Lagünler ve İşlevleri

 

 

 

Lagünlerde çamur oluşan mekanizması anaerobik ve aerobik lagünlerde atıksu arıtma olayı binlerce yıl öncesine kadar gitmektedir. enerji ve teknoloji, işletme yoğun olmadığı için de küçük kırsal yerleşim alanlarında binlercesi kurulmuştur. Oluşturduğu ekosistem yapısı çok komplekstir. Kendi kendine arıtma mekanizmasına göre atıksu arıtılır.

 

Sudaki organik yükün azalmasına neden olan prosesleri a) seyrelme, homojenleşme b) kimyasal, fizikokimyasal (yumaklaşma, mekanizma, çökme, sağurma, notralizasyon v.b.) c) Biyokimyasal ayrışma yani atıksu içeriğini (karbonhidrat, protein, yağ gibi organik maddeleri) biyomasa dönüştürme diye ayırabiliriz. Burada bizi özellikle ilgilendiren fakültatif lagünlerde biyokimyasal ayrışma (arıtma) reaksiyonlarıdır. Bu mekanizma üzerinde duracak olursak;

 

- Çözünmüş veya partiküller organik maddeler bakteriler ve mantarlar tarafından biyokimyasal olarak parçalanırlar. Bunu kısaca heterotrof Substrat eliminasyonu olarak da tanımlayabiliriz.

 

- Yüksek bitkilerin ve alglerin fotesentezleri ile lagünün biyojen havalandırılması algler ve bakteriler arasında simbiyez yaşama tarzı

 

- Fotomimyasal reakiyonların; foto oksidasyonun alglerin ve bakterilerin metabolizma ürünlerinin kombine etkileri ile ligninlerin, polifenollerin, humin maddelerinin ve aynı zamanda serbest suspanse biyomasın yumaklaşması teşvik edilmektedir.

 

Fitoplanktonların kendi kendine yumaklaşmalarında fotosentez sırasında oluşan CaCO3 ve Fe (OH)3'in de rolü vardır. Çözünmüş organik maddteler de kalkid veya ince dispers monokarbonatlar tarafından adsorbe edilmektedir.

 

- Hayvansal küçük organizmalar tarafından, özellikle su-çamur sınırındaki aktiviteleri ile madde taşınmasının ivmelenderilmesi:

 

Biyolojik çimlerin boşluklarında, yüzeylerinde protozoalar sınır tabakalar yenilemesi yaparlar. Fırçalı kurtlar (Tubifex) ventilasyon yaparlar; sinek = Chironomus (Zuchmichenlar ve) larvaları da çamur yüzeyinin çamur içine taşınmasını sağlar. Bu çamurda yerleşik hayvanların biyoması 1- 2.5 kg TBM/m2 civarındadır. Çamur chironomide'ler ve Tubificide'ler sayesinde 4-8 cm derinliğe kadar iyice oksitlenmiştir. Bu nedenle anılan hayvancıklar sayesinde olmamaları durumuna göre çamur 101 veya 102 katı daha fazla havalanmıştır. Kan damarları gibi ince bir havalandırma kanal olukları ağı oluşturulmuştur. Bu sayede de çamurun aerobik stabilizasyonu (ayrıştırılması) teşvik edilmektedir. Chironomus'ların sayısı Tubifex'lerin aleyhine çoğalırsa, buradaki ekolojik dena bosulacak ve çamur aktarılması yanı sıra çamur havalandırılması (kapilasite kurulması nedeni ile) gerçekleşmediği için; kılcal borularla metan ve N2 birikmesi olacaktır. İşte bu gazlar ani çamur patlamalarına neden olabilmektedir. Tubifex ve Chironomas gibi hayvancıkların çamur organik maddelerini yemeleri sonucu çamurda stabilizasyon gerçekleţmektedir. Bu da çok O2 tüketimi demektir. 100.000 Chironosmus Larva populasyonu 1 m2 bulunması halinde Co2 tüketimi 10,20 g O2/m2 gün'dür. Tubificide, ve Chironomide'lerin kılcal boru sistemleri ile çamir hem havalanmakta, hem de Tubificide'lerin besin maddesi almaları ile aktarılmaktadır. Olay pnömatik bir keyiçnin çalışma tarzına benzetilebilir. Tubificide'ler günde kendi ağırlıklarının bir çok katını nakledebilirler. (10 kg/m2.gün) Bir m2'de yaklaşık 1.7.106 populasyon bulunur. Bu da 2.5 kg TBM/m2 demektir. 1 m2 alanda, 0.05 kalınlığında bir kesiti incelediğimizde 55 kg kütleyi 5 günde aktarır. Tamamen aktarılmış çamurda 10 000 fert/m2 bulunması halinde dışkı şeklindeki birikimler 12 haftada 8-12 mm'lik tabaka kalınlığındadır.

