PAKET ARITIM

1

Bu çalışma Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü’nde son sınıf 7. ve 8. yarı yıllarda yer alan ÇEV 400 Bitirme Ödevi (0+2)2 kapsamında hazırlanmıştır.

S.Özhan GEDİK İmza

Yrd. Doç. Dr. Fehiman ÇİNER İmza

2

Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü’nde son sınıf 7. ve 8. yarı yıllarda yer alan ÇEV 400 Bitirme Ödevi (0+2)2 kapsamında hazırlanan bu çalışma ile ilgili olarak öğrenciler sözlü savunma sınavına alınmış ve sınav sonucunda

Öğrenciler ……………………………..bulunmuştur. Sınav Tarihi: 06/03/2003

Sınav Komisyon Üyelerinin Adı Soyadı

İmzası

3

ÖZET Çevre canlı ve cansız varlıkların uyum içerisinde yaşadığı sistemli bir bütündür. Ve bu bütünlüğün bozulmasını önlemek için günümüzde birçok bilimsel çalışma yapılmıştır. Bugün bu konuda çalışan bilim adamları ve teknik elemanlar sadece çevrenin korunmasını değil bu amaçla yapılan sistemlerin ekonomikliği de göz önünde bulundurulmaktadır. Günümüzde küçük yerleşim yerlerinden kaynaklanan evsel atıksularının arıtımına yönelik en yaygın uygulama biyolojik paket arıtma sistemleridir. Paket arıtma sistemleri; kooperatifler, oteller, moteller, kampingler, toplu konutlar, lojmanlar, askeri birlikler, kampüsler, çiftlikler, yazlık siteler, dinlenme kampları, şantiyeler, fabrikalar, hastaneler, okullar, restaurantlar, organize sanayi bölgeleri ve kasabaların atıksularının arıtılmasında ideal çözümdür. Paket arıtım sistemleri de bu amaçla tasarlamış birimlerdir. Özellikle atıksu karakterleri stabil, kirlilik yükleri ve debisi düşük olan tatil köyleri, lojmanlar vb. yerleşim yerlerinde büyük alan ve maliyet gerektiren arıtma tesisleri yapımı terine daha az yer kaplayan ve ekonomik olan paket arıtma sistemleri tercih edilmektedir. Bugüne kadarki bu düşünce kalıbı içinde birçok araştırma ve sistem geliştirilmiş ve gelecekte de yapımına devam edilecektir. Bu yapılan çalışmalar geleceğe dönük atılmış bir adımdır.

4

TEŞEKKÜR Eğitim hayatım boyunca benden maddi ve manevi desteğini esirgemeyen sevgili aileme sonsuz teşekkürlerimi bir borç bilir, ayrıca tez çalışmamın başladığı ilk günden bu yana desteğini esirgemeyen, tez konusunun seçimi ve sonuçların değerlendirilmesi sırasında her türlü yardımda bulunan tez yöneticim Yrd. Dç. Dr. Fehiman Çiner’ne, paket arıtma sistemleri hakkında yeterli düzeyde bilgi toplamamıza yardım eden Sayto Paket Arıtma Sistemleri Firmasına, Sivas’ta sıcak dostluğunu esirgemeyen tüm arkadaşlarıma sonsuz şükranlarımı sunarım.

S. Özhan Gedik

5

1- GİRİŞ Çevre kirliliğinin hissedilebilir boyutlara ulaşması ve güncelleşen arıtma sistemleri sonucu evsel nitelikli atıksuların arıtılması konusunda dünyada uzun araştırmalar yapılmıştır. Nitelikleri ve özellikleri birbirinin aynı olan bu tür atıksular için ortak bir çözüm ortaya konulmuştur. Bu çözüm evsel nitelikli atıksuların biyolojik arıtma yöntemiyle arıtılmasıdır. Günümüzde küçük yerleşim yerlerinden kaynaklanan evsel atıksularının arıtımına yönelik en yaygın uygulama biyolojik paket arıtma sistemleridir. Paket arıtma sistemleri; kooperatifler, oteller, moteller, kampingler, toplu konutlar, lojmanlar, askeri birlikler, kampüsler, çiftlikler, yazlık siteler, dinlenme kampları, şantiyeler, fabrikalar, hastaneler, okullar, restaurantlar, organize sanayi bölgeleri ve kasabaların atıksularının arıtılmasında ideal çözümdür. Evsel nitelikli suların arıtılması için pek çok yöntem geliştirilmiş olup, bunların bazıları aşağıda belirtilmiştir. 1. Fiziksel arıtma (Izgara, kum, tutucu vs.) 2. Kimyasal arıtma (Kimyasal koagülasyon + çöktürme) 3. Biyolojik arıtma (Havalandırma, çöktürme, stabilizasyonlar) Yukarıda

