Türkçe metni rahat izleyebilmeniz için, "browser" ýnýzýn "document encoding" ini "Turkish" olarak deðiþtirdiniz mi ? ...

Stabilizasyon Havuzlarý - 10...

Stabilizasyon havuzlarý, genelde, anaerobik, fakültatif ve aerobik ( olgunlaþtýrma ) havuzlarýndan oluþur. Atýksuyun organik madde ve askýda katý madde içeriði düþükse, anaerobik lagünler çoðu zaman uygulanmaz. Bu durumda, fakültatif lagünlerin tasarýmýnda, tabanda birikecek çamur dikkate alýnmalýdýr.

Arýtýlacak atýksuyun kalitesi sadece lagün sisteminin yükünü ve dolayýsý ile yüzey alanýný etkilemez, ayný zamanda anaerobik lagünlerin kullanýlýp kullanýlmayacaðýný da belirler. Ayrýca, uygulanabilecek ön arýtým sistemlerini de saptar.

Çýkýþ suyunun saðlamasý gereken standart deðerler olgunlaþtýrma havuzlarýnýn alýkonma süresini de etkiler. Özellikle çýkýþ suyunun bakteri konsantrasyonu olgunlaþtýrma havuzlarýnýn tasarýmýnda en önemli faktördür. Çýkýþ suyundaki algler bunlarýn giderilmesini zorunlu kýlabilir.

Bünyesinde biyolojik arýtýmý inhibe edebilecek toksik endüstriyel atýksu içermeyen ve BOÝ deðeri 600 mg / L'den daha az olan atýksularýn arýtýmýnda anaerobik lagünler tesis edilmeyebilir. 60 mg / L'lik çýkýþ BOÝ konsantrasyonu eldesi için 1.50 m derinliðe sahip fakültatif lagünlere, iklimsel özelliklere baðlý olarak 100 ila 350 kg BOÝ / ha . gün arasýnda deðiþen yükleme hýzý uygulanabilir. Alýkonma süresi 24 ila 48 gün arasýndadýr.

Arýtýlacak su kýsmen veya tamamen endüstriyel nitelikli ise, organik madde içeriði yüksek olmasa bile, fakültatif lagünlerde daha uzun alýkonma süreleri uygulanmalýdýr. Birçok endüstriyel nitelikli atýksu bakteri metabolizmasýný inhibe edebilecek toksik madde ( Hg, Zn, Cu, Cd, fenoller, siyanürler, sülfürler, yaðlar ) içerebilir. Özellikle yaðlar havuz yüzeyini kaplarlar ve güneþ ýþýnlarýnýn geçmesini ve oksijen transferini engeller. Bu tür atýksularýn arýtýmý için yüzey alaný, dolayýsý ile alýkonma süresi arttýrýlmalýdýr.

Ön Arýtým...

Alýþýlagelen biyolojik atýksu arýtma sistemlerinde, atýksu önce ön arýtma ünitelerinden geçirilir. Bu üniteler ; ýzgara, kum tutucu ve ön çökeltme havuzlarýndan ibarettir. Ön arýtým ünitelerinin uygulanýp uygulanmayacaðýný aþaðýdaki faktörler belirler :

- Atýksuyun özellikleri
- Tasarým ve inþaat kademelerinde mevcut mali olanaklar
- Bakým ve onarým faaliyetleri
- Anaerobik lagünün varlýðý

Lagün sistemleri ön arýtým üniteleri olmaksýzýn uygulanabilir. Ancak, uzun vadede deðiþik iþletme sorunlarý ortaya çýkacaktýr. Izgara ve kum tutucunun uygulanmamasý durumunda, açýk kanallarda ve borularda çökelmeler oluþacak ve sonuçta týkanmalar meydana gelecektir. Atýksuyu daðýtan sistem verimli çalýþmayacak ve havuzlara eþit debi girdisi saðlanamayacaktýr. Havuzlarýn temizlenme sýklýðý azalacak, yüzücü maddeler nedeni ile sinek sorunu ve kötü bir görünüm ortaya çýkacaktýr.