 

Hayvansal organizmaların dışkıları çamurun şekil değiştirmesine, dane boyutuna ve yoğunluğunu arttırarak sebep olmaktadır. Özellikle Chironomide larvaları kılcal borularda ikamet ederken ipek ipliği gibi salgıladıkları madde ile borunun içinidokumaları çamur yapısını sağlamlaştırmakta ve suyuna akım hızı 0.3 m/sn civarlarında çamuru kaldıramamaktadır.

 

 

Çamur yiyen hayvancıklar tarafından çamurun stabilize edilmesi çamurun aerobik mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılarak giderilmesinden daha fazladır. Bu nedenle gereğinde çamura Tubificide'lerin ve Chironomide'lerin aşılanması da düşünülebilir.

 

Çamur'da ortalama olarak 400.000 fert/m2 bulunur. ekstrem durumlarda bu sayı 1,7.106 fert/m2 yi de bulmaktadır. (2.5 kg TBM/m2). KBM (kuru biyomas) olarak ise su içeriğine bağlı olarak 350 ---- 750 g/m2.gün CM'si % 30 veya fazladır.

 

Tubifekx yediği organik maddenin % 50 sini gelişme ve solunum metabolizması için kullanılmaktadır. Buna göre 53 ---- 113 g OM/m2.gün tüketmektkedir. 400.000 fert /m2 debi eliminasyon verimi ise 14--- 31 g OM/m.gün civarındadır ve bu değer bile iyidir. Çamur yüzeyindeki organik maddenin stabilizasyonunda midyeler de önemli rol oynamaktadır. Ancak midyelerin O2 gereksinimleri ve istekleri Tubificide'lere kıyasla fazladır.

 

- Zooplanktonların yüzme hareketleri sırasında oksijensiz yerlerde turbulenli karışımı sağlamaları

 

- Organizmaların kullandıkları kinetik enerji ise atıksuyun organik madde içeriğinden kaynaklanmaktadır.

 

- Biyolojik ince filtrasyon olayı; serbest suspanze bakteriler yerleşik hayvanı sal organizmalar (Protozoo, sünger, midye, böcek larvaları, yosun hayvancığı, rotator v.s ) ve zooplantonlar tarafından gioderilmektedir. Zooplankton'lar atıksu ile birlikte gelen bakterilerinyaklaşık % 99 'zuna varan kısmını bu şekilde tutmaktadır. Bu özellikle de patojen organizmaların giderilmesi açısından büyük önem arzetmektedir. Bu çeşit mikrobiyolojik savaş su ortamında insan sağlığı lehine gerçekleşmektedir. Biyolojik ince filtrasyon özellikle olgunlaştırma lagünlerinde (maturation pords) uygulanır.

 

- Çözünmüş anorganik maddelerin genel bitki bakteri veya mantar biyomasına geçmesi ile uzaklaştırılması

 

- Dip çamurundaki anaerobik fermantasyon prosesleri yoluyla da enerji bakımından zengin (metan, H2) bileţiklerin atmosfere geçmesi

 

Stokes Yasasına göre;

 

Vs = 9/18 ( t- w) d2/2

 

Vs = çökme hızı (cm/sn)

 

g = yer çekimi (981 cm/sn2)

 

d = dane çapı (cm)

 

z = Vizkozite (g/cm.sn)

 

et = organizma yoğunluğu (g/cm3)

 

gw = suyun yoğunluğu (g/cm3)

 

Çöken organik maddttelerin ilavesi ile tüketilmesi arasındaki dengenin bozulması çürük çamur sıralarının oluşmasına neden olur.