belirtilen

yöntemlerden

başka

kombinasyonlar

da

kullanılabilmektedir. Bu yöntemler arasında küçük kapasiteler için uygulanabilir ve en ekonomik olan kombinasyon ızgara, dengeleme ve biyolojik arıtma kombinasyonudur. Izgara aralığından büyük, yüzen ve askıda kalan katı maddelerin tutularak uzaklaştırıldığı ünitedir. Bu maddelerin tutulmasının amacı, diğer ünitelerde birikme ve pompalarda tıkanmaya yol açmasının engellenmesidir. Izgarada tutulan maddeler sıyrılarak alındıktan sonra ya diğer çöplerle birleştirilerek uzaklaştırılır ya da gömülür. Bu maddelerin yakılarak uzaklaştırılması veya gübre olarak kullanılması da mümkündür. Evsel suların kirlilik değerleri ve debisi gün boyunca değişiklik gösterir. Öğle saatlerinde max. değerlere ulaşır. Atıksuyun debi ve kirlilik yönünden dengelenecek sabit debi ve karakterde sistemin beslenmesi arıtma verimini arttırmaktadır. Bu nedenle atıksu bir havuzda

6

toplanarak kontrollü olarak sistem beslenir. Bu ünite aynı zamanda rezerv görevi de yapmaktadır. Biyolojik arıtma ile fiziksel yollara sudan ayrılmayan ve kirlilik yaratan organik maddeler mikroorganizmalar yardımıyla giderilmektedir. Havalandırılan atık su içindeki organik maddeler, mikroorganizmalar tarafından besi maddesi olarak kullanılıp parçalanarak karbondioksit ve su gibi son ürünlere dönüşür .

Ayrıca sistem için gerekli olan yeni mikroorganizmaların da

üremesi sağlanır. Evsel atıksular, mikroorganizmaların gerek duyduğu azot,fosfor,karbon yönünden zengin bir besi maddesi olup biyolojik arıtma sistemleri aşağıdaki gibidir. 1.1 Aktif Çamur Sistemi Klasik, uzun havalandırılmalı, saf oksijenli sistemler, kontak stabilizasyon, oksidasyon hendeği v.s. 1.2 Biyofilm Sistemler (Damlatmalı filtreler,biyodiskler v.s.) Aktif çamur sistemleri işletme kolaylığı ve verimlilik yönünden daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerde havalandırma, mekanik yüzeysel havalandırıcılarla yapabildiği gibi Blower ile hava üfleyerek veya sisteme saf oksijen verilerek de yapılabilir. Havalandırma sonucu oluşan aktif çamur mikroorganizma toplulukları, cansız organik maddeler ve bir kısım inorganik maddelerden meydana gelir. Mikroorganizmalar, bakteriler, protozoalar, mantarlar, tekhücreliler, sinek larvaları ve kurtlardan ibarettir. Aktif çamur yumakları bir durulama ünitesinde graviteyle sudan ayrılır. Tabana çöken çamur aşılama amacı ile tekrar havalandırma havuzuna verilir ve oluşan fazla çamur sistemden çekilerek biyolojik faaliyet için gerekli mikroorganizma konsantrasyonu sabit tutulur. Enfeksiyona sebep olan mikroorganizmaların öldürülmesi amacı ile yapılır.

7

Dezenfektan madde (Genellikle Hipoklorit ) İlavesi boruda veya bir havuzda yapılır.Arıtılmış su ile klorun homojen olarak karışması için havuz perdeli olarak dizayn edilir.

8

2- PAKET ARITMA SİSTEMLERİ Kanallarda toplanan evsel nitelikli atıksular, kanalizasyon sistemi ile arıtma tesisi alanına getirilecektir. Atıksu ile taşınabilecek naylon, bez, kağıt vs. gibi katı maddelerin pompalarda ve tesisin diğer ünitelerinde tıkanmalara yol açması için atıksu, önce bir kaba ızgaradan geçirilecek ve katı maddelerinden arındırılan atıksu terfi havuzunda toplanacaktır. Terfi havuzuna yerleştirilecek pompa, seviye şamandırası kumandasında otomatik olarak atıksuyu paket tesise boşaltacaktır. Paket tesisi, çeşitli arıtma sistemlerinin olumlu ve ekonomik yanlarının birleştirilmesi ile meydana gelmiş bir arıtma tesisidir. Paket Evsel Atıksu Arıtma tesisi; havalandırma, çökeltme, Çamur deposu (stabilizasyon) ve klor temas bölümlerinden oluşan biyolojik aktif çamur prensibi ile çalışan bir sistemdir. Havalandırma bölümünde blowerdan basılan hava, difüzörler yardımı ile homojen bir şekilde havuz içerisine dağıtılır. Bu şekilde aktif çamurun oluşabilmesi için gerekli olan oksijen temin edilir. Ayrıca bu bölümde tam karışım sağlanarak, oluşan bakteri floklarının çökelmemesi de sağlanır. Mikroorganizmalar, blower ile temin edilen havanın difüzörler ile havalandırma tankına eşit aralıklarla dağıtılması sayesinde içindeki oksijeni kullanarak organik maddelerin oksitlenmemesini sağlar. Havalandırma bölümünden çökeltim bölümüne cazibe ile alınan atıksu, çökeltim işlemini daha ufak bir alanda yapılması ve verimin daha yüksek olması için kullanılan plakalı

