Aktif Çamur Süreci...

"Aktif Çamur Süreci" ile ilgili Ýngilizce detay bilgi için "ani52/ani406.html" sayfasýna gidiniz...

Aktif çamur, organik ve inorganik maddeler içeren atýksu ile hem canlý hem de ölü mikroorganizmalarýn karýþýmýdýr. Aktif çamur süreci, mikroorganizmalarýn organik maddeyi oksijen kullanarak ayrýþtýrmalarý esasýndan yararlanýlarak geliþtirilen bir aerobik biyolojik arýtma sistemidir. Bu süreç bir ikincil arýtým sürecidir ve kendinden sonra son çökeltme havuzu tarafýndan izlenir. Klasik uygulamalarýnda ön çökeltme havuzu da kullanýlmaktadýr. Klasik aktif çamur sürecinde, atýksu, mikroorganizmalarýn yüksek konsantrasyonlarda bulunduðu havalandýrma havuzuna verilir. Organik madde, mikrobiyal büyüme için hem karbon hem de enerji kaynaðý olarak görev alýr ve yeni hücrelerin sentezinde kullanýlýr. Ayrýþma ürünleri olarak karbon dioksit ve su oluþur. Reaktörün içeriði "karýþýk sývý askýda katý madde" (MLSS) veya "karýþýk sývý askýda uçucu katý madde" (MLVSS) olarak tanýmlanýr ve büyük oranda mikroorganizmalardan ve biyolojik olarak ayrýþamayan maddelerden ibarettir.

Protozoalar tek hücreli mikroorganizmalar olup, bakteri ve kolloidal yapýdaki maddeler gibi katý besin maddeleri ile beslenirler. Atýksu arýtýmýnda 200'ün üzerinde protozoa tipi tanýmlanmýþ olmakla beraber, en baskýn türleri kirpikli olanlarýdýr. Bakterilerden bir veya iki kat daha büyük (10 ila 200 µm) organizmalar olduklarýndan ve ayrýca metabolizmalarý gereði aktif çamur süreçlerinde bir indikatör olarak kullanýlýrlar. Protozoalarýn büyük bir kýsmý mutlak aerobturlar ve bu nedenle bir aerobik ortamýn en mükemmel göstergesidirler. Bazý tipleri ise 12 saat süre ile anaerobik koþullarda yaþarlar. Protozoalar, bakterilere kýyasla toksik koþullara daha çok duyarlýdýrlar ve yokluklarý veya hareketsizlikleri süreçte toksisite sorunu olduðunu gösterir. Aktif çamur sürecinde belirli sayýda protozoanýn bulunmasý, sürecin iyi çalýþtýðýnýn ve kararlý durumda olduðunun bir göstergesidir.

Mikroorganizmalar, genellikle, % 70 ila 90 oranýnda organik, % 10 ila 30 oranýnda ise inorganik maddelerden meydana gelmiþlerdir. Mikroorganizmalarýn özellikleri atýksuyun kimyasal bileþimine ve organik maddeyi stabilize ettikleri ortamýn çevresel özelliklerine baðlýdýr. Düþük pH, düþük azot, düþük oksijen, ve/veya yüksek hidrokarbonlar, aktif çamur kütlesi içerisinde mantarlarýn baskýn oluþuna neden olur. Mantarlar, genelde ipliksi yapýda olduklarýndan, aktif çamurun çökelme özelliklerini bozarlar ve son çökeltme havuzundan bakteri kaçmasýna neden olurlar. Rotiferler, protozoalardan daha büyük olan çok hücreli hayvanlardýr ve belirli bakteriler kadar yumaklý tanecikleri de yiyecek kaynaðý olarak kullanýrlar. Mutlak aerobturlar ve uzun çamur alýkonma süresine sahip ve kararlý iþletilen aktif çamur süreçlerinde bulunurlar. Protozoalar gibi, bakterilere kýyasla toksik koþullara daha çok duyarlýdýrlar.