 

 

 

Bu faekültatif lagünlerden çıkış suyu çok düşük BOI5 değerine ve çok düşük bakteri saıysına olması nedeni ile tarımsal alanların sulanmasında kullanılabilir. (Uhlmann ve Suhwarz 1980)

 

 

Besin Maddesi veya Yem Lagünleri

 

Bilinen canlılar arasında en çok kendi kendine yeteni toprakta, tatlı suda ve denizde bulunan prokaryot mavi-yeşil alglerdir. Enerjilerini güneş ışığından, karbonlarını CO2'den, azotlarını atmosfer N2'den CO2'in indirgenmesi için gerekli olan elektronları da H2O'dan sağlanlar. mikroalglerin yüksek oranda protein içermesi çabuk üremesi insanların kültürünü yapmaya zorlamıştır. İzmir Arıtma Tesisi Projesi kapsamında sağ alg kültürü havuzları düşünülebilir. Burada sadece heterotrof algler (Chlorella ellipsoiden) yerine otogrof alglerin (Scenedesmus acutus 276-3a: Spirulina) yetiştirilmesi söz konusudur. Bu amaç için kullanılan havuzların (göletlerin) büyüklükleri 0.4-160 ha ve derinliği ise 0.2-1.0 m arasında değişmektedir. Mikroalglerin bileşiminde bulunan önemli ana madde ham proteindir. Scenedesmus Almaryo koşullarında yetiştirildiğinden % 14-16 protein içermesi; sıcak yörelerde (İzmir v.b) %35-40 dolayında içereceği tahmin edilmektedir. (Krantu.Meffert 1966). Halbuki soya fasulyesinde aynı değer % 1.8-2.5 dolayındadır. Soeder (1970) yaptığı bir çalışmada Scenedesmus acutus ve Spirulina maxima kültürlerinde KM'de de % 50-60 arasında ham protein saptanmıştır. Scenedesmus 276-3 a mn amino asitlerini soyaninki ve inek sütününki ile karşılaştırdığımızda glisin'den Pralin'e kadar tüm diğer amino asitleri nin yüksek düzeyde bulunduğu görülür. Mikroalglerin vitamin içerikleri de sebze ve meyvelerinkinden çoktur. Scenedesmus acutus'un her kg'da 2 kg klorofil 4.5 gr karotenorol bulunur. Koyu yeşil renkte olan Scenedesmus'un kurutozon ıspanak gibi lezzetlidir; en iyi bitkisel protein kaynağıdır. Yetişkin insanın günlük ihtiyacını karşılamaya 60-80 gramı yeterlidir.

 

Peru ve Tayland'da 15 gr. kuru Scenedesmus/N.gün düşmektedir. Ancak insan gıdası ve hayvan yemi olarak kullanılmadan önce toksikolojik açıdan değerlendirilmesi gerekir. Yapılar çalaşmalarda 400 gr'a kadar yeniden Scenedesmus kuru maddesi kandaki urik asit konsantrasyonunu anormal miktarda artırmamıştır. (Müller-Wecker 1973). Pb, Cd, 34-Benzpren, Floranten gibi zararlı maddeler de alg bünyesinde birikebilir (Çizelge - ).

 

Çizelge : Zararlı maddelerin algdeki konsantrasyonu

------------------------------------------------------------------

Mikro algler Dortmund'daki

Zararlı maddeler Dortmund Tayland Sebze ve meyveler

-------------------------------------------------------------------

Pb (mg/kg KM) 37 6 3-20

Cd (mg/kg KM) 2.3 0.4 1-3

3.4 Benzpren 39 1.4 10-20

(mg/kg KM)

Floranten (mg/kg KM) 444 91 100-400

---------------------------------------------------------------------

Bu nedenle de yeni protein kaynaklarının toksikolojik ve zararlı maddeler arasından sakıncasız olduğunu ortaya koymak gerekecektir.