(Lamelli)

speratörden

geçirilir.

Askıda

katı

madde

formundaki

mikroorganizmalar uygun şartlarda tankın dibine çökerler ve bir çamur tabakası oluştururlar. Çökeltme bölümünün üstünden savaklanarak alınan durulmuş su, klor temas bölümüne verilerek klorlanıp alıcı ortama deşarj edilebilir. Çökeltme bölümünde çöken çamur, airlift ile çekilip havalandırma bölümüne geri verilerek bu bölümde mikroorganizma konsantrasyonunun sabit tutulması sağlanır. Bir kısım fazla çamur ise çamur deposuna alınarak çamurun patojenik organizmalardan arıtılması için tekrar havalandırılır ve stabilizasyon işlemi sağlanır. Ayrıca üst fazda oluşacak supernatant (üst kısımda durulan su) kısım savaklanarak havalandırma bölümüne geri gönderilir. Böylece çamur yoğunlaştırılıp su içeriğinin ve hacminin azaltılması sağlanır. Stabilizasyon bölümünde biriken fazla çamur zaman zaman tesisten uzaklaştırılır.

9

2.1 Paket Arıtma Sistemlerinin Kullanıldığı Yerler Paket evsel atıksu arıtma tesisleri, sürekli tip olarak, kişi başına 200 lt/gün hesabı ile imal edilmiş biyolojik bir atıksu arıtma ünitesidir. 50 kişiden 1500 kişiye kadar standart imalatlar olup, değişen nüfus ve mevcut yerin durumuna uygun ölçüler değiştirilerek paket arıtma üniteleri kurmak mümkündür. Bunlar; -

Yazlık siteler ve kooperatifler

-

Turistik siteler

-

Askeri tesisler

-

Grup evler, villalar, yazlıklar

-

Konut siteleri

-

Fabrikalar ve sanayi kuruluşları

-

Şantiye ve alt yapısı olmayan bölgelerdeki tüm tesisler için paket arıtma yapılması uygundur.

Tablo 2.1. Paket Arıtım Sisteminin Boyutları (SAYTO, 2003) Arıtma MODEL

Debisi

SP 50 SP 100 SP 200 SP 300 SP 400 SP 500 SP 600 SP 700 SP 800 SP 900 SP 1000 SP 1500

(m3/gün) 10 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 300

Kişi

Dış Boyutlar

Tank

Eşdeğer

(cm)

sayısı

50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1500

220 x 350x 300 220 x 440 x 300 220 x 620 x 300 220 x 810 x 300 220 x 950 x 300 220 x 1070 x 300 220 x 1370 x 300 220 x 770 x 300 220 x 870 x 300 220 x 970 x 300 220 x 1070 x 300 220 x 1070 x 300

1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3

Enerji ihtiyacı (KW/h) 0,75 1,1 1,5 2,2 2,9 3,1 3,8 4,2 4,2 4,6 5,4 7,8

Ticari amaçla prefabrik olarak inşa edilmiş olan arıtma tesisleri paket tesisler olarak adlandırılır. Paket tesisler genelde kapalı biçimde önce imal edilmiş veya yerinde monte edilen dikdörtgen yada dairesel şekilli tesislerdir. Bu tesisler genellikle bireysel amaçlar ve küçük topluluklar için atıksu arıtımında kullanılırlar. Paket tesisiler; 3800 m3 / gün’lük kapasiteye sahip olmalarına rağmen, bunlar daha çok

10

38’den 950 m3 / gün’e kadar debi değerine sahip atıksular için kullanılırlar. Küçük debideki atıksular için uygun boyutlandırılan, işletilen ve bakımı yapılan tesisler genellikle mükemmel bir arıtma sağlar. 2.2 Paket Arıtma Tesisinin Özellikleri -

Havalandırma bölümünde bakteri yoğunluğunun fazla olması ve kompakt bir ünite olması sebebi ile diğer sistemlere göre daha az yer kaplar.

-

İstenilen renklere boyanabilir, estetik açıdan bulunduğu ortama kolayca adapte edilir.