Karbonlu maddelerin giderimi için gerekli olan oksijen gereksinimi, genelde 5 günlük "biyokimyasal oksijen ihtiyacý, (BOÝ₅)" deneyi ile saptanýr. 5 günden daha büyük bir süreç için (örneðin 20 gün) sadece karbonlu maddelerin ayrýþýmýnda gerekli olan oksijen gereksiniminin saptanmasýnda, nitrifikasyon sürecinin inhibe edilmesi gerekir. Bu amaçla "allythiourea" kullanýlýr. Ön arýtýmdan geçmiþ veya geçmemiþ atýksudaki BOÝ₅ giderim hýzý, BOÝ'nin çözünmüþ, kolloidal ve askýdaki fraksiyonlarýna baðlýdýr. Evsel atýksu, genelde, % 30 ila 40 oranýnda çökelebilir BOÝ₅, ayný oranlarda kolloidal BOÝ₅, % 20 ila 40 oranýnda ise çözünmüþ BOÝ₅ içerir. Bu oranlar, belde eðer, sýcak iklime sahipse ve kanalizasyon þebekesi içerisinde akan atýksuyun alýkonma süresi yüksekse deðiþecektir. Sýcaklýk ile artan bakteriyel faaliyet, çökelebilir ve kolloidal BOÝ₅'in ayrýþýmýný hýzlandýrýr ve BOÝ₅'in çözünmüþ fraksiyonu artar. Organik madde yükleme hýzý sýcaklýk ve istenen arýtým kalitesine baðlýdýr. Genelde, birçok aktif çamur süreci, 0.15 ila 0.50 kg BOÝ₅ / kg MLSS . gün'lük karbonlu organik madde yükleme hýzýna ve 3 ila 30 gün'lük katý alýkonma süresine göre tasarýmlanýr. Çýkýþ suyu kalitesini bozan en önemli unsur yüksek askýda katý madde (AKM) konsantrasyonudur.

Çýkýþ suyu içerisindeki mikrobiyal kütle BOÝ₅ konsantrasyonunu arttýrýr. Bu deðer, süreç tasarýmýna baðlý olarak, toplam BOÝ₅'in % 10 ila 70'ine karþýlýk gelir. Bu nedenle, aktif çamur çýkýþ suyu mutlaka iyi bir çökeltimden geçirilmelidir. Çýkýþ suyu kalitesinin azalmasýna neden olan diðer etmenler ise, yetersiz alýkonma süresi ve karýþým, geri çevrim oranýnýn düþük olmasý ve düþük oksijenlendirme kapasitesidir. Tipik evsel atýksularýn arýtýmý amacý ile iyi tasarýmlanmýþ bir aktif çamur süreci, 5 mg/L veya daha düþük bir BOÝ₅ çýkýþ konsantrasyonu saðlayabilir. Maksimum debiye hizmet verecek þekilde tasarýmlanmýþ son çökeltme havuzu çýkýþýnda maksimum AKM konsantrasyonu 15 mg/L mertebesindedir. Özet olarak, sürecin potansiyel kapasitesi 10 mg/L BOÝ₅ ve 15 mg/L AKM'dir.

Havalandýrma havuzunun tasarýmýnda aþaðýdaki kademeler izlenmelidir :

1. Atýksu nicelik ve niteliðinin belirlenmesi. Ortalama, minimum ve maksimum atýksu debilerinin saptanmasý. (Evsel nitelikli ham atýksuyun 200'er mg/L BOÝ₅ ve AKM içerdiði gözönüne alýnabilir. Ayrýca, toplam BOÝ₅'in % 70'inin çözünmüþ BOÝ₅ olduðu ve toplam AKM'nin % 30 ila 40'lýk kýsmýnýn inert olduðu ve biyolojik olarak ayrýþtýrýlamadýðý kabul edilebilir.) Yaz ve kýþ aylarýnda uç sýcaklýk deðerlerinin belirlenmesi.
2. Atýksuyun arýtým derecesini belirleyecek alýcý ortam standartlarýnýn ortaya konulmasý.
3. Umulan çamur hacim indeksi ve tasarým sýcaklýðýnýn bir fonksiyonu olarak tasarým MLSS deðerinin saptanmasý.
4. Kýþ aylarýndaki giderim veriminin dikkate alýnarak katý alýkonma süresinin (KAS) seçilmesi.
5. KAS, sýcaklýk ve ön arýtým verimi bazýnda net çamur üretim hýzýnýn belirlenmesi.
6. Yaz ve kýþ aylarýndaki koþullarýn dikkate alýnarak, alýkonma süresinin saptanmasý için KAS, MLSS ve hücre verim iliþkilerinin ortaya konulmasý. (Yaz ve kýþ aylarýnda farklý KAS deðerleri uygulanacaksa, oksijen gereksinimleri ve atýk çamur hacimleri ayrý ayrý hesaplanmalýdýr.)
7. Yaz ve kýþ aylarýnda gerekli oksijen gereksinimlerinin hesaplanmasý.
8. Ýstenen KAS'ni saðlayacak çamur atým hýzýnýn belirlenmesi.