Uygulanacak ýzgara, yatayla belirli bir eðime sahip olmalý ve çubuk aralýklarý tercihen 25 mm olmalýdýr. Ham atýksu içerisindeki iri yüzücü madde miktarý fazla ise, ince ýzgaralarýn yükünü hafifletmek amacý ile, çubuk aralýklarý 100 mm olan kaba ýzgaralar, ince ýzgaralardan önce kullanýlabilir. Tasarýmda, ýzgaraya yaklaþým hýzýnýn 0.30 m / sn'den yüksek olmasýna dikkat edilmelidir. Maksimum hýz ise 1.00 m / sn'yi aþmamalýdýr. Yük kaybý aþaðýdaki denklem ile hesaplanabilir :

Q = ( m ) ( A ) ( 2 g ) ( H )

Burada ;

Q : Debi ( m³ / sn )
H : Menba ve mansap su seviyeleri arasýndaki fark ( m )
A : Batýk boþluk alaný ( m² / sn )
g : Yerçekimi ivmesi ( = 9.81 m / sn² )
m : Orifis tipine baðlý katsayý ( Temiz çubuk ýzgara için = 0.60 )

Izgaranýn devreden çýkmasý veya bakým - onarým faaliyetleri durumunda gelen atýksuyu ýzgaranýn çevresinden dolaþtýracak bir "by - pass" kanalý tesis edilmelidir.

Izgaralar sürekli olarak belirli aralýklarla ( tercihen her 4 saatte 1 ) temizlenmelidir. Toplanan maddeler yakýlabilir veya üzerinde en az 50 cm'lik toprak ( tercihen kireç ) tabakasý bulunacak þekilde gömülebilir.

Kum tutuculardaki yatay akým hýzý her debide sabit olmalýdýr. Bunun için, genelde, parabolik enkesitli yatay akýmlý dikdörtgen çýkýþ ( kontrol ) yapýsýna sahip kum tutucular kullanýlmaktadýr. Enkesit, uygulamada, inþaat kolaylýðý açýsýndan yamuk enkesite dönüþtürülmektedir. 0.20 mm tane büyüklüðüne sahip maddelerin çökelmesini saðlamak için yatay akým hýzý 0.30 m / sn olmalýdýr.

Temizlik amacý ile birden fazla sayýda kum tutucu inþa edilmelidir. Temizleme sýklýðý debiye ve atýksuyun niteliðine baðlýdýr. Toplanan kumlar araziye gömülebilir.

Debi ölçümü genelde üçgen veya dikdörtgen savak ile yapýlýr. Bu tür ünitelerden önce organik madde ve kum çökelmesi oluþmaktadýr. Bunu önlemek amacý ile "Parshall" savaklarý kullanýlabilir. Debi ölçümü derinlik ölçümüne yarayan basit skalalar ile yapýlabilir. Büyük tesislerde otomatik ölçüm yapan üniteler kullanýlabilir.

Ön arýtým endüstriyel nitelikli atýksular için gereklidir. Özellikle sanayi tipine göre deðiþen endüstriyel atýksularda bol miktarda inorganik silt ve yüzücü madde bulunabilir. Et kesim ünitelerinin atýksularýnýn ön arýtýmýnda 3 ila 6 mm'lik elekler kullanýlabilmektedir. Birçok atýksu için yað tutucular da uygulanabilmektedir. Alýkonma süreleri 20 ila 60 dakika arasýndadýr. Yüzeysel hidrolik yükleri ise 0.04 m³ / m² . dakika'dýr.

Anaerobik Havuzlar...

Anaerobik havuzlar, aerobik ayrýþýmý minimize etmek amacý ile kullanýlýrlar. Yüzey yükünü arttýrmak amacý ile 4 ila 6 m derinlikte inþa edilirler. Anaerobik havuzlar, temelde, çökelen organik maddenin çürümesini gerçekleþtiren bir çökeltme havuzu gibi tanýmlanabilirler. Çürüyen kitlenin sýcaklýðý, yüzey suyunun sýcaklýðýndan ziyade, zeminin sýcaklýðýna eþittir. Isý farklýlýðýndan dolayý, yüzeyin hemen altýnda termoklin tabakasý oluþur. Çünkü, zemin sýcaklýðý hava sýcaklýðýndan daha düþüktür. Havuzlar derin ise, tabandaki sýcaklýk düþük olacaktýr.