-

Daha sonradan kanalizasyon sistemi kurulduğu taktirde bir başka tesise kolayca nakledilebilir veya satılabilir.

-

Çıkış suyu standartlara uygun olacak şekilde olup, arzu edildiğinde bahçe sulama ve benzeri işlemlerde de kullanılabilir.

-

Paket sistemde elektrikle çalışan ekipman sayısı azdır. (Blower, klor dozaj pompası) dolayısıyla enerji sarfiyatı küçüktür. Buda işletme bakım giderlerinin çok düşük olmasını sağlar.

-

Bakımı ve işletilmesi kolaydır, işletmemizde çalışan herhangi birisi üstlenebilir.

-

Çamur deposunun olmaması nedeni ile, vidanjörle ayda bir kere çamurun alınması kafidir.

-

Blowerin oluşturduğu gürültü çevreyi rahatsız etmeyecek seviyededir.

-

Ekonomiktir. Yapılabilecek en küçük fosseptik ile bir veya iki yıllık vidanjör masrafı kadar maliyeti vardır.

-

50 kişiden 5000 kişiye kadar olan kapasitelerde, değişik boyutlarda imal edilebilir.

2.3 Paket Arıtma Tesislerinin İsteğe Bağlı Hizmetleri -

Blower ünitesi yedeklenebilir. Kumanda kabini yedek blower istendiği anda 4 adet cıvata ile bağlanabilecek şekilde dizayn edilebilir.

-

İstenilen bölümleri veya tamamı paslanmaz çelikten imal edilebilir.

-

Zorunlu hallerde kumanda kabini ayrı yapılabilir.

11

-

Atıksuyun veya arıtılmış suyun terfii gerekiyorsa isteğe bağlı olarak pompalar SİSMAT tarafından sağlanabilir.

-

Varsa giriş ve çıkış terfi pompalarının kumandası kumanda panosundan sağlanabilir.

-

Uygun boyutlarda betonarme havuzun mevcut olması halinde diğer bölümlere paket olarak sağlanabilir.

-

Sepet ızgara yerine otomatik temizlemeli mekanik ızgara verilebilir.

2.4 Paket Arıtım Sisteminin Proses Özellikleri Evsel atıksuların arıtılması amacıyla hazırlanmış, belirli nüfusların atıksu debisin göre standart hale getirilmiş, havalandırma, çöktürme, çamur stabilizasyon bölümlerinden oluşan kompakt bir biyolojik arıtma tesisidir. Atıksular cazibe veya terfi pompası ile havalandırma bölümüne alınır. Burada içerdiği organik maddeler (kirleticiler) aerobik şartlarda yaşayan bakterilerle karbondioksit veya suya dönüştürülürler. Bu işlemlerin gerçekleşmesini sağlamak için havalandırma bölümüne blower ile hava verilip difüzörler yardımı ile dağıtımı sağlanır. Havalandırma bölümünde organik kirliliği giderilmiş atıksu içerdiği bakteri yumakları ile birlikte çöktürme bölümüne geçer. Bu bölümün tabanı konik şekilde imal edilerek kolay ve en yüksek verimde yumakların çökmesi sağlanır. Çöktürme bölümünde savaklanarak alınan arıtılmış su alıcı ortama verilir veya bahçe sulama suyu olarak kullanılır. Çöktürme bölümünün tabanında tutulan aktif çamurun büyük bir kısmı air-lift ile havalandırma bölümüne geri devir ettirilir. Fazlası da çamur stabilizasyon bölümüne alınır. Stabilizasyon bölümünde de difüzör ile hava verilerek çamurun stabilize edilmesi sağlanır. Yukarıda verilen bilgiler ışığında Paket Arıtım Tesisinin akım diyagramı Şekil 2.1.’de verilmiştir. Arıtılmış Su Geri Devir

VVVVVVV

12

V

Havalandırma Tankı Çöktürme Tankı

Çamur Stabil. Tankı

Blower Atıksu Rogarı Şekil 2.1. Paket Arıtım Tesisinin Akım Diyagramı (SAYTO, 2003) 2.5 Paket Tesislere Ait Tasarım Ve İşletme Problemleri Biyolojik arıtma yapılan paket tesislerin performansını, etkileyen en önemli tasarım ve işletme problemleri şunlardır (SAYTO, 2003). -

Şok hidrolik yüklemeler; Küçük topluluklardan gelen debilerdeki büyük değişimler,

atıksuyun

pompalanmasında,

daha

büyük

pompaların

kullanılmasını gerektirir. -

Debi ve BOI5 yüklemelerinin her ikisinde de çok büyük salınımlar.

-

Çok küçük debiler elle temizlemeli boru ve kanalların dizaynını güçleştirir.