Aktif çamur mikroorganizmalarý, fiziksel ve kimyasal inhibisyona olduðu kadar biyolojik etkilere de oldukça duyarlýdýrlar. Evsel atýksulara karýþan endüstriyel atýksularýn içerisindeki bazý toksik ve inhibe edici kimyasal maddeler tasarým mühendisi tarafýndan dikkate alýnmalýdýr. Toksik maddelerin varlýðý istenen çýkýþ suyu kalitesinin eldesini olanaksýz kýlabilir. Bakýr, çinko, nikel, kadmiyum ve krom gibi aðýr metaller mikrobiyal enzimler ile reaksiyona girer ve metabolizmayý olumsuz yönde etkiler. Bu aðýr metallerin inhibe edici etkisi, onlarýn çözünmüþ iyonik yapýda olmalarý ile artar. Ayrýca, aðýr metallerin toksisitesi bazý çevresel özelliklerin, örneðin pH'ýn deðiþimi ile de artabilir. Siyanür, NTA ve humik asit gibi organik lijandlarýn biyolojik olarak ayrýþýmý, çözünmüþ komplekslerden toksik metallerin serbest kalmasýna neden olabilir.

Organik bileþikleri içeren metalik olmayan atýklar da toksik olabilir. Bu maddeler, eðer yeterli adaptasyon süresi saðlanmýþsa, bakteriler tarafýndan ayrýþtýrýlabilirler. Bu iþlem yapýlmamýþsa, geçici verim azalmalarý oluþabilir. Belirli konsantrasyonlara sahip toksik organik maddeler, sadece tam karýþýmlý aktif çamur sürecinde (TKAÇS) arýtýlabilirler. Bu maddeler TKAÇS'ne girdiði anda hýzla disperse olurlar ve havuz içeriðine tam karýþýrlar ve böylelikle maksimum seyrelme saðlanmýþ olur. Herhangi bir bölgede konsantrasyon nispeten sabit olduðundan, piston akýmlý reaktörlerde olduðu gibi bakteriler þok toksik yüklere maruz kalmazlar. Genel bir kural olarak, tasarým mühendisi, aðýr metallerin ve diðer toksik maddelerin arýtým sorumluluðunu kabullenmemelidir. Genelde, giriþ atýksuyunda toksik madde varlýðý, onun çýkýþta ve arýtma çamurunda da varlýðý demektir.

Evsel atýksu, biyolojik arýtýma olumsuz etki yapan nutrient (azot ve fosfor) eksikliðini genelde sergilemez. Ýnorganik nutrientler ve iz elementler, yeterli oksijen saðlanmýþsa maksimum büyümeyi saðlayacak mertebededir. Evsel atýksuya önemli miktarlarda endüstriyel atýksu karýþýyorsa, nutrient gereksinimleri kontrol edilmelidir. Bazý atýksu tiplerinde ise, mevcut gibi gözüken nutrientler kimyasal olarak baðlýdýr ve mikroorganizmalarýn kullanýmlarýna hazýr deðildir. Belirli oranda endüstriyel atýksu ile karýþmýþ evsel atýksuyun biyolojik arýtýmý için gerekli BOÝ₅ : N : P oraný 100 : 5 : 1 olarak verilmektedir. Yüksek KAS deðerine sahip süreçler (uzun havalandýrmalý aktif çamur süreci) daha düþük miktarda nutrient gerektirirler. Çünkü, iç solunum ile ayrýþan bakteriler suya azot ve fosfor býrakýrlar.

