimyasal ve ısı, ışık (UV) ve ses dalgaları gibi fiziksel yöntemler kullanılır. Dezenfeksiyon yöntemlerinin etkisi, üstün ve zayıf yönleri Ek-4’de verilmektedir. Ayrıca Türk Standartları Enstitüsü tarafından yayımlanmış olan TS EN 12255-14 nolu standartda dezenfeksiyon yöntemleri verilmektedir.

a) Atıksu dezenfeksiyon yöntemlerinden olan klorlamanın mahzuru; taşınması ve uygulanması sırasında kaza olasılığı dolayısıyla toksik etkisi, organik maddelerle teması sonucu koku ve dezenfeksiyon yan ürünü oluşturması ve oluşan bu yan ürünlerin alıcı ortamdaki toksik etkisidir. Gerekli klor dozu; başlangıç klor gereksinimi, mikroorganizmaların dezenfeksiyonu için gerekli klor dozu ve bakiye klordur.

1) Klorlama tesislerinin tasarımında sırasıyla, klor dozajının belirlenmesi, doz kontrolü, enjeksiyon ve ilk karışım üniteleri, klor temas tankı tasarımı, minumum su hızının kontrolü, çıkış kontrolü ve bakiye klor ölçümü ve nötralizasyon ünitelerinin boyutlandırılması aşamaları takip edilir.

b) Diğer bir kimyasal dezenfeksiyon yöntemi de ozonlamadır. Ozon temas tanklarına beslenen gaz içerisindeki ozon konsantrasyonu oldukça düşüktür. Bu nedenle, gaz-sıvı transfer verimi sistemin ekonomisi açısından oldukça önemlidir ve bunun için derin ve kapalı temas tankları yapılır.

c) Atıksuların sulama amaçlı olarak geri kazanılmasının planlandığı durumlarda, UV sistemleri kullanılır. UV dezenfeksiyonuna etki eden en önemli husus, atıksu içerisindeki askıda katı madde konsantrasyonudur. UV, organizmaların temel yapısını bozduğu için patojen mikroorganizmaların zarar vermesini önler.

 

BEŞİNCİ BÖLÜM

Derin Deniz Deşarjı Sistemleri

Seyrelme

MADDE 14 – (1) Derin deniz deşarjları, yeterli arıtma kapasitesine sahip olduğu mühendislik çalışmaları ile tespit edilen alıcı ortamlarda, denizin seyreltme ve doğal arıtma süreçlerinden faydalanmak amacıyla atıksuların sahillerden belirli uzaklıklarda deniz dibine boru ve difüzörlerle deşarj edilmesi esasına dayanmaktadır. Uzun bir deşarj hattı ile denize verilen atıksuların bünyesindeki kirleticiler deşarj ortamında birinci, ikinci ve üçüncü seyrelme şeklinde üç değişik yolla seyreltilir.

a) Denize karışım sırasında atıksular öncelikle kıyıdaki son pompajdan veya kanalizasyon sisteminin son bölümündeki düşüden kaynaklanan enerji yardımıyla deniz deşarj hattı ucundaki difüzör deliklerinden denize verilir. “Birinci seyrelme” (S1) olarak tanımlanan ilk faz, atıksu akımının taşıdığı bu enerji ve atıksu ile deniz suyu arasındaki yoğunluk farkından kaynaklanan deniz içindeki hareketinden ve bu hareket sırasında temiz deniz suyuyla karışımından meydana gelir ve atıksuyun başlangıçta sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjinin tümüyle alıcı ortama transfer olduğu noktada sona erer. Bu şekilde meydana gelen atıksu ve deniz suyu karışımının oluşturduğu atıksu bulutu, deniz ortamının doğal hareketlerine bırakılır. Atıksu bulutunun deniz dibi veya derinlik boyunca herhangi bir tabakada asılı kalması mümkün olduğu gibi, derinliğin yetersiz olduğu deniz kesimlerinde veya özel deniz koşulları altında bulut yüzeye de çıkabilir.

b) Atıksu bulutunun hareketi, bulunduğu derinlikteki akıntılarla ilgilidir. Çok durgun ve hareketsiz bir denizde, bulut ilk meydana geldiği noktayı merkez alarak çok yavaş bir hızla yayılıp seyrelir. Derinlerde gömülü kalan batık atıksu bulutları, o derinlikteki akıntılara kapılarak yüzeydeki gözlemlere göre farklı yönlerde de hareket edebilir. Atıksu bulutunun büyüme ve uzaklaşma hareketi sırasında, bulutu çevreleyen deniz suyu ile karışarak seyrelmesi “İkinci seyrelme” (S2) olarak adlandırılır. İkinci seyrelmede etkili başlıca faktörler, akıntı, türbülans, difüzyon ve boyuna dispersiyondur.

c) Deniz deşarjı projelerinde, denizin bakteriyolojik kalitesi, indikatör olarak kullanılan toplam veya fekal koliform grubu mikroorganizmaların belirli bir konsantrasyonun altında tutulması ile sağlanır. Deniz ortamında bu türden kirleticilerin, atıksuların deniz içerisine boşaltıldığı andan itibaren, projeyle korunması hedef alınan bölgeye, mesela bir plaja, ulaşmasına kadar geçecek zaman boyunca miktarının, güneş ışınlarının radyasyon tesiri, tuzluluk ve çökelen maddelere tutunma gibi etkilerle, kendi kendine azalması da “Üçüncü seyrelme” (S3) olarak adlandırılır. Üçüncü seyrelme sadece deniz ortamında fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal reaksiyonlara girerek nitelik değiştiren korunamayan tipteki kirletici parametreler için söz konusudur. Mikroorganizmaların deniz ortamında % 90’ının yok olması için geçen süreyi temsil eden T90 değeri, korunamayan türdeki indikatör kirletici toplam veya fekal koliform grubu mikroorganizmaların üçüncü seyrelmesinde, önemli rol oynar. SKKY Madde 35-c’de Türkiye denizleri ve farklı mevsimler için klavuz nitelikli T90 değerleri belirtilmiştir.

Seyrelme hesapları

MADDE 15 – (1) Seyrelme hesaplamaları, detaylı bir şekilde, Ek-5’de verilmiştir. Birinci, ikinci ve üçüncü seyrelmeler, topluca, bir derin deniz deşarjı sisteminin alıcı ortama verilen atıksuların içerdikleri kirletici unsurları seyreltme kapasitesini belirler. Derin deniz deşarjı sonrası indikatör olarak kullanılan toplam veya fekal koliform grubu mikroorganizmaların projeyle korunması hedef alınan bölgeye ulaşmasına kadar gerçekleşecek toplam seyrelmesi (ST), birinci, ikinci ve üçüncü seyrelmelerin çarpımına eşit olmaktadır (S1.S2.S3). Derin deniz deşarjı projelerinde birinci seyrelme tercihen 100 civarında olmalı, hiçbir suretle 40’ın altına düşmemelidir. “Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği” Tablo 23’te, derin deniz deşarjıyla sağlanacak olan toplam seyrelme (ST) sonucunda insan teması olan koruma bölgesinde (plaj, su sporları yapılan yerler vb.) zamanın % 90’ında, en muhtemel sayı (EMS) olarak toplam koliform seviyesi 1000 TC/100 mL ve fekal koliform seviyesi 200 FC/100 mL’den az olması gerekir.

Derin deniz deşarjı ile denize boşaltım kriterleri

MADDE 16 – (1) Derin deniz deşarjı ile denize boşaltılan atıksularda, “Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği”nin 34’üncü maddesine göre verilen Tablo 22’deki kriterlere uyulması gereklidir. Derin deniz deşarj hatları “Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği”nin Tablo 23 ve 24’de verilen kriter ve kıstaslara uyum sağlanır.

(2) Az hassas su alanı olarak belirlenen deniz suyuna yapılacak kentsel atıksu deşarjları için belirlenen kriterler, Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği Madde 12’de tanımlanmıştır. Az hassas su alanlarına yapılacak derin deniz deşarjı tesisleri, Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliğinin 33, 34, 35 ve 42 nci maddelerinde yer alan hükümlere tabidir.

(3) Deniz suyunun ters osmoz ile arıtılması sonucunda arta kalan konsantre kısmının, alıcı ortamda yeterli seyrelme kapasitesinin bulunduğunun ayrıntılı mühendislik çalışmaları sonucunda ispatlanması halinde ve alıcı ortamın taşıma kapasitesi ile alıcı ortam kullanım planları da göz önüne alınarak ayrıntılı bilimsel çalışmalar yapılması şartı ile derin deniz deşarjı ile bertarafına izin verilebilir. Derin deniz deşarjı ile ilgili detaylı bilgi ve hesaplamalar Ek-5’de verilmiştir.

 

ALTINCI BÖLÜM

Çamur Arıtımı ve Bertarafı Esasları

Arıtma çamurlarının işlenmesi, geri kazanımı ve bertarafı

MADDE 17 – (1) Çamurlar, yüksek oranlarda su muhtevasına sahip olmaları sebebiyle, su ve organik madde içerikleri azaltılır. Ayrıca geri kazanımları ve bertarafları açısından uygun prosesler ile arıtılmaları sağlanır. Çamurların işlenmesi ve arıtılmaları amacıyla uygulanan yöntemlerden yoğunlaştırma, şartlandırma, susuzlaştırma ve kurutma yöntemlerinde esas amaç nem içeriklerinin azaltılmasıdır. Yakma, kompostlaştırma ve stabilizasyon gibi yöntemler ile çamurun organik içeriği azaltılarak kararlı hale getirilir. Bu yöntemlerin yanı sıra, belirli oranda susuzlaştırılmış arıtma çamurlarının gerekli analizlerinin yapılmasını müteakip özelliğine uygun düzenli depolama alanlarında depolanarak nihai bertarafı mümkündür. Şekil 6.1 ve Şekil 6.2’de, çamurların işlenmesi, geri kazanımı ve bertarafı için uygulanabilecek teknolojilerin akım şemaları ve Ek-6’da her bir birim için detaylı bilgiler verilmiştir.

 

 


Şekil 6.1 Genelleştirilmiş çamur işleme, arıtma ve bertarafı akım şeması

 


Şekil 6.2 Biyolojik çürütme ve üç farklı çamur susuzlaştırma prosesini içeren çamur arıtma akım şeması: (a) bant filtre, (b) santrifüj, (c) kurutma yatağı

 

 

(2) Çamurların işlendikten sonra nihai uzaklaştırmada dikkate alınması gereken en önemli kimyasal parametre nutrient içerikleridir. Çamurların toprak iyileştirici olarak kullanılacağı arazilerde azot, fosfor ve potasyum içeriklerini esas alan gübre değeri önem kazanır. pH, alkalinite ve organik asit içerikleri ise havasız çürütme prosesinde etkili bir stabilizasyonun sağlanabilmesi açısından mutlaka izlenmesi gereken parametrelerdir. Çamurların faydalı kullanım amaçlarını ve araziye serilmelerini etkileyen katı özellikleri ise organik içerikleri, uygun miktarlarda olmayan nutrientler, patojen mikroorganizmalar, metaller ve zehirli organik bileşiklerdir.

(3) Nihai uzaklaştırmada en fazla kabul gören iki temel teknolojiden birincisinde, arıtma çamurları gazlaştırma veya birlikte yakma yöntemleri ile enerji kaynağı olarak kullanılmakta, ikinci teknolojide ise atıksu arıtma çamurları kurutularak toprak iyileştirici amaçlı kullanılmaktadır. En çok kabul gören kurutma yaklaşımı ise termal kurutmadır. Termal kurutma yöntemi ile %90-92 oranında kuru katı içeriği ihtiva eden nihai ürünün ağırlığı ve hacminde belirgin olarak azalma sağlanmakta olup, kokusuz ve stabilizedir. Diğer nihai uzaklaştırma yöntemleri ise ses dalgası ve UV ışını ile bertaraftır.

 

YEDİNCİ BÖLÜM

Arıtılmış Atıksuların Geri Kazanımı ve Yeniden Kullanımı

Arıtılmış atıksuların kullanım alanları

MADDE 18 – (1) Arıtılan atıksuların kullanımında; tarımsal, endüstriyel, yer altı suyunun beslenmesi, dinlenme maksatlı kullanılan bölgelerin beslenmesi, dolaylı olarak yangın suyu, tuvaletlerde geri kazanım ve doğrudan içme suyu olarak geri kazanım alternatifleri vardır. Atıksuların geri kazanımındaki teknoloji gereksinimi, geri kazanılacak suyun kullanım maksatları ile ilişkilidir. Kentsel atıksular tarımsal veya yeşil alan sulamasında kullanılacak ise iyi bir şekilde dezenfekte edilmiş biyolojik arıtma çıkışı gerekir. Doğrudan veya dolaylı geri kazanım söz konusu ise membran teknolojileri, aktif karbon ve ileri oksidasyon gibi daha ileri arıtma alternatifleri gerekir. Sulama suyu kriterleri Ek 7’de verilmektedir.

Atıksu geri kazanım tesisinin yeri

MADDE 19 – (1) Atıksu geri kazanım tesisinin yerine karar verirken geri kazanım maksadı çok önemlidir. Arıtma sistemleri, merkezi, merkezi olmayan, uydu ve yerinde arıtma sistemleri olarak yapılmaktadır. Büyük işyerlerinde tekrar kullanım suyu geri kazanımı veya şehir park ve diğer yeşil alan sulamaları gibi atıksuyun tekrar kullanılabileceği bölgeler vardır. Merkezi arıtma sistemi bu bölgelere çok uzak ise uydu arıtma sistemleri inşa edilerek, arıtılan atıksuyun uzun mesafelere taşınması sorunu önlenir. Bunun yanında, merkezi kanalizasyon sistemine bağlı olmayan yerleşimler için merkezi olmayan arıtma uygulanır ve arıtılan atıksuyun aynı bölgede tekrar yeşil alan sulaması için kullanım imkanı vardır. Ayrıca, hiç kanal sisteminin olmadığı yerlerde de, yerinde arıtma sistemleri ile arıtılan atıksuyun tekrar aynı bölgede geri kullanım seçeneği vardır.

Arıtılmış atıksuların depolanması

MADDE 20 – (1) Atıksu geri kazanımı sonucu elde edilen suyun tam olarak kullanılabilmesi için bazen depolanması gerekir. Özellikle, suyun çok daha fazla ihtiyaç olduğu yaz mevsimlerinde, kış mevsiminde depolanan arıtılmış su kullanılır. Depolamanın çeşitli yöntemleri vardır. Bunlar; yeraltısuyuna dolaylı deşarj, göl ve rezervuarlarda depolama şeklinde olur. En çok kullanılan yöntem, mevsimsel rezervuarların kullanılmasıdır. Mevsimsel rezervuarlar, stabilizasyon havuzu veya havalandırmalı lagünlerin bir parçası şeklinde inşa edilir. Burada, ilave bir arıtma da gerçekleşir.

Atıksu geri kazanımı için teknoloji seçimi

MADDE 21 – (1) Atıksu geri kazanımı için seçilecek teknoloji tipini etkileyen faktörler; atıksuyun nerede geri kullanılacağı, atıksu karakteristikleri, geri kazanılacak atıksuyun kalitesi, eser elementlerin miktarı, mevcut duruma uyumu, prosesin esnekliği, işletme, bakım, enerji, kimyasal ve personel ihtiyacıdır. Atıksu geri kazanımı için uygulanan arıtma teknolojileri ve giderdikleri kirleticiler Tablo E7.10’da, atıksu geri kazanım amacı ve uygulanabilecek teknolojiler ise Tablo E7.12’de verilmiştir.

(2) Bir evsel atıksuyun sulama suyu olarak geri kazanılmasında su kalitesi açısından kullanılabilecek en önemli indikatörler; koliform ve patojen mikroorganizma konsantrasyonudur. Tablo E7.11’de ise değişik arıtma sistemlerinin logaritmik mikroorganizma giderim verimleri verilmiştir.

(3) Atıksular, tarımsal sulamada tekrar kullanılırken aşağıdaki hususlara dikkat edilir. Bunlar; sulanacak bitkide meydana gelebilecek birikme, patojen mikroorganizmaların hala yaşama ve halkın bu bölgeye girme riskidir. Geri kullanım esnasında, bütün bu riskler gözönüne alınır. Arıtılmış atıksu ile sulanabilecek bitkiler, Tablo E7.13’de, arıtılmış evsel atıksuların dezenfekte edilmeden sulamada kullanılıp kullanılamayacağı, Tablo E7.14’de verilmiştir.

Arıtılmış atıksuların sulama suyu kullanım kriterleri

MADDE 22 – (1) Evsel nitelikli atıksuların Tablo E7.1’ de belirtilen parametrelerin temelinde yapılan analiz sonucuna göre aynı Tablo’nun Sınıf A veya Sınıf B bölümünde belirlenen alanlarda ve bitki türlerinde sulama suyu olarak kullanılmasına izin verilir. Kentsel nitelikli atıksularda Tablo E7.1’e ilaveten Tablo E7.2’de belirtilen parametreler temelinde yapılacak analiz sonuçlarına göre Tablo E7.3, Tablo E7.4, Tablo E7.5 ve Tablo E7.6’da belirtilen bitkilerin hassasiyet durumları da sulamada dikkate alınır.

(2) Sanayi tesislerinden kaynaklanan atıksuların Tablo E7.1, Tablo E7.2 ve Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği EK-III’de bulunan sektörler hariç Tablo E7.7’de belirtilen parametreler temelinde yapılacak analiz sonuçlarına göre yapılacak değerlendirme neticesinde sulama suyu olarak kullanılmasına izin verilir. Sulama suyu kriterleri ile ilgili detaylı bilgiler Ek 7’de verilmiştir.

Yürürlükten kaldırılan hükümler

MADDE 23 – (1) 7/1/1991 tarihli ve 20748 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliğinin Uygulanmasına Dair Teknik Usuller Tebliği yürürlükten kaldırılmıştır.

 

SEKİZİNCİ BÖLÜM

Yürürlük ve Yürütme

Yürürlük

MADDE 24 – (1) Bu Tebliğ yayımı tarihinde yürürlüğe girer.

Yürütme

MADDE 25 – (1) Bu Tebliğ hükümlerini Çevre ve Orman Bakanı yürütür.

 

 

EKLER:

 

EK 1

 

Yerinde Arıtma Sistemleri

 

Zemin Türüne Bağlı Olarak Arıtma Teknolojisinin Seçimi

Normal zeminlerde, septik tank sonrası sızdırma çukuru ve sızdırma yatakları ile ilgili akım şemaları, Şekil Ek1.1’de ve sızdırma yataklarının beş değişik tasarımı, Şekil E1.2’de verilmiştir. Septik tank sonrası, yerçekimi ile atıksuyun sızdırma yatağına dağıtılması, Şekil E1.2a’da verilmiştir. Şekil E1.2b ve E1.2c’de, sızdırma yataklarının dinlendirmeli olarak çalıştırılması, Şekil E1.2ç’de, atıksuyun septik tanktan sonra pompa veya sifonlama ile sızdırma yatağına verilmesi ve Şekil E1.2d’de septik tank sonrası pompa ile sızdırma yatağına tabandan üzeri özel bir sızdırma tabakası ile kaplı küçük çaplı bir boru ile verilen ve sızan suyun uç kısımdan toplandığı sızdırma yatağının şematik şekli verilmiştir.

Alüvyonlu zeminlerde septik tank çıkışının havalı arıtma veya kesikli kum filtresi ile arıtılması ve nihai uzaklaştırması, Şekil E1.3’de ve özel sızdırma yataklarına ait şematik şekiller, Şekil E1.4’de verilmiştir. Şekil E1.4a’da, sığ kum yataklarından basınç altında sızdırma, Şekil E1.4b’de, dolgu kum yataklarından sızdırma, Şekil E1.4c’de, kum yataklarından sızdırma ve üzerindeki bitkilerin sızdırılan su ile beslenmesi, sonra buharlaşma ile atmosfere salınması ve Şekil E1.4ç’de, iki kademeli septik tanktan geçen suyun yapay sulakalanlarda arıtımının şematik şekli gösterilmiştir.     

Geçirimsiz zeminlerde, zemine sızdırmak pratik olarak mümkün değildir. Geçirimliliğin çok düşük, yeraltısu seviyesinin yüksek, zemin eğiminin yüksek, taşkınların meydana geldiği ve atıksuyun, su kaynaklarının yakınlarında oluştuğu durumlarda zemine sızdırma düşünülmemelidir. Geçirimsiz zeminlerin olduğu yerlerde atıksular, daha kompleks arıtma sistemleri ile arıtılmalı ve uzaklaştırılmalıdır. Uygulanabilecek nihai deşarj alternatifleri, su sızdırmayan bekletme tankı (Şekil E1.5a), iki kademeli septik tank sonrası buharlaştırma (Şekil E1.5b), iki kademeli septik tank sonrası yapay sulakalanlar ve arazide arıtma (Şekil E1.5c), atıksuların toplandıktan sonra septik tank çıkışının vakumlu membran biyoreaktör ile arıtımı (Şekil E1.5ç) olabilir. Geçirimsiz zeminler için önerilen bu nihai uzaklaştırma sistemleri, normal ve alüvyonlu zeminler için de kullanılabilir.

Yerinde arıtma teknolojileri olarak sunulan bu akım şemalarında bulunan her bir sistemin bileşenleri, daha detaylı olarak aşağıda açıklanmıştır.

     

 

Şekil E1.1 Normal zeminlerde septik tank sonrası sızdırma çukuru ve sızdırma yatakları.

 

 

 

 

a)                                                                                 b)

c)                                                                               ç)                

d)

Şekil E1.2 Normal zeminlerde sızdırma yataklarının beş değişik tasarımı

 

 

 

 

 

Şekil E1.3 Alüvyonlu zeminlerde septik tank çıkışının havalı arıtma veya kesikli kum filtresi ile arıtılması ve nihai uzaklaştırması.

 

 

 

 

 

a)

b)

c)

ç)

Şekil E1.4 Alüvyonlu zeminlerde nihai uzaklaştırma alternatifleri.

 

 

 

a)

 

b)

 

c)

 

 

ç)

Şekil E1.5 Geçirimsiz zeminlerde nihai uklaştırma alternatifleri

 

a) Kuru (susuz) Çukurlar

Üstü örtülü bir çukurdur. Tabanı, geçirimli veya geçirimsiz olabilir. Yeraltı suyunun kirlenmemesi gereken yerlerde tabanı sızdırmaz yapılır. Buralarda biriken atıksular, belli sürelerle boşaltılırlar. Sızdırmalı olanlarda ise sulu kısım yeraltına sızar, kalan kuru kısım ise çukurda toplanır.

Su sızdırmayan geçirimsiz kuyular, ayda insan başına 70 litre veya altı aylık boşaltma evresi için insan başına 400 L’lik hacim düşünülerek boyutlandırılır. Geçirimli çukurlara 90 cm veya daha büyük çap verilir ve giriş borusu altındaki seviyede derzler açık olarak teşkil edilir. En üst derz tabii zeminden 60-90 cm aşağıda bulunmalıdır. Zeminin boşlukları tıkanıp çukur dolduktan sonra bir T çıkışı ve bir dolu savak borusu üstteki sıvıyı sızdırmalı bir çukura iletir.

Bu çukurlar, kuyuların yeraltı suyu akımına göre alt (mansap) taraflarında ve bakteriyel kirlenmeyi önlemek için 15 m ve kimyasal kirlenmeyi önlemek için ise 50 m den daha uzakta bulunmalıdır. Bu tür çukurlar bina temelinden en az 6 m uzakta açılmalıdır. Merkezi bir içme suyu sistemini besleyen su kuyuları yakının da bu tür çukurlar asla yer almamalıdır.  

b) Kompostlaştırma Tuvaletleri

Organik atıkların, havalı olarak kompostlaştırıldığı tuvaletlerdir. Hava ihtiyacı, havalandırma borusu ile 12 Volt’luk bir havalandırma fanı ile sağlanabilir. Üç şekilde uygulanabilmektedir. Birincisi kesikli uygulamadır. Atık, 12 ay boyunca kompostlaştırmaya tabii tutulur. İkincisinde kompost belli sürelerle alınır. Üçüncü uygulamada ise kompostlaştırma yer seviyesinin üstünde yapılır. Oluşan sızıntı suyu, yapay sulakalanlara veya araziye direkt olarak uygulanabilir (Şekil E1.6a).

c) Sulu Tuvaletler

Burada, tuvaletin hemen altına yeralan sifon içindeki su dolayısıyla, boru devamlı suretle kapalı olacağı için koku ve böcek problemi yaşanmaz. Her kullanım sonrası 2-3 L’lik su ile tuvalet sürekli olarak yıkanır (Şekil E1.6b). 

ç) Çok Gözlü Septik Tanklar

Çürütme çukurları olarak da adlandırılırlar. Kanal şebekesi olmayan kırsal yerleşim alanlarındaki münferit bina veya küçük yerleşim gruplarının atıksularının bertarafı için uygulanabilecek kullanışlı bir sistemdir. Üstü kapalı çöktürme çukurlarından ibarettir. Bunlar genellikle, iki, üç veya dört gözlü olabilir (Şekil E1.6c). Çamurun büyük bir kısmı ilk gözde toplanır. Faydalı hacim, 200 L/N’e göre hesaplanır. Bir biyolojik faaliyetin de olması isteniyor ise 1000 L/N’ye göre bir boyutlandırma yapılması gerekmektedir. Bekletme süresi 2 gün civarındadır. Su yüksekliği, 1.2-2 m aralığında alınabilir. En küçük hacim 3 m3 olup, dipteki çamur yılda 2 defa boşaltılmalıdır. İki gözlülerde, ilk göz toplam hacmin 2/3’ü kadardır. Üç gözlülerde ise, ilk göz toplam hacmin yarısı, diğer iki göz eşit hacimlidir. Septik tank çıkışında AKM kaçışını önlemek üzere, çıkış borusu üzerine elek de yerleştirilebilir.         

d) İki Katlı Septik Çukurlar (İmhoff Tankı)

İki katlı çukurlarda, üst kat çöktürme, alt kat ise çürütme için kullanılır (Şekil E1.6ç). Verimi, mekanik arıtmadaki kadardır. Üstteki çöktürme havuzu 30 L/N, alttaki çamur çürütme kısmı ise 60 L/N esasına göre hesaplanmaktadır.

e) Yavaş Kum Filtreleri

Septik tank çıkışı, yavaş kum filtreleri ile kontrollü bir şekilde arıtılıp, dezenfekte edildikten sonra alıcı ortama verilebilir. Filtre kalınlığı, 60-90 cm olabilir. Üç değişik şekilde uygulanmaktadır. Bunlar, kum filtre hendekleri, (gömülmüş) kesikli ve geri devirli çalışan filtrelerdir (Şekil E1.6d). Basit olarak işletilmeleri, en önemli üstünlükleridir. Ancak, büyük alan gerektirirler. Alan ihtiyacı, stabilizasyon havuzları kadar büyük değildir.