-

Yeterli ve pozitif çamur dönüşü, normal koşullar altında uzun havalandırmalı sistemler için 3:1’e kadar geri devir değeri elde edilmesi istenir.

-

Son çökeltimde yüzeyde taşınan katılar nedeniyle denitrifikasyon

-

Atık çamur kontrolü ve bertarafının uygun yapılmaması ve yetersiz giderim.

-

Havalandırma tankındaki AKM’lerin yeterli kontrolü.

-

Büyük ve hızlı sıcaklık değişimleri

-

Hava ihtiyacı değerinin yeterli kontrolü.

-

Zayıf arıtma performansına ve koku problemlerine neden olabilecek organik ve katı yüklemeleri altında yeterli tasarım.

-

13

2.6 Uzun Havalandırma Paket Tesisleri Uzun havalandırma paket tesislerinde ön çökeltme uygulanmaz. Katıların çökelmesini önlemek için süspansiyondaki katıları koruyacak uygun işletime sahip havalandırma sistemi sağlanmalıdır. Tesis koşulları altında optimum performansa ulaşmak için; besinin mikroorganizma oranı olarak da tanımlanan maksimum organik yüklemenin 0.02’den 0.07 kg BOI5 / kgMLVSS’e kadar bir değerde olması tavsiye edilir. Tesisin diğer bir kritik konusu son çökeltim tankının ve ilgili ekipmanların tasarımıdır. Ayrıca, işletiminin belirsizliği nedeniyle tasarımda saatlik pik debi değerinin 24’den 32 m3 / m2 .gün’e sınırlanması tavsiye edilir. Havalandırma havuzuna atık çamurun geri dönmesi için pozitif ve etkili bir araç temin edilmelidir. Air-lift pompalar atık çamur geri devrinde kullanılmasına rağmen geri dönüş değeri kolay ve güvenilir bir şekilde düzenlenemediği için uygulamada istenmezler. Ayrıca son çökeltim havuzu, köpük toplama ekipmanları ile toplanan köpüğün giderimi için etkili bir sistemle teçhiz edilmelidir. 2.7 Dönen Biyolojik Reaktör Paket Tesisleri Disk bölümünde katıların durumunun bozulmasını önlemek amacıyla dönen biyolojik reaktör ünitesinden önce bir ön çökeltme ünitesi konulmalıdır. Dönen biyolojik reaktör ünitelerinde etkili performansı elde etmek, şiddetli rüzgarların zararından sakınmak, biyolojik büyümenin şiddetli yağmurlarla rüzgarların zararından sakınmak, biyolojik büyümenin şiddetli yağmurlarla yok olmasını önlemek, donma problemlerinden sakınmak, koku transferini önlemek ve diğer yapılara zarar vermesini engellemek amacıyla tesisin üzeri kapalı olmalıdır.

14

3.

PAKET

ARITMA

TESİSİNE

GELEN

ATIKSULAR

ve

ATIKSULARIN ÖZELLİKLERİ İnsan, yaşamın her anında ihtiyaç duyduğu suyu, her zaman yanında hazır olarak istemiştir. Bundan dolayı, yaşadığı ve çalıştığı mekanın içerisine suyu getirmiştir. Yani içme suyu şebekesini her yere döşemiştir. Burada unutulan bir nokta getirilen suyun, kullanıldıktan sonra nereye gideceğidir. Yerleşim bölgelerinde henüz yoğunluğun henüz fazla olmadığı zamanlarda atıksular foseptik çukurlarında toplanmıştır. Kent yoğunluğu arttıkça, foseptik çukurlar bir yandan ihtiyacı karşılayamaz duruma gelirken diğer yandan da bir takım problemleri meydana getirmiştir. Bu problemler detaylı incelendiğinde kanalizasyon fikri ortaya çıkmıştır. Atıksuların kent bölgelerinde kanalizasyonla uzaklaştırılmasının tarihçesi çok eskilere dayanmakla birlikte günümüzde dünyanın bir çok kentinde kanalizasyon sistemi bulunmamaktadır. Kanalizasyonlar genelde bir akarsuda ve denizde sonuçlanmıştır. Daha az hallerde suyun az olduğu kurak bölgelerde sulama suyu olarak da kullanılmıştır. 19. yy sonları ve 20. yy başlarında nüfusun hızlı artışı, daha doğrusu teknoloji ile birlikte hayat standartlarının yükselişi ile ölüm oranlarının azalması ve yaş ortalamasının artması, kentlerde yoğun bir ortam meydana getirmiştir. Böylece kanalizasyon atıksularındaki farklılaşma ve artış yaşayan bölgeyi tehdit etmeye başlamıştır. Bundan dolayı dünyanın her yerinde, bilhassa 20. yüzyılın ilk başlarında atıksu arıtma tesisleri çalışmaları başlamıştır. Sanayi ve evsel kaynaklı atıksular çok farklı özellik gösterdiklerinden bunlarla ilgili teknolojilerde farklılık göstermektedir (Yüceer 1997). 3.1 Evsel Atıksular ve Özellikleri Evsel atıksular dünyanın neresinde olursa olsun benzer özellik taşıdıklarından benzer atıksu arıtma tesislerinde arıtılabilmektedir. Günümüzde bilinen teknolojileri içerisinde atıksu arıtma tesisi tipinin seçiminde, atıksu özelliği çok önemli olsa bile, iklim, yer, enerji maliyeti gibi etkenler de önemli rol oynar. Günde bir insanın ortalama 200-400 milyar civarında koliform bakteri bıraktığı göz önüne alınırsa ve atıksuların organik olduğu da düşünüldüğünde atıksu arıtma sistemlerinin de biyolojik arıtmada yoğunlaşması normaldir (Yüceer, 1997).

15

Atıksu fiziksel, kimyasal ve biyolojik unsurları içermektedir. Yerleşim alanlarından kaynaklanan evsel atıksuda bulunan başlıca parametreler Tablo 1’de verilmiştir (Dağ, 1998). Tablo 3.1. Evsel Atıksudaki Başlıca Parametreler (Dağ, 1998). Parametre Toplam katı madde Çözünmüş, toplam Sabit Uçucu Askı halinde, toplam Sabit Uçucu Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ5) Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) Toplam azot Fosfor Klorürler Alkalinite (CaCO3) Yağ ve Gres

Ortalama Konsantrasyon (mg/L) 700 500 300 200 200 55 145 200 500 40 10 50 100 100

3.1.1 Fiziksel Özellikler Atıksuyun fiziksel özellikleri toplam katı madde (TKM), ısı, renk, koku, bulanıklık olarak sıralanabilir (Samsunlu 1999). Toplam Katı Madde (TKM) Sudaki ve atıksudaki askıda veya çözünmüş haldeki maddeler, katı maddeler olarak adlandırılır. Ayrıca katı maddeler, buharlaştırma işleminden ve 103-105 c^de kurutmadan sonra geriyen kalan maddelerin tümüdür. Evsel atıklar, katı madde içeriklerine göre zayıf, orta ve çok kirli olarak üç gruba ayrılır. Orta derecede kirli bir evsel atıksuda bulunan katı maddelerin sınıflarına göre katı madde konsantrasyonları şekil 1’de verilmiştir (Samsun 1999).

700 mg/L Toplam Katı Madde

200 mg/L Toplam Askıda Katı Madde Filtre

500 mg/L Filtre Edilebilen Katı Madde

16

100 Çökelebilen Askıda atık 75

100 Çökelemeye Askıda katı

25

Organi Minera

75

25

Organi

Minera

50 Kolladial katı madde 40

10

Organi Minera

450 Çözünmüş katı madde 160

290

Organi Minera

Şekil 3.1. Evsel Atıksuda Bulunan Katı Maddelerin Sınıflandırılması ve mg/L olarak Konsantrasyonları (Samsunlu 1999). Kolay çökebilen katıların tayini, çok önemli iki uygulamaya sahiptir. Birincisi, biyolojik arıtma ünitelerini kapsayan tesislerde, endüstriyel atıkların arıtımı için ön çökelti

tankları

gereksinimini

belirlemede

ve

ön

çökeltme

tanklarının

boyutlandırılmasında kullanımıdır. Çökebilen katı madde tayini, aynı zamanda arıtma tesislerinde çökeltme ünitelerinin verimini belirlemede kullanılır. Askıda ve uçucu askıda katı madde tayinleri evsel ve endüstriyel atıksuların kirlilik derecesini (kuvvetini) değerlendirmede kullanılır. Ön çökeltim havuzlarında çökelebilen katılar uzaklaştırıldıktan sonra, askıda katıların miktarlarının belirlenmesi ve biyolojik arıtmaya gelecek yükün belirlenmesi için bu testlerden faydalanılır. Büyük arıtma tesislerinde askıda katı madde tayinleri, genellikle tesisin arıtma veriminin belirlenmesi amacı ile yapılır . Toplam ve uçucu madde testleri çamura uygulanan tek katı madde tayinleridir. Bunlar, çamur çürütme, vakum filtreleri ve yakma ünitelerinin projelendirilmesinde yapılacak kontroller için gereklidir.

Isı Atıksu sıcaklığı, kış aylarında hava sıcaklığından daha yüksek, yaz aylarında ise hava sıcaklığından daha düşüktür.

17

Su sıcaklığı, çok önemli bir parametredir. Çünkü kimyasal reaksiyonları, su yaşamını ve suyun yararlı kullanımını etkilemektedir. Aşırı yüksek sıcaklıklar ve su bitkilerinin arzu edilmeyen bir biçimde büyüme artmalarını sağlar. İklime bağlı olarak atıksu sıcaklığı 20-21,1 C arasında değişir. Bakteri faaliyetleri için optimum sıcaklık 25-35 C’dir. Atıksuyun sıcaklığı 50’ye ulaştığı zaman aerobik sindirim ve nitrifikasyon durur. Sıcaklık 15 C’ye düştüğü zaman metan üreten bakterilerin faaliyetleri tamamen durur ve 5 C’de atotrof nitrit bakterilerinin işlevi pratik olarak biter (Samsunlu, 1999). Sıcaklık sadece mikrobiyol canlıların metabolik aktivitelerine etki eder. Fakat bir de gaz transfer oranı ve sağlam biyolojik çevre karakteristiklerini etkiler (Mc Graw, 1994). Koku Evsel atıklarda bulunan organik maddelerin

biyolojik olarak parçalanması

sırasında ortaya çıkan gazlar kokuya neden olur. havalandırmasız ortamda kalan atıksu kısa sürede septik hale gelir.septik suyun en belirgin kokusu hidrojensülfür gazının meydana getirdiği kokudur. Yağlar, petrol ve organik çözücüler de atıksuyun kokmasına neden olur(Mc Graw,1994). Renk Taze atılanlar genellikle kahverengimsi gri renktedir.ancak zaman geçtikçe, anaerdoik şartların gelişmesiyle bu renk gri-siyah ve en sonunda siyaha dönüşür. Atıksuyun rengi siyah olduğu zaman atık suyun septik hali geçmiş olduğu anlaşılır (Mc Graw,1994). Bulanıklık Suların bulanık olmasının sebebi, içinden geçen ışığın askıdaki maddeler tarafından engellenmesidir. Bulanıklığın nedeni ise su içinde askıda bulunan lik sili, organik maddeler, mikroskobik organizmalar, çökelebilir haldeki kalsiyum karbonat, aliminyum hidroksit ve demir hisroksitten ileri gelir. Bulanıklık evsel atıkların arıtılması safhasında limitli bir kullanıma sahiptir. 3.1.2 Kimyasal Özellikler Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ)

18

BOİ, aerobik şartlarda bakterilerin organik maddeyi parçalayarak stabilize etmeleri için gerekli oksijen miktarı olarak tanımlanabilir. Evsel ve endüstriyel atıkların kirlilik derecesini belirlemede yaygın olarak kullanılır. Atıksuların BOİ’si ile ilgili veriler arıtma ünitelerinin projelendirilmesinde büyük önem taşır. Arıtma metodunun seçiminde ve arıtma ünitelerinin boyutlarının belirlenmesinde kullanılır. Ayrıca arıtma tesisleri çalışmaya başladıktan sonra çeşitli ünitelerin arıtma verimlerinin değerlendirilmesinde BOİ verisinden yararlanılır. (Samsunlu, 1999). Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) Evsel ve endüstriyel atıksuların kirlilik derecesini belirlemede kullanılan önemli bir parametredir. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı gibi ancak ondan farklı olarak organik maddelerin biyokimyasal reaksiyonlara değil redoks reaksiyonlarıyla oksitlenmesi esasına dayanır. Kimyasal oksidasyona organik maddelerin biyolojik olarak ayrışıp ayrışmadığına bakılmaksızın bütün organik maddeler oksitlenir. KOİ

testi

ile

atıksuların

bünyesindeki

organik

maddeler,

kimyasal

oksidasyonları için gerekli oksijen miktarı cinsinden belirlenir. Oksidasyon sırasında karbonlu organik maddeler CO2 ve H2O’ya, azotlu organik maddeler ise NH3’e dönüşürler. BOİ deneyleri ile birlikte yapılacak KOİ deneyleri, toksik durumların ortaya çıkarılmasında ve biyolojik olarak ayrışamayan organik maddelerin belirlenmesinde önemli faydalar sağlar (Samsunlu, 1999). pH Bu çözeltinin asit veya baz olma özelliğini gösterir. Çözeltideki hidrojen iyonunun konsantrasyonunu ve daha keskin bir ifade ile hidrojen iyonunun aktivitesini göstermektedir. Çevre mühendisliğinin tüm uygulamalarında pH parametresi çok önemlidir. Evsel atıksu arıtılmasında pH kontrol edilmelidir. Ayrıca evsel ve endüstriyel atıksuların arıtılmasında kimyasal koagülasyon, çamur yoğunlaştırma, özel bası kirleticilerin giderilmesi gibi işlemlerde önemlidir (Samsunlu, 1999). Alkalinite

19

Bir suyun asitleri nötralize etme kapasitesi olarak tanımlanır. Alkalinite ölçümleri atıksuların ve çamurların tamponlanma kapasitesinin değerlendirilmesinde kullanılır. Atıksudaki alkalinite; kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum gibi elementlerin, hidroksit, karbonat ve bikarbonatların varlığından veya amonyaktan meydana gelir. Atıksu genelde alkalidir (Samsunlu 1999). Azot Azot doğal dolanımı olan, bakteriler tarafından tüketilmek sureti ile veya kimyasal yollardan değişik oksidasyon kademelerinde hemen tüm canlı hücrelerin yaşama ve üremeleri için gerekli besin maddesidir. Aktif çamur veya benzeri atıksu arıtma tekniklerinin gerçekleşmesi için sudaki karbonlu maddelerin %5’inden daha fazla azotlu maddenin suda bulunması gerekir. Evsel atıkların içerdiği karbon ve azot miktarı arasında genelde bu minimum koşuldan daha y-uygun oranlar vardır. Azot deneyleri biyolojik arıtmanın verimini kontrol etmek amacı ile yapılır. Arıtma tesislerinin dizaynında ve işletilmesinde azot kontrolü önemlidir (Samsunlu 1999). Fosfor Evsel atıksular fosfor bileşiklerince oldukça zengindirler. Sentetik seterjanların kullanımı ile evsel atıksulardaki ve organik fosfor konsantrasyonunda önemli bir artış görülmüştür. Organik fosforun büyük kısmı insan metabolizmasında proteinlerin parçalanması sonucu oluşur. Açığa çıkan fosforlu atık, idrarla birlikte çıkar. Evsel kullanılmış sularda bakterilerin biyolojik faaliyetleri için ihtiyaçları olan fosfor yeterince vardır. Bu nedenle arıtma tesislerinin aerobik ve anoendoik proseslerinden çıkan çamurlar da fazla miktarda fosfor bulunur (Samsunlu 1999). Çözünmüş Oksijen (Ç.O) Ç.O

suda

çözünmüş

halde

bulunan

oksijen

konsantrasyonudur.

Mikroorganizmalar yaşama ve üremeleri için gerekli enerjiyi oksijenden yararlanarak üretirler. Çözünmüş

oksijen

tüketimi

atıksuların

arıtılması

sırasında,

biyolojik

değişimlerin aerobik veya anoendoik organizmalar vasıtası ile olup olmadığını belirlemeye yarar. Ç.O kirletici maddelerin doğal sularda kendi kendine arıtılmasında

20

ve aerobik arıtma proseslerinde evsel ve endüstriyel atıksuların arıtılmasında çok önemli bir faktördür. Evsel ve endüstriyel atıksuların hangi ölçüde kirli olduğunun belirlenmesinde yapılan BOİ testinin esasını Ç.O tayini teşkil eder. Ayrıca bir atıksuyun bir süre sonra içinde kalan çözünmüş oksijen konsantrasyonu ölçülerek biyokimyasal oksidasyon hızı belirlenebilir (Samsunlu 1999). 3.1.3 Biyolojik Özellikler Mikroorganizmalar Atıksudaki mikroorganizmalar bakteriler, fungiler, alg, protozoa ve virüslerdir. Bunlar arasında çevre mühendisliği yönünden en önemli olan grup bakterilerdir. Biyolojik arıtma işlemlerinin gerçekleştirilebilmesi için bakteri faaliyetleri çok önemlidir. Aerobik şartlar altında (örneğin; aktif çamur, damlatmalı filtre) gerek organik maddeleri oksitleyerek parçalanmaları ve gerekse organik maddeleri kullanarak üremeleri, su içinde erimiş halde bulunan organik maddelerin çökebilir hale dönüşmesini sağlamaktadır. Protozoalar fotosentez yetenekleri sayesinde suya oksijen vermeleri nedeni ile önemlidirler. Bakterilerle simbiyotik olarak yaşayarak oksidasyon havuzlarında kullanılırlar. Protozoalarda ya heterotrofik olarak sudaki organik maddeleri parçalar yada bakterileri yutarlar. Bu nedenle protozoalar aktif çamur gibi arıtma sistemlerinde önemli rol oynar (Mc Graw, 1994). Patojenik Organizmalar Bakterilerin, mantarların protozoaların, virüslerin bir kısmı insanlarda hastalık yapıcı etkiye sahiptirler. Doğada gerek normal gerek patojenik durumlarda mikroorganizmalarla makro canlılar beraberce yaşayabilmekte ve bu durum zararlı sonuçlar verebildiği halde bazen de faydalı olabilmektedir (Mc Graw