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

Stabilizasyon Havuzlarý - 9...

Fakültatif Stabilizasyon Havuzlarý...

Arýtýmý etkileyen tüm parametreleri dikkate alan bir tasarým yöntemi mevcut deðildir. Mevcut olan tasarým denklemleri bazý kabul ve yaklaþýmlarý içermektedir. Tasarýmcýlar karmaþýk yöntemlerden uzak durmak ve kendileri için en iyi verilerin mevcut lagün sistemleri olduðunu hatýrlamalýdýrlar. Bazen mevcut lagün sistemlerinin iþletim ile ilgili özelliklerini içeren amprik tasarým denklemleri sadece basit deðil ayný zamanda da etkilidirler.

Tasarým Kriterleri...

Fakültatif stabilizasyon havuzlarýnýn tasarýmýný etkileyen faktörler aþaðýda sýralanmýþtýr :

- Organik yük
- Alýkonma süresi
- Ýklim
- Havuz derinliði
- Seri baðlý havuz sayýsý
- Atýksu tipi
- Havuzlarýn hidrolik özellikleri
- Ýstenen çýkýþ suyu kalitesi

Sýcaklýk ve Diðer Ýklimsel Faktörler...

Lagün tasarýmcýlarý temel olarak, biyolojik arýtým süreci ile ilgilidirler. Arýtým hýzý artan sýcaklýk ile artar. Bu olgu en iyi bir þekilde "Arrhenius" baðýntýsý ile açýklanabilir :

t_R = ( t_{R - 35} ) ( THETA ) ^{35 - T}

Burada ;

t_R : T ^O C'de lagündeki nominal alýkonma süresi ( gün )
t_{R - 35} : 35 ^O C'de lagündeki nominal alýkonma süresi ( gün )
THETA : Sýcaklýk düzeltme faktörü

Herman ve Gloyna 1958 yýlýnda seri baðlý fakültatif lagünler üzerinde yaptýklarý çalýþmanýn sonucunda % 90'lýk bir arýtým verimi eldesi için t_{R - 35}'in 3.50 gün olmasý gerektiðini saptamýþlardýr. Sýcaklýk düzeltme faktörü, THETA, ise 1.085 olarak belirlenmiþtir.

Marais 1970 yýlýnda Güney Afrika'daki lagünler üzerinde yaptýðý çalýþmalarýn sonuçlarýný açýklamýþtýr. Havuzlarýn tabanýndaki anaerobik aktivitenin 15 ila 19 ^O C'nin altýndaki sýcaklýk deðerlerinde azaldýðýný saptadý.

Fakültatif lagüne giren atýksuyun içerisindeki katý maddeler tabana çökelirler ve anaerobik koþullarda ayrýþtýrýlýrlar. Kýsmi ayrýþmaya uðramýþ maddeler havuzun sývý fazýna geri beslenirler. Bunlarýn aerobik tabakada giderildikleri kabul edilmektedir. Bu nedenle, aerobik fazýn organik yükü sadece giriþ atýksuyundaki çözünmüþ maddeler deðil, ayný zamanda tabandan geri beslenen organik maddeler ile de ilgilidir. Geri besleme en az iki yýllýk bir iþletim sonucunda oluþacaktýr.

Özellikle kýþ mevsiminde, sýcaklýðýn anaerobik aktiviteyi iyice azalttýðý bir deðere inmesi durumunda, tabanda organik madde birikimi oluþacaktýr. Bahar aylarýnda sýcaklýðýn artmasý ile birlikte anaerobik aktivite de hýzlanacaktýr. Sonuçta, kýsmi ayrýþmaya uðramamýþ çözünmüþ organik maddeler geri beslenecektir.

Tabakalaþma...