Geri çevrimin amacý, aktif çamur havalandýrma havuzundaki mikroorganizma konsantrasyonunu belirli bir deðerde tutmaktýr. Geri çevrim oranýný kontrol etmek için kullanýlan yöntemlerden birisi amprik ölçüm yöntemi olan çamur hacim indeksidir (ÇHÝ). ÇHÝ, çamurun çökelme özelliklerinin bir ölçüsüdür ve bu nedenle geri çevrim oranýný ve MLSS konsantrasyonunu etkiler. 2,000 ila 3,000 mg/L'lik MLSS konsantrasyonlarýna sahip aktif çamur süreçlerinde sýk rastlanan ÇHÝ deðerleri 80 ila 150 mL/g arasýndadýr. MLSS konsantrasyonu 3,000 ila 5,000 mg/L arasýnda ise çökeltme havuzuna daha fazla katý yüklemesi uygulanýyor demektir ve sonuçta mikroorganizmalarýn sistemden yýkanarak kaçmasýný engellemek için daha düþük ÇHÝ veya daha büyük çökeltme havuzu hacmi uygulanmalýdýr.

Þiþkin çamur, çökelme özellikleri kötü ve sýkýþma yeteneði az olan çamur tipidir. Þiþkin çamura neden olan iki etmen vardýr; ipliksi bakterilerin geliþimi ve çamur yumaklarý içerisinde suyun hapis olmasý. Ýpliksi bakteriler nedeni ile oluþan þiþkin çamura daha sýk rastlanýr. Bunlar organik maddeyi gidermekle beraber, çökelme özellikleri kötü olan yumak oluþumuna neden olurlar. Aktinomisetler ve bazý tip mantarlar da þiþkin çamurun nedenleridir. Ham atýksuyun organik yükü fazla ise ve özellikle karbonhidratlar yüksek oranda ise, ipliksi bakteriler kýsa sürede geliþir ve sonuçta þiþkin çamur oluþur. Þiþkin çamurun nedenleri arasýnda, yüksek organik yükleme hýzýnda düþük amonyak konsantrasyonu, asitli ortamý seven mantarlarýn üremesini hýzlandýran düþük pH, ipliksi bakterilerin üremesini hýzlandýran makro nutrientlerin (N ve P) eksikliði de sayýlabilir.

Azotun eksikliði, her ne kadar ipliksi olmasalar bile, yapýþkan salgý üreten bakterilerin üremesini teþvik eder. Çok hücreli mantarlar, normal olarak, bakteriler ile rekabete giremezler. Bununla beraber, düþük pH, düþük azot, düþük oksijen ve yüksek karbonhidrat konsantrasyonlarý gibi bazý özel çevresel þartlar altýnda rekabete girerler. pH'ýn 6.0'ýn altýna düþmesi, bakterileri mantarlara kýyasla daha fazla etkiler ve mantarlar baskýn tür haline gelir. BOÝ₅ : N oranýnýn 20 : 1'den daha düþük seviyelere düþmesi, bakteriler azot eksikliðine sahip protoplazma üretirken, bakterilere kýyasla daha az miktarda protein içeren mantarlarýn normal protoplazma üretmelerine neden olur. Düþük çözünmüþ oksijen içeriði þiþkin çamurun diðer bir nedenidir.

Çözünmüþ oksijen konsantrasyonu 0.2 ila 0.3 mg/L'nin altýna düþtüðünde, ipliksi bakteriler daha büyük yüzey alanýna sahip olduklarýndan, diðer normal bakterilere kýyasla daha fazla oksijen kullanýrlar. Diðer taraftan, ipliksi bakteriler anaerobik þartlara daha duyarlýdýrlar. Bazý F:M oranlarý da þiþkin çamura neden olur. Ýyi bir iþletim için ÇHÝ'nin 80 ila 120 mL/g arasýnda olmasý gerekir. ÇHÝ'nin bu deðerler arasýnda tutulmasý için, çok kademeli havalandýrma havuzlarý uygulanabilir veya geri çevrim hattý klorlanabilir. Ayrýca havalandýrma havuzuna yumak oluþturucu kimyasal maddeler de atýlmaktadýr.