Anaerobik havuzlar iþletmeye alýndýktan hemen sonra, çökeltme havuzu gibi çalýþýrlar. Çökelen katýlarýn anaerobik olarak ayrýþmasý belirli bir süre gerektirir. Dengeli bir çürümenin oluþabilmesi için minimum süre 3 aydýr. Bu süre çamur aþýsýnýn yapýlmasý ile azaltýlabilir.

Sýcaklýk çamur çürüme sürecinde önemli bir etkiye sahiptir. Herhangi bir biyolojik aktivite, 35 ^O C'ye kadar, artan sýcaklýk ile artar. 15 ^O C'nin altýndaki sýcaklýklarda ise çürüme hýzý minimum seviyededir. Bu nedenle, soðuk iklimlerdeki anaerobik havuzlar basit bir çökeltme havuzu gibi iþlev görürler.

Çamur çürüme sürecinde metan ve karbondioksit gazlarý oluþur ve bunlar atmosfere karýþýrlar. Gaz kabarcýklarý yukarýya doðru yükselirken, yarattýklarý karýþým etkisi ile çamur tabakasýnýn üniform bir yapýya kazanmasýna neden olurlar. Bununla birlikte, gaz kabarcýklarýnýn oluþumu olumsuz bir etkiye de sahiptir. Tabanda çökelmiþ çamurun yukarýya yükselmesine ve çýkýþ suyu ile birlikte kaçmasýna neden olur. Gaz kabarcýklarý ile yüzeyde biriken yüzücü çamur tabakasýnýn olumlu bir etkisi de vardýr. Soðuk havalarda lagünden ýsý kaçmasýna engel olurlar. Bununla birlikte, sinek oluþumuna neden olurlar.

Anaerobik havuzlarýn olumsuz bir yaný da koku oluþumuna neden olmalarýdýr. Ayrýca, sinek oluþumuna neden olabilirler ki bu da halk saðlýðý açýsýndan tehlikelidir. Bu tür halk saðlýðý açýsýndan olumsuz etkilerin önlenmesi için, lagünler yerleþim birimlerine en fazla 1 km yakýn inþa edilmelidir.

Tüm bu olumsuz koþullar, olgunlaþtýrma havuzu çýkýþ suyunun ( sýcak ve aerobik ) anaerobik lagünün baþýna geri çevrilmesi ile ortadan kaldýrýlabilir. Bu suyun anaerobik lagünün yüzeyine spreylenmesi sinek sorununu ortadan kaldýrýr. Nispeten sýcak olan geri çevrim suyu anaerobik lagünün yüzeyinde ince bir aerobik tabaka yaratacaktýr. Koku oluþturan gazlar bu tabakada oksitlenecek ve kötü koku yayýlýmý azalacaktýr. Bununla birlikte, geri çevrimin yapýlabilmesi için bir pompa gerekecektir. Pompa elektrik enerjisi sarfiyatýna neden olacaðýndan iþletme masrafý artacaktýr. Pompa, ayrýca, bakým ve onarým amaçlarý için bir operatör gerektirecek ve bu personelin maaþý da iþletme masraflarýnýn arttýracaktýr. Sonuçta, iþletme masraflarý yok denecek kadar az olan stabilizasyon havuzlarý, temel seçim özelliðini kaybedecektir. Çýkýþ suyunun geri çevrilmesi özellikle endüstriyel atýksular için uygulanabilir.

Özellikle soðuk iklimlerdeki anaerobik lagünlerin su sýcaklýklarýnýn belirli bir deðerde korunmasý için, lagünler PVC, stratafor veya naylon ile kaplanabilir.