Biyolojik aktivitenin artmasý kadar, artan sýcaklýk da bazý olgularý gündeme getirecektir. Tabakalaþma, fakültatif lagünün verimli bir þekilde iþletilebilmesini engelleyen en büyük etmendir. Yüksek sýcaklýk ve þiddetli güneþ radyasyonu nedeni ile, lagünün üst tabakalarý alt tabakalara kýyasla daha fazla ýsýnacaktýr. Isýnan su kitlesi daha düþük yoðunluða sahip olduðundan üst tabakada kalma eðilimi gösterecektir. Sonuçta, birbirinden kesin olarak ayrýlmýþ iki farklý tabaka oluþacaktýr ( "epilimnion" ve "hypolimnion" ). Bu tabakalar, keskin sýcaklýk deðiþiminin gözlendiði "thermocline" ile ayrýlýr. Bu nokta, ayný zamanda Ç.O. konsantrasyonlarýnýn kesin ayýrýmýný da belirler.

Tabakalaþmanýn oluþmasýnda en önemli faktör ýþýk geçirimliliðidir. Bu olgu renk ve bulanýklýk tarafýndan etkilenir. Lagünlerdeki bulanýklýðýn temel nedeni alglerdir. Suda hareket eden algler, yüzeyden uzaklaþtýkça yüksek güneþ ýþýðý absorbe ederler. Yüzeydeki su tabakasýnýn ýsýnmasý ile viskozitesi azalacaktýr. Hareket yeteneði olmayan algler daha soðuk ve daha viskoz tabakalara doðru çökeleceklerdir. Sonuçta, yüzeyden hemen aþaðýda bir alg örtüsü oluþacaktýr. Güneþ ýþýnlarý bu tabakayý aþamazlar. Bu tabaka 3 ila 50 cm kadar derinde olabilir. Sonuçta, lagünde sadece çok sýð bir tabaka aerobik halde kalacaktýr.

Tabakalaþma bir kez oluþtuktan sonra, artýk lagün tamamen kararlý haldedir. Ilýman iklimlerde, gündüz saatlerinde oluþan tabakalaþma, gece saatlerinde üst tabakalarýn soðumasý nedeni ile oluþan karýþým sonucunda ortadan kalkabilir.

Tabakalaþmanýn diðer bir olumsuz yaný da, giren atýksuyun kýsa çevrintilere neden olmasýdýr. Giren atýksuyun sýcaklýðý nispeten havuzun sýcaklýðýndan daha fazla olduðundan, giren akým yüzeye, sýcak su tabakalarýna doðru yükselecek ve bu sýcak üst tabakada hareket ederek çýkýþa ulaþacaktýr. Sonuçta, çok az bir hacim içerisinde kalacaðýndan alýkonma süresi azalacaktýr. Bu da, çýkýþ suyu kalitesinin azalmasýna neden olacaktýr.

Tabakalaþma rüzgar tarafýndan yaratýlan karýþým sonucu ortadan kalkar. Rüzgar havuz içeriðini düþey yönde karýþtýrýr ve aerobik tabakanýn derinliðinin artmasýna neden olur. Bu nedenle, lagünlerin çevresinde en az 100 m'lik bir boþ alan býrakýlmalýdýr. Rüzgar Ç.O.'nin yüzeyden daha derin tabakalara ulaþmasýna neden olur. Dalga yaratarak, hava - su arakesit yüzeyini ve dolayýsý ile oksijen transferini arttýrýr.

Algler...

Tüm lagünlerde, 10 ⁶ hücre / mL'ye varan miktarlarda aþýrý alg üremesi söz konusudur. Suda bulunan C, N, P gibi nutrientler ve güneþ ýþýðý alg büyümesini teþvik eder. Sonuçta, fotosentez ile oksijen üretirler. Üretilen bu oksijen aerobik bakterilerin organik maddeleri oksitlemelerinde kullanýlýr. Algler geceleri ve aþýrý bulutlu havaya sahip gündüz saatlerinde fotosentez gerçekleþtiremezler. Bu sürede respirasyon yaparlar. Respirasyon hýzý fotosentez hýzýnýn 1 / 15'i kadardýr. Çünkü respirasyon süresince oksijen miktarý kýsýtlýdýr. 30 mg / L'lik alg konsantrasyonunun 0.20 mg / L . saat'lik hýzda respirasyon gerçekleþtirdiði saptanmýþtýr. Fotosentez havuzun pH'ýný yükseltir.