 

 

                                                                                                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) Kompostlaştırma tuvaleti                                b) Sulu tuvalet

 

 

 

 

                 

 

 

 

 

 

 

 

 c) Tek ve çift gözlü septik tanklar

 

 

 

 

               

                                                                     

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

ç) İki katlı çukurlar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d) Yavaş kum filtreleri

Şekil E1.6 Yerinde arıtma teknolojileri

 

 

f) Uzun Havalandırmalı Paket Arıtma Sistemleri

Septik tank çıkışı, havalandırma bölmesine verilir (Şekil E1.7a). Gerektiğinde yüzeyde büyümeyi sağlamak üzere, dolgu malzemesi kullanılabilir (Şekil E1.7b). Havalandırma bölmesi yüksek çamur yaşlarında çalıştırılır. (Şekil E1.7c). Döner biyolojik diskler de, septik tank çıkışını arıtmak üzere kullanılabilirler. Bu sistemlere ait boyutlandırma kriterleri Tablo E1.1’de verilmiştir.

 

Tablo E1.1 Yerinde uzun havalandırma paket aktif çamur sistemleri için boyutlandırma kriterleri

Parametre

Aralık

Maksimum

MLSS, mg/L

2000-6000

8000

F/M, g BOİ/g MLVSS.gün

0.05-0.1

-

Çamur yaşı, gün

20-100

-

Hidrolik bekletme süresi, gün

2-5

-

Çözünmüş oksijen, mg/L

> 2

-

Karıştırma, kW/m3

0.01-0.03

-

Çöktürme yüzey yükü, m3/m2.gün

8-16

33

Çamur temizleme aralığı, ay

3-6

8-12

 

 

 

a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  c)

Şekil E1.7 Yerinde arıtma olarak kullanılabilecek paket arıtma sistemleri

 

 

g) Küçük Membran Biyoreaktör Sistemleri

Hayat standardı yüksek yerleşim yerleri için uygulanabilecek bir yöntemdir. Septik çıkışı, ayrı bir havuz içerisine daldırılmış membran ile vakum altında çekilmektedir. Vakum sırasında, havanın da verilmesi gerekmektedir. Membrandan süzerek elde edilen su, sulama suyu olarak geri kullanılabilecek kalitededir.

ğ) Sızdırma Sistemleri

      1) Sızdırma Kuyuları (Çukurları);

Bunlar derin kuyulardır. Su seviyesi derinlerde olmalıdır. Çukurlar, 2-4 m genişliğinde ve 3-6 m derinliğinde olabilir. Genellikle, yan duvarlardan sızma olur. Hidrolik yük, 8-16 L/m2.gün’dür.

2) Sızdırma Boruları;

Sızdırma boruları, bir ön arıtmadan geçen atıksuların, yeraltına döşenmiş bir boru şebekesi ile zemine sızdırılmasıdır. Sızdırma borusu şebekesinin uzunluğu, kişi başına L=10-20 m olacak şekilde belirlenir. Burada, tabi zemin yapısının da önemi vardır. Boru hattı uzunluğu, kişi başına kum ve çakıllı zeminlerde 10 m, killi kumda 15 m ve kumlu kilde 20 m alınabilir. Ön arıtma olarak genellikle, çok gözlü septik tanklar kullanılır. Sızdırma borusu çapı 100 mm olup, takriben 60-90 cm derinliğe döşenir. Boruların eğimi, 1/400-1/500 arasında olmalıdır. Dik arazilerde, düşüler yapılabilir. Sızdırma borularının sonuna havalandırma bacaları yapılır. Boru hendeği öncelikle 100 mm yükseklikte ve hendek genişliğinde çakıl ile doldurulur. Bunun üzerine sızdırma borusu döşenerek, borunun üst kısmı en az 5 cm kalınlığında tabana döşenen malzeme ile kaplanır. Sızdırma borularının bağlantı yerlerinin üst kısımları karton ile kaplanır ve bunun üzeri kazı malzemesi ile doldurulur. Sızdırma borularının son kısımlarının boru hattına dikey olarak birbirleriyle bağlanması iyi bir işletim sağlar.  

3) Kum Dolgulardan Sızdırma;

Arıtma işlemi, düzenli olarak dolgu malzemesi yerleştirilmiş bir yatak boyunca suyun aşağıya doğru hareketinden oluşmaktadır. İki ana giderme mekanizması vardır. Bunlar, filtreleme ve oksidasyondur. Yüzeysel filtrelemede, askıda katı maddeler (SS) filtre yatağının yüzeyinde organik maddelerin (partiküler KOİ) bir kısmı ile birlikte giderilir. Yatak içine yerleştirilmiş malzeme ise mikroorganizmaların büyümesi için bir destek tabakası oluşturur ve yüzeyde tutunma ile büyüme meydana gelir. Mikroorganizmaların büyümesi için gerekli oksijen, yüzeyden aşağıya doğru suyun hareketi neticesinde oksijenin yatağın taban kısmına kadar difüze olması ile elde edilir. Bu şekilde azot ve çözünmüş KOİ giderimi sağlanabilir. Kum taneleri veya toprak tabakası bakterilerin yaşaması için uygun ortam oluşturur. Havalı bakteri, destekleyici yatağa (kum) tutunarak gelişimini sürdürür. Yatakta doğal silis kumu veya yıkanmış kum kullanılabilir. Kumun tane çapı, 0.25 mm ve 0.4 mm olabilir. Bu sistemde dikkat edilecek en önemli husus, atıksuyun yatak üzerine homojen bir şekilde dağıtılmasıdır. Zemin bir miktar kazılabilir. Zemin geçirimsiz ise tabana membran tabakası sermeye gerek yoktur. Geçirimli zeminlerde tabana membran tabakası serilir ve üzerine drenaj boruları yerleştirilir. Drenaj borularının üzerine ise kum tabakası serilir ve atıksu yüzeyden özel dağıtma boruları ile dağıtılır. 

Bu tür bir tesiste başlıca, aşağıdaki birimlerin bulunması gereklidir: ön arıtma, çöktürme sistemi (septik tank), depolama tankı, dağıtım sistemi, filtre yatağı ve drenaj (toplama) sistemi. Gerekli yüzey alanı, kişi başına 1.5 m² alınabilir. Patojen mikroorganizma giderimi amaçlanmaz. 80 cm’lik bir filtre yatağı kalınlığı yeterlidir. Bu sistem ile çıkışta, 25 mg/L’nin altında BOI5, 90 mg/L’nin altında KOI ve 30 mg/L’nin altında AKM elde edilebilir.

4) Dolgu Kum Malzemesi İçerisinden Yeraltına Sızdırma (Yığma Sistem);

Yeraltına sızdırma, septik tank çıkışının zemin üzerinde teşkil edilen bir dolgu malzemesi yığını içerisine yerleştirilmiş özel bir dağıtıcı boru ile önce dolgu malzemesi içerisine sonrasında ise zemine sızdırılmasıdır. Bu sistemde zaman zaman tıkanan dolgu malzemesinin değiştirilmesi mümkündür. Atıksu, ilk etapta dolgu malzemesi ile karşılaştığı için, doğrudan zemine sızdırmaya göre daha iyi verim sağlanır.

5) Hızlı İnfiltrasyon;

Kum gibi geçirimli zeminlerden, atıksuların yeraltına sızdırılması prensibine dayanır. Sızan sular, kuyu ve galerilerle alınabileceği gibi yeraltı sularının beslenmesi amacı ile de kullanılırlar (Şekil E1.8). Sızma hızı, 10-61 cm/gün veya daha fazla olan zeminler tercih edilir. Yeraltı su tabakası hakkında bilgi sahibi olmadan bu işlem uygulanmamalıdır. Ön arıtma olarak, ön çöktürme (septik tank) işlemi uygulanabilir. Hidrolik yük, normal hızlı sistemlerde 0.1-1.5 m/hafta ve yüksek hızlı sistemlerde ise 1.5-2.1 m/hafta arasında değişir.  

Şekil E1.8 Hızlı infiltrasyon

 

 

6) Arazi Üzerinde Akıtma;

Bu metod ile eğimli bir arazinin üst tarafından akıtılan atıksular, bitki örtüsü arasından akıtılarak, aşağıdaki toplama hendeklerine ulaşır (Şekil E1.9). Aşağıya doğru akma esnasında, arıtma gerçekleşir. Arazi eğimi, % 2 ile 8 arasında, yeraltı su seviyesi 0.6 m’den daha derinde olmalıdır. Soğuk havalarda verim düşer. Bir ön arıtmadan geçen atıksular için hidrolik yük, 0.8-1.8 cm/gün’dür. Eğer bir biyolojik arıtma çıkışı veriliyor ise hidrolik yük 2.1-5.7 cm/gün olabilir. Yüksek konsantrasyonlu atıksular için organik yük, 44.8-112 kg/ha/gün’dür. Bu sistemlerin çalışması, 6-8 saat besleme, geri kalan 16-18 saat dinlenmeye bırakmak şeklindedir . 

 

 

Şekil E1.9 Arazi üzerinde akıtma sistemleri

 

 

EK 2

 

Arıtma Teknolojileri

 

Birinci Kademe Arıtma Birimleri

Birinci kademe arıtma birimleri, kaba ve ince ızgara, döner elek, kum tutucu ve ön çöktürmeden oluşmaktadır.

 

a) Izgaralar

Izgaralar, kaba ızgara ve ince ızgara olmak üzere iki çeşittir. Kaba ızgaralar, arıtma tesisinin en başında ve 40 mm’den iri maddelerin mevcut mekanik ekipmanlara zarar vermemesi ve boru hatlarında tıkanıklık oluşturmaması (çöp, naylon, ahşap malzeme v.b) için tutulması ve uzaklaştırılması için kullanılırlar. Üç değişik tipte inşaa edilirler. Bunlar, sabit çubuk ızgaralar, hareketli bant ızgaralar ve öğütücülerdir. Çubuk ızgaralar, terfi merkezleri girişine yerleştirilirler. Elle veya mekanik temizlemeli olabilirler. Büyük arıtma tesislerinde mekanik, küçük arıtma tesislerinde elle temizlemeli olanlar kullanılabilir.

İnce ızgaraların çubuk aralığı, 5-15 mm mertebesindedir. Bu tip ızgaralar mekanik temizleme mekanizmalarına sahip olup, ızgarada tutulan katı maddeler zaman zaman otomatik olarak temizlenerek katı madde konteynerlerinde depolanır ve daha sonra uygun alanlara dökülür. Döner elek tipi (mikroelekler), çubuk ızgaraya göre çok daha küçük (<1 mm) parçacıkların uzaklaştırılmasında kullanılır. Düz, sepet, kafes ve disk tiplileri vardır. Izgaralar kanaldan çıkartılarak temizlenip yerine takılırlar. Tasarımları ince ızgaralara benzemektedir. Uzaklaştırılacak maddelerin boyutuna bağlı olarak çubuk aralıkları, 3-20 mm arasında olabilir. Öğütücüler, kaba eleklerle birlikte kullanılırlar ve ızgaralarda tutulan katı maddeleri öğütürler. Dönen veya titreşen bir merdane üzerinde kesme dişleri veya doğrama kısımları vardır. Öğütücüler tamamen batmış konumdadır.

İnce ızgaralar, hareketli ve hareketsiz elekler şeklinde olabilir. Hareketsiz veya statik elekler dik, eğik veya yatay olarak monte edilirler. Hareketli elekler, çalışma sırasında sürekli olarak temizlenirler. Her iki tip ince elekte de, % 20-25 oranında askıda katı madde ve BOI5 giderimi sağlanır. Ayrıca bu sistemlerde, yağ giderimi ve çözünmüş oksijen değerlerinde yükselme sağlanır. Hareketli eleklerde, hareketsiz eleklere kıyasla yük kaybı daha düşük, fakat enerji gereksinimi daha yüksektir. Mekanik düzeneklere sahip ince eleklerde ortaya çıkabilecek arızalara karşı, sistemde elle temizlemeli ızgara da düşünülmelidir. Elle temizlenenler, 1.7 m boyundaki bir adamın boyuna göre, tırmığı rahat çekmesi göz önünde tutularak, yatayla 35 ile 45° açı yapacak şekilde tasarlanabilirler. Mekanik ızgaralar ise 60 ile 80° açı ile düzenlenmektedir. İnce ızgaralarda tırmık sıyırma hızı, 0.10-0.15 m/s alınabilir. Tırmığın bir tur yapması (çalışma devresi), ızgara boyuna bağlı olarak 2 ile 5 dakika arasında değişmektedir. Mekanik temizlemeli ızgaralar genelde üç ana hareket mekanizmasından oluşmaktadır. Bunlar, tırmığı yukarı-aşağı çalıştıran mekanizma, aşağı giderken tırmığı ızgaradan uzaklaştıran mekanizma ve tırmık yukarı çıktığında üstündeki çöpleri konteyner veya banta doğru sıyıran mekanizmadır.

Izgara çubukları arasındaki ortalama su hızı 0.75 m/s, maksimum su hızı 1.25 m/s olmalıdır. Daha büyük hızlar, çöpleri sürükleyeceği için istenmemektedir. Yaklaşım kanalındaki hız ise maksimum debide 1 m/s değerini geçmemesi ve çökelmeye meydan vermeyecek şekilde minimum debide 0.3 m/s değerinden küçük olmaması gerekir. Büyük tesislerde bir tek ızgara kanalı yerine daha fazla ızgara kanalı planlanmalıdır. Izgara kanalının minimum genişliği, 60 cm olmalıdır.

Izgaraların giriş-çıkış su seviyeleri arasındaki fark belirli bir değere (mesela 15-25 cm) ulaştığı zaman temizlenmelidir. Ancak seviye farkı bu değere ulaşıncaya kadar uzun bir süre geçerse, ızgara üzerindeki çöpler kuruyarak otomatik temizleme düzeneğinde soruna yol açabilir. Bu yüzden, ızgaraların temizleyicileri hem seviye farkına hem de zaman aralığına göre devreye girmelidir. Izgaradan geçen her 1000 m3 evsel atıksu için genelde 0.015 m3 civarında atık oluşmaktadır. Bir ızgara yapısını projelendirebilmek için, ızgaradan geçeçek pik ve ortalama debiler ile ızgara yapısına giriş yapan atıksu kanalı akar kotunun bilinmesi gerekmektedir.

b) Terfi Merkezi

Terfi merkezleri her ne kadar mekanik arıtma birimi olmasa da, genellikle ızgaralardan sonra uygulandığı için bu bölümde ele alınmıştır. Atıksu terfi merkezi, atıksu, çamur ve arıtılmış suların bir bölgeden başka bir bölgeye pompalar ile nakledilmesi ve yükseltilmesi için inşaa edilmektedir. Bir terfi merkezi, emme haznesi, pompa odası, basma hattı ve kontrol odasından meydana gelmektedir.

Pompalar çalışma prensipleri açısından, kinetik enerjili pompalar ve pozitif yer değiştirmeli pompalar olmak üzere iki ana grupta toplanabilir. Su ve atıksu mühendisliği alanında en çok kullanılan pompalar santrifüj pompalar olup, kinetik enerji pompaları sınıfına girerler. Bu pompaların üç tipi vardır: radyal, karışık ve eksenel akışlı pompalar. Genellikle radyal ve eksen akışlı tipler yaygın olarak kullanılırlar.

Pompa istasyonları ise ıslak ortamlı ve kuru hazneli olmak üzere iki grupta sınıflandırılır. Islak hazneli pompalar, düşey milli ve dalgıç pompalardır. Islak hazneli düşey milli pompalarda, motor ıslak hazne sıvı seviyesinin üstünde monte edilir, fakat pompa batmış olarak kalmaktadır. Dalgıç pompalar sıvı içinde çalışmaya uygun, özel izolasyonlu entegre motorludur. Kuru hazneli terfi merkezleri, kuru tip veya kendinden emişli santrifüj  pompalardır. Pozitif emmenin mümkün olabilmesi için pompa ekseni ıslak taraftaki suyun alt seviyesi hizasında olmalıdır. Diğer bir alternatif de pompanın bir kademe teşkili sonucu ıslak bölümün içinde olmasıdır.

Pompalar için en önemli kavramlar, kapasite (debi), manometrik  yükseklik (basma yüksekliği), verim, güç ve kavitasyondur.

Bir pompanın kapasitesi (debi), birim zamanda pompaladığı suyun hacmidir. Manometrik yükseklik, bir referans düzlemine göre suyun kazandığı yükseklik veya birim ağırlıktaki sıvının pompa girişi ile çıkışı arasında kazandığı enerjidir. Bir pompanın manometrik  yüksekliği (Hm), statik emme ve basma yükseklikleri, sürekli yük (sürtünme) kayıpları, yersel yük kayıpları ve hız yükseklikleri toplamına eşittir. Statik emme yüksekliği, sıvı emme seviyesi ile pompa çarkının merkezi arasındaki seviye farkıdır. Statik basma (deşarj) yüksekliği, sıvının boşaldığı depodaki su seviyesi ile pompa çarkı ekseni arasındaki yükseklik farkıdır. Statik yükseklik, statik basınç yüksekliği ile statik emme yüksekliği arasındaki yükseklik farkıdır. Boru sistemleri boyunca sıvının sürtünme sonucu kaybettiği enerjiye sürtünme kayıpları adı verilir. Hız yüksekliği, pompalanan (terfi edilen) sıvının herhangi bir noktasındaki kinetik enerjisidir. Yersel yük kaybı, bağlantı elemanları ve vanalardaki yük kaybını karşılamak için gerekli basınç yüksekliğidir.

Pompalarda enerji (güç) gereksinimi, Q, gerekli pompa debisi (m3/s), h, pompa verimi (%), ρ, pompalanacak sıvının yoğunluğu (kg/m3), Hm, toplam terfi yüksekliği ve g, yerçekimi ivmesi (m/s2) ne bağlıdır.

Bir pompanın, verilen bir basma yüksekliği ve verimde çalışabildiği kapasitesi, pompanın performansı olarak belirtilmektedir. Pompanın kapasitesi, dizaynının bir fonksiyonu olup bununla ilgili bilgiler, belirli bir pompa için pompa üreticileri tarafından verilmektedir. Pompa verimi (hp), pompanın faydalı çıkış gücünün, pompaya giren güce oranı olarak tarif edilmektedir.

Santrifüj pompaların verimi genellikle 0.60 – 0.85 arasında değişmektedir. Bir pompadaki enerji kayıpları, hacimsel, mekanik ve hidrolik olarak sınıflandırılmaktadır. Hacimsel kayıplar, pompa gövdesi ile dönen çark arasındaki gerekli aralıklardan sızmalar sebebiyle olmaktadır. Mekanik kayıplar, yataklardaki sürtünmeler, iç disk sürtünmesi ve akışkanın kayma gerilmeleri sebebiyle meydana gelmektedir. Hidrolik kayıplar ise akış yollarındaki sürtünme ve çevrinti kayıpları olarak göz önüne alınabilmektedir.

Pompaların kullanılmasında karşılaşılan en önemli problemlerden birisi kavitasyondur. Sıvı akımındaki basınç, buhar basıncı değerinin altına düştüğü ve buhar ceplerinin oluşmaya başladığı zaman kavitasyon meydana gelmektedir. Bunun sonucu verim ve kapasite düşmekte, pompa aşırı derecede titreşim yapmakta ve zarar görmektedir.

Sürtünme ve yersel yük kayıpları toplamı, sistemin toplam yük kaybı olarak adlandırılmaktadır. Bu değer, iletilen debinin (Q) bir fonksiyonudur. Sistem yükü ile debi arasındaki münasebeti gösteren eğriye, boru hattı karakteristik eğrisi adı verilmektedir. Sabit devir sayısında çalışan bir santrifüj pompanın ürettiği yük (hp) ile debi (Q) arasındaki münasebet pompa karakteristik eğrisi veya kısaca pompa eğrisi olarak adlandırılmaktadır. Bu iki eğrinin kesim noktası gerçek işletme noktasını göstermektedir.

Pompa grupları farklı debi ve basma yüksekliklerinde çalıştırılabilirler. Belirli bir verim değerinde çalıştırılmak üzere pompaların paralel ya da seri olarak bağlanması gerekmektedir. Ayrıca, pompa motorları kademeli veya değişken hızlı motorlar olarak da çalıştırılabilmektedir.

Pompa emme haznesi, pompanın çalışma ve durma seviyeleri arasındaki su hacmidir. Bu hacim, pompanın çalışma peryodu T’ye (ve çalışma sıklığı (şalt sayısı), i’ye, i=1/T), pompanın kapasitesine (Q) bağlıdır. Gerekli hazne hacmi, debinin 4i’ye oranı şeklinde ifade edilmektedir. Şalt sayısı, i, büyük tesislerde 6-8, orta büyüklükteki tesislerde (fabrika, kasaba vb) 8-15 ve küçük tesislerde 15-30 arası alınabilir.

Terfi merkezlerinde dikkat edilmesi gereken önemli hususlar aşağıda belirtilmiştir:

1)    Elektrik kesintileri ve pompaların arızalı olduğu zamanlarda emme haznesi dolmakta ve atıksu   geri tepebilmektedir. Bu durumlarda atıksuyun geri tepmesini önlemek üzere, uygun kottan bir tahliye (dolu savak) yapılmalıdır. Mümkün mertebe, yedek enerji imkanları sağlanmalıdır.

2)    Terfi merkezi projelendirilirken, gelecekte konulması muhtemel pompalar içinde yer ayrılmalıdır.

3)    Çalışanların emniyeti için pompa istasyonlarında uygun havalandırma sağlanmalıdır. Emme haznesinde de mutlaka hava bacası bulunmalıdır.   

c) Dengeleme Havuzu

Arıtma arıtma tesislerinde dengelemenin amacı, atıksu karakteristiklerindeki değişiklikleri minimize ederek, arıtma kademelerinde optimum şartları sağlamaktır. Dengeleme ünitesinin boyutu ve tipi, atıksuyun miktarı ve değişimi ile ilgilidir. Dengeleme tankı, atıksu debisindeki farklılıkları ve üretimden dolayı zaman zaman atılan veya istemeyerek dökülen bazı konsantre atıksu akımlarını biriktirebilecek boyutta tasarlanmalıdır. Dengeleme ünitesinde, konsantrasyonun dengelenmesi ve çökelmenin önlenmesi amacıyla karıştırma uygulanır. Buna ilaveten karıştırma ve havalandırma ile yükseltgenebilen maddelerin ve BOI’nin kısmi oksidasyonu da gerçekleşmektedir. Dengeleme havuzlarında atıksu bileşiminin homojen hale getirilmesi ve katı maddelerin çökelmesinin engellenmesi için karıştırma işlemi uygulanabilir. Dengeleme tanklarında karıştırma, giriş akımının dağıtımı ve perdeleme, türbinlerle karıştırma, difüzörle havalandırma ve mekanik havalandırıcılarla havalandırma gibi tekniklerle yapılmaktadır. Atıksu debisi gözönüne alındığında, dengeleme havuzlarının hacimlerine günlük maksimum ve minimum atıksu debilerini dengeleyecek şekilde karar verilir. Bunun dışında dengeleme havuzları özellikle Ardışık Kesikli Reaktör (AKR) gibi kesikli çalışan sistemlerin uygun işletilmesinde de kullanılabilir.

Debi dengelenmesinde gerekli hacim, toplam akış hacminin zamana karşı çizilmesi ile hesaplanır. Aynı diyagrama ortalama günlük debide (orijin ile son noktanın birleştirildiği düz çizgi) çizilir. Kütle akış eğrisine teğet, ortalama günlük debi eğrisine paralel bir doğru çizilir. Gerekli dengeleme hacmi, teğet çizilen noktanın ortalama günlük debi doğrusuna dik doğrultudaki uzaklığıdır. Eğer debi grafiği, ortalama akış hızı doğrusunun üstüne çıkıyorsa gerekli dengeleme hacmi, iki teğet doğru arasındaki dik uzaklıktır. Uygulamada dengeleme tankı hacmi teorik olarak hesaplanan değerden daha büyük tutulur. Genellikle, bekletme süresi 4 ile 8 saat arasında olacak şekilde bir bekletme süresi seçilir. Bu süre bazı durumlarda 12 saat, hatta daha fazla olabilir.

Dengeleme tankının kum tutucudan sonra, biyolojik arıtmadan önce bir yerde olması uygundur. Dengeleme, çamur ve köpük problemlerini azaltmaktadır. İlk çöktürmeden ve biyolojik arıtmadan önce yapılacak dengeleme ünitelerinde, katı maddelerin çökmesini ve konsantrasyon dalgalanmalarını önlemek için yeterli karışım, koku problemine karşı da yeterli havalandırma sağlanmalıdır. Karıştırma, tank içeriğinin karışmasını sağlamak ve tankta katıların çökmesini önleyecek düzeyde olmalıdır. 220 mg/L askıda katı madde içeren orta kuvvette bir evsel atıksu için karıştırma gereksinimi, 4-8 W/m3 dür. Havalı şartları korumak için de 0.01-0.015 m3/m3.dk debide hava verilmelidir. Ön çöktürme sonrası ve kısa kalma süreli (iki saatten daha az) dengelemede havalandırma gerekmeyebilir. Girişte terfi merkezi bulunması durumunda ise emme haznesi dengeleme havuzu olarak teşkil edilebilmektedir.

Dengeleme tankı inşasında dikkate alınacak hususlar, inşaatın yapıldığı malzeme, tank şekli ve teçhizattır. Mevcut bir havuz kullanılacaksa gerekli değişiklikler yapılır. Genellikle borulama ve yapısal değişiklikler gerekmektedir. Dengeleme havuzları toprak, beton veya çelikten inşa edilebilir. Toprak havuzların maliyeti daha düşüktür. Yerel şartlara bağlı olarak şev eğimi 3:1 ve 2:1 olmalıdır. Yeraltı suyu kirliliğini önlemek için havuz geçirimsiz bir malzeme ile kaplanabilir. Havasız şartların oluşmasını önlemek için ise difüzörler veya yüzer havalandırıcılar ile havalandırma yapılabilir.

ç) Kum Tutucu

Kum tutucular, kum, çakıl gibi inorganik maddeleri atıksudan ayırmak, arıtma tesislerindeki pompa ve benzeri teçhizatın aşınmasına ve çöktürme havuzlarında tıkanma tehlikesine engel olabilmek, hareketli mekanik ekipmanın aşınmasını önlemek, boru ve kanallarda birikintileri engellemek ve kum birikiminden dolayı çamur çürütücünün temizlenme periyodunu azaltmak amaçları için kullanılır. Bu çeşit maddeler genellikle, yağmur suları ile sürüklenerek kanalizasyon sistemlerine karışmaktadır. Kum tutucularda sadece, inorganik malzemelerin çökelmesi istenir. Çökelmesi halinde koku problemine sebep olabilecek organik maddelerin çökelmesi istenmez. Özellikle, yoğunluğu 2650 kg/m3 ve tane çapları 0.1-0.2 mm’den daha büyük olan inorganik maddelerin tam olarak tutulmasını sağlamak için kullanılır. Kum tutucular genellikle kaba ızgaradan sonra ilk çöktürmeden önce teşkil edilirler.

Kum tutucuların, istenen büyüklükteki katı maddeler tutulacak, arzu edilmediği halde tabana çökelen daha küçük çaplı katı maddeler ve organik maddelerin tekrar suya karışımı sağlanacak şekilde projelendirilmesi gerekmektedir. Bunun için yatay akış hızı belli bir değerin altına düşürülmemelidir. Yatay akış hızı 0.25-0.4 m/s (ortalama 0.3 m/s) olup, kum tutucuların boyutlandırılmasında kullanılan en önemli parametredir. Bu akış hızı organik maddelerin çökelmeden kum tutuculardan dışarıya atılmasını temin etmektedir. Kum tutucuların boyutlandırılmasında kullanılan ikinci önemli parametre, yüzey yüküdür. 0.1 mm ve daha büyük çaptaki daneciklerin çöktürülmesi için yüzey yükü, 24 m/sa değerinin altında olmalıdır.

Kum tutucular, yatay akışlı dikdörtgen planlı, havalandırmalı, daire planlı ve düşey akımlı olarak sınıflandırılmışlardır. Yatay akışlı kum tutucular uzun havuzlardan ibarettir. Küçük tesislerde kum temizleme el ile mümkündür. Bu durumlarda temizlenecek olan havuz devre dışı kalacağı için en az iki gözlü olarak boyutlandırılması gerekmektedir. Büyük tesislerde mekanik temizleme ekipmanının teçhiz edilmesi gerekmektedir. Yatay akışlı kum tutucular için projelendirme kriterleri Tablo E2.1’de verilmiştir.

 

Tablo E2.1 Yatay akışlı kum tutucuların tasarım kriterleri

Parametre

Değer

Aralık

Ortalama

Hidrolik bekletme süresi, sn

45-90

60

Yatay hız, m/s

0.24-0.40

0.30

Çökelme hızı:

 

 

    65 no.lu elekten geçen madde, m/dk

0.98-1.28

1.16

   100 no.lu elekten geçen madde, m/dk

0.61-0.91

0.76

Havalandırmalı kum tutucularda, havalandırma basınçlı havalandırma ile yapılmaktadır. Saatlik pik debilerde, 0.2 mm boyutundaki partikülleri, 2-5 dakikalık kalma süresinde gidermek üzere tasarlanırlar. Havalandırma difüzörleri, kum tutucu havuz tabanının 0.45-0.60 m yukarısına yerleştirilir. Endüstriyel atıksuların da karıştırıldığı kentsel atıksuların, havalandırmalı kum tutucularda arıtımında, havalandırmadan dolayı UOK (Uçucu Organik Karbon) oluşumu dikkate alınmalıdır. UOK oluşumu, arıtma tesisi işletmecileri açısından sağlık riski taşımaktadır. Eğer, UOK oluşumu önemli miktarlarda ise kum tutucu üzeri kapatılmalı veya havalandırmasız kum tutucular tercih edilmelidir. Havalandırmalı kum tutucular spiral akışlı havalandırma tankından oluşur. Spiral hız, tank boyu ve verilen hava miktarı ile kontrol edilir. Havalandırmalı kum tutucular için projelendirme kriterleri, Tablo E2.2’de verilmiştir.

 

Tablo E2.2. Havalandırmalı kum tutucularda tasarım kriterleri

Parametre

Değer

Aralık

Ortalama

Pik debide hidrolik bekletme süresi, dk

2-5

3

Boyutlar:

 

 

     Derinlik, m

2-4

3

     Uzunluk, m

7.5-40

20

     Genişlik, m

2.5-7

5

     Genişlik-derinlik oranı

1:1-5:1

1.5:1

     Uzunluk-genişlik oranı

3:1-5:1

4:1

Verilecek hava, m3/dk.m uzunluk

0.19-0.46

 

Tutulan kum miktarı, m3/103.m3

0.004-0.2

0.015

 

Daire planlı kum tutucular, giriş ve çıkışı ayarlamak sureti ile akıma dairesel bir yörüngenin verildiği kum tutuculardır. Kumlar, merkezkaç kuvvetinin etkisi ile merkezdeki kum bölmesinde birikirler. Atıksu teğetsel olarak giriş yaparak girdap oluşturur. Santrifüj ve yerçekimi kuvvetleri kumun çökmesine neden olur. Dairesel kum tutucunun boyutlandırılması, yüzey yükünün seçilmesi sureti ile gerçekleştirilir. Yüzey yükü olarak, 24 m3/m2.sa alınması tavsiye edilmektedir. Pik debide hidrolik bekletme süresi 30 s alınabilir. Çapı, 1.5 ile 7 m aralığında, yüksekliği ise 3 ile 4.5 m aralığında seçilebilir. 

Kum tutucularda tutulan kum miktarı, kanalizasyon sistemine, yolların buzlanmaya karşı ne sıklıkta kumlandığına, endüstriyel atıksu türüne, mutfak öğütücüsü kullanım oranına, yöredeki kumlu toprak miktarı gibi faktörlere bağlı olarak, 0.004-0.21 m3/103 m3 aralığında değişmektedir. Kişi başına ise günlük, 5 ile 15 g arasında kumun oluştuğu belirtilmektedir. Kum tutucularda toplanan kum, kireçle stabilize edilip düzenli çöp depolama alanlarında bertaraf edilebilir. Kum tutucu tabanında biriken maddeler az da olsa bir miktar organik madde ve patojen mikroorganizma ihtiva ettiğinden bunların gelişigüzel atılmaları sakıncalıdır. Bunlar da ızgara atıklarında olduğu gibi evsel katı atıklarla beraber bertaraf edilebilirler. Kum tutucularda toplanan kum ve çakıl, büyük tesislerde basınçlı hava ile çalışan pompalar veya bantlı, kovalı ve helezonlu mekanizmalar ile sürekli olarak, küçük tesislerde ise el ile zaman zaman temizlenirler.

Kum tutucularda hızı kontrol etmek için debi kontrol birimleri teşkil edilmelidir. Bunlar, parshal savakları, dikdörtgen savak veya orantılı akım savağı olabilir.

d) Yağ ve Gres Tutucu

Atıksuda bulunan ve yoğunluğu sudan küçük olan yağ, gres, solvent ve benzeri yüzer maddeleri sudan ayırmak için yağ tutucular kullanılır. Evsel atıksu arıtma tesislerinde yağlar, ön çöktürme havuzu yüzeyindeki yağ sıyırıcılar ile uzaklaştırılırlar. Bu nedenle ön çöktürme havuzlarında, köpük ve yağ toplama tertibatı teşkil edilebilir. Ön çöktürme havuzunun olmaması veya bu gibi maddelerin oranının çok yüksek olması halinde, gerek bu maddeleri geri kazanmak, gerekse arıtma verimini yükseltmek amacıyla yağ tutucular yapılmalıdır.

Yağ tutucuda serbest yağ tankın yüzeyine toplanır ve daha sonra sıyırma ile ortamdan uzaklaştırılır. Yağ tutucu tasarımı, yoğunlukları 0.80 g/cm3 ve çapı 0.015 cm’den büyük serbest yağ taneciklerinin giderilmesi esasına dayanmaktadır.

Yağ tutucu verimini artırmak için havuz içerisine plakalar da yerleştirilebilir. Plakalı yağ tutucu, paralel ve oluklu levhalardan oluşur ve 0.006 cm’den büyük yağ damlacıklarını ayırmak için tasarlanırlar. Burada problem, yüksek yağ yüklemelerinde, yağ taneciğinin kesme kuvvetinden dolayı arıtma veriminin düşmesidir. Bu durumda atıksu girişi, plakanın tersi yönünde yapılmalıdır. Böylece ayrılan yağ tanecikleri akışa ters yönde hareket ederek yükselir (burada levhalar 45° açılı ve 10 cm aralıklı yerleştirilir). Hidrolik yük, sıcaklık ve yağın özgül ağırlığı ile değişmektedir. Yağ, 20 °C sıcaklık ve 0.9 g/cm3 özgül ağırlığında en düşük debiye sahiptir. 0.5 m3/m2.sa’lik hidrolik yüklemelerde, 0.006 cm boyutundaki yağ damlacıkları tutulabilmektedir. Tasarımda belirlenen büyüklük, % 50 emniyet faktörü ile büyütülmelidir.

Emülsifiye yağ, ortamda kolloidal halde bulunan yağdır. Emülsifiye yağın uzaklaştırılması için serbest forma dönüştürülmesi gerekmektedir. Yağın serbest forma dönüşmesi için ise asit ilavesi yapılmakta veya emülsiyon kırıcı polimerler kullanılmaktadır. Daha sonra serbest yağ, yüzdürme ile yüzeyden alınmaktadır. Emülsiyon halindeki yağı ayırmak için ise kabarcıklı ya da çözünmüş hava ile yüzdürme üniteleri kullanılır. Yüzebilenler dışındaki diğer katı maddelerin tabana çökelmeleri söz konusu olduğunda yağ tutucular, çamur depolama hazneli olarak yapılırlar ve çökelen çamur ile yüzen maddelerin kolayca alınabilecekleri bir düzende inşa edilirler. Kentsel atıksu arıtma tesisleri için en uygun çözüm (özellikle ön çöktürme havuzunun olmadığı hallerde), kum tutucu ile yağ tutucunun aynı havuz içerisinde yapılmasıdır. Yüzeyden alınan yağlar, yakma ve geri kazanma tesislerine iletilebilirler.

e) Ön Çöktürme Havuzu

Ön çöktürme, çökelebilme özelliğine sahip organik ve inorganik yapıda askıda katı maddelerin yerçekimi etkisiyle sudan ayrılması işlemidir. Ön çöktürme havuzları, ızgara ve kum tutuculardan sonra inşaa edilir. Ön çöktürme işlemini takip eden diğer arıtma ünitelerinin organik madde ve katı madde yükleri azaltılmış olmaktadır. Ham atıksuyun içindeki çökelebilen maddeler, yüksek yoğunlukta ön çöktürme çamuru olarak uzaklaştırılır. Önçöktürme havuzunda askıda katı madde giderme verimi bekletme süresi ve yüzey yükünün bir fonksiyonudur.

Atıksuda organik madde, etkin bir biyolojik azot ve fosfor giderimi için istenmektedir. Özellikle biyolojik nütrient giderimi için tasarlanan aktif çamur sistemlerinde ön çöktürme tanklarının projelendirilmesi aşamasında organik madde gideriminin tesisin çıkıştaki azot ve fosfor standardının sağlanmasındaki olası olumsuz etkileri de tahkik edilmelidir. Ön çöktürme çamurları organik madde içeriği zengin olduğundan yoğunlaştırma aşamasından sonra çamur stabilizasyon işlemine (havasız, havalı vb.) tabi tutulması gerekmektedir. Özellikle eşdeğer nüfusu büyük olan yerleşimler için ön çöktürme çamurunun havasız stabilizasyonundan elde edilen biyogaz ile enerji geri kazanımı ekonomik bir çözüm olabilmektedir.

Ön çöktürme havuzlarında ham atıksu kalitesi ve debisi dengelenmektedir. Ön çöktürme havuzunun yapılıp yapılmayacağı, KOİ/TKN oranına bağlıdır. KOİ/TKN oranı 7’nin üzerinde ise genellikle ön çöktürme havuzu yapılmakta, 7’den düşük ise gerekmemektedir. Bir diğer kriter debidir. Ön çöktürme tankları genellikle büyük kapasiteli (>3800 m3/gün) atıksu arıtma tesislerinde kurulur. Daha küçük tesislerde, ikinci kademe arıtma ünitesi tüm yükü kaldırabilecekse ve köpük, yağ ve yüzen katılar işletme problemi yaratmayacaksa (kum tutucuda giderilebilecekse) ön çöktürme ünitesi kurulmaz. Damlatmalı filtre, döner biyolojik disk ve batmış biyolojik reaktör gibi ikinci kademe arıtma üniteleri mevcutsa, ekipmanın zarar görmemesi için mutlaka sistemin önüne ön çöktürme havuzu konulmalıdır.

Ön çöktürme havuzunda, AKM giderimi % 50-65’ler, BOİ giderimi ise % 25-40 seviyelerinde olmaktadır. Böylece biyolojik arıtma ünitesinde arıtılacak organik yük azaltılmış olmaktadır. Organik yükteki azalma, biyolojik arıtma ünitesinde sisteme verilmesi gereken oksijen miktarının azalmasına, dolayısı ile enerji gereksiniminin ve oluşan fazla aktif çamur miktarının azalmasına neden olmaktadır. Ham atıksudaki köpüğün giderilmesi ile havalandırma ve çöktürme havuzlarında köpük oluşumu azalmaktadır. Ön çöktürme tankına kimyasal ilavesi yapılırsa arıtım oranları yükselmektedir. Çöktürme tankında hidrolik kısa devreler, atıksu debisindeki aşırı değişiklikler, çok yüksek ya da düşük atıksu sıcaklıkları ile yüksek geri devir oranları, BOI5 ve askıda katı madde giderimlerinin tipik değerlerin altına düşmesine neden olmaktadır.

Ön çöktürme tanklarının tipleri, yatay akışlı, katı madde temaslı veya eğri yüzeyli olabilmektedir. Yatay akışlı havuzların üstünlüğü, daha az yer kaplaması, birden fazla ünite halinde olabilmesi suretiyle üniteler arasında aynı duvar kullanılarak ekonomi sağlanması, koku kontrolünün daha kolay olması, daha uzun çökelme zamanı, giriş-çıkış yapılarındaki kayıpların az olması ve çamur toplama için daha az enerji harcanmasıdır. Mahzurları ise ölü bölgelerin oluşabilmesi, debi değişimlerine hassas olması, çamur toplama ekipmanı için genişliğin kısıtlayıcı faktör olması, savak yükünü azaltmak için birden fazla savak yapılması ve yüksek bakım masraflarıdır. Yatay akışlı havuzlar dairesel veya dikdörtgen planlı yapılabilmektedir.

Dairesel ön çöktürme tanklarında besleme merkezden yapılmaktadır. Atıksu merkezden çevreye doğru hareket etmekte ve dış çevre boyunca uzanan savaktan çıkış yapmaktadır. Çöken çamur, sıyırıcılarla merkeze doğru itilmektedir. Üstte toplanan yüzer maddeler ise döner sıyırıcı ile toplanarak bir haznede biriktirilmektedir. Dikdörtgen planlı ön çöktürme tanklarında atıksu beslemesi bir uçtan yapılmakta, atıksu uzun kenar boyunca hareket ederek diğer uçtan tankı terk etmektedir. Dikdörtgen ve dairesel ön çöktürme havuzlarının projelendirme kriterleri Tablo E2.3’de verilmiştir.

 

Tablo E2.3 Dikdörtgen ve dairesel planlı ön çöktürme havuzları projelendirme kriterleri

 

Aralık

Ortalama

Dikdörtgen

Derinlik, m

3-4.5

3.7

Uzunluk, m

15-90

24-40

Genişlik, m

3-24

5-10

Sıyırıcı hızı, m/dk

0.6-1.2

0.9

Dairesel

Derinlik, m

3-4.5

3.7

Çap, m

3-60

12-45

Taban eğimi, mm/m

62-167

83

Sıyırıcı devir sayısı, dev/dk

0.02-0.05

0.03


Katı madde temaslı ön çöktürme havuzlarında, katı maddeler yükselerek çamur örtüsü oluştururlar ve gelen katı maddeler burada birleşerek tutunurlar. Sıvı faz ise yükselerek savaklara doğru ilerler. Aynı giderme verimindeki yataş akışlı ön çöktürme tanklarına göre daha iyi hidrolik performans gösterirler. Dairesel ya da dikdörtgen planlı olarak tasarlanırlar. Septik koşullar oluşturduğundan biyolojik çamurlar için kullanılması uygun değildir.

Plakalı (lamelli) ön çöktürme havuzlarında, plaka yüzeyleri çok daha kısa çökelme zamanı sağladığı için verimlidir. Yaygın olarak aşırı yüklü ilk ve son çöktürme tanklarının yenilenmesi/geliştirilmesi için kullanılırlar. Lameller, tüp şeklindeki yapı veya plakalar ile sağlanabilmektedir. Böylelikle tank hacmi küçülmektedir. Bu şekilde daha az rüzgar etkisi olmakta ve laminer akım oluşmaktadır. Lamelli çöktürmenin dezavantajı ise septik koşulların oluşabilmesi ve tüplerin ya da kanalların tıkanması riskidir.

Ön çöktürme havuzlarının hesabı, yüzey yükü, bekletme süresi ve derinliğe bağlıdır. Boyutlandırılmalarında kullanılan en önemli parametre yüzey yüküdür. Ayrıca, iyi bir performans elde etmek için tank derinliği, bekletme süresi, çamur sıyırıcı taşıma kapasitesi gibi parametrelerin de dikkate alınması gerekmektedir. Yüzey yükü ortalama debide, 33 ile 49 m3/m2.gün ve pik debide ise 81 ile 122 m3/m2.gün aralığında tutulur. Savak yükü ise 124 ile 496 m3/m/gün aralığında alınır. Savak yükünün ön çöktürme tankı performansına etkisi çok azdır. Aşırı su hızını önlemek üzere uygun tank derinliği ve çıkış suyu olukları arasında yeterli mesafenin temini önerilmektedir. Böylece dipte toplanan çamurun hareketlenip çıkış suyu ile savaktan sürüklenmesi önlenmiş olmaktadır. Ortalama tasarım debisinde bekleme süresi 2.5 saati geçmemelidir. Uzun kalma sürelerinde septik şartlar oluşmakta, bu da çöktürme tankı performansının düşmesine (havasız çürüme şartlarında oluşan gazlar çamurun çökmesini engellemekte) ve koku oluşmasına sebep olmaktadır (havasız çürüme sırasında çıkan gazlar). Çamurun uzun süre bekletilmesi de çöken organik katıların çözünmesine neden olmakta, bu da takip eden arıtma üniteleri için daha yüksek organik yüklemeye sebep olmaktadır. Düzgün tasarlanmış çamur toplama üniteleri, toplanan çamurun uygun sürede nakli ile tankın dibinde çamur birikimini önleyebilmektedir. Çamur kalınlığı, septik şartların oluşumunu ve uzun çamur bekleme süresini önlemek üzere minimize edilmelidir.

Çöktürme işlemlerinde çöken çamurun akışkan tarafından sürüklenmemesi için yatay hız büyük önem taşımaktadır. Yatay hızın belirli bir değerden büyük olması durumunda çöktürme tankı tabanında birikmiş çamurun sürüklenme riski vardır. Ön çöktürme havuzları dikdörtgen ve dairesel planlı olarak projelendirilir. Suyun üniform dağıtımını ve akımını sağlayacak şekilde giriş-çıkış savak yapıları ile donatılmaları gerekmektedir. Yüzeydeki köpük ve tabandaki çamur birikintilerinin uzaklaştırılması için uygun bir yüzey ve taban sıyırma tertibatı bulunmalıdır. Çamur haznesinin büyüklüğü, çamurun özelliklerine ve çamur boşaltma aralıklarına uygun olmalıdır.

Biyoloijk Arıtma Birimleri

Biyolojik arıtma, atıksuda bulunan organik kirleticilerin, mikroorganizmalar tarafından besin ve enerji kaynağı olarak kullanılmak suretiyle atıksudan uzaklaştırılmaları esasına dayanmaktadır. Biyokimyasal süreçlerin sonunda, ayrışabilen organik madde elektron verip yükseltgenerek (oksitlenme) kararlı son ürün olan CO2 ve H2O’ya dönüşmektedir. Dolayısı ile ayrışabilen organik maddelerin bir kısmı biyokütleye, diğer kısmı ise enerjiye çevrilmektedir.

Biyolojik arıtmada kullanılan en yaygın yöntem aktif çamur sistemleridir. Bu sistem organik kirliliğin, askıda tutulan mikroorganizmalar (heterotrofik bakteriler) yardımıyla giderildiği bir arıtma metodudur.

Deşarj standartlarına bağlı olarak aktif çamur sistemleri karbonlu organik madde giderimi ve nitrifikasyon, denitrifikasyon; aşırı biyolojik fosfor giderimi için uygun reaktör konfigürasyonları ile etkin olarak çalıştırılabilir ve proses şartlarına bağlı olarak aktif çamur reaktörü havalı, anoksik ve havasız şartlarda olabilir. Son çöktürme tankında çökelen çamur aktif çamur havuzuna geri devrettirilmek sureti ile uygun biyokütle konsantrasyonu sağlanmış olur. Öngörülen biyokütle miktarından fazlası ise fazla çamur olarak sistemden atılır.

Havalı prosesler oksijenli ortamda organik madde giderimi ve/veya nitrifikasyon prosesleri için kullanılmaktadır. Nitrifikasyon prosesinde ototrof bakteriler amonyum azotunu oksijenli ortamda nitrata kadar yükseltgemektedir. Bu prosesler, mikroorganizmaların konumuna göre askıda çoğalma, yüzeyde çoğalma ve ikisinin birlikte uygulandığı kombine sistemler olarak sınıflandırılır. Birden fazla prosesin ardarda kullanıldığı ardışık sistemler de mevcuttur.

Askıda, yüzeyde ve her ikisininde gerçekleştiği büyüme olmak üzere üç değişik şekilde olmaktadır.

a) Askıda Büyüyen Sistemler

Askıda büyüyen sistemler, Aktif çamur havuzu içindeki biyokütlenin havalandırma ya da mekanik karıştırma ile askıda tutulması ve atıksu ile homojen karıştırılarak uygun koşullarda istenilen reaksiyonların oluşturulması esasına dayanmaktadır. Bu amaçla, genellikle difüzörler veya yüzeysel havalandırıcıların kullanımı oksijen transferi ve tam karışımın sağlanması açısından yeterli olmaktadır. Havalandırma havuzuna oksijen transferi günlük ve mevsimlik ihtiyacı karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır.

Tam karışımlı veya piston akımlı reaktör olarak projelendirilebilen aktif çamur havuzlarında atıksu, havalandırma havuzundan sonra son çöktürme havuzuna yönlendirilir. Son çöktürme tanklarında yerçekimi etkisi ile arıtılmış su biyokütleden ayrılarak sonraki arıtma ünitelerine (dezenfeksiyon, filtrasyon vb.) iletilir veya deşarj edilir. Burada dikkat edilmesi gereken husus, havalı aktif çamur tanklarında sadece organik madde ve amonyum azotu gideriminin (nitrat azotuna çevrilmesi) sağlanmasıdır.

Askıda çoğalan aktif çamur sistemleri organik madde giderimi ve nitrifikasyon prosesi, sistemin (havalı) çamur yaşına bağlıdır. Organik madde giderimi yapan heterotrofik bakteriler, nitrifikasyonu sağlayan ototrofik bakterilere göre daha az hassastır. Dolayısı ile normal şartlarda, nitrifikasyonun sağlandığı koşullarda organik madde giderimi de sağlanmaktadır. Öncelikle, nitrifikasyon prosesi için gerekli olan (havalı) çamur yaşı soğuk hava şartları gözönüne alınarak hesaplanmalı ve reaktör hacmi buna göre hesaplanmalıdır. Pratikte nitrifikasyon karbonlu organik maddenin giderilmesi için kullanılan reaktörde gerçekleştirilebileceği gibi, ayrı bir reaktörde de sağlanabilmektedir. Nitrifikasyon prosesinde 1 gram amonyum azotunun (NH4-N) oksitlenmesi sonucu 7.14 gram CaCO3 alkalinitesi tüketilmektedir. Dolayısı ile nitrifikasyon prosesi için atıksudaki alkalinitenin kontrol edilmesi gerekmektedir. Çamur yaşının belirli seviyede seçilmesi ile (θc≤ 10 gün) sadece organik karbon giderimi de sağlanabilir.

Biyolojik çamurun stabilizasyonu, reaktörün içinde yani yüksek çamur yaşlarında uzun havalandırma yöntemine göre işletilmesi veya oluşan fazla çamurun reaktör dışında seçilen bir çamur stabilizasyon prosesi ile sağlanmaktadır. Arıtma tesisi tasarımı aşamasında tesisinin tümünün ele alınarak ilgili tasarım parametreleri açısından kütle dengesinin oluşturulması gerekmektedir.

Aktif çamur sistemlerinin çeşitli konfigürasyonları Şekil E2.1’de verilmiştir. Tablo E2.4’de, karbon giderimi yapan aktif çamur prosesleri için tasarım parametreleri verilmiştir.

 

                                                    a) Klasik (konvansiyonel) aktif çamur sistemi                   b) Piston akımlı aktif çamur sistemi

                                                    c) Kademeli beslemeli aktif çamur sistemi              d) Temas stabilizasyonlu aktif çamur sistemi

                                                    d) Uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi              e) Oksidasyon Hendeği

Şekil E2.1 Aktif çamur sistemlerinin çeşitli konfigürasyonları

 

Tablo E2.4 Aktif çamur prosesleri için tasarım parametreleri

Proses çeşitleri

qc,

gün

F/M,

kg BOI/kgTAKM.g

kg BOI5/ m3.g

TAKM,

mg/L

t=V/Q,

saat

Qr/Q

Klasik

5-15

0.2-0.4

0.32-0.64

1500-3000

4-8

0.25-0.75

Tam karışımlı

5-15

0.2-0.6

0.8-1.92

2500-4000

3-5

0.25-1

Kademeli besleme

5-15

0.2-0.4

0.64-0.96

2000-3500

3-5

0.25-0.75

Değiştirilmiş havalandırmalı

0.2-0.5

1.5-5.0

1.2-2.4

200-1000

1.5-3

0.05-0.25

Temas stabilizasyonu

5-15

0.2-0.6

0.96-1.2

(1000-3000)a

(4000-10000)b

(0.5-1)a

(3-6)b

0.5-1.5

Uzun havalandırmalı

20-30

0.05-0.15

0.16-0.4

3000-6000

18-36

0.5-1.5

Yüksek-hızlı havalandırma

5-10

 

0.4-1.5

1.6-16

 

4000-10000

 

2-4

 

1-5

 

Kraus prosesi

5-15

0.3-0.8

0.64-1.6

2000-3000

4-8

0.5-1

Saf oksijenli

3-10

0.25-1.0

1.6-3.2

2000-5000

1-3

0.25-0.5

Oksidasyon hendeği

10-30

0.05-0.3

0.08-0.48

3000-6000

8-36

0.75-1.5

AKR

c

0.05-0.3

0.08-0.24

(1500-5000)

12-50

c

Tek kademeli nitrifikasyon

8-20

0.1-0.25

0.08-0.32

2000-3500

6-15

0.5-1.5

İki kademeli nitrifikasyon

15-100

0.05-0.2

 

0.05-0.144

2000-3500

3-6

0.5-2.0

 

  a Temas birimde     b Temas stabilizasyon birimi     c Uygulanamaz

 

b) Yüzeyde Büyüyen Sistemler

Yüzeyde büyüyen sistemler, damlatmalı filtreler, döner biyolojik disk ve dolgulu reaktörler sistemleri şeklindedir (Şekil E2.2).

 

                                                    a) Damlatmalı filtre                                               b) Döner biyolojik disk

Şekil E2.2 Mikroorganizmaların yüzeyde tutunduğu damlatmalı filtreler ve döner biyolojik disk sistemlerinin şematik gösterimi

 

1) Damlatmalı Filtreler;

Atıksuların, değişik dolgu malzemeleri üzerinde dağıtılarak aşağıya doğru akıtılmaları prensibi ile çalışmaktadır. Dolgu malzemesi üzerinde biyofilm tabakası oluşmakta ve mikroorganizma, oksijen ihtiyacını havadan almaktadır. Damlatmalı filtrelerde taş veya plastik dolgu malzemesi kullanılabilir. Filtre malzemesi derinliği, taş dolgu filtrelerde 1.8-2.4 m, plastik dolgu için 3.0-12.2 m aralığında alınabilir. Atıksu bu filtre yatağından geçerken, dolgu malzemesi üzerinde bakteriler bir biyofilm tabakası oluşturur. Kullanılan dolgu malzemesinin arasında boşluklar bulunur. Böylece, mikroorganizmaların dolgu malzemesi üzerinde bir tabaka halinde yaşamaları, organik maddelerle beslenmeleri ve hava geçişi ile oksijen transferi sağlamaları mümkün olur. Mikroorganizmalar belirli bir kalınlığa ulaştıktan sonra, dolgulardan koparlar ve çıkış suyundaki bu biyofilm parçacıkları son çöktürme havuzlarında çökeltilerek sudan ayrılırlar. Damlatmalı filtrelerin boyutlandırılması yüzeysel hidrolik yük (m3/m2/gün), hacimsel organik yükleme (kg BOİ5/m3/gün) ve geri devir oranı esas alınarak yapılır. Filtrenin yıkanmasını sağlamak ve minimum debilerde gerekli akışı sağlamak üzere geri devir düzenekleri teşkil edilmelidir. Damlatmalı filtreler, yüzeysel hidrolik yük; hacimsel ve organik yükün büyüklüğüne göre düşük, orta ve yüksek hızlı olmak üzere üç tipte olabilmektedir. Uygulanan organik madde ve azot (TKN) yükleme hızlarına bağlı olarak karbonlu organik madde giderimi ve nitrifikasyon sağlanabilir. Yaz ve kış koşullarında optimum oksidasyonu sağlayacak havalandırma sistemi (havalandırma delikleri ve kanalları) teşkil edilmelidir.

2) Döner Biyolojik Disk;

Döner biyolojik disk (biyodisk) sistemleri, mikroorganizmaların üzerinde üremesi için uygun bir yüzeyi sağlayacak şekilde yapılmış, gelen atıksuyun muhtemel korozif özelliğinden etkilenmeyecek, plastik malzemelerin diskler halinde, döner bir şaft (mil) üzerine yerleştirildiği veya içi dolgu malzemesi ile dolu delikli tambur şeklindeki silindirik bir yapıdan oluşmaktadır. Oksijen ihtiyacı, dönme sırasında havadan sağlamaktadır. Disklerin yüzeylerinde mikroorganizmalar biyolojik film oluşturur. Diskler kısmen batırıldıkları için yüzeyde kalan (hava ile temas eden) döngüleri biyofilmlerin oksijen ihtiyacını karşılamaktadır. Biyodisklerde genelde uygulanabilir çaplar 1.5-3.0 m’dir. Şaftın her 1 metresine 2 cm aralıklarla 20-30 adet disk yerleştirilebilir ve uzunluk 6 m’ye kadar çıkabilir. Dolgulu tambur tiplerinde ise istenen toplam dolgu malzemesi yüzeyi sağlanacak şekilde boyutlandırma yapılmaktadır. Döner disk veya tambur şaftlarının her biri ayrı bir silindir haznesine (kanala), % 45’i su içinde batık olacak şekilde monte edilir.

3) Dolgu Yataklı Reaktörler;

Dolgu yataklı reaktörler, mikroorganizmaların tutunması için bir dolgu maddesi içeren biyofilm sistemleridir. Tipik bir dolgu yataklı reaktörde hava, alt kısmından havalandırıcılar yardımıyla verilir.

c) Askıda ve Yüzeyde Çoğalan Aktif Çamur Ardışık Sistemler

Yukarıda bahsedilen arıtma metotlarının kombinasyonlarını yapmak suretiyle çok sayıda arıtma akım şeması oluşturmak mümkündür. Özellikle mevcut arıtma tesislerinin genişletilmesi (geliştirilmesi) ile biyolojik azot ve fosfor giderimi sağlayan tesisler haline dönüştürülmesi mümkündür. Böylece tek başına yeterli arıtmayı sağlayamayan aktif çamur ya da damlatmalı filtre sistemlerinde yeni konfigürasyonlar bir arada kullanılarak uygun arıtılmış su kalitesini sağlamak mümkün olabilmektedir.

Anoksik Prosesler

Heterotrofik (fakültatif) bakteriler oksijensiz ortamda ayrışabilen organik maddeyi ve bağlı oksijeni (nitrat, nitrit vb.) kullanarak organik madde oksidasyonunu gerçekleştirmektedir. Denitrifikasyon prosesi yardımıyla anoksik koşullarda nitratın azot gazına dönüştürülmesi sonucu azot giderimi gerçekleştirilmektedir. Anoksik koşullar askıda ya da yüzeyde çoğalan sistemler ile sağlanabilir. Ancak, denitrifikasyon veriminin yüksek olması, proses stabilitesi ve kontrolünün kolaylığı açısından anoksik koşullar askıda çoğalan sistemlerde kolaylıkla sağlanmaktadır. Denitrifikasyon prosesinin verimi anoksik reaktöre giren organik madde miktarı, havalı ünitelerden geri devrettirilen nitrat miktarı ve ortamdaki çözünmüş oksijen konsantrasyonuna bağlıdır.

a) Askıda çoğalan sistemlerde denitrifikasyon

Askıda çoğalan sistemlerde denitrifikasyon, aktif çamur sistemlerinde oksijenin olmadığı havalı tanklardan geri devredilen nitrat yardımıyla anoksik havuzlarda gerçekleştirilir. Nitratın yanında bakteriler için gerekli organik karbon kaynağı sağlanmalıdır. Gerekli organik madde ham atıksudaki organik maddeden veya dışsal karbon kaynağından sağlanır. Biyolojik azot giderimi için tasarlanan aktif çamur sistemlerinde ön çöktürme tanklarının verimi, organik maddenin denitrifikasyon prosesi için yeterliliği açısından kontrol edilmelidir. Denitrifikasyon hacminden önce nitrifikasyonun sağlandığı havalı reaktör hacmi belirlenmeli daha sonra arıtılmış suda deşarj edilen toplam azot konsantrasyonunu sağlayacak anoksik hacim oranına göre denitrifikasyon hacmi (VD) seçilmelidir. Anoksik reaktörlerin boyutlandırılmasında anoksik hacim oranının, VD/V (anoksik reaktör hacminin toplam reaktör hacmine oranı) %50 değerini aşması istenmemektedir. Nitrifikasyon prosesinde kaybedilen alkalinite denitrifikasyon ile geri kazanılmaktadır. 1.0 gram nitrat azotunun (NO3-N) azot gazına çevrilmesinde 3.56 gram CaCO3 alkalinitesi oluşmaktadır.

b) Yüzeyde çoğalan sistemlerde denitrifikasyon

Yüzeyde çoğalan sistemlerde denitrifikasyon, içerisinde taş veya plastik dolgu malzemesi bulunan bir ortamda gerçekleştirilir. Dolgulu yatakta tıkanmaların engellenebilmesi için periyodik olarak geri yıkama gerekebilir. Askıda büyüme denitrifikasyonunda olduğu gibi, bu işlemde de dış karbon kaynağı genellikle gereklidir. Günümüzde özellikle büyük sistemler için yüzeyde çoğalan sistemlerde etkin denitrifikasyon sağlamak oldukça zordur.

Azot ve Fosfor Giderim Yöntemleri

Biyolojik azot ve fosfor giderimi yapan aktif çamur sistemleri kısa ve/veya uzun süreli değişken çevresel koşullara ve kirlilik yüklerine maruz kaldığından en uygun giderim veriminin sürdürülebilirliğinin sağlanması için bu sistemlerin uygun ve yerinde ölçüm cihazları, proses kontrol ekipmanları ve otomasyon sistemleri ile donatılması gerekmektedir.

Biyolojik azot ve fosfor giderimi için;

·      Tasarıma öncelikle nitrifikasyon prosesinden başlanmalı ve sistemin olumsuz çevresel koşullar altında verimli çalışması için gerekli önlemler alınmalıdır.

·      İkinci adımda denitrifikasyon prosesi için gerekli olan hacimler belirlenmelidir.

·      Son olarak biyolojik fosfor giderimi için gerekli tasarım kriterleri oluşturularak tank hacimleri hesaplanmalıdır.

Biyolojik nütrient giderimi için tasarlanan aktif çamur sistemi seçimi atıksu karakterizasyonuna ve çevresel koşullara bağlıdır. Bunun yanında endüstriyel katılımların yüksek olduğu atıksular evsel atıksu karakterizasyonundan çok büyük farklılık gösterebileceğinden, yukarıda bahsedilen tasarım kriterlerinin uygulanması açısından sıkıntı  olabilir. Özellikle endüstriyel atıksu oranı yüksek kentsel atıksularda ayrışabilen organik madde miktarı, türleri ve ayrışma hızlarının yanında azot ve fosfor parametreleri de farklılık gösterebileceğinden, biyolojik azot-fosfor giderimi açısından prosesin uygunluğunun detaylı olarak araştırılması gerekmektedir.

Biyolojik fosfor giderimi verimi atıksudaki uçucu yağ asidi (UYA) konsantrasyonuna bağlıdır. Yüksek konsantrasyonlarda UYA, biyolojik fosfor giderimi için biyolojik azot gideriminden önce konulacak havasız reaktörlerin daha küçük hacim oranlarında (havasız reaktör hacminin toplam biyolojik reaktör hacmine oranı) projelendirilmesini sağlayacaktır. Örneğin, UYA içeriği yüksek olan atıksular için %5 civarında bir hacim oranı yeterli olacaktır. Öte yandan, UYA içeriği düşük atıksular için fermentasyon prosesinin verimli olmasını sağlayacak yüksek havasız hacim oranlarına (%15-%25) ihtiyaç duyulacaktır. Dolayısıyla havasız reaktörün hidrolik bekletme süresi 90 dakika mertebesine ulaşabilecektir.

Atıksuda nispeten düşük KOİ/TKN, KOİ/DP seviyelerinde biyolojik fosfor giderimi için UCT, VIP tipi aktif çamur sistemleri tercih edilmelidir. Bunun sebebi havasız tanka geri devir ile (içsel geri devir ve çamur geri devri) giren nitrat ve oksijen yükünün azaltılmasını sağlamaktır. Evsel atıksular için KOİ/TP değerinin düşük olması durumunda UCT, VIP tipi aktif çamur sistemleri biyolojik fosfor giderimi açısından A2O sistemine göre daha avantajlı olmaktadır. Ancak, UCT ve VIP sistemlerinde daha yüksek havasız hacim oranlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Farklı evsel atıksu karakterizasyonları için önerilen biyolojik nütrient gideren aktif çamur sistemleri Tablo 3.1’de özetlenmiştir. Tabloda DP, atıksu arıtma tesisi girişindeki toplam fosfor ile çıkışındaki çözünmüş fosfor arasındaki farkı ifade etmektedir.

 

Tablo 3.1 Farklı BOİ5/DP ve KOİ/DP seviyeleri için önerilen sistemler

Proses

BOİ5/DP

KOİ/DP

 

mg BOİ5/mg P

mg KOİ/mg P

VIP*, UCT**

15-20

26-34

A2O*** AO****

20-25

34-43

Bardenpho

>25

>43

*     Virginia Initiative plant

*     University of  Cape Town

**   Anaerobik-Anoksik-Aerobik

*** Anoksik-Aerobik

Atıksu içinde yavaş ayrışan organik madde konsantrasyonu yüksek ise biyolojik arıtma ünitesinden önce çamur yaşı 3-5 gün olan ön fermentasyon tankları eklenebilir. Bunun yanısıra ön çökeltme tanklarında çamur örtüsü belirli bir seviyede tutularak ön fermentasyon işlemi için kullanılabilir. Çamur yaşının 4-5 günden fazla olması metanojenik aktivitenin artmasına ve biyolojik nütrient giderimi için gerekli UYA potansiyelinin kaybolmasına yol açmaktadır.

Heterotrofik bakteriler çoğalma sırasında nütrient ihtiyacı olarak fosforu bünyelerine almaktadır. Bu durumda fosfor giderimi %10-30 mertebesinde olmaktadır. Ancak, biyolojik aşırı fosfor gideriminde, fosfor depolayan mikroorganizmalar fosfatı nütrient ihtiyacından daha fazla miktarda depolamakta olup sistemin fosfor giderimi % 85-95 mertebesine kadar ulaşmaktadır. Fosfor depolayan heterotrofik mikroorganizmalar nitrat ve çözünmüş oksijenin bulunmadığı havasız koşullarda, atıksudaki uçucu yağ asitlerini depolayarak bünyesinde tuttuğu fosforu hücre dışına salmaktadır. Bunu takibeden anoksik ve/veya havalı koşullarda ise depolama ürünlerini hücre sentezinde kullanarak saldığı fosfordan daha fazlasını bünyesinde depolamaktadır. Biyolojik aşırı fosfor giderimi için biyolojik denitrifikasyonun yapıldığı anoksik reaktörlerin önüne havasız reaktörler de eklenmelidir. Diğer aktif çamur ünitelerinden geri devir akımları (içsel geri devir ve çamur geri devri) ile havasız reaktörlere dönen nitrat ve oksijen konsantrasyonları minimum seviyede tutulmalıdır.

Biyolojik aşırı fosfor giderimi için giriş suyundaki kolay ayrışabilen organik madde miktarı (fermente olabilen maddeler, uçucu yağ asitleri vb.) büyük önem taşımaktadır. Özellikle düşük konsantrasyonda kolay ayrışabilen organik madde miktarı içeren atıksular için uygun proses konfigürasyonu seçilmesi gerekmektedir. Biyolojik çamur stabilizasyonunun biyoreaktör içinde gerçekleştirildiği uzun havalandırmalı aktif çamur sistemleri yalnız biyolojik aşırı fosfor giderimi için uygulanmamalıdır. Fosfor içeriği yüksek biyolojik çamura stabilizasyon (havalı, havasız) işlemi uygulandığında çamur yoğunlaştırma ve susuzlaştırma ünitelerinden arıtma tesisine geri dönen tüm geri devir akımlarındaki nütrient yükleri açısından kütle dengesi hesaplanması gereklidir. Gerekli görüldüğünde arıtma tesisine dönen çamur geri devir akımlarında uygun ilave arıtma işlemleri (kimyasal çöktürme vb.) de uygulanmalıdır.

Evsel atıksularda biyolojik azot giderim verimi biyolojik arıtmaya giriş atıksuyundaki KOİ/TKN oranına bağlıdır.

·      KOİ/TKN<10 olması durumunda ön denitrifikasyon sistemleri etkin olarak kullanılabilir.

·      Oranın (KOİ/TKN) 10’dan büyük olması durumunda ise sonda denitrifikasyon sistemleri avantajlıdır. Bu durumda birden fazla anoksik reaktöre sahip; önde ve sonda denitrifikasyon sistemlerinin avantajlarının birleştiği Bardenpho tipi aktif çamur sistemi kullanılabilir.

Girişteki organik maddenin yüksek olması çıkışta düşük nitrat konsantrasyonunun elde edilmesini sağlar. Ayrıca, birlikte eş zamanlı nitrifikasyon ve denitrifikasyon sistemleri de alternatif çözüm olarak kullanılabilir.

Evsel atıksulardan biyolojik azot giderimi, havalı ve anoksik koşulların mevcut olduğu aktif çamur sistemi konfigürasyonları ile sağlanmaktadır. Öncelikle havalı şartlarda amonyum azotu nitrata dönüştürülmektedir. Oluşan nitratı denitrifiye etmek için anoksik reaktöre geri devrettirmek (Nitrat geri devri) ve atıksudaki organik madde ile tam karışmasını sağlanmak gerekmektedir. Şekil E2.3a’da verilen sistem ön denitrifikasyon prosesidir. Bu proseste denitrifikasyon havalı tankın öncesine yerleştirilen anoksik reaktörde sağlanmaktadır. Proses sırasında çözünmüş oksijenin geri devir akımı ile birlikte anoksik reaktöre girişi minimize edilmelidir. Şekil E2.3b’de ise iki anoksik reaktörün kullanıldığı Bardenpho tipi iki kademeli aktif çamur sistemi gösterilmektedir. Birinci kademede olan havalı tankı takibeden ikinci kademe anoksik reaktörde daha çok bakteriyel içsel solunum prosesi kullanılarak azot giderimini sağlanmaktadır. Biyolojik azot giderimi eş zamanlı nitrifikasyon ve denitrifikasyon  prosesi ile de gerçekleştirilebilir . Bu proseste uygun çamur yaşı ile hem nitrifikasyon hem de denitrifikasyon prosesleri birlikte yürütülmektedir. Bunun için çözünmüş oksijen seviyesinin reaktör içinde etkin olarak kontrol edilmesi gerekmektedir. Biyolojik azot giderimi aynı reaktör içinde sağlanmaktadır. Eş zamanlı nitrifikasyon-denitrifikasyon prosesi aynı reaktör içindeki farklı bölgelerde anoksik ve havalı koşulların oluşturulması (oksidasyon havuzları vb.) ve/veya aynı reaktör içinde oksijenin düşük seviyelerde kontrolü ile de sağlanabilmektedir (Şekil E2.3c).

 

                                                    a) Önde denitrifilasyonlu aktif çamur sistemi             b) Bardenpho tipi aktif çamur sistemi

                                                                              c) Simültane Nitrifikasyon Denitrifikasyon tipi aktif çamur sistemi

Şekil E2.3 Biyolojik karbon ve azot giderimi yöntemleri

 

 

Atıksulardan biyolojik azot giderimi ile birlikte fosfor giderimi için; havasız, anoksik ve havalı koşulların sağlandığı aktif çamur sistemi konfigürasyonları gerekmektedir. Yukarıda bahsedilen biyolojik azot giderimi prosesine ek olarak fosfor depolayan bakteriler için havasız şartların da sağlanması gerekmektedir. Şekil E2.4a’da verilen A2O (Havasız (Anaerobik)-Anoksik-Oksik) prosesi ön denitrifikasyon prosesi önüne bir havasız reaktörünün eklenmesi ile elde edilmiştir. Burada nitrat geri devri anoksik reaktöre, çamur geri devri son çöktürme tankından havasız reaktöre yapılmaktadır. Havasız koşulların sağlanması için geri devir akımlarındaki nitrat ve oksijenin minimize edilmesi gerekmektedir. Şekil E2.4b’de görüldüğü gibi, havasız reaktöre nitrat geri devrinin azaltılabilmesi için havasız tank geri devri anoksik reaktörden yapılmaktadır. Nitrat geri devri ise havalı tanktan anoksik tanka, çamur geri devri ise son çöktürme tankından anoksik tanka yapılmaktadır. Şekil E2.4c’de verilen VIP prosesinde ise havasız reaktöre nitrat geri devrini en az seviyede tutabilmek için anoksik reaktör bölümlere ayrılmaktadır. Aynı şekilde havasız tank geri devri anoksik reaktörün sonundan yapılmaktadır. Nitrat geri devri ise havalı tanktan anoksik tankın başına yapılmaktadır. Çamur geri devri de son çöktürme tankından anoksik tanka yapılmaktadır. Havasız tanka yapılan nitrat geri devri seyreltik olduğundan havasız reaktörün bekletme süresinin uzun seçilmesi daha uygundur. Şekil E2.4d’te biyolojik azot ve fosfor gideren 5 Kademeli Bardenpho prosesi gösterilmiştir. Bu sistemde, biyolojik azot giderimi yapan 4 Kademeli Bardenpho prosesinin başına havasız reaktörün eklenmesi ve çökeltilmiş çamurun bu reaktöre geri devrettirilmesi ile biyolojik fosfor giderimi sağlanmaktadır. Eş zamanlı (birlikte) nitrifikasyon/denitrifikasyon prosesine havasız reaktörün eklenmesi ile azot giderimine ek olarak biyolojik fosfor giderimi de sağlanabilir. Bu prosese ait aktif çamur sistemi konfigürasyonu Şekil E2.4e’de verilmiştir. Azot ve fosfor giderimli MBR sistemleri de, kullanılabilecek arıtma alternatifleri arasındadır.

 

                                                    a) A2O tipi aktif çamur sistemi                              b) UCT (University of Capetown) tipi aktif

                                                                                                                                   çamur sistemi

 

                                                    c) VIP (Virginia Initiative plant) tipi aktif çamur     d) Modifiye Bardenpho tipi aktif çamur sistemi

                                                        sistemi

 

e) Biyolojik fosfor gideren Simültane Nitrifikasyon Denitrifikasyon tipi aktif çamur sistemi

Şekil E2.4 Biyolojik karbon, azot ve fosfor giderimi yöntemleri

 

Yukarıda bahsedilen proseslerden alıcı ortamların hassasiyeti, çevresel koşullar, ülke şartları ve ekonomi de gözönünde tutularak en uygun alternatifin seçilmesi gerekmektedir. Tablo E2.5’de biyolojik azot ve fosfor giderimi için önerilen temel tasarım parametreleri ve Ek.3’de ise karbon, azot ve fosfor gideren ileri arıtma tesisinin boyutlandırılması adımları verilmiştir.

 

Tablo E2.5 Biyolojik azot ve fosfor giderimi için önerilen temel tasarım parametreleri

Aki

qXa

MLSSb

qHc (saat)

Çamur Geri Devri

İçsel
Geri Devir

Proses

gün

g/L

Toplam

Havasız

Reaktör

Anoksik

Reaktör

Havalı

Reaktör

% × QGiriş

% × QGiriş

Azot Giderimi

Ön denitrifikasyon

7-20

3-4

5-15

 

1-3

4-12

50-100

100-200

Ardışık Kesikli Reaktör

10-30

3-5

20-30

 

Değişken

Değişken

-

-

Bardenpho (4-kademeli)

10-20

3-4

8-20

 

1-3

4-12

50-100

200-400

 

 

 

 

 

(1. tank)

(2. tank)

 

 

 

 

 

 

 

2-4

0.5-1

 

 

 

 

 

 

 

(3. tank)

(4. tank)

 

 

Oksidasyon Havuzu

20-30

2-4

18-30

 

Değişken

Değişken

50-100

 

BiodenitroTM

20-40

3-4

20-30

 

Değişken

Değişken

50-100

 

Orbal

10-30

2-4

10-20

 

6-10

3-6

50-100

İsteğe bağlı

 

 

 

 

 

 

(1. tank)

 

 

 

 

 

 

 

 

2-3

 

 

 

 

 

 

 

 

(2. tank)

 

 

 

Biyolojik Fosfor Giderimi

A/O

2-5

3-4

 

0.5-1.5

-

1-3

25-100

 

A2/O

5-25

3-4

 

0.5-1.5

0.5-1

4-8

25-100

100-400

UCT

10-25

3-4

 

1-2

2-4

4-12

80-100

200-400

 

 

 

 

 

 

 

 

(anoksik)

 

 

 

 

 

 

 

 

100-300

 

 

 

 

 

 

 

 

(havalı)

VIP

5-10

2-4

 

1-2

1-2

4-6

80-100

100-200

 

 

 

 

 

 

 

 

(anoksik)

 

 

 

 

 

 

 

 

100-300

 

 

 

 

 

 

 

 

(havalı)

Bardenpho (5-kademeli)

10-20

3-4

 

0.5-1.5

1-3

4-12

50-100

200-400

 

 

 

 

 

(1. tank)

(1. tank)

 

 

 

 

 

 

 

2-4

0.5-1

 

 

 

 

 

 

 

(2. tank)

(2. tank)

 

 

AKR

20-40

3-4

 

1.5-3.0

1-3

2-4

 

 

a Çamur yaşı   b Reaktördeki askıda katı madde konsantrasyonu   c Hidrolik bekletme süresi

 

Kimyasal Yöntemler

Fosforun kimyasal olarak arıtılmasında alüminyum ve demir tuzları ya da kireç kullanılabilir. Kimyasal çöktürmede, fosfat metal-fosfat tuzları halinde çöktürülerek uzaklaştırılmaktadır. Fosfor giderimi için eklenen kimyasal maddeler arıtma tesisi ön ve son çöktürme tankları öncesinde uygulanabileceği gibi arıtılmış suda da uygulanabilmektedir. Ancak kimyasal madde eklenmesinden sonra mutlaka bir çöktürme işlemi gerekmektedir. Kimyasal madde eklenmesi durumunda arıtma tesisinin alkalinite dengesinin de kontrol edilmesi gerekmektedir.

Aktif Çamur Sisteminin Modifikasyonları

a) Uzun Havalandırmalı Aktif Çamur Sistemleri

Klasik aktif çamur sistemlerinin değiştirilmiş bir şeklidir. Bu sistemde, çamur yükü çok düşük tutulduğundan mikroorganizmalar, çoğalma eğrisinde ölme fazında faaliyet gösterirler. Uzun süreli bir havalandırma uygulandığı için çamur yaşı yüksek olup daha stabil bir çamur elde edilmektedir. Sistemde oluşan fazla çamur, doğrudan çamur kurutma yataklarına veya mekanik su alma tesislerine verilebilir. Küçük (paket) arıtma sistemleri ve oksidasyon havuzları, uzun havalandırmalı aktif çamur tarzında çalışmaktadır. Boyutlandırma kriterleri aşağıdaki gibi alınabilir:

F/M : 0.05 - 0.15 kg BOİ5/kg UAKM .gün

-Hacimsel yükleme : <0.35 kg BOİ5/m³.gün

-Çamur konsantrasyonu : 3-6 g UAKM/L;

-Bekleme süresi: yaklaşık olarak 24 saat (uzun havalandırma)

-Çamur yaşı: 20-30 gün

-O2 gereksinimi: yaklaşık olarak 1.8 O2/kg giderilen BOI5

-Karıştırıcı gücü:

   ● 30 ile 40W/m³ türbin tipi yüzey havalandırıcıları için

   ● 3 ile 10 W/m³ karıştırıcılar için

   ● 10-20 W/m³ ince kabarcıklı havalandırma sistemleri için

b) Oksidasyon Hendeği

Oksidasyon hendekleri dairesel ya da oval şekilli hendekler olup mekanik yöntemlerle (rotor ya da yüzey havalandırıcı) havalandırılırlar. Izgaradan geçirilerek veya çökeltilerek katılardan arındırılmış atıksu, hendek içinde 0.3-0.4 m/s yatay hızla hareket ederken havalandırılmaktadır. Oksidasyon hendekleri, genellikle uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi özelliğindedir. Hendek çıkışında diğer biyolojik sistemlerde olduğu gibi, çöktürme tankı ile katıların (çamurun) çökelmesi sağlanmaktadır. Düşük atıksu debileri (küçük ve orta nüfuslu yerleşimler) için uygun olup, diğer sistemlere kıyasla daha az teknoloji gerektiren ve fazla işletme becerisi gerektirmeyen sistemlerdir. Boyutlandırma kriterleri aşağıdaki gibi alınabilir:

-Bekleme süresi: yaklaşık olarak 24 saat

-Çamur yaşı: 20 gün

-Çamur konsantrasyonu : 2-5 g UAKM/L;

-Yatay Akış hızı: 0.3-0.4 m/s

c) Ardışık Kesikli Reaktörler

Ardışık kesikli reaktörler (AKR), özellikle küçük ve orta nüfuslu yerleşim yerlerinde yaygın olarak kullanılan aktif çamur sistemleridir. Atıksu miktarına bağlı olarak ardışık kesikli reaktörler de tek ya da birden çok reaktör paralel olarak kullanılabilir. Ardışık kesikli reaktörler, 1) doldurma, 2) havalandırma/karıştırma, 3) çöktürme, 4) boşaltma ve 5) dinlendirme fazlarından oluşmaktadır. Bu fazların sürelerinin toplamı çevrim süresini vermektedir. Fazların süreleri ayarlanarak organik karbon, biyolojik azot ve fosfor  giderimi sağlanabilir. Doldurma/karıştırma ve havalandırma fazlarının (sürelerinin) farklı şekillerde uygulanması ile etkin organik karbon ve biyolojik nütrient giderimi sağlanabilmektedir. Örneğin organik karbon kaynağı sağlamak için doldurma süresi havalandırma/karıştırma fazı boyunca sürdürülebilir. Fazlardan boş faz, paralel çalıştırılan AKR sistemlerinin faz sürelerinin ayarlanmasında ve fazla çamur atılması işlemleri için kullanılmaktadır.

AKR sistemlerinde reaktörün başlangıç ve doldurma hacmi arasındaki oran ayarlanarak nitrat geri devri yapılmış olur. Reaktördeki havasız koşulların oluşabilmesi için nitratın olmaması gerekmektedir. Biyolojik fosfor giderimine yönelik olarak havasız koşulları sağlayacak işletme düzenine (nitrat geri devrinin azaltılması, atıksudaki uçucu yağ asiti (VFA) potansiyelinin kullanılması, uygun karıştırma süreleri vb) ihtiyaç duyulmaktadır.

ç) Membran Biyoreaktörler

Membran biyoreaktörler (MBR), klasik aktif çamur sistemlerinin geliştirilmiş şekli olup, biyolojik reaktörler ile membran teknolojisinin birleştirilmiş halidir. Biyolojik arıtmadan sonra, çöktürme havuzu yerine ultrafiltrasyon (UF) veya mikrofiltrasyon (MF) membranları kullanılarak, katı/sıvı ayırma işlemi gerçekleştirilmektedir.

Membran biyoreaktörlerde elde edilen süzüntü suyu, askıdaki maddeler, bakteri ve virüslerden arındırılmış, geri kullanılabilecek mertebede temiz sulardır. Membran biyoreaktörlerin iki değişik tertip tarzı vardır. Bunlardan birincisinde, ayrışma ve ayırma işlemi aynı tankda, ikincisinde ise ayrı tanklarda gerçekleşmektedir. Şekil E2.5a’da görüldüğü üzere, iki işlemin aynı tankda gerçekleştiği birleşik sistemde, plaka ve çerçeve veya boşluklu elyaf membranlar kullanılmaktadır. Bu sistemlerde, süzüntü akımı vakum ile çekilmektedir. Ayrık sistemde, tübular, spiral sargılı veya boşluklu elyaf membranlar kullanılmaktadır. Biyolojik sistemden çıkan atıksu bir pompa ile membranlara gönderilmektedir. Membranda akım ikiye ayrılmakta, süzüntü kısım uzaklaştırılmakta, konsantre akımı ise biyolojik reaktöre geri devir ettirilmektedir (Şekil E2.5b). Evsel atıksuların arıtımında son yıllarda, birleşik sistem MBR sistemleri yaygın hale gelmiştir. Ayrık sistem ise daha çok endüstriyel atıksuların arıtımında kullanılabilmektedir.    

MBR’ler özellikle debisi az olan, otel ve tatil köyü gibi yerleşim yerleri için çok uygun bir  sistemdir. Evsel atıksuların geri kazanılmasında yaygın kullanımı söz konusu olduğu gibi endüstriyel atıksuların arıtılmasında da bir çok alanda kullanılmaktadır. Son zamanlarda büyük kapasiteli tesislerde de kullanılmaya başlanmıştır.

  Çıkış

(Süzüntü)

 

   Çıkış

(Süzüntü)

 

Fazla Çamur

 

Fazla Çamur

 

 

Giriş

 

Biyoreaktör

 

Biyoreaktör

 

b) Birleşik sistem

 

a) Ayrık sistem

 

Giriş

 

 

Şekil E2.5 Membran biyoreaktörlerde uygulanan değişik tertip tarzları

 

Membran biyoreaktörlerin en önemli özelliği, yüksek organik yükleri  karşılayabilmesidir (10 kg KOİ/ m3. gün’e kadar). Membranın tipine bağlı olarak, havalandırma havuzunda biyokütle miktarı, 40000 mg/L  mertebesine çıkabilmektedir.  Bundan dolayı, havalandırma havuzunun hacmi ile oluşan çamur miktarı çok azalır.  Biyokütleye dönüşüm oranı, klasik aktif çamur sistemlerinde, 0.5 kg AKM/kg KOİgiderilen mertebesinde iken, membran biyoreaktörlerde bu değer, 0.05-0.2 kg AKM/kg KOİgiderilen civarındadır.

MBR prosesinin optimum tasarımı oldukça komplekstir. Zira membran performansı ve maliyeti, enerji tüketimi ve çamur arıtımı gibi birçok faktör göz önünde tutulmalıdır. Ayrıca, bunların çoğunluğu birbiri ile alakalı olup yatırım ve işletme masraflarını olumsuz yönde etkileyebilmektedir. MBR'nin avantajı, yüksek biyokütle konsantrasyonunda sistemi kullanabilme imkanıdır. Bu nedenle, hacimsel yükü arttırmak da mümkündür. Yüksek biyokütle konsantrasyonu ise oksijen transferi ve çamur viskozitesini, dolayısıyla enerji masraflarını etkilemektedir.

Membran seçimini etkileyen en önemli faktör, membranın akısıdır. Diğer önemli bir faktör de, membranın maliyetidir. Atıksuyun türüne bağlı olarak, membran seçimi değişebilir. Arıtılacak atıksu geri kazanılacaksa, daha iyi kalitede su üreten membranlar seçilebilir. Ayrıca, membranların tıkanma eğilimi az olmalı (hidrofilik) ve kolay temizlenebilmelidirler.

MBR sistemlerinin boyutlandırılmasında kullanılan en önemli parametre akıdır. Boyutlandırmada, boşluklu elyaf membranlar için akı değeri olarak 10-25 L/m2.sa (ortalama 13 L/m2.sa), levha halindeki membranlar için ise 10-30 L/m2.sa (ortalama 17 L/m2.sa) değerleri alınabilmektedir. Oksijen transfer katsayısı, biyokütle konsantrasyonu arttıkça azalmakta, enerji ihtiyacı ise artmaktadır. Enerji ihtiyacı olarak boşluklu elyaf membranlar için 0.7-1.0 kWsa/m3, levha halindeki membranlar için ise 0.7-0.8 kWsa/m3 değerleri alınabilmektedir. Enerji ihtiyacı, 15000 mg/L biyokütle konsantrasyonuna kadar sabit kalmakta, 15000 mg/L’nin üzerindeki biyokütle konsantrasyonlarında ise artmaktadır. MBR sistemlerinde gerekli membran alanını bulmak için akı değeri seçilmekte ve debi, seçilen bu akı değerine bölünmektedir.  

MBR sistemlerinde, azot giderimi de yapılabilmektedir. Havalı reaktör öncesinde, anoksik bölme ilave edilebilmektedir. Anoksik bölme olmadan bile, havalı reaktördeki yüksek biyokütle konsantrasyonlarından dolayı, havalı reaktör içerisinde yer yer anoksik bölmeler oluşabilmekte ve klasik aktif çamur sistemlerine göre daha yüksek azot giderimleri meydana gelebilmektedir.

Son Çöktürme Havuzları

Son çöktürme havuzları biyolojik arıtmadan sonra arıtılmış atıksuyu biyokütleden yerçekimi etkisi ile fiziksel olarak ayıran dairesel ya da dikdörtgen planlı havuzlardır. Dairesel havuzlarda biyokütle atıksu karışımı besleme şekli olarak merkezden ya da çevreden yapılmakta, arıtılan su radyal doğrultuda hareket etmektedir. Dikdörtgen planlı havuzlarda ise yatay hareket ederek çöktürme tankından çıkmaktadır. Giriş yapısı ve çamur toplama sisteminin tasarımı çöktürme tankındaki laminer akım koşullarını ve çamurun çökelme özelliğini bozmayacak şekilde yapılmalıdır. Ayrıca, giriş yapısı ve köprünün hızı, karışımın enerjisini kırıcı düzenekler ile donatılmalı ve gerekli hız tahkikleri yapılmalıdır.

Çökeltilmiş su, son çöktürme havuzlarından savaklar yardımı ile toplanmaktadır. Birim savak yükleri hesaplanarak, toplam savak uzunluğu ve savak sayısına karar verilmektedir. Gerekli görüldüğü takdirde tek ve çift taraflı savaklar teşkil edilmektedir. Savaklar genellikle, dikdörtgen veya üçgen tipli olarak seçilmektedir. Savak yapıları minimum ve maksimum yükleri geçirecek şekilde planlanmalıdır.

Yüzeydeki köpük ve tabandaki biyolojik çamur birikintilerinin uzaklaştırılması için uygun bir yüzey ve taban sıyırma tertibatı bulunmalıdır. Tabandan çamur toplama işlemi köprüye bağlı sıyırıcı ya da pompa ile emme tipli olarak projelendirilir. Çamur haznesinin büyüklüğü çamurun özelliklerine ve çamur boşaltma aralıklarına uygun olmalıdır. Köprüye bağlı sıyırıcı olan sistemlerde havuz tabanı uygun teşkil edilmelidir. Emme tipli sıyırma tertibatında son çöktürme tankının tabanı düz olmalıdır. Son çöktürme tankındaki kenar su derinliğinin en az 3 m civarında olması öngörülmektedir.

Özellikle biyolojik nütrient (azot ve fosfor) giderimi yapan sistemlerde son çöktürme tankının tasarımı, sistemin verimi açısından büyük önem taşımaktadır. Son çöktürme tankında bekletme süresi ve besleme şekli, denitrifikasyondan dolayı serbest azot gazının ortaya çıkmasına izin vermeyecek şekilde seçilmelidir. Aksi halde serbest azot gazı biyolojik çamurun yüzmesine neden olabilir. Ayrıca çamurun son çöktürme tankında çok beklemesi sonucu havasız koşulların oluşması fosfor depolayan bakterilerin bünyesine aldığı fosforu tekrar salmasına neden olmakta ve çıkış suyu kalitesini bozmaktadır. Dolayısı ile projelendirmede bu hususlar gözönüne alınmalıdır.

Son çöktürme havuzları için ana tasarım parametreleri, bekletme süresi (t), katı madde yükü (qM), yüzeysel hidrolik yük (qH) ve kenar su derinliğidir (HS). Bu parametrelerden katı madde yükü havalandırma havuzundan son çöktürme tankına gelen (atıksu ve çamur geri devir debileri ile birlikte) toplam katı madde yükünün havuzun etkin yüzey alanına bölünmesi ile bulunmaktadır. Yüzeysel hidrolik yük ise havuzun yüzeyinden savaklanan arıtılmış su debisinin havuzun yüzey alanına bölünmesi ile bulunmaktadır. Son çöktürme tankının tasarım kriterlerinin maksimum  debi koşullarında da kontrol edilmesi gereklidir.  Biyolojik fazla çamur, geri devir akımından (ya da biyolojik reaktörden) düzenli olarak atılmalı ve çamur işleme ünitelerine hemen ulaştırılmalıdır. Son çöktürme havuzu boyutlandırma kriterleri aşağıda özetlenmiştir:

Yüzey yükü: < 0.6-0.7 m3/m2.sa

Bekletme süresi: 2-4 sa

Derinlik: 2.5-5 m

Katı madde yükü: < 3-6 kg AKM/m2.sa

Havasız Arıtma Sistemleri

Havasız arıtma, organik atıkların oksijensiz ortamda biyolojik süreçlerle ayrıştırılarak metan (CH4) ve karbondioksite (CO2) dönüştürülmesi olarak tanımlanmaktadır. Çoğunlukla arıtma çamurları ve yüksek konsantrasyonda organik madde içeren endüstriyel atıksular için uygulanan bu arıtma sistemi son yıllarda kentsel atıksuların arıtılmasında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Oluşan biyolojik çamur miktarının düşük olması, havalı sistemlere göre daha az alan kaplaması, biyoenerji eldesine imkan vermesi, mekanik-ekipman maliyetinin düşük olması ve reaktörlerin beslenmediği durumlarda mikrobiyal aktivitenin uzun süre koruyanabilmesi havasız arıtma sistemlerinin üstün taraflarıdır. Ancak bu arıtma sistemleri ile alıcı ortama deşarj kriterlerinin sağlanması mümkün değildir. Bu nedenle havasız ve havalı arıtmanın birlikte uygulanması daha uygundur.

Havasız arıtmayı gerçekleştiren mikroorganizma topluluğunun kapasitesinden yüksek oranda yararlanabilmek için reaktörde uygun çevre şartlarının sağlanması gereklidir. Bu çevre faktörlerinden en önemlisi sıcaklıktır. Evsel atıksuların arıtımı sırasında sıcaklık dışında diğer parametreler çok etkili değildirler. Havasız sistemler üç farklı sıcaklık sınıfına göre işletilebilir. Bunlar sakrofilik (<20°C), mezofilik (25-40°C) ve termofilik (>45°C)’tir. Evsel atıksuların KOİ konsantrasyonu nisbeten düşük olduğu için bu sistemlerden elde edilen gaz miktarları küçük tesislerde ekonomik olarak değerlendirilemeyecek miktarlardadır. Bu nedenle reaktör işletme sıcaklığı seçilirken ısıtma için dışarıdan enerji kaynağına ihtiyaç duyulacağı göz önünde bulundurulmalıdır. Enerji gereksinimini azaltmak için, havasız arıtma hava sıcaklığının yüksek ve gece ile gündüz arasındaki sıcaklık değişiminin düşük olduğu yerleşim yerlerinde tercih edilmelidir. Havasız arıtma özellikle mevsimlik arıtmanın söz konusu olduğu turistik bölgelerde büyük bir potansiyele sahiptir.

Reaktörler genellikle silindirik veya yumurta kesitli olarak tasarlanırlar. Reaktör tipi havasız sistemlerde, atıksu reaktör tabanından beslenerek yukarı doğru akış sağlanır. Mikroorganizmalar reaktör tipine bağlı olarak askıda veya yüzeyde çoğalırlar. Kentsel atıksu arıtımında yaygın olarak kullanılan havasız arıtma tipleri havasız filtre, havasız çamur yatağı ve havasız lagün’dür.

a) Havasız Filtre

Dolgu malzemesi boşluklarında ve yüzeyinde tutunan mikroorganizma ile atıksuyun etkin temasının sağlandığı bir arıtma sistemidir. Dolgu malzemesi biyokütleyi sistemde tutan en iyi bileşendir. Reaktördeki biyokütle belli oranda filtre dolgu malzemesi üzerinde ince bir biyofilm tabakası halinde tutunur, ancak sistemdeki toplam biyokütlenin büyük bir kısmı malzeme içinde ve arasındaki boşluklarda biriken granüler ve floküler çamur halindedir. Havasız filtrelerin işleyişi, damlatmalı filtrelerin mekanizmasına benzer, ancak havasız filtrelerde giriş suyu tabandan verilir. Sistemin sakıncaları ise sistemde oluşan arıtma çamurları, giriş akımındaki askıda katı madde ve çökelen mineraller nedeniyle tıkanma ihtimalidir. Bu nedenle çözünmüş organik maddelerin arıtılması için uygun bir sistemdir. Diğer klasik arıtma işlemlerinde olduğu gibi, bu sistemde de ham atıksu önce ızgaralardan ve kum tutucudan geçirilir. Havasız filtreler diğer havasız işlemlere göre daha düşük sıcaklıklarda çalışırlar.

Hidrolik bekletme süresi 4-36 sa arasında değişir. Evsel atıksuların yüksek verimlerde havasız olarak arıtılabilmeleri ve reaktör içerisinde iyi bir karışımın sağlanabilmesi için sistemin yüksek hidrolik yüklerle beslenmesi gerekmektedir. Bu sebeple, düşük kirlilik yüklerine sahip atıksuların havasız arıtımları sırasında gerekli reaktör hacimleri, genellikle hidrolik bekleme süresi ile belirlenmelidir. Bu sistemlerde kentsel atıksu için hacimsel yükleme 0.1 ile 1.2 kg KOİ/m3.gün arasındadır. KOİ giderme verimi %50-70 civarındadır. Havasız filtreler daire veya dikdörtgen enkesitli, çapı veya genişliği 6-26 m, yüksekliği ise 3-13 m arasında değişen reaktörlerdir. Dolgu malzemesi özgül yüzeyi, sentetik malzeme tipinden bağımsız olarak ortalama 100 m2/m3 alınabilir.

Aynı zamanda alt kısmında dolgu malzemesi bulunmayan hibrid filtrelerin kullanımı da yaygındır. Bu tip reaktörlerde alt kısım granüler çamurlu havasız çamur yatağı; dolgu malzemeli üst kısım ise yüzeyde çoğalan biyokütlenin hakim olduğu ve daha ziyade lamelli çökeltici işlevi görmektedir. Havasız filtre reaktör yüksekliğinin üst 2/3 lük kısmını kaplamalı ve dolgu yüksekliği asgari 2 m olmalıdır.

b) Havasız Çamur Yatağı

İyi çökelen floklardan oluşan çamur yatağı, kendine has özellikleri nedeniyle biyokütlenin sistemde kolaylıkla tutulduğu yukarı akışlı bir sistemdir. Sistemin akışkanlık özelliği atıksu ile biyokütlenin temas yüzeyini artırdığından yüksek KOİ giderim verimleri elde edilmektedir. Diğer klasik arıtma tesislerinde olduğu gibi, ızgara ve kum tutucudan geçirilen atıksu dağıtım yapısında bulunan çok sayıdaki düşey borularla taşınarak havasız çamur yatağı reaktörüne alınmaktadır (Şekil E2.6). Bu reaktör tipinde çapı 1-5 mm olan granüler biyokütle ile birlikte flok yapıdaki biyokütle de gözlenmektedir. Granüller yüksek yoğunluğa sahip olup yüksek çökelme hızına ve yüksek metanojenik aktiviteye sahiptirler. Biyokütlenin granüler ya da flok yapıda olması sistemin verimini etkilememektedir. Reaktördeki biyokütleyi muhafaza etmek için yukarı akış hızı ortalama debide 0.5 m/sa’i ve pik debide ise 1.2 m/sa’i geçmemelidir.

Bu tip arıtma sistemleri genellikle 20°C ve üstü sıcaklıklara sahip iklim koşullarında tercih edilmektedir.  Reaktördeki ortalama biyokütle konsantrasyonu ~70 kg/m3 olarak ve hidrolik bekleme süresi de ortalama debide qh ³ 8~10 gün alınabilir. Kentsel atıksuların arıtıldığı havasız çamur yataklı reaktörlerde (HÇYR) toplam derinlik 4.5-5.0 m olup çamur örtüsü kalınlığı 2.0-2.5 m’dir. Üst kısımdaki çökelme bölgesi yüksekliği 2.0-2.5 m alınabilir. Yeterli seviyede çamur çökelmesi için maksimum yüzeysel hidrolik yükleme 1~1.2 m/sa sınırlarını aşmamalıdır. Organik yükleme 0.3-1.0 kg KOİ/kg UKM.gün, hacimsel yükleme ise 1-3 kg KOİ/m3.gün olarak alınmalıdır. Floklu tip çamur ihtiva eden sistemin enkesit tayininde de yüzeysel hidrolik yükün 1-1.5 m/sa’i aşmaması tavsiye edilmektedir.

 

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

Şekil E2.6 Havasız çamur yatağı sistemi akış şeması

 

c) Havasız Lagünler

Havalı ortamı sağlayacak çözünmüş oksijenin olmadığı derin havuzlardan oluşan sistemdir. Geçirimsiz kil tabakasından oluşturulmuş bu havuzlar genellikle kentsel atıksuların ön arıtımında kullanılmaktadır. Endüstriyel atıksulardan dolayı artacak organik yüke de cevap vermesi açısından ideal bir ön arıtma sistemi olarak düşünülebilir. Bu ön arıtmada, çökelebilen katı maddelerin tabanda birikmesi, çürümesi ve sıvı fazdaki organik maddelerin ayrışması sağlanmaktadır. Havasız lagün çıkış suyu alıcı ortama deşarj için uygun değildir. Deşarj standartlarını yakalamak için gerekli arıtma genellikle havalı veya fakültatif lagünler kullanılarak yapılır. Arazinin çok ve maliyetinin düşük olduğu küçük ve kırsal yerleşim yerlerinde uygulanan bir sistemdir. Düşük ilk yatırım ve işletme maliyetlerinden dolayı havasız lagünler diğer arıtma sistemlerine göre daha caziptir. Havasız arıtma sistemlerinde sıralanan üstünlüklerin yanısıra en önem özelliklerinde biri değişken organik yüklemelere hızlı ve etkili bir şekilde cevap verebilmesidir. Havasız lagünlerde herhangi bir havalandırma, ısıtma veya karıştırma yapılmaz. Bu nedenle enerji gereksinimi de yoktur. Buna karşın geniş arazi ihtiyacı, istenmeyen kokuların oluşması ve uzun bekletme süreleri gibi mahzurları bulunmaktadır.

Havasız lagünlerin girişine genellikle çubuk ızgara ve sonrasında debi ölçümü için Parshall savağı yerleştirilebilir. Lagünlerin üzeri, üretilen metan gazının toplanması ve kullanımı için kapatılabilir. Ancak bu uygulama pratik değildir. Havasız ortamın oluşturulması ve yüzeyde oluşacak oksijen difüzyonunu azaltmak için lagün derinliğinin en az 2-4 m olması gerekmektedir. Uygulamada genellikle 6 m seçilmektedir. Derinliğin artması ile lagünün yüzey alanı azalmakta ve lagündeki ısı korunmuş olmaktadır. Tipik kabul edilebilir organik yükleme hızı sıcaklığa bağlı olarak 0.04 ile 0.3 kg BOİ5 /m3.gün arasında değişmektedir. Hidrolik bekletme süresi 1-50 gün aralığında olabilir. Yüzey alanı 0.2-0.8 ha seçilebilir. Tabanda biriken katı maddelerin miktarı yılık ölçümler yapılarak belirlenmelidir. Genellikle 5-10 yılda bir biriken katı maddelerin lagünden çekilmesi gerekmektedir.

Basit (Doğal) Arıtma Sistemleri

a) Havalandırmalı Lagünler

Havalandırmalı lagünler, 2.5-5 metre derinliğinde toprak yapılardır. Havalandırma, dubalar veya sabit kolonlar üzerine yerleştirilen mekanik havalandırıcılar vasıtasıyla yapılır. Bu havuzlar, stabilizasyon havuzlarına göre daha kısa bekletme sürelerinde işletilmekte ve daha derin tasarlanmaktadır. Bu nedenle, stabilizasyon havuzları ile kıyaslandığında önemli oranda daha küçük hacimlere sahiptirler. Mekanik ekipman olarak, yüzeysel havalandırıcılara ihtiyaç vardır.

İnşaatları, stabilizasyon havuzlarının inşaatına benzemektedir. Bu havuzların tasarımında büyük esneklikler mevcuttur. Bu tip lagünler bir taraftan basit fakültatif tipte, diğer taraftan da çamur geri devrinin yapıldığı daha verimli ve kompleks üniteler olarak projelendirilebilirler. Her iki durumda da havalandırmalı lagünlerin inşaatı ve işletilmeleri çok kolaydır. Bu nedenle hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde yaygın kullanım alanına sahiptirler. Havalandırmalı lagünlerin tasarımında gözönüne alınan faktörler, BOİ giderimi, çıkış suyu özellikleri, oksijen ihtiyacı, sıcaklık etkisi, karıştırma için gerekli enerji ve katı ayırma sistemidir. Lagün çıkış atıksuyunda önemli parametreler BOİ ve AKM konsantrasyonudur. Çıkış suyundaki BOİ ve AKM konsantrasyonları bazen küçük miktarda alg’i de kapsamaktadır. Oksijen ihtiyacı aktif çamur tasarımında kullanılan yöntemlere göre belirlenmektedir. İhtiyaç duyulan oksijen miktarı, giderilen BOİ’nin 0.7 ile 1.4 katı olarak alınmaktadır. Havalandırmalı lagünler, geniş iklim şartları ve sıcaklık değişimlerinde kurulup ve işletilecekleri düşünülerek tasarlanırlar. Burada, sıcaklığın önemli etkileri, biyolojik aktiviteyi azaltması, arıtım verimini düşürmesi ve buz oluşturmasıdır.

Havalandırmalı lagünler, evsel ve endüstriyel atıksuların arıtımında başarı ile kullanılmaktadırlar. Başlıca üç tipe ayrılabilirler: Fakültatif, havalı ve havalı çamur geri devirli. Her üç tip havalandırmalı lagünde de biyolojik arıtma prensipleri aynıdır. Tasarım kriterleri Tablo E2.6’da verilmiştir.

Fakültatif havalandırmalı lagünlerde, birim hacim başına düşen enerji yoğunluğu, gerekli oksijen miktarının sıvıya verilmesi için yeterlidir. Fakat bu enerji girdisi, bütün katıları askıda tutmak için yeterli değildir. Bunun sonucunda, lagüne giren askıda katı maddelerin bir kısmı ve substrat giderimi sonucunda oluşan katı maddeler, tabana çökmeye başlarlar ve tabanda havasız bozunma meydana getirirler. Bu lagünlerdeki aktivite kısmen havalı, kısmen de havasız olduğundan bu tip lagünlere “fakültatif” denir.

Havalı lagünlere verilecek enerji, sadece istenilen miktarlardaki oksijeni sıvı içerisine verecek seviyede değil, aynı zamanda aktif çamur havalandırma tanklarında olduğu gibi bütün katı maddeleri askıda tutacak seviyede olmalıdır. Bu nedenle, bu tip lagünlerde fazla askıda katı çökelmesi gözlenmez (Şekil E2.7a). Arıtım verimi fazla yüksek değildir. Çıkış suyunda çok miktarda askıda katı madde bulunduğundan verim yaklaşık olarak % 50-60 seviyesindedir. Daha iyi BOİ ve katı madde giderim istenirse çöktürme gerekmektedir.    

Çamur geri devirli havalı lagünler, uzun havalandırmalı aktif çamur sistemlerine benzer. Enerji girdisi hem oksijen ihtiyacını karşılayacak hem de bütün katıları askıda tutacak seviyede olmalıdır. Bu lagünlerdeki çamur geri devrinden dolayı katı madde konsantrasyonu da oldukça yüksektir. İşletmeyi kolaylaştırmak için lagün içerisinde bir çöktürme bölgesi oluşturulabilir veya alternatif kullanım amacıyla sistem iki gözlü yapılabilir. BOİ giderimi yüksek olup %95-98 aralığındadır. Sistemde aynı zamanda nitrifikasyon da gerçekleşmektedir.

Bu havuzların boyutlandırılmasında, uygun bekletme süresi seçilerek hacim hesaplanır. Seçilen mekanik havalandırıcı için uygun su derinliği seçilerek boyutlar ve bu boyutlara göre dispersiyon katsayısı belirlenir. Dispersiyon sayısı için dispersiyon katsayısı bilinmelidir. Havuz şekline ve akıma göre dikdörtgen havuzlar için dispersiyon sayısı D, (16.7-33).B arasında alınabilir. Havuz sıcaklığı hesaplanır ve bu sıcaklıktaki KL değeri bulunarak, Wehner-Wilhelm denkleminden veya bu denklemin kullanılmasıyla elde edilen tablo veya grafikten çıkış konsantrasyonu belirlenir. Havalandırmalı lagünlerde havalandırıcı gücü, fakültatif olanlarda havuz hacmi başına 1.0-1.2 W/m3 ve havalı olanlarda ise 2.75 W/m3 den büyük alınarak hesap yapılır. Giderilen BOİ5 başına havalandırıcı gücü ise 1.8-2 kW’dir.  Kişi başına gerekli yüzey alanı, 1.5 ile 3 m² alınabilir ve iki kademeden oluşabilir. Birincisi, havalandırma, ikincisi ise çöktürme havuzudur. Birinci havuzdaki hacim ihtiyacı, kişi başına 3 m3 ve havuz derinliği, 2.5-3 m olabilir. Çöktürme havuzunda ise hacim ihtiyacı, kişi başına 0.3-0.5 m3 aralığındadır.

 

Tablo E2.6  Evsel atıksuları arıtan farklı tipteki lagünlerin tasarım kriterleri

Özellik

Fakültatif

Havalı sürekli akışlı

Havalı geri devirli

Katı madde kontrolü

 

Yoktur (bir kısmı çöker, diğer kısmı arıtılmış su ile çıkar)

Kısmen (katılar çökmez, arıtılmış su ile çıkar)

Tam kontrol (fazla çamur kontrollü olarak sistemden çekilir)

Lagündeki AKM konsantrasyonu, mg/L

50-150

 

100-350

 

3000-5000

 

UAKM/AKM (%)

50-80

70-80

70-80

Çamur yaşı qc, gün

 

Yüksek

 

Genellikle 5

 

Sıcak iklim: 10-20

Ilık iklim: 20-30

Soğuk iklim: >30

BOI giderim hızı

(20oC’de günlük, filtrelenmiş),  kg/m3/gün

0.6-0.8

 

1-1.5

 

20-30

 

Sıcaklık katsayısı, q

1.035

1.035

1.01-1.05

Hidrolik kalış süresi, gün

3-12

 

Genellikle 5

 

0.5-2

 

BOI giderim verimi (%)

70-90

 

50-60

 

95-98

 

Nitrifikasyon

Yok

Uygunsuz şartlar

Az

Koliform giderimi (%)

60-99

60-90

60-90

Lagün derinliği, m

2.5-5

2.5-5

2.5-5

Arazi ihtiyacı,(m2/kişi)

                   Sıcak iklim

                   Ilık iklim

 

0.3-0.4

0.45-0.9

 

 

0.3-0.4

0.35-0.7

 

0.15-0.25

0.25-0.55

Güç ihtiyacı,

                   kW/kişi-yıl

                    hp/1000

 

12-156

2-2.56

 

12-14

2-2.5

 

18-24

3-5

Min.güç

(kW/103m3lagün hacmi)

 

0.75-1

(eşit O2 yaymak)

 

2.75-5

(bütün katıları askıda tutmak)

 

15-18

(bütün katıları askıda tutmak için)

 

Çamur

 

Birikir ve birkaç yıl sonra uzaklaştırılır

 

Birikim olmaz. Katı maddeler arıtılmış su ile çıkar

Fazla çamur günlük uzaklaştırılır

 

Çıkış yapısı

 

savakla dışarı verilir

Kısmi veya tam boru kullanılır

Savak veya boru kullanılır

 

b) Stabilizasyon Havuzları

Stabilizasyon havuzları, en basit ve işletilmesi kolay arıtma sistemleridir. Bu havuzlarda, enerji ve mekanik teçhizata ihtiyaç yoktur. Ayrıca yetişmiş işletme elemanına da ihtiyaç duyulmaz. Bu sistemde atıksular sığ havuzlarda uzun süre bekletilmekte ve organik maddelerin ayrışması sağlanmaktadır. Ancak yukarıda belirtilen çok büyük üstünlüklerinin yanında, geniş araziye ihtiyaç göstermeleri bir mahzur olarak alınabilir. Dolayısıyla, stabilizasyon havuzları ancak arazinin ucuz ve iklim şartlarının müsait olduğu sıcak ve ılıman bölgeler için uygun arıtma sistemi olarak düşünülebilir. Stabilizasyon havuzları, reaksiyon kinetikleri ve akım şekilleri yönünden reaktörlere benzemektedir. Arıtım verimi, BOİ giderimi ile birlikte mikroorganizma ve besi maddeleri (N ve P) arıtımında da istenilen şartları sağlayacak şekilde tasarlanabilir. Stabilizasyon havuzlarını üç sınıfta toplamak mümkündür. Bunlar, havalı, havasız ve fakültatif stabilizasyon havuzlarıdır. Bunlara ait boyutlandırma kriterleri Tablo E2.7’de verilmiştir.

Havalı stabilizasyon havuzlarında derinlik, ışık geçirimini ve fotosentezle alg oluşumunu en yüksek seviyede tutmak için oldukça sığdır. Derinlikleri, 0.5 m civarındadır. Havasız stabilizasyon havuzları ise daha derin inşaa edilirler. Havasız ve fakültatif mikroorganizmalar, nitratlar ve sülfatlardaki oksijeni kullanırlar. Bu tip havuzlar yüksek organik yükleri kabul edebilirler ve alg fotosentezi olmadan çalışabilirler. Işığın geçirimi bu havuzlarda önemli olmadığından, 3-5 m derinlikler kullanılır. Ancak günümüzde bu havuzlar yerine daha verimli oldukları için havasız çamur yataklı reaktörler (HÇYR) veya havasız perdeli reaktör (HPR) sistemleri kullanılabilir.

 

Tablo E2.7 Havalı, havasız ve fakültatif stabilizasyon havuzları için tasarım parametreleri

Parametre

Havalı

Fakültatif

Havasız

Hidrolik bekletme süresi, gün

Su derinliği, m

BOİ5 yükü, kg/ha.gün

Çözünmüş BOİ5 giderimi, %

Toplam BOİ5 giderimi, %

Alg konsantrasyonu, mg/L

Çıkış AKM, mg/L

5-20

03-1

40-120

90-97

40-80

100-120

100-250

10-30

1-2

15-120

85-95

70-90

20-80

40-100

20-50

2.5-5

200-500

80-95

60-90

0-5

70-120

 

Fakültatif stabilizasyon havuzları, ne tam havalı ne de tam havasızdır. Bu havuzların derinlikleri 1 - 2 m arasındadır. Fakültatif stabilizasyon havuzlarında iki tabaka mevcut olup, yüzeye yakın kısımlarda alglerin faaliyeti sonucu oksijen bulunur. Bu yüzden üst tabaka havalı olup, organik maddelerin çökeldiği alt tabaka havasızdır. Bu tip havuzlar kısmen havalı, kısmen de havasız olarak çalışmaktadır. Bu nedenle hem alg hem de fakültatif mikroorganizma gelişimi olmaktadır (Şekil E2.7b). Gündüz güneş ışığında havuz ağırlıklı olarak havalı karakterde iken, gece havuz tabanındaki su havasız karakterdedir. Dünyadaki mevcut havuzların çoğu fakültatif tiptedir. Bekletme süreleri iklim durumuna göre 20 - 40 gün, hatta daha fazla alınabilir. BOİ giderme verimi, iklime, bekletme süresi ve karışım şekline bağlı olarak % 70 ile 90 arasında ve koliform giderme verimi % 60 ile 99.9 arasında değişmektedir.

Stabilizasyon havuzlarının boyutlandırılması şu kademelerden oluşmaktadır: Oksijen üretimi hesaplanır. 20 °C için birinci mertebe karbonlu organik madde giderim hızı sabiti, Kp tahmin edilir, havuz sıcaklığı seçilir ve Kp’de sıcaklık düzeltmesi yapılır. Dispersiyon sayısı, D seçilir. Gerekli verim veya S/So değerlerinden Kp.t hesaplanır ve bekletme süresi t, bulunur. Daha sonra havuz hacmi hesaplanır ve boyutlar belirlenir.

Fakültatif stabilizasyon havuzları için BOİ yüklemeleri, Akdeniz Bölgesinde 150 kg BOİ/ha.gün, Ege, Marmara ve Karadeniz Bölgelerinde 100 kg BOİ/ha.gün, İç Anadolu Bölgesinde, 80 kg BOİ/ha.gün ve Doğu Anadolu Bölgesinde 50 kg BOİ/ha.gün alınabilir. Fakültatif stabilizasyon havuzlarının boyutlandırılmasında iklim (sıcaklık, güneş ışığı, bulutluluk, rüzgar vb) ve arıtılacak atıksuyun özelliklerinin tesiri olduğu dikkate alınmalıdır.

Çamur birikimi 0.03-0.05 m3/çamur/kişi.yıl’dır. Bu durum gözönünde tutularak çamur birikimi için fazladan bir hacim dikkate alınmalıdır. Hacim hesabında, çamurlann 5-10 yılda bir defa temizleneceği kabul edilmelidir.

Stabilizasyon havuzları, tabii zeminde inşa edilirler. Havuz tabanının su sızdırmaması, dolayısıyla yeraltı sularını kirletmemesi için havuz tabanı geçirimsiz yapılmalıdır. Zemin sıkıştırılıp, killi toprak serilmesi gerekebilir. Havuz yan yüzleri, 2-2.5 yatay ve 1 düşey olacak şekilde şevli inşa edilir. Yan yüzler, beton veya taş ile kaplanacaksa, eğim 1-1.5 yatay ve 1 düşey alınabilir.

Stabilizasyon havuzları, birden fazla sayıda ve/veya seri halde (üç gözlü) yapılabilir. Kişi başına yüzey alanı, 10-15 m2 olabilir. Birinci havuzun yüzey alanı kişi başına 6 m2, ikinci ve üçüncü havuzların toplam yüzey alanı kişi başına 5 m2 olabilir. Havuz tabanı kesinlikle çatlak ve karstik yapıda olmamalı ve gerekli geçirimsizlik sağlanmalıdır.

Hiçbir arıtmadan geçmemiş atıksuları kabul eden havuzlara ham veya birinci kademe stabilizasyon havuzları denir. Ön çöktürmeden geçmiş veya biyolojik olarak arıtılmış atıksuların geldiği havuzlara ise ikinci kademe stabilizasyon havuzları adı verilir.  İkinci kademe stabilizasyon havuzlarına örnek olarak olgunlaştırma havuzları sayılabilir. Stabilizasyon havuzlarında veya diğer klasik arıtma tesislerinde arıtılan atıksular daha iyi hale getirilmek üzere (özellikle, bakteri sayısı azaltılmak üzere), belli bir süre (yaklaşık 5-7 gün) olgunlaştırma havuzlarında ilave arıtmaya tabi tutulurlar. Olgunlaştırma havuzları, organik yük yönünden oldukça hafif yüklenirler. Sıcak iklimlerde olgunlaştırma havuzları, klorla dezenfeksiyona ekonomik yönden fizibil bir alternatif olmaktadır.

Havalandırmalı lagün ve stabilizasyon havuzu sistemi çıkış suları genelde sulama amaçlı kullanılabilir. Hassas su alanlarına deşarj için ilave N, P giderimi yapılmalıdır.

c) Olgunlaştırma Havuzları

Olgunlaştırma havuzları, havalandırmalı lagün veya fakültatif stabilizasyon havuzu çıkış suyu kalitesinin özellikle patojenler açısından iyileştirilmesi amacıyla kullanılan havuzlardır. Olgunlaştırma havuzlarının BOİ giderim verimi çok az olsa da azot ve fosfor giderimine katkıları büyüktür. Olgunlaştırma havuzlarında dikey biyolojik ve fizikokimyasal tabakalaşma gözlenmemektedir. Olgunlaştırma havuzunun yer aldığı tipik bir akım şeması Şekil E2.8’de verilmektedir.

a)        Havalandırmalı lagünler

 

 

b) Stabilizasyon havuzları

Şekil E2.7 Havalandırmalı lagünler ve stabilizasyon havuzları

 

 

 

 

 

 

 

 


Şekil E2.8 Olgunlaştırma havuzunun yer aldığı tipik bir akım şeması

Olgunlaşma havuzlarındaki alg popülasyonu fakültatif havuzlardakine oranla çeşitlidir. Fakültatif havuzlarda kısmen fekal bakteri giderimi gerçekleşirken olgunlaştırma havuzlarının sayısı ve boyutları çıkış suyundaki fekal bakteri miktarını belirler. Fakültatif stabilizasyon havuzu ve olgunlaştırma havuzlarında fekal bakteri giderimi için başlıca faktörler, hidrolik bekletme süresi ve sıcaklık, yüksek pH (> 9) ve çözünmüş oksijen konsantrasyonu ile birlikte yüksek ışık yoğunluğudur.

Bekletme süresi ve sıcaklık, olgunlaştırma havuzlarının tasarımında kullanılan iki ana parametredir. Alglerin hızlı fotosentezi nedeniyle karbondioksit tükenmesi ve bakterial solunumun gerçekleşmesi sonucu karbonat ve bikarbonat iyonlarının ayrılması ile olgunlaştırma havuzunda yüksek pH değerleri oluşur. 425-700 nm arasındaki ışık dalga boylarında fekal bakteri giderilebilmektedir.

Olgunlaştırma havuzunun da yer aldığı bir stabilizasyon havuzu sisteminde (havasız lagün + fakültatif stabilizasyon havuzu + olgunlaştırma havuzu) olgunlaştırma havuzu sayısına bağlı olarak, azot giderimi %80’e ulaşırken, amonyak giderimi % 90’ın üzerinde olmaktadır. Ayrıca, bu tür bir sistemde %50 oranında fosfor giderimi de elde edilebilir.

Olgunlaştırma havuzları fakültatif havuzlardan sığ olup, 1-1.5 m derinlikte tasarlanabilirler. Olgunlaştırma havuzlarına düşük organik yüklemeler uygulanması nedeniyle derinlik boyunca iyi oksijenlenme sağlanır. Olgunlaştırma havuzlarının bekletme süresi 18-20 gün aralığında değişmekte olup, organik kirlilik yükü, 15 kg BOİ5/ha.gün’den küçük olmalıdır.

Olgunlaştırma havuzu veya lagünlerinde çeşitli su bitkilerinin yetiştirilmesi ve/veya balık üretimi ile bu sistemlerdeki arıtma verimlerinin arttırılmasının yanında, üretilen bitkisel veya hayvansal proteinin ekonomik olarak değerlendirilmesi imkanı da mevcuttur.

ç) Yapay Sulakalan Sistemleri

Yapay sulakalan uygulamaları son zamanlarda oldukça önem kazanmıştır. Yapay sulakalanlar, doğal sulakalanlarda gerçekleşen sürecin kontrollü bir sistem içerisinde gerçekleştirilmesi nedeniyle önemli bir üstünlük taşımaktadır. Bu tür sulakalanlar atıksuyun doğal koşullarda fiziksel, kimyasal ve biyolojik proseslerle genellikle derinliği 1 m’den daha az olan havuz, yatak veya kanallarda, sucul bitkilerin büyütülmesi ile arıtılması esasına dayanmaktadır. Yapay sulakalanlar geçirimsiz kil tabakası veya sentetik tabakalar ile izole edilen hacimlerin içine taş, çakıl ve kum gibi gözenekli maddelerin yerleştirilmesi ile oluşturulan, atıksu akışının, bekletme süresinin ve atıksu seviyesinin kontrol edildiği yapılardır.

Uygulanabilecek nüfus büyüklüğü, mevcut arazi durumu, hidroloji, iklim ve zemin şartları, toprak geçirgenliği, taşkın riski, çevresel ve düzenleyici şartlar gibi faktörlere bağlıdır. Buna rağmen kuzey Avrupa ülkeleri gibi soğuk iklime sahip ülkelerde de kullanılmaktadır. Bu tesisler, nüfus yoğunluğunun düşük olduğu ve düşük debilerin ileri arıtmaya ihtiyaç duyduğu yerlerde kullanılmaktadır. Genellikle yatak akımlı tiptedirler.

Yapay sulakalanlar, arazinin ucuz olduğu ve yetişkin personelin mevcut olmadığı yerleşimler için uygun bir teknolojidir. Hedeflenen arıtma ihtiyacı doğrultusunda çeşitli arıtma alternatifleri ile beraber uygulanabilir. Yapay sulakalanların ham atıksu için kullanılması tavsiye edilmemektedir. Arıtma veriminin iyileştirilmesi için uygun bir ön arıtmanın ardından ikincil arıtma alternatifi olarak kullanılması yapay sulakalanın verimini artırmaktadır. Yapay sulakalan arıtma alternatifinin yer aldığı tipik bir akım şeması Şekil E2.9’da görülmektedir.

 

 

 

 

 

 


Şekil E2.9 Yapay sulakalanlar için tipik akım şeması

 

Ön arıtma seçenekleri olarak, yüzen kaba partiküllerin giderilmesi için ızgara ünitesinin ardından, askıda partiküllerin giderilmesi ve organik yüklemenin azaltılması için imhoff tankı veya septik tanklar, stabilizasyon havuzları veya ön çöktürme havuzu uygulanabilir. Atıksu arıtıldıktan sonra uygulanacak nihai uzaklaştırmaya bağlı olarak yapay sulakalan sistemlerinden önce veya sonra diğer arıtma sistemleri eklenerek başarılı bir arıtma sağlanabilir. Yapay sulakalanlar özellikle evsel yerleşimlerde yer alan septik tanklardan gelen atıksular ile havalandırmalı lagünler veya aktif çamur sistemlerinden çıkan atıksuların 3. kademe arıtılmaları için kullanılabilir.

Sulakalanların başlıca bileşenleri, arıtma hücresine yakın setler, en uygun arıtma için giriş atıksuyunu dağıtan ve düzenleyen giriş yapısı, açık su alanları ile bütünüyle bitki büyümesinin gözlendiği alanların kombinasyonu ve giriş yapısı tarafından sağlanan dağılımı tamamlayıcı ve arıtma hücresindeki su seviyesini düzenleyici çıkış yapısıdır.

Yüzey akışlı ve yüzey altı akışlı olmak üzere iki tip yapay sulakalan sistemi mevcuttur. Yüzey akışlı yapay sulakalanlarda atıksu akışı, toprak tabakasının altına doğru kök salmış su bitkilerinin gövdesi ve yaprakları arasından geçerek, yüzey altı yapay sulakalanlarda ise akış, taş, çakıl ve kum gibi malzemelerin içerisinde yetiştirilmiş bitkilerin gövdesi ve kökleri ile atıksu temas ettirilerek sağlanmaktadır. Elverişli bir ön arıtma ve yüzey akışlı sulakalan ile aylık ortalama bazda BOİ ve AKM çıkış konsantrasyonları 10 mg/L’den daha az elde edilebilmektedir. Yüzey altı akışlı sulakalanların çıkışında ise BOİ ve AKM konsantrasyonları, 30 mg/L’nin altında elde edilmektedir.

1) Yüzey Akışlı Sulakalanlar;

Yüzey akışlı sulakalanlarda su derinliği için genellikle, 0.15-0.6 m arasında değişen tipik değerler kullanılmakla beraber, yetişen bitkilerin yoğunluğuna bağlı olarak 0.1-2 m’ye kadar da seçilebilmektedir (Şekil E2.10). Yüzey akışlı sulakalanlarda yüzey alanı, bekletme süresi ve derinliğe bağlıdır. Toplam  yüzey alanı, iyi bir hidrolik kontrol ve işletme kolaylığı sağlamak amacıyla banketler ile ayrılarak en az iki paralel havuza bölünmelidir.

Yüzey akışlı sulakalanlarda bitkiler, çökelmiş katılar, diğer katı maddeler ve su kolonunun uzunluğu kullanılabilir su alanını azaltabilir. Bitkilerin yoğun bulunduğu bölgeler için sulakalanın gözenekliliği 0.65-0.75 arasında kabul edilebilirken, bitki yoğunluğunun artması ile orantılı olarak daha düşük değerler de kullanılabilir. Açık su alanına sahip sulakalanlar için sulakalanın gözenekliliği, 1.0 kabul edilebilir.

Yüzey akışlı sulakalanlarda su kolonuna oksijen sağlanması bitki yoğunluğuna bağlı olarak azalmakta olup, organik yükleme oranı 18-116 kg BOİ/ha.gün arasında değişmekte ve %70-95 arasında bir giderme verimi elde edilebilmektedir.

 

Şekil E2.10 Yüzey akışlı yapay sulakalan

 

2) Yüzey Altı Akışlı Sulakalanlar;

Yüzey altı akışlı sulakalanlarda bitkiler suya gövde/kök sistemi ile oksijen sağladığı için tasarım derinliği, bitki gövdelerine ve köklerine nüfuz etme derinliği ile kontrol edilmektedir. Su derinliği, maksimum 0.4 m kabul edilmeli, girişteki atıksu seviyesi ile tanımlanan ortam derinliği ise su derinliğinden en az 0.1 m fazla olmalıdır. Yüzey altı akışlı sulakalanların kesit alanı hedeflenen hidrolik kapasiteye ve akış hızına bağlı olarak hesaplanmaktadır. Akış hızı en fazla, 6.8 m/gün olmalıdır.

Başlangıçta sulakalanın gözenekliliği için tipik değerler 0.18-0.35 arasında kabul edilebilirken, sistemin bitki gövdelerinin büyümesi ve olgunlaşması sonucu gözeneklilik değeri değişmektedir.

Yüzey altı akışlı sulakalanların organik yükleme miktarı en fazla 110 kg/ha.gün olabilir. Sistemin giriş yapısında BOİ yoğun halde bulunacağı için, tasarım organik yükleme oranının oksijen transfer hızının bir buçuk katından fazla olmaması tavsiye edilmektedir.

Yüzey altı akışlı yapay sulakalanlar, yatay ve düşey akışlı olmak üzere iki şekildedirler (Şekil E2.11). Yatay akışlı yapay sulakalanlarda, filtreler suya doymuş durumdadır. Atıksu, filtre girişinden verilmekte ve daha sonra malzeme boyunca yatay yönde akmaktadır. Su seviyesi, yüzeyin 5 cm altında olmalıdır. Yatak derinliği 60 cm olabilir. Derinlik, maksimum bitki kökü penetrasyon değerine eşit olmalıdır. Bitki yoğunluğu ise 4 bitki/m² olarak alınabilir.

 

a) Yatay akışlı yapay sulakalan                                         b) Dikey akışlı yapay sulakalan

 

Şekil E2.11 Yüzey altı akışlı yapay sulakalanlar

 

Dikey akışlı yapay sulakalanlar, arıtılacak atıksu özelliğine göre değişen oranda kum ya da çakıl katmanı içeren ve tabanı tamamen sızdırmaz yapıda olan sistemlerdir. Filtre tabakası içerisine uygun yöresel bitkiler ekilebilir. Atıksu belirli noktalardan yüzeyden beslenmektedir (Şekil E2.12). Başta bir çubuk ızgara kullanılabilir.

Dikey akışlı yapay sulakalanlar, iki kademeli seri bağlı reaktörler halinde de kullanılabilir (Şekil E2.13). İlk kademenin kişi başına yüzey alan 1.2 m2, organik yükleme ise 40 g BOİ5/m².gün alınabilir. Birinci kademe, toplam yüzey alanının % 60’ını kaplayabilir. İkinci kademenin yüzey alanı kişi başına 0.8 m² olabilir. Bitki türü olarak en çok kamış kullanılmaktadır. Bitki yoğunluğu 4 bitki/m² dir. İşletiminin kolay ve maliyetinin düşük olması bu tür sistemlerin en önemli üstünlükleridir. Topografya uygun ise hiç enerji tüketimi gerektirmez.

 

 

Şekil E2.12 Yapay sulakalanlarda giriş ve çıkış akımları 

 

 

 

Şekil E2.13 Seri haldeki dikey akışlı yapay sulakalanlar

 

 

 

EK 3

 

KARBON, AZOT VE FOSFOR GİDEREN BİR ARITMA TESİSİ TASARIM KILAVUZU

 

Aşağıda, karbon, azot ve fosfor gideren bir tesis için, biyolojik ünitelerin ve çöktürme havuzunun tasarımını içeren iki ayrı tasarım klavuzu oluşturulmuştur. Bu yöntemlerden birincisi klasik yöntem olup, bu yöntemde mevcut literatürdeki kaynaklar baz alınmıştır İkinci yöntemde ise ATV-DVWK-A 131E, 2000 Kriterleri kullanılmıştır.

 

ATV-DVWK-A 131E  yöntemine göre biyolojik proses (karbon, azot, fosfor giderimi) hesabı

Biyolojik proses hesabında azot-fosfor giderimi gerçekleştirecek bir A2O prosesinin tasarımı  için ATV-DVWK-A 131E yöntemi kullanılarak bir tasarım klavuzu oluşturulmuştur. İlk olarakTablo E3.1’de, bu yöntem için kullanılan sembol listesi ve birimleri verilmiştir.

 

Tablo E3.1 ATV-DVWK-A 131E yönteminde kullanılan sembol listesi

Sembol

Açıklama

Birim

SNO3, D

Günlük denitrifiye edilecek ortalama nitrat konsantrasyonu

mg/L

CN, IAT

Giriş TKN konsantrasyonu

mg/L

SorgN, EST

Çıkış organik azot konsantrasyonu

mg/L

SNH4, EST

Çıkış amonyum konsantrasyonu

mg/L

SNO3,EST

Çıkış nitrat konsantrasyonu

mg/L

XorgN, BM

Hücre içine alınan azot konsantrasyonu

mg/L

CCOD, IAT

Arıtma tesisi girişinde toplam KOİ konsantrasyonu

mg/L

CBOD, IAT

Arıtma tesisi girişinde BOİ konsantrasyonu

mg/L

VD

Anoksik bölme hacmi

m3

VAT

Toplam reaktör hacmi (Anoksik + Aerobik)

m3

tSS, dim

Toplam çamur yaşı

gün

SF

Güvenlik faktörü

-

XP, Prec

Çöktürülmesi gereken fosfor konsantrasyonunu

mg/L

CP, IAT

Giriş fosfor konsantrasyonunu

mg/L

CP, EST

Çıkış suyunda beklenen fosfor konsantrasyonunu

mg/L

XP, BM

Heterotrofların çoğalmak amacıyla kullandıkları fosfor konsantrasyonunu

mg/L

XP, BioP

Biyolojik olarak giderilecek fosfor konsantrasyonunu

mg/L

SPd, C

Karbon giderimi sonucu oluşan çamur miktarı

kg/gün

Qd

Ortalama kuru hava debisi

m3/gün

XCOD, SP

Karbon giderimi sonucu üretilen çamurun KOİ eşdeğeri

mg/L

XinorgSS,IAT

Arıtma tesisi girişinde inorganik askıda katı madde konsantrasyonu

mg/L

XCOD, INERT, IAT

İnert partiküler giriş KOİ konsantrasyonu

mg/L

XCOD, BM

Oluşan biyokütlenin KOİ eşdeğeri

mg/L

XCOD, INERT, BM

İçsel solunum sonucu oluşan inert partiküler KOİ konsantrasyonu

mg/L

SCOD,  IAT

Arıtma tesisi girişinde çözünmüş inert KOİ konsantrasyonu

mg/L

XCOD, IAT

Arıtma tesisi girişinde partiküler inert KOİ konsantrasyonu

mg/L

CCOD,deg,IAT

Arıtma tesisi girişinde biyolojik olarak ayrışabilir KOİ konsantrasyonu

mg/L

XSS, IAT

Arıtma tesisi girişinde partiküler KOİ konsantrasyonu

mg/L

tss

Toplam çamur yaşı

gün

b

15 oC’de mikroorganizmalar için ölüm katsayısı

gün

Y

Mikroorganizma dönüşüm oranı

g KOİ/ g KOİbiyolojik ayrışabilir

FT

Sıcaklık düzeltme faktörü

-

T

Sıcaklık

0C

B

AKM’nin inert kısmı

-

SPd,P

Fosfor giderimi sonucu oluşan çamur miktarı

kg/gün

XP, BioP

Biyolojik olarak giderilen fosfor konsantrasyonu

mg/L

XP, Prec, Fe

Demir kullanılarak çöktürülen fosfor konsantrasyonu

mg/L

XP, Prec, Al

Alüminyum kullanılarak çöktürülen fosfor konsantrasyonu

mg/L

SPd

Toplam günlük çamur miktarı

kg/gün

MSS, AT

Biyolojik reaktör içinde gerekli olan AKM kütlesi

kg

SSBS

Son çöktürme havuzu dip çamurunda AKM konsantrasyonu

kg/m3

SVI

Çamur hacim indeksi

L/kg

tTh

Son çöktürme havuzunda çamur yoğunlaştırma süresi

saat

SSRS

Geri devir çamurundaki AKM konsantrasyonu

kg/m3

QRS

Geri devir çamur debisi

m3/gün

RC

Toplam geri devir oranı

-

SNH4, N

Nitrifiye edilecek amonyum konsantrasyonu

mg/L

SNO3, EST

Çıkıştaki nitrat konsantrasyonu

mg/L

IR

İçsel geri devir oranı

-

RS

Aktif çamur geri devri

-

SSAT

Reaktör içi biyokütle konsantrasyonu

kg/m3

θh

Hidrolik bekletme süresi

saat

Qd

Ortalama kuru hava debisi

m3/gün

OUd, C

Karbon giderimi sonucu tüketilen oksijen miktarı

kg O2/gün

SCOD, inert, EST

Çıkış çözünmüş inert KOİ konsantrasyonu

mg/L

OUd, N

Nitrifikasyon sonucu tüketilen oksijen miktarı

kg O2/gün

SNO3, D

Denitrifiye edilecek nitrat konsantrasyonu

mg/L

SNO3, IAT

Giriş nitrat konsantrasyonu

mg/L

SNO3, EST

Çıkış nitrat konsantrasyonu

mg/L

OUd, D

Denitrifikasyon sonucu açığa çıkan oksijen miktarı

kg O2/gün

OUh

Saatlik oksijen ihtiyacı

kg O2/sa

fC

Karbon için pik faktör

-

fN

Azot için pik faktör

-

qA

Yüzeysel yükleme hızı

m/sa

qSV

Çamur hacim yükleme hızı

m/sa

DSV

Seyreltilmiş çamur hacim indeksi

L/m3

SSEAT

Son çöktürme havuzu girişinde AKM konsantrasyonu

kg/m3

AST

Son çöktürme havuzu alanı

m2

Qwwh

Saatlik yağışlı hava debisi

m3/sa

h1

Temiz su bölgesi

m

h2

Ayırma bölgesi/ geri devir bölgesi

m

h3

Yoğun akış ve çamur depolama bölgesi

m

h4

Yoğunlaştırma ve çamur ayırma bölgesi

m

htot

Toplam havuz derinliği

m

 

1. Adım: Denitrifikasyon kapasitesinin belirlenmesi

SNO3, D = CN, IAT – SorgN, EST – SNH4, EST – SNO3,EST – XorgN, BM                                                             

      SNO3, D : Günlük denitrifiye edilecek ortalama nitrat konsantrasyonu (mg/L)

CN, IAT: Giriş TKN konsantrasyonu

SorgN, EST: Çıkış organik azot konsantrasyonu

-                       Eğer aktif çamur sisteminin dışında atık çamura başka bir işlem yapılmıyorsa 2 mg/L seçilir.

SNH4, EST:  Çıkış amonyum konsantrasyonu

-                       Güvenli tarafta kalmak için kural olarak 0 mg/L seçilir.

SNO3,EST: Çıkış nitrat konsantrasyonu

-                       Azot için çıkış standardının 0.6 – 0.8’i arasında seçilir.

XorgN, BM: Hücre içine alınan azot konsantrasyonu

-                       Giriş KOİ konsantrasyonunun 0.02 – 0.025’i arasında kabul edilir.

Gerekli denitrifikasyon kapasitesi: SNO3, D/CCOD, IAT oranına göre bulunur.

 

SNO3, D/CCOD, IAT =  0,5.( SNO3, D/ CBOD, IAT)

CCOD, IAT: Arıtma tesisi girişinde toplam KOİ konsantrasyonu, mg/L

CBOD, IAT: Arıtma tesisi girişinde BOİ konsantrasyonu, mg/L

olarak kabul edilir. Bu oran sisteme giren KOİ başına ne kadar nitratın denitrifiye edileceğini gösteren bir orandır. Buna göre Tablo E3.2’den gerekli VD/VAT (anoksik hacim/toplam hacim) oranı seçilir.

 

Tablo E3.2. 10 oC -12 oC kuru hava sıcaklığı için denitrifikasyon hacim oranınının belirlenmesinde kullanılacak değerler (giriş kg BOİ5 başına denitrifiye edilecek kg nitrat azotu), (ATV-A131E)

VD/VAT

SNO3,D/CBOD,IAT

Önde denitrifikasyonu yapan sistemler ve benzer prosesler

Eşzamanlı ve kesikli denitrifikasyon yapan sistemler

0.2

0.11

0.06

0.3

0.13

0.09

0.4

0.14

0.12

0.5

0.15

0.15

·                       12 oC’den yüksek sıcaklıklar için denitrifikasyon kapasitesi 1 oC başına %1 şeklinde artırılabilir.

·                       VD/VAT = 0.2’den küçük ve VD/VAT = 0.5’ten büyük denitrifikasyon hacimleri boyutlandırma için tavsiye edilmez.

 

Hesaplanan SNO3, D/ CBOD, IAT değerine göre VD/VAT oranı tablodan seçilir.

 

2. Adım: Toplam çamur yaşının belirlenmesi

Nitrifikasyon ve denitrifikasyon için gerekli olan çamur yaşı aşağıdaki formülle belirlenir.

      tSS, dim: Toplam çamur yaşı, gün

-      Aerobik çamur stabilizasyonun reaktörde yapılması durumunda çamur yaşı tSS, dim ≥ 25 gün olmalıdır.

SF: Güvenlik faktörü

-      Güvenlik faktörü (SF) seçiminde; maksimum büyüme hızında değişimlere yol açabilecek atıksudaki substratlar, kısa dönemli sıcaklık değişimleri ve pH’ taki değişimler, ortalama çıkış amonyum konsantrasyonu ve girişteki nitrojen yükündeki değişimlerin çıkış amonyak konsantrasyonu üzerine etkileri gibi faktörler dikkate alınır. Daha önceki deneyimlere dayanarak KOİ yükünün 12000 kg/gün olduğu durumlarda güvenlik faktörünün 1,45 alınması tavsiye edilir. Böylece ortalama çıkış amonyum konsantrasyonu, maksimum büyüme hızını negatif olarak etkileyen bir faktör bulunmadıkça 1,0 mg/L civarında tutulabilir. KOİ yükünün 2400 kg/gün’den küçük olması durumunda SF değeri 1.8 alınır.

-                        

3. Adım: Biyolojik fosfor giderimi

XP, Prec = CP, IAT – CP, EST – XP, BM – XP, BioP                                                                                                     

·           XP, Prec: Çöktürülmesi gereken fosfor konsantrasyonunu, mg/L

CP, IAT: Giriş fosfor konsantrasyonunu, mg/L

CP, EST: Çıkış suyunda beklenen fosfor konsantrasyonunu, mg/L

XP, BM: Heterotrofların gelişim amaçlı kullandıkları fosfor konsantrasyonunu, mg/L

XP, BioP: Biyolojik olarak giderilecek fosfor konsantrasyonunu, mg/L

 

CP, EST: Fosfor çıkış standardının 0.6-0.7’si arasında alınır.

XP, BM: Giriş KOİ konsantrasyonunun 0.005’i kabul edilir.

XP, BioP: Giriş KOİ konsantrasyonunun 0.005-0.007’si arasında alınır.

 

Bu sonuca göre (sadece biyolojik fosfor giderimi halinde) fosfor için deşarj standardı değeri sağlanamaz ise, arıtma tesisinde fosfor giderimi için ilave kimyasal arıtma uygulanması gerekmektedir. Fosfor gideriminin gerekli olmadığı ve arıtılmış suyun sulama amaçlı kullanılacak olması durumunda kimyasal fosfor giderimi yapılmasına gerek olmayabilir. Fakat özellikle hassas alanlara deşarj yapan arıtma tesislerinde biyolojik fosfor gideriminin yetmediği durumlar için kimyasal fosfor giderimi yapılması gereklidir. Bu durumda oluşacak kimyasal çamur son işlemlerde (çamur susuzlaştırma ve çürütme) dikkate alınmalıdır.

 

4. Adım: Günlük oluşan çamur miktarı (SPd)

Karbon giderimi sonucu oluşan çamur hesabı:

·           SPd, C: Karbon giderimi sonucu oluşan çamur miktarı, kg/gün

Qd: Ortalama kuru hava debisi, m3/gün

XCOD, SP: Üretilen çamurun KOİ eşdeğeri, mg/L

XinorgSS,IAT: Arıtma tesisi girişinde inorganik askıda katı madde konsantrasyonu, mg/L

 

XCOD, SP = XCOD, INERT, IAT + XCOD, BM + XCOD, INERT, BM

·           XCOD, INERT, IAT: İnert partiküler giriş KOİ konsantrasyonu, mg/L

XCOD, BM: Oluşan biyokütlenin KOİ eşdeğeri, mg/L

XCOD, INERT, BM: İçsel solunum sonucu oluşan inert partiküler KOİ konsantrasyonu, mg/L

 

Atıksudaki KOİ bileşenlerinin analizler sonucu belirlenmesi gereklidir. Farklı bölgelerdeki evsel atıksular için ve/veya kanalizasyona endüstriyel atıksu girişinin yoğun olduğu bölgeler için mutlaka atıksuya özgü KOİ bileşenlerinin analiz edilerek belirlenmesi gerekmektedir.

 

·           CCOD,deg,IAT: Arıtma tesisi girişinde biyolojik olarak ayrışabilir KOİ konsantrasyonu, mg/L

tSS, dim = tSS

 

FT = 1.072(T-15)

·           b: 15 oC’de mikroorganizmalar için ölüm katsayısı (gün-1)

Y: Mikroorganizma dönüşüm oranı (g KOİ/ g KOİbiyolojik ayrışabilir)

FT: Sıcaklık düzeltme faktörü

T: Sıcaklık, 0C

XinorgSS,IAT = B. XSS,IAT

·           B: AKM’nin inert kısmı: B değeri 0.2 ila 0.3 (%70 ila %80 organik) arasında alınabilir. Eğer bu değer için hiçbir çalışma mevcut değilse ham atıksu için B = 0.3 ve birincil çöktürme tankından çıkış için B = 0.2 alınması tavsiye edilmektedir.

XSS, IAT: Arıtma tesisi girişinde partiküler KOİ konsantrasyonu, mg/L

 

Fosfor giderimi sonucu oluşan çamur:

SPd,P = Qd.(3.Xp,BioP + 6.8.XP,Prec,Fe + 5.3.XP,Prec,Al ) /1000

·           SPd,P: Fosfor giderimi sonucu oluşan çamur miktarı, kg/gün

XP, BioP: Biyolojik olarak giderilen fosfor konsantrasyonu, mg/L

XP, Prec, Fe: Demir kullanılarak çöktürülen fosfor konsantrasyonu, mg/L

XP, Prec, Al: Alüminyum kullanılarak çöktürülen fosfor konsantrasyonu, mg/L

Biyolojik fosfor giderimi için biyolojik giderilen fosforun miligramı başına 3 mg AKM hesaba katılabilir. Kimyasal fosfor gideriminde ise; kimyasal olarak demir bileşikleri kullanılması durumunda mg giderilen fosfor başına 6.8 mg AKM ve kimyasal olarak alüminyum bileşikleri kullanılması durumunda mg giderilen fosfor başına 5.3 mg AKM oluşmaktadır.

 

Günlük oluşan toplam çamur miktarı (SPd, kg AKM/gün):

SPd = SPd, C + SPd, P

 

5. Adım: Biyolojik reaktör içinde gerekli olan AKM kütlesi (MSS, AT):

MSS, AT = tSS. dim.SPd

 

6. Adım: Son çöktürme havuzu dip çamurunda AKM konsantrasyonu (SSBS):

      SVI: Çamur hacim indeksi, L/kg

tTh: Son çöktürme havuzunda çamur yoğunlaştırma süresi, saat

-           SVI ve tTh değerleri için Tablo E3.3 ve Tablo E3.4’den yararlanılabilir.

 

Tablo E3.3 Çamur hacim indeksi için standart değerler

Arıtma hedefi

SVI (L/kg)

Uygun

Uygun olmayan

Nitrifikasyonsuz

100-150

120-180

Nitrifikasyon + denitrifikasyon

100-150

120-180

Çamur stabilizasyonu

75-120

100-150

 

Tablo E3.4: Atıksu arıtma derecesine bağlı olarak tavsiye edilen yoğunlaştırma süresi

Atıksu Arıtma Tipi

Yoğunlaştırma süresi tTH (saat)

Nitrifikasyonsuz aktif çamur tesisleri

1.5 – 2.0

Nitrifikasyonlu aktif çamur tesisleri

1.0 – 1.5

Denitrifikasyonlu aktif çamur tesisleri

2.0 – (2.5)

·           Yoğunlaştırma süresinin 2 saati aşması biyolojik reaktörde çok ileri bir denitrifikasyon gerektirir. Bu yoğunlaştırma süreleri sadece düşük çamur hacim indeks değerleri ve küçük çamur geri devir oranına uygun olarak sağlanır.

 

7. Adım: Geri Devir Hesabı:

Geri devir çamurundaki AKM konsantrasyonu (SSRS) hesabı:

Çöktürme havuzlarının tabanından çamur çekilirken oluşan kısa devre akımları sebebiyle havuz tabanındaki AKM konsantrasyonu geri devir çamuru içerisinde seyrelir. Çöktürme havuzlarında çamur toplama yöntemine göre SSRS hesabı aşağıdaki gibi yapılmaktadır.

 

sıyırıcı üniteleriyle     SSRS ~ 0,7.SSBS

emme üniteleriyle     SSRS ~ 0,5 - 0,7.SSBS

 

Geri devir oranı (RS) hesabı:

RS = QRS/Q                                                                                                      

·           QRS: Geri devir çamur debisi

 

İçsel geri devir oranı:

      RC: Toplam geri devir oranı

SNH4, N: Nitrifiye edilecek amonyum konsantrasyonu = CN, IAT, mg/L

SNO3, EST: Çıkıştaki nitrat konsantrasyonu, mg/L

 

      IR: İçsel geri devir oranı

RS: Aktif çamur geri devri

 

8. Adım: Reaktör içi biyokütle konsantrasyonu (SSAT):

 

9. Adım: Biyolojik reaktör hacmi (VAT):

 

Buradan VD/V oranı kullanılarak aerobik ve anoksik tank hacimleri hesaplanabilir.

Anaerobik reaktör hacmi hidrolik bekletme süresi (θh) seçilerek boyutlandırılmıştır.

Anaerobik Hacim =

 

10. Adım: Oksijen İhtiyacı:

Karbon giderimi sonucu tüketilen oksijen:

      OUd, C: Karbon giderimi sonucu tüketilen oksijen miktarı, kg O2/gün

CCOD, IAT: Giriş KOİ konsantrasyonu, mg/L

SCOD, inert, EST: Çıkış çözünmüş inert KOİ konsantrasyonu = SCOD, inert, IAT, mg/L

XCOD, SP: Karbon giderimi sonucu oluşan çamurun KOİ eşdeğeri, mg/L

 

Nitrifikasyon sonucu tüketilen oksijen:

      OUd, N: Nitrifikasyon sonucu tüketilen oksijen miktarı, kg O2/gün

SNO3, D: Denitrifiye edilecek nitrat konsantrasyonu, mg/L

SNO3, IAT: Giriş nitrat konsantrasyonu, mg/L        

SNO3, EST: Çıkış nitrat konsantrasyonu, mg/L

 

Denitrifikasyon sonucu açığa çıkan oksijen:

       OUd, D: Denitrifikasyon sonucu açığa çıkan oksijen miktarı, kg O2/gün

 

 

Saatlik oksijen ihtiyacı (OUh):

Oksijen ihtiyacının belirlenmesinde azot ve karbon yüklerindeki günlük salınımlar dikkate alınmalıdır. Bu amaçla karbon için fC, azot için fN pik faktörleri kullanılır. fC ve fN değerleri Tablo 13’e göre seçilir. Bu değerlerin belirlenmesi şu şekilde yapılabilir: İlk olarak, fC değeri 1 kabul edilerek tasarıma esas çamur yaşına göre Tablo E.3.5’den fN değeri seçilir ve bu değerler kullanılarak OUh hesaplanır. Bu adımdan sonra, fN değeri 1 kabul edilerek tasarıma esas çamur yaşına göre Tablo E3.5’ten fC değeri seçilir ve bu değerler kullanılarak OUh hesaplanır. Büyük olan OUh sonucu saatlik hava debisi olarak kabul edilir.

 

Tablo E3.5 Oksijen ihtiyacı hesabında kullanılan pik faktörler

fC ve fN değerleri

Çamur yaşı (gün)

         4               6               8            10           15              25

fC

BODd,BOD,I için  f N≤ 1200 kg/gün

BODd,BOD,I için  f N> 6000 kg/gün

        1.3            1.25          1.2          1.2          1.15           1.1

         -                 -              -             2.5          2.0             1.5

                                          2.0          1.8          1.5              -

 

11. Adım: Son çöktürme havuzu:

Yüzeysel yükleme hızı

·           qA: Yüzeysel yükleme hızı,  m/sa

qSV: Çamur hacim yükleme hızı,  m/sa

DSV: Seyreltilmiş çamur hacim indeksi, L/m3

SSEAT: Son çöktürme havuzu girişinde AKM konsantrasyonu, kg/m3

 

Yatay akışlı çöktürme havuzlarında çıkış AKM konsantrasyonunun 20 mg/L’den düşük olabilmesi için qSV ≤ 500 L/m2.sa olmalıdır.

 

Son çöktürme tankı yüzey alanı hesabı:

·           AST: Son çöktürme havuzu alanı, m2

Qwwh: Saatlik yağışlı hava debisi, m3/sa

 

Bu yöntemde son çöktürme tankı derinliği 4 kısma ayrılmıştır.

h1: Temiz su bölgesi, m

·           min 0.5 m olmalıdır.

h2: Ayırma bölgesi/ geri devir bölgesi, m

·          

h3:Yoğun akış ve depolama bölgesi, m

·          

h4: Yoğunlaştırma (thickening) ve çamur ayırma bölgesi, m

·          

Toplam havuz derinliği = htot = h1 + h2 + h3 +h4

Bu derinlik çöktürme havuzunun merkezinden 2/3 yarıçap uzağındaki derinliktir ve en az 3 m olması istenir. Dairesel çöktürme havuzlarında kenar su derinliği 2.5 m’den büyük olmalıdır.

Klasik yönteme göre biyolojik proses (karbon, azot, fosfor giderimi) hesabı

Biyolojik proses hesabında azot-fosfor giderimi gerçekleştirecek bir A2O prosesinin tasarımı  için klasik yöntem kullanılarak bir tasarım klavuzu oluşturulmuştur. Tablo E3.6’da bu yöntem için kullanılan semboller ve birimleri verilmiştir.

 

Tablo E3.6 Klasik yönteme göre hesaplamalarda kullanılan sembol listesi

Sembol

Açıklama

Birim

maxQevsel

Maksimum evsel atıksu debisi

m3/gün

N

Nüfus

Kişi

ortQevsel

Ortalama evsel atıksu debisi

m3/gün

Q

Günlük maksimum su kullanım

L/N.gün

Qbaca

Yağışlı havalarda kanalizasyon bacalarından sisteme giren debi

m3/gün

Q24

Ortalama atıksu debisi

m3/gün

Qh

Hesap debisi

m3/gün

Qmax,12

Maksimum atıksu debisi

m3/gün

Qmin,37

Minumum atıksu debisi

m3/gün

Qsızma

Sızma debisi

m3/gün

n1, n2, n3 ve n4

Sabit değerler

-

PF

Pik faktörü

-

Vd

Dolu kesitte atıksu akış hızı

m/s

Qd

Dolu kesitte atıksu debisi

m3/s

J

Taban eğimi

-

N

Boru tipine bağlı katsayı

-

D

Çap

m

H

Yükseklik

m

T

Izgara çubuk kalınlığı

m

E

Izgara çubukları arası mesafe

m

A

Alan

m2

S0

Yüzey yükü

m3/m2.saat

SI

Çözünmüş inert KOİ konsantrasyonu

mg/L

XI

Partiküler inert KOİ konsantrasyonu

mg/L

SS

Kolay ayrışabilir KOİ konsantrasyonu

mg/L

XS

Partiküler KOİ konsantrasyonu

mg/L

CS

Biyolojik olarak ayrışabilir KOİ konsantrasyonu

mg/L

Μm

Heterotrof bakteriler için maksimum spesifik çoğalma hızı

g UAKM/gUAKM.gün

Μmn

Ototrof bakteriler için maksimum spesifik çoğalma hızı

g UAKM/g UAKM.gün

YH

Heterotrof bakteriler için substrat dönüşüm oranı

g UAKM/g KOİ

YA

Ototrof bakteriler için substrat dönüşüm oranı

g UAKM/g NH4-N

Kd

Heterotrof bakteriler için mikroorganizma ölüm hızı

g UAKM/g UAKM.gün

Kdn

Ototrof bakteriler için mikroorganizma ölüm hızı

g UAKM/g UAKM.gün

Ks

Heterotrof bakteriler için substrat yarı doygunluk sabiti

g bKOİ/ m3

KN

Ototrof bakteriler için amonyak yarı doygunluk sabiti

g NH4-N/m3

Ko

Ototrof bakteriler için oksijen yarı doygunluk sabiti

g/m3

bKOİ

Biyolojik olarak ayrışabilir KOİ

mg/L

θXA

Aerobik çamur yaşı

gün

θXA,min

Minumum aerobik çamur yaşı

gün

SNH

Arıtma tesisi çıkışında amonyum azotu konsantrasyonu

mg/L

VD

Denitrifikasyon bölmesinin hacmi

m3

V

Nitrifikasyon ve denitrifikasyon bölmelerinin toplam hacmi

m3

θX

Toplam çamur yaşı

gün

NOx

Nitrata dönüşen amonyak azotu miktarı

mg/L

fd

Ölen biyokütlenin inert partiküler KOİ’ye dönüşüm oranı

 

S

Çözünmüş KOİ

mg/L

(NH4-N)e

Arıtma tesisi çıkışında amonyum azotu konsantrasyonu

mg/L

YN

Biyokütle net dönüşüm oranı

g KOİ/g KOİ

Anoksik şartlarda heterotrofik mikroorganizmaların hız yavaşlama katsayısı

-

NDP

Denitrifikaston potansiyeli

mg/L

SNO

Arıtma tesisi çıkışında nitrat azotu konsantrasyonu

mg/L

PXBio

Günlük oluşan biyolojik çamur miktarı

kg/gün

PXT

Günlük oluşan toplam çamur miktarı

kg/gün

bp KOİ

Biyolojik olarak ayrışabilen partiküler KOİ

mg/L

p KOİ

Toplam partiküler KOİ

mg/L

PXI

Günlük oluşan inert çamur

mg/L

PXf

Atıksudaki sabit katı maddelerden oluşan çamur

mg/L

XT

Reaktör içi AKM konsantrasyonu

mg/L

Oksijen ihtiyacı

kg O2/sa

SOİ

Standart şartlarda (20 0C, 1 atm basınç, 0 oksijen konsantrasyonu) oksijen ihtiyacı

kg O2/sa

C20

20 0C’de oksijen doygunluk konsantrasyonu

mg/L

CT

İşletme sıcaklığında oksijen doygunluk konsantrasyonu

mg/L

CL

Reaktör içinde minimum oksijen konsantrasyonu

mg/L

Α

Atıksu için oksijen transfer verimi düzeltme katsayısı

-

Β

Atıksu için oksijen doygunluk konsantrasyonu düzeltme katsayısı

-

F

Tıkanma katsayısı

-

R

Toplam geri devir oranı

-

IR

İçsel geri devir oranı

-

RAS

Aktif çamur geri devir oranı

-

θh

Hidrolik kalış (bekletme) süresi

saat

XR

Geri devir çamurunda AKM konsantrasyonu

mg/L

TNe

Arıtma tesisi çıkışında toplam azot konsantrasyonu

mg/L

 

Bu yöntemde, atıksudaki KOİ bileşenleri yapılacak analizler sonucu belirlenmelidir. Farklı bölgelerdeki evsel atıksular için ve/veya kanalizasyona endüstriyel atıksu girişinin yoğun olduğu bölgeler için mutlaka atıksuya özgü KOİ bileşenlerinin analiz edilerek belirlenmesi gerekmektedir.

Atıksudaki KOİ bileşenleri:

      SI : Çözünmüş inert KOİ konsantrasyonu, mg/L

XI: Partiküler inert KOİ konsantrasyonu, mg/L

SS: Kolay ayrışabilir KOİ konsantrasyonu, mg/L

XS: Partiküler KOİ konsantrasyonu, mg/L

CS: Biyolojik olarak ayrışabilir KOİ konsantrasyonu, mg/L

Nitrifikasyon ve denitrifikasyon yapan aktif çamur sistemlerinde çamur yaşı, nitrifikasyon yapan mikroorganizmaların özgül çoğalma hızına göre belirlenir (Tablo E3.7). 20 0C’deki standart değerlerin tasarıma esas işletme sıcaklığına göre, Arhenius denklemi kullanılarak düzeltilmesi gerekmektedir. Havalandırma havuzunda ortalama oksijen konsantrasyonu genellikle 2 mg/L kabul edilebilir.

 

Tablo E3.7 Nitrifikasyon-Denitrifikasyon yapan mikroorganizmalar için kinetik sabitler

Parametre

Birim

Değer

(20 0C)

θ

 

Heterotrof bakteriler için maksimum spesifik çoğalma hızı,

μm 

g UAKM/g UAKM.gün

6

1.07

Ototrof bakteriler için maksimum spesifik çoğalma hızı, μmn

g UAKM/g UAKM.gün

0.75

1.07

Heterotrof bakteriler için substrat dönüşüm oranı, YH

g UAKM/g bKOİ

0.4

-

Ototrof bakteriler için substrat dönüşüm oranı, YA

g UAKM/g NH4-N

0.12

-

Heterotrof bakteriler için mikroorganizma ölüm hızı, kd

g UAKM/g UAKM.gün

0.12

1.04

Ototrof bakteriler için mikroorganizma ölüm hızı, kdn

g UAKM/g UAKM.gün

0.08

1.04

Heterotrof bakteriler için substrat yarı doygunluk sabiti, Ks

g bKOİ/ m3

20

1.00

Ototrof bakteriler için amonyak yarı doygunluk sabiti, KN

g NH4-N/m3

0.74

1.053

Ototrof bakteriler için oksijen yarı doygunluk sabiti, Ko

g/m3

0.5

-

 bKOİ: Biyolojik olarak ayrışabilir KOİ

: Arrhenius sıcaklık düzeltmesi denklemi

Biyolojik azot-fosfor giderimi yapan aktif çamur sistemlerinde çamur yaşı nitrifikasyon yapan ototrofik mikroorganizmalara göre seçilir.  Bu mikroorganizmaların maksimum çoğalma hızı heterotrofik biyokütleye göre çok düşüktür. Bu mikroorganizmaların sistemden yıkanmaması için çamur yaşı nitrifikasyon yapan biyokütleye göre seçilir.

 

1. Adım: Minumum çamur yaşı hesabı:

Bulunan minumum çamur yaşı gün içerisinde tesise gelen pik TKN konsantrasyonun ortalama TKN konsantrasyonuna bölünmesiyle elde edilen pik faktörü (PF) ile çarpılarak aerobik çamur yaşı bulunur.

Hesaplanan aerobik çamur yaşına göre çıkışta NH4-N konsantrasyonun standart değerin altında kaldığı aşağıdaki formüle göre kontrol edilir. Uygun değer elde edilemezse θXA yeniden hesaplanır.

 

Denitrifikasyon bölgesi hacminin hesaplanabilmesi için ilk olarak VD/V oranı seçilir.

     (0,1 – 0,5 arası seçilebilir)

      VD: Denitrifikasyon bölmesinin hacmi, m3

      V: Nitrifikasyon ve denitrifikasyon bölmelerinin toplam hacmi, m3

 

Tüm sistemin çamur yaşı aşağıdaki formülle belirlenir.

Buna göre çıkışta biyolojik olarak ayrışabilen çözünmüş KOİ konsantrasyonu

 

formülüyle hesaplanır.

 

Bu adımda azot kütle dengesi kurulur. Bu amaçla ilk olarak arıtma tesisine gelen TKN konsantrasyonunun belirli bir kısmının nitrifikasyon prosesiyle nitrat azotuna dönüştüğü kabul ve nitrata dönüşen amonyak azotu (NOx) miktarı belirlenir.

 

2. Adım: Günlük oluşan biyolojik çamur miktarı (PXBio)

       fd: Ölen biyokütlenin inert partiküler KOİ’ye dönüşüm oranı

 

3. Adım: Oksitlenmesi gereken amonyak azotu miktarı:

Bu adımda bulunan sonucun başlangıçta kabul edilen nitrata dönüşen amonyak azotu (NOx) miktarına yaklaşık eşit olması gerekmektedir.

 

4. Adım: Denitrifikasyon potansiyelinin (NDP) belirlenmesi:

    

         YN: Biyokütle net dönüşüm oranı, g KOİ/g KOİ

 

        : Anoksik şartlarda heterotrofik mikroorganizmaların hızı için yavaşlama katsayısı

 

5. Adım: Çıkış nitrat azotu konsantrasyonunun (SNO) belirlenmesi:

 

6. Adım: Çıkış toplam azot konsantrasyonunun (TNe) belirlenmesi:

Arıtma tesisi çıkışındaki toplam azot konsantrasyonun toplam azot deşarj standardından küçük olması durumunda seçilen anoksik bölme hacmi oranı uygundur. Aksi halde VD/V oranı yeniden seçilerek hesaplar tekrarlanır.

 

7. Adım: Günlük oluşan çamur miktarı (PXT):

  

      PXI: Günlük oluşan inert çamur miktarı, kg/gün

PXI = [(1 – bp KOİ / p KOİ).UAKM].Q/( UAKM/AKM)

      bp KOİ: Biyolojik olarak ayrışabilen partiküler KOİ, XS

p KOİ: Toplam partiküler KOİ, XS + XI

       PXf: Atıksudaki sabit katı maddelerden oluşan çamur, kg/gün

 

8. Adım: Toplam Reaktör Hacmi (Anoksik + Aerobik) (VT):

Reaktör içi AKM konsantrasyonu (XT) seçilir.

                                  

Havuz hacmi hesaplandıktan sonra uygun havuz geometrisi belirlenir.

 

9. Adım: Oksijen İhtiyacı (Oİ):

Havalandırma ekipmanının özelliklerine göre standart şartlardaki oksijen ihtiyacı belirlenir. Havalandırmanın difüzörlerle yapılması halinde aşağıdaki formülden yararlanılabilir.               

      SOİ : Standart şartlarda (20 0C, 1 atm basınç, 0 oksijen konsantrasyonu) oksijen ihtiyacı

C20 : 20 °C’de oksijen doygunluk konsantrasyonu, (9.08 mg/L)          

CT : İşletme sıcaklığında oksijen doygunluk konsantrasyonu

CL : Reaktör içinde minimum oksijen konsantrasyonu

: Atıksu için oksijen transfer verimi düzeltme katsayısı, (0.3 – 1.2)

: Atıksu için oksijen doygunluk konsantrasyonu düzeltme katsayısı (0.7 – 0.98)

F: Tıkanma katsayısı, (0.9)

       E: Difüzörler için oksijen transfer verimi

 

 

10. Adım: Geri devir oranı (R):

      IR: İçsel geri devir oranı

      RAS: Aktif çamur geri devir oranı

 

 

11. Adım: Biyolojik fosfor giderimi:

Biyolojik fosfor giderimi için planlanan anaerobik reaktörün hidrolik bekletme süresi (θh = 0.5-2 saat) arasında seçilir ve hacmi hesaplanır.

 

Çamur yaşının biyolojik fosfor giderimini de içerecek şekilde hesaplanması:

Toplam biyolojik reaktör hacmi (VT) = Vanaerobik + Vanoksik + Vaerobik

Reaktörde tutulan toplam çamur miktarı = VT.XT

 

Toplam çamur yaşı,

, formülü ile bulunur.

12. Adım: Hidrolik bekletme süresinin hesaplanması:

 

13. Adım: İçsel geri devir oranının belirlenmesi:

Aktif çamur havuzu çamur geri devir akımında AKM konsantrasyonu (XR) seçilir.

RAS = XT/(XR – XT)

·           RAS: Aktif çamur geri devir oranı

·           Geri devir çamurunda AKM konsantrasyonu (XR = 4000 – 12000 mg/L).

 

IR = R – RAS

 

14. Adım: Son çöktürme havuzu:

Son çöktürme havuzlarının boyutlandırılmasında dikkat edilmesi gereken hususlar, hidrolik yüzey yükü, katı madde yükleme hızı, hidrolik bekletme süresi ve derinliktir. Bu havuzlarda;

·           Hidrolik yüzey yükü: 16 – 48 m3/m2.gün

·           Katı madde yükleme hızı: 4 – 6 kg/m2.saat

·           Hidrolik bekletme süresi: 1 – 4 saat

·           Derinlik: 3.5 – 6 m

 

Çökeltme havuzu toplam alanı (AT):

Yüzey alanı belirlendikten sonra katı madde yükleme hızının kontrol edilmesi gereklidir.

 

Atılan çamur debisi:

 

 

 

EK 4

 

Dezenfeksiyon  

 

Dezenfeksiyonla, hücre duvarının parçalanması, hücre geçirgenliğinin bozulması, hücre protoplazmasının kolloid yapısının bozulması ve enzim aktivitesinin inhibisyonu yoluyla mikroorganizmalar inaktif hale getirilmektedir. Dezenfeksiyona etki eden faktörler, temas süresi, dezenfektan konsantrasyonu, su içerisinde bulunan diğer bileşiklerin miktarı ve tipi, sıcaklık, mikroorganizma tipi ve suyun diğer özellikleridir. Sıcaklık arttıkça dezenfeksiyon hızı artmakta ve aynı dezenfeksiyon verimini almak için gerekli temas süresi azalmaktadır.

Klorlamada temas süresi olarak ortalama debilerde 30–120 dakika, pik debilerde 20-60 dakika alınmalıdır. En az 2 adet klor tankı yapılmalıdır. Klor temas tankında katı maddelerin çökelmesinin önlenebilmesi için yatay akış hızı 2–4.5 m/dk olmalıdır. Reaktör içerisine şaşırtma duvarları ve perdeler ilave edilmesi durumunda perdeler üzerindeki açıklıkların toplam alanı, akımın geçtiği kesit alanının % 6-10’u arasında değişmelidir.

Ozon, arıtma tesisinde ozon jeneratörleri ile üretilir ve temas tankları vasıtasıyla atıksuya karıştırılır. Ozon reaktöre boru hattı üzerine döşenen statik karıştırıcılarla transfer edilir. Doğru tasarlanmış bir difüzörde ozon transfer verimi % 90’dır.

Elektromanyetik enerji, UV lambasından hücrelerin protein ve nükleik asitlerine (RNA-DNA) transfer edilir. UV ışını, organizma tarafından adsorbe edilir. Organizmaya adsorbe olan UV ışını, yansıma ile ölçülür. UV ışınının en önemli hedefi, DNA molekülüdür. DNA tarafından emilen ışığın hasar derecesi, UV ışınının dalga boyu ile ilgili olup en çok etki, 250-265 nm dalga boylarındadır. Bunun en elverişli değeri 254 nm dalga boyudur. UV lambaları, atıksu ile temas eden ve etmeyen şekilde iki türdedir.

Klorlama, ozonlama ve UV ile dezenfeksiyonun, arıtılmış atıksuda bulunan bakteri, protozoa ve virüslere olan etkisi Tablo 4.1’de verilmiştir. Tablo 4.2’de ise her bir dezenfektanın arıtılmış atıksu dezenfeksiyonundaki üstün ve zayıf yönleri verilmiştir.

 

Tablo 4.1 Klorlama, ozonlama ve UV ile dezenfeksiyonun, bakteri, protozoa ve virüslere olan etkisi

Mikroorganizma tipi

Klorlama

Ozonlama

UV

Bakteri

Çok etkili

Çok etkili

Etkili

Protozoa

Etkisiz-az etkili

Etkili

Çok etkili

Virüs

Çok etkili

Çok etkili

Etkili

 

Tablo 4.2 Klorlama, Ozonlama ve UV’nin atıksu dezenfeksiyonundaki üstün ve zayıf yönleri

Üstünlükleri

Zayıf yönleri

Klorlama

-Etkili bir dezenfektandır.

-Çok iyi bilinen bir teknolojidir.

-Bakiye klor kullanılabilir.

-İlk yatırımı ucuzdur.

-Klor gazından daha emniyetli olan kalsiyum ve sodyum hipoklorit kullanılabilir.

-Tehlikeli bir kimyasaldır.

-Diğer dezenfektantlara göre daha uzun temas süresi gerekir.

-Dezenfeksiyon yan ürünü oluşur.

-Atıksuyun TDS seviyesini bir miktar artırır.

-Cryprosporidium üzerinde etkili değildir.

-Düşük dozajlarda, bazı virüs, spor ve cysts türleri üzerinde etkili değildir.

Ozonlama

-Etkili bir dezenfektandır.

-Bazı virüs, spor, cysts ve oocysts türleri üzerinde  klora göre daha etkilidir.

-Klora göre daha kısa temas süresi gerekir.

-Daha az alan kaplar.

-Çözünmüş oksijeni artırır.

-Eser organik maddelerin konsantrasyonunun azaltılması için kullanılabilir

-Bakiye ozonun uzaklaştırılması gerekmektedir.

-Bakiye ozon etkisi yoktur.

-Düşük dozajlarda, bazı virüs, spor ve cysts türleri üzerinde etkili değildir.

-Korozif ve toksiktir.

-İlk yatırım ve işletme maliyetleri yüksektir.

UV

-Etkili bir dezenfektandır.

-Kimyasal madde kullanılmamaktadır.

-Bazı virüs, spor, cysts ve oocysts türleri üzerinde  klora göre daha etkilidir.

-Dezenfeksiyon yan ürün oluşumu yoktur.

-TDS seviyesini artırmaz.

-Güvenlidir.

-Klorlamaya göre daha az alan kaplar.

-Eser organik maddelerin konsantrasyonunun azaltılması için kullanılabilir .

-Bakiye etkisi yoktur.

-Düşük dozajlarda, bazı virüs, spor ve cysts türleri üzerinde etkili değildir.

-Hidrolik tasarım önemlidir.

-İlk yatırım maliyeti yüksektir.

-UV lambalarının yüzeyi zamanla kapanabilir.

 

 

EK 5

 

Derin Deniz Deşarjı Seyrelme Hesaplamaları

 

Birinci Seyrelme

Difüzör deliklerinden çıkan atıksu jetleri arasında girişim olmaması için delikler arasındaki mesafe (L), atıksu tarlasının yüzeyde teşekkül etmesi halinde,

L> 

Batmış tarla halinde ise,

L>

olmalıdır. Bu ifadelerde h, delik ekseni üzerindeki su derinliğini, ymaks ise batmış atıksu tarlasının üst sınırının, difüzör deliğinden olan uzaklığını göstermektedir. Difüzör delikleri şaşırtmalı ise bu değerlerin yarısı alınabilir.

 

Yoğunluk tabakalaşması bulunmayan (üniform) ortama yatay dairesel jet deşarjında, her halükarda atıksu bulutu su yüzeyine çıkmaktadır. Belirli bir derinlikte tutulma söz konusu değildir.

 

Durgun ve üniform yoğunluklu ortama yatay dairesel jet deşarjında, jetler arası girişim olmaması durumunda jet eksenindeki seyrelmeler (Sm) için aşağıdaki yaklaşık ifadeler verilmiştir. Bu ifadeler yaklaşık olmalarına rağmen, pratikte yaygın şekilde kullanılmaktadır. 

y/D < 0.89F   için         

y/D > 0.89F  için     

Burada, F, densimetrik Froude sayısı (boyutsuz), D, difüzör delik çapı (m), y difüzör deliğinden itibaren ölçülen düşey mesafe (m) olarak verilmektedir. Yukarıda bahsedilen eksenel seyrelme denklemlerinde y/D ve F’nin fonksiyonu olarak difüzör deliğinden 6D kadar uzaktaki noktaya göre rölatif seyrelme hesaplanmaktadır. Difüzörün delik kesitine göre rölatif eksenel seyrelmeyi bulmak için Froude sayısı (F) %7 arttırılarak, F'= 1.07F değeri için hesap yapılmaktadır.

 

Froude sayısı (F),

F=

formülünden hesaplanabilir. Burada, Uo, jetin difüzör deliğinden çıkış hızını (m/s), g', etkili yerçekimi ivmesini (=), =, , alıcı ortam yoğunluğunu (kg/m3),, atıksu yoğunluğunu (kg/m3), g, yerçekimi ivmesini (m/s2), D, difüzör delik çapını (m) göstermektedir.

Difüzör delikleri birbirine çok yakın olduğu durumda, jetler arasında girişim meydana gelmektedir. Bu halde atıksular adeta B kalınlıklı bir çizgisel kaynaktan deşarj ediliyor gibi düşünülmektedir. Bu durumda,  (y/B).F-4/3 > 20 için yatay dairesel jetlerdeki eksenel seyrelme (Sm),

Sm=0.38.(y/B).F-2/3

veya

Sm=0.38.g’1/3.q-2/3.y

ifadelerinden hesaplanabilir. Burada B,

B=()

bağıntısı ile tanımlanmaktadır. q ise birim difüzör başına düşen debidir. Oluşacak ortalama seyrelme de,

 

ifadesi ile hesaplanabilir.

İlk seyrelme hesaplarında, akıntı yoluyla oluşacak ilk seyrelmenin hesaplanarak diğer ilk seyrelme hesapları ile karşılaştırılması ve daha küçük olduğu durumlarda emniyet için bu seyrelmenin esas alınması faydalı olacaktır. Akıntı yolu ile olan ilk seyrelme (S0) daha basit olarak, süreklilik denklemi yardımı ile

Q0.S0 = u.b.h*

ifadesinden hesaplanabilir. Burada, Q0, difüzörden deşarj edilen toplam atıksu debisini, h*, atıksu tarlasının kalınlığını, u, akıntı hızını, b, akıntıya dik difüzör boyunu göstermektedir. Atıksu tarlası kalınlığı yüzeyde tarla halinde h*=h/5, batmış tarla sözkonusu olduğunda ise h*=ymaks/2 alınabilir. Akıntının difüzör eksenine paralel geldiği özel durumda etkili difüzör boyu, b=h/3 alınabilir.

Yoğunluğu derinlikle lineer olarak artan durgun (akıntısız) ortama yatay dairesel jet deşarjında atıksu jetleri arasında girişim olmaması durumunda, atıksu tarlasının yükselebileceği en yüksek nokta ile difüzör delik ekseni arasındaki mesafe, ymaks 

ymaks=

ifadesi ile hesaplanır.

 

Burada, , delik ekseni hizasındaki deniz suyu yoğunluğunu, , atıksu yoğunluğunu, Q1, ortama deşarj edilen atıksu debisini göstermektedir. Atıksu tarlasının en üst kısmındaki eksenel seyrelme, Sm’de

Sm=0.071.g’1/3.ymaks5/3.Q1-2/3

ifadesi ile verilmektedir. Bu durumda atıksu tarlası üst seviyesindeki ortalama ilk seyrelme, 

S0=1.71 Sm

ifadesinden hesaplanabilir.

Yoğunluğu derinlikle lineer olarak artan durgun (akıntısız) ortama yatay dairesel jet deşarjında atıksu jetleri arasında girişim olması durumunda, atıksu tarlasının yükselebileceği en yüksek nokta ile difüzör deliği arasındaki mesafe, ymaks ,

ymaks=

ifadesi ile hesaplanabilir. Burada, q, birim difüzör başlına düşen debiyi (m3/s.m) göstermektedir. Atıksu tarlasının en üst kısmındaki eksenel seyrelme, Sm’de

Sm=0.36.g’1/3.ymaks.q-2/3

ifadesi ile verilmektedir. Bu durumda atıksu tarlası üst hizasındaki ortalama ilk seyrelme, 

S0=Sm

eşitliğinden bulunabilir.

Deşarj ortamında akıntı hızının düşük olduğu durumlarda, yukarıdaki ifadelerden hesaplanan seyrelmeler gerçek değerlerden daha büyük çıkabilir. Bu durumda, atıksu tarlasının su yüzeyine doğru yükselmesi, net seyrelmede bir artış meydana getirmez. Bu yüzden, yoğunluk tabakalaşması olan veya olmayan ortamlar için seyrelme hesabı aşağıdaki yaklaşık hesap metoduna göre tahkik edilmelidir.

p= 

Sy=Sm(1/(1+p))

olmak üzere buradaki 1/(1+p) ifadesi atıksu tarlasının batmış vaziyette tutulmasının etkisini yansıtmaktadır. Araştırmalar p=2 olması halinde, atıksu bulutunun, deşarj bölgesinde su yüzeyinden itibaren derinliğin üst 2/3’lük kısmını kapsayacağını, difüzörden yeni ayrılan atıksuların ancak derinliğin 1/3’lük kısmında etkili olarak seyreltilebileceğini göstermektedir. Bu sebeple, pratikte p2 halinde, bu yaklaşık hesap metodu kullanılmamalıdır. p<2 halinde ise akıntı yoluyla ilk seyrelme de, 

S0=Sy

ifadesinden hesaplanır.

Lineer olmayan yoğunluk profiline sahip deniz ortamında ilk seyrelme hesaplarında 2 farklı yaklaşım uygulanabilmektedir.

a) Derinlik boyunca yoğunluk profilini her biri y kalınlıklı n adet üniform yoğunluklu parçaya ayırarak üniform yoğunluklu ortamlar için verilmiş bulunan ifadelerle nümerik çözüm

Bu durumda yoğunluk profili yaklaşık olarak basamak şeklinde kesikli bir profile dönüştürülerek her dilimde üniform ortam için verilen ifadelerle hesap yapılmaktadır. Bu halde, i. dilimin ortalama oşinografik yoğunluğu,

ifadesinden hesaplanır. Yoğunluk tabakalaşması Froude sayısı ve seyrelme miktarını etkileyeceği için dilim sayıları eşit alınarak i. dilimdeki Froude sayısı,

Fi =U0(

şeklini almaktadır. Denizsuyu ile seyreltilmiş atıksuyun yoğunluğu, deniz suyu yoğunluğuna eşit olduğunda, atıksu jetinin yükselmesi durmaktadır. Atıksu jeti içerisinde konsantrasyon ve yoğunluk değişimi söz konusudur. Konsantrasyonun maksimum olduğu jet ekseninde yoğunluk minimum olup, jet merkezindeki atıksular batmış tarlanın en üst seviyelerini teşkil etmektedir. Bu seviyede üst (MAXI) ile gösterilir. Üst seviye, jet merkezindeki yoğunluğunun (), (i. dilimin üst yüzündeki) deniz suyu yoğunluğuna eşit veya daha büyük olduğu ilk dilimin üst yüzeyi olarak belirlenir. Jetin ortalama yoğunluğunun , deniz suyu yoğunluğuna () eşit olduğu ilk dilimin üst yüzeyi ise orta (MİDİ) seviye olarak tanımlanır. Üst seviye, jetin eksenel yoğunluğunun () adım adım hesaplanıp deniz suyu yoğunluğu() ile karşılaştırılması ile bulunur. eksenel yoğunluğu,

bağıntısından hesaplanır. Ortalama oşinografik yoğunluk ise

ifadesinden, ortalama seyrelme ise

ifadesinden hesaplanabilir.  

 

b) Difüzör ekseni ile maksimum bulut yükselme derinliği (ymaks) arasında yoğunluğun lineer değiştiği kabul edilerek hesap;

Bulut yükselme mesafesi için çizgisel kaynak (jetler arası girişim olması) halinde, ymaks,

ymaks= 6.25 (g’q)2/3            

bağıntısından bulunur. Burada g' ve q bilindiği için, y’nin fonksiyonu olan ya çeşitli değerler verilerek y-grafiği çizilir. Bu şekilde yukarıdaki ifade ile verilen hiperbolün yoğunluk derinlik eğrisini kestiği nokta yardımı ile ymaks bulunur. Daha sonra, ymaks belli olduğu için yatay dairesel jetlerde girişim olması durumunda eksenel seyrelme,

Sm=0.36

ifadesinden hesaplanabilir. Jetler arasında girişim olmaması halinde, yatay dairesel delikler için yukarıdaki ifade yerine,

ymaks= 9.1 (Q.g’)2/5       

ve

Sm= 2.8

ifadeleri kullanılır. Burada,

=-

olarak tanımlanmaktadır.

 

İkinci Seyrelme

İkinici seyrelme, aşağıdaki hesap tekniği yardımı ile hesaplanabilir.

 için                L/b=(1+2/3)3/2

Burada, , x=0 noktasındaki türbülans difüzyonu katsayısını, L, x’in belli bir değeri için atıksu tarlası genişliğini, b, x=0 noktasındaki atıksu tarlası genişliğini, ile hesaplanan boyutsuz sabiti göstermektedir.

 

            Başlangıçtaki türbülans difüzyonu katsayısının

denklemi ile ifade edilebileceği ve Eddy difüzyonu katsayısı ()’nin de ortalama bir değer olarak, =0.01 alınabileceği  gösterilmiştir.

 

Atıksu tarlasının x ekseni boyunca uğrayacağı ikinci seyrelme için bu çözümler, aşağıdaki denkleme uygulanabilir.

Burada erf, standart hata fonksiyonunu göstermekte olup, standart hata fonksiyonu tablosu kullanılarak hesaplanmalıdır.

 

 

Üçüncü Seyrelme<