Anaerobik lagünlerin yükleme hýzlarý, fakültatif lagünler gibi, alansal organik yükleme hýzý ( kg BOÝ / ha . gün ) ile tanýmlanýr. Deðiþik nitelikteki atýksularýn deðiþik sýcaklýklara sahip bölgelerde arýtýmýnda, 1,000 ila 50,000 kg BOÝ / ha . gün arasýnda deðiþen deðerler uygulanmaktadýr. Anaerobik lagünlerin tasarýmýný alansal organik yükleme hýzýna göre yapmak, havuz derinliklerinin 2 ila 6 m gibi deðiþken deðerlere sahip olmasýndan dolayý kullanýþsýzdýr. Bu nedenle, özellikle anaerobik lagünlerin tasarýmýnda hacimsel organik yükleme hýzýnýn ( kg BOÝ / m³ . gün ) kullanýlmasý daha mantýklýdýr. Bu tasarým deðeri 0.03 ila 0.60 kg BOÝ / m³ . gün arasýnda deðiþir. Tasarýmda genelde 0.20 ila 0.24 kg BOÝ / m³ . gün'lük deðerler kullanýlmaktadýr. Tasarýmda kullanýlabilecek alternatif tasarým parametresi alýkonma süresidir. 20 ^O C'den daha yüksek su sýcaklýklarýnda aþaðýdaki alýkonma sürelerinin kullanýlmasý önerilmektedir.

Alýkonma süresi ( gün )	BOÝ giderimi ( % )
1.0	50
2.5	60
5.0	70

Bu deðerleri kabul etmeden önce, anaerobik lagünün temel fonksiyonunu incelemek gerekir. Eðer havuz, orta þiddetteki evsel nitelikli atýksularýn arýtýmý için kullanýlacaksa, temel fonksiyonu askýda katý madde giderimidir. Bu durumda lagün çökeltme havuzu gibi çalýþacaktýr. Tasarýmcý katýlarýn verimli bir þekilde çökelmesini saðlayacak alýkonma süresi ile ilgilenir. Normal olarak, 6 saat'lik alýkonma süresi yeterlidir. Ancak, çökelme, normal alýþýlagelen çökeltme havuzlarýndaki gibi yüksek verime sahip deðildir. Bu nedenle, en azýndan 24 saat'lik alýkonma süresi uygulanmalýdýr. Daha fazla bir sürenin uygulanmasýna gerek yoktur. Çünkü, etkin bir BOÝ giderimi beklemek yanlýþtýr. Anaerobik ayrýþma sonucunda, kýsmi ayrýþmýþ çözünmüþ organik maddeler havuz içeriðine geri beslenecek atýksuyun kirlilik derecesi artacaktýr.

Çökelebilir katý madde içermeyen, çözünmüþ organik madde içeriði yüksek olan endüstriyel nitelikli atýksularýn arýtýmýnda BOÝ giderimi saðlamak amacý ile kullanýlmalýdýrlar. Belirli bir alýkonma süresince yüksek BOÝ giderimi saðlarlar.

Yüksek kirliliðe sahip organik atýklarýn anaerobik lagünlerde arýtýmý ile ilgili birçok örnek mevcuttur. Örneðin, 5,200 mg / L BOÝ'ye sahip niþasta sanayi atýksularý, giriþ pH'ýnýn 3 olmasýna raðmen, 17 gün içinde 470 mg / L'lik BOÝ çýkýþ deðeri elde edilerek arýtýlabilmiþtir. 10.6'lýk pH'a sahip patates iþleme sanayi atýksularý, 6.10 m derinliðe ve 8 gün alýkonma süresine sahip anaerobik lagünde arýtýlmýþ ve % 74'lük bir BOÝ giderimi elde edilmiþtir. Yükleme hýzý oldukça yüksek olup 0.728 kg BOÝ / m³ . gün'dür. Þekerli atýksular 7 gün'lük alýkonma süresi sonunda % 70'lik arýtým verimi ile bertaraf edilmiþtir. Et kesim ünitesi atýksularý, 0.16 ila 0.48 kg BOÝ / m³ . gün'lük yükleme hýzlarý ile % 70 - % 90'lýk arýtým verimi ile arýtýlmýþlardýr. Kuzey Amerika'daki sebze ve meyve iþleme tesislerinin atýksularý, 2.40 ila 6.10 m'lik derinliðe ve 5 ila 25 gün'lük alýkonma süresine sahip anaerobik lagünlerde 340 ila 1,120 kg BOÝ / ha . gün'lük yükleme hýzlarý ile arýtýlmaktadýr.

Aþýrý kirli atýksularýn arýtýmý için anaerobik lagünlerin kullanýmý durumunda kazanýlan avantajlar aþaðýda sýralanmýþtýr :

- Düþük ilk yatýrým maliyeti
- Ýþletim kolaylýðý
- Enerji gerektirmemesi
- Þok yükleri absorblama yeteneði
- Düþük iþletme masrafý
- Düþük arazi gereksinimi
- Kum ve yüzücü madde giderme yeteneði
- Yað ve gres giderme yeteneði

Aerobik Lagünler...

Alýcý ortam standartlarýnýn daha katý olmasý durumunda, stabilizasyon havuzu çýkýþ suyunun kalitesini yükseltmek için havalandýrýcýlar kullanýlmaktadýr. Bu durumda, stabilizasyon havuzlarý mekanik havalandýrmalý lagünler haline geçerler. Üç tip vardýr :

- Havalandýrmalý stabilizasyon lagünü
- Fakültatif havalandýrmalý lagün
- Tam karýþýmlý havalandýrmalý lagün

Havalandýrmalý Stabilizasyon Lagünü...

Bu tip lagünlerde kullanýlan havalandýrýcýlarýn temel iþlevi, havuz içeriðinde tam karýþým yaratarak derin tabakalardaki suyun yüzeye taþýnmasýný saðlamaktýr. Tüm katýlar askýda halde tutulur. Bu lagünlerden sonra bir son çökeltme lagünü inþa edilmelidir. Çýkýþ suyu alg konsantrasyonu oldukça yüksektir.

Fakültatif Havalandýrmalý Lagün...

Bu havuzlarda kullanýlan havalandýrýcýlarýn temel iþlevi, gerekli olan oksijeni transfer etmektir. Karýþým, katýlarýn tabana çökelmesine olanak tanýyacak düzeyde tutulur. Bu nedenle, bu lagünden sonra bir son çökeltme lagünü inþa etmeye gerek yoktur. Üreyen aktif mikroorganizma konsantrasyonu oldukça düþüktür ve 20 ila 100 mg / L arasýndadýr. Çýkýþ suyunda bulunan alg miktarý, havalandýrmalý stabilizasyon lagününkinden daha düþüktür. Güç gereksinimi 1.0 ila 4.0 W / m³ arasýndadýr. Her 1 W / m³'lük güç girdisinin 20 mg / L'lik aktif katýyý çözeltide tuttuðu kabul edilmektedir. Gelen atýksuyun içerisindeki katý maddeler tabana çökeldiðinden, bunlar anaerobik olarak ayrýþtýrýlýrlar. Soðuk aylarda duran anaerobik faaliyet yaz aylarýnda tekrar canlanýr. Sonuçta, kýsmi ayrýþan çözünmüþ organik maddeler havuz içeriðine geri beslenirler. Bu ilave yük giren BOÝ'nin % 50'si kadardýr.

Tam Karýþýmlý Havalandýrmalý Lagün...

Bu tip lagünler, düþük mikroorganizma konsantrasyonuna sahip geri çevrimsiz aktif çamur süreçlerine benzerler. Katýlarýn tamamý askýda haldedir ve gerekli olan oksijen havalandýrýcýlar ile saðlanýr. Çýkýþ suyunda alge rastlanmaz. Aktif mikroorganizma konsantrasyonu 200 ila 400 mg / L arasýndadýr. Ancak, bazý özel atýklar için 8,000 ila 10,000 mg / L'ye kadar çýkabilirler. Çýkýþ suyu çökeltme iþlemine tabi tutulur. Lagünden çamur atýmý ve lagündeki alýkonma süresi önemlidir. Kritik alýkonma süresi, aþaðýdaki denklem ile tanýmlanabilir :

t_{R - C} = 1 / [ ( 0.33 ) ( Y ) ( k ) ( L_Ý ) ]

Burada ;

- t_{R - C} : Kritik alýkonma süresi ( gün )
- Y : Verim katsayýsý ( kg üreyen yeni hücre / kg tüketilen BOÝ )
- k : BOÝ giderim hýz katsayýsý ( L / mg . gün )
- L_Ý : Giriþ suyu BOÝ₅ konsantrasyonu ( mg / L )

Tabanda çamur çökelimi oluþmadýðýndan, sýcak aylarda geri besleme yoktur. Tasarým en soðuk aya göre yapýlýr. Havuz derinliði 3 ila 7 m arasýndadýr. Gerekli güç 6 ila 20 W / m³'tür. Lagünlerin içi kaplanabilir. Ömürleri genelde 10 yýl kadardýr. Delinme oluþursa, çamur delikten içeriye girecek ve anaerobik faaliyet sonucu oluþan gaz örtüyü yukarýya kaldýracaktýr.

Tasarým...

Aktif askýda katý madde konsantrasyonu yüksek olduðundan, tasarýmda her zaman 1. derece giderim denklemi kullanýlamaz. Daha mantýklý yaklaþým, havuzdaki BOÝ gideriminin hem BOÝ hem de aktif askýda katý madde konsantrasyonu ile orantýlý olduðu kabulü ile yapýlabilir. Kütle dengesi uygulanarak aþaðýdaki denklem yazýlabilir :

( Q ) ( L_Ý ) = ( V ) ( dL / dt ) + ( Q ) ( L_E )

( dL / dt ) = ( k ) ( X ) ( L_E )

Buradan ;

L_Ý - L_E = ( V / Q ) ( dL / dt )

ve

L_Ý - L_E = ( t_R ) ( dL / dt )

ifadeleri elde edilebilir. Bu denklemlerin düzenlenmesi ile ;

( L_Ý - L_E ) / [ ( X ) ( t_R ) ] = ( k ) ( L_E )

( L_E ) / ( L_Ý ) = 1 / [ 1 + ( k ) ( X ) ( t_R ) ]

t_R = ( L_Ý - L_E ) / [ ( k ) ( X ) ( L_E ) ]

A = { Q / [ ( D ) ( k ) ( X ) ] } { [ ( L_Ý ) / ( L_E ) ] - 1 }

eþitlikleri elde edilir. Bakterilerin sentez hýzý ;

( dX / dt ) = ( Y ) ( dL / dt )

þeklinde tanýmlanabilir. Tüm lagün için ;

[ ( X ) ( V ) ] / ( t_R ) = [ ( Y ) ( L_Ý - L_E ) ( V ) ] / ( t_R )

denklemi yazýlabilir. Tüm sistem için hücre dengesi ;

[ ( Y ) ( L_Ý - L_E ) ( V ) ] / ( t_R ) = ( b ) ( X ) ( V ) + ( Q ) ( X )

( Hücre sentez hýzý ) = ( Otoliz hýzý ) + ( Çýkýþ kaybý )

þeklinde kurulabilir. Buradan ;

X = [ ( Y ) ( L_Ý - L_E ) ] / [ 1 + ( b ) ( t_R ) ]

elde edilir.

Tam karýþýmlý lagünden sonra çökeltme havuzu yerine fakültatif lagünün kullanýlmasý durumunda ;

t_R = { 1 / [ ( Y ) ( k ) ( L_E ) - b ] } + ( L_E - L_F ) / [ ( X_F ) ( k ) ( L_F ) ]

denklemi yazýlabilir.

Havalandýrma, yüzeysel ( tercihen ) veya difüze sistem ile yapýlabilir. Yüzeysel havalandýrýcýlar havuzdan ýsý kaybýna neden olur. Yükleme hýzlarý, fakültatif havuzlar için 0.08 kg BOÝ / m³ . gün, tam karýþýmlý havuzlar için ise 0.80 kg BOÝ / m³ . gün olarak önerilmektedir.