Yüksek alg konsantrasyonlarý suyun bulanýklýðýný arttýrýr ve güneþ ýþýnlarýnýn geçirgenliðini azaltýr. Sonuçta fotosentez azalacaktýr. Respirasyon hýzý ile fotosentez hýzýnýn eþit olduðu noktada 750 nm dalga boyuna sahip radyasyonun sadece % 1'i mevcuttur. Bu derinlik 2 ila 70 cm arasýnda deðiþir.

Çýkýþ suyunda bulunan algler ilave bir kirlilik yaratýrlar. Alglerin üremesi normal stabilizasyon sürecinin tersidir. Kararlý basit inorganik maddeler ( fosfat, nitrat, bikarbonat ) karmaþýk hücresel maddelere dönüþtürülür. Alg ölümü ile bunlar suya geri beslenir. Diðer iklimsel faktörlerin yanýnda, yaðýþ miktarý da dikkate alýnmalýdýr. Olumlu yanlarý ; seyreltme, Ç.O. ilavesi ve türbülanstýr.

Sistematik Tasarým...

Sýcaklýðýn arýtma verimine etkisi dikkate alýnýr ve güneþ radyasyonunun tasarýma dahil edilmemesi saðlanýrsa, birinci derece kinetik bazýnda bir tasarým denklemi geliþtirilebilir. Lagündeki organik maddenin stabilizasyon hýzýnýn, lagündeki biyolojik olarak ayrýþabilir organik madde konsantrasyonu ile orantýlý olduðu kabul edilebilir. Buharlaþma ve sýzmanýn olmadýðý ve havuz içeriðinin tam karýþýmlý olduðu kabul edilecek olursa, BOÝ dengesi aþaðýdaki gibi kurulabilir ( Kararlý þartlarda ) :

( L_Ý ) ( Q ) = ( L_E ) ( Q ) + ( k ) ( L_E ) ( V )

Burada ;

L_Ý : Havuza giren BOÝ konsantrasyonu ( mg / L )
L_E : Havuzdan çýkan BOÝ konsantrasyonu ( mg / L )
Q : Atýksu debisi ( m³ / gün )
V : Havuz hacmi ( m³ )
k : 1.ci derece BOÝ giderim hýz katsayýsý ( 1 / gün )

Yukarýdaki denklemin her iki tarafý da L_Ý'ye bölünecek olursa ;

Q = ( L_E / L_Ý ) [ ( Q ) + ( k ) ( V ) ]

L_E / L_Ý = ( Q ) / [ ( Q ) + ( k ) ( V ) ]

L_E / L_Ý = 1 / { 1 + [ ( k ) ( V ) / ( Q ) ] }

denklemi elde edilebilir. Alýkonma süresi ;

t_R = V / Q

olduðundan, sonuçta ;

t_R = [ ( L_Ý / L_E ) - 1 ] ( 1 / k )

ifadesi bulunur. Yüzey alaný cinsinden ;

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

eþitliði yazýlabilir.

1.ci derece reaksiyon hýz sabiti 0.30 ila 0.50 1 / gün arasýnda alýnabilir. 0.26 1 / gün deðeri daha gerçekçi olarak sunulmaktadýr. Reaksiyon hýzýnýn sýcaklýða baðýmlýlýðý aþaðýdaki gibi tanýmlanabilir :

k_T = ( k₂₀ ) ( THETA ) ^{T - 20}

THETA, sýcaklýk düzeltme terimi 1.090 olarak önerilmektedir.

Yukarýdaki denklemler, nihai BOÝ için aþaðýdaki gibi yazýlabilir :

L_{U - E} / L_{U - Ý} = [ ( i_P ) + ( S_P ) ( i_S ) ] / [ 1 + ( k ) ( t_R ) ]

t_R = { ( L_{U - Ý} / L_{U - E} ) [ ( i_P ) + ( S_P ) ( i_S ) ] - 1 } ( 1 / k )

A = { ( Q ) / [ ( D ) ( k ) ] } { ( L_{U - Ý} / L_{U - E} ) [ ( i_P ) + ( S_P ) ( i_S ) ] - 1 } ( 1 / k )

Burada ;

L_{U - Ý} : Nihai giriþ BOÝ konsantrasyonu ( mg / L )
L_{U - E} : Nihai çýkýþ BOÝ konsantrasyonu ( mg / L )
i_P : Sývý kitlesine disperse olan L_{U - Ý}'nin fraksiyonu
i_S : Çamur olarak çökelen L_{U - Ý}'nin fraksiyonu
S_P : Havuz içeriðine geri beslenen fermentasyon ürünleri olarak çamurdaki BOÝ kaybý

Yukarýdaki denklemde, çamurdan geri beslenen BOÝ'nin sýcaklýða baðýmlýlýðý yer almamýþtýr.

Lagündeki karýþým derecesi, elde edilecek mantýklý tasarým denklemi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. En basit yaklaþým ile, lagün içeriði tam karýþýmlý olarak kabul edilebilir.

"Thirumurthi" aþaðýda sunulan "Wehner - Wilhelm" denklemini kullanarak ara karýþýmlý reaktörleri tanýmlamýþtýr :

L_E / L_Ý = { ( 4 a ) [ exp ( d / 2 ) ] } / { [ ( 1 + a )² exp ( a / 2 d ) ] - [ ( 1 - a )² exp ( - a / 2 d ) ] }

a = [ 1 + 4 ( k ) ( t_R ) ] ^{1 / 2}

Burada ;

d : Boyutsuz dispersiyon katsayýsý ( Piston akýmlý reaktörler için 0, tam karýþýmlý reaktörler için ise oo. Lagünler için genelde 1.00 deðeri önerilmektedir. )

Olgunlaþtýrma Havuzlarý...

Fakültatif lagünlerin çýkýþ suyu genelde 40 ila 60 mg / L BOÝ konsantrasyonunu saðlar ( Alg katkýsý hariç ). Bununla birlikte, daha katý alýcý ortam deðerlerinin varlýðýnda, özellikle koliform giderimi için olgunlaþtýrma havuzlarý uygulanmalýdýr. Bu havuzlarda hem BOÝ hem de nutrient giderimi de gerçekleþir. BOÝ giderimi çok az düzeydedir.

Çýkýþ suyundaki bakteri konsantrasyonu önemli bir faktördür. Çünkü, özellikle geliþmekte olan ülkelerdeki lagünlerin çýkýþ suyu, mansabýnda içme suyu kaynaðý olan alýcý ortamlara boþaltýlmaktadýr. Bakterilerden ziyade, ölüm hýzlarý daha yavaþ olan insan saðlýðý için daha tehlikeli fekal bakteriler önemlidir. Bunlarýn ve zararlý virüslerin giderimi için havuz derinliði 1.50 m'den daha derin olmamalýdýr.

Olgunlaþtýrma havuzlarý iki veya daha fazla sayýda hücrenin birbirine seri baðlanmasý ile teþkil edilmelidir. Havuzlar küçük olmalý ve rüzgar etkisinden az etkilenmelidir. Birden fazla sayýda hücrenin kullanýmý ile tasarým denklemleri aþaðýdaki gibi yazýlabilir :

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

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

Olgunlaþtýrma havuzlarýndaki fosfor, pH'ýn yükseldiði gündüz saatlerinde Ca₅( PO₄ )₃( OH ) ( "hydroxycipatite" ) formunda çökelir. Çökelme 8'den büyük pH deðerlerinde daha hýzlýdýr. Nitrat denitrifikasyon ile azota dönüþtürülür. Ýngiltere'deki yaz þartlarýnda denitrifikasyon hýzý 1.00 g N / m ² . gün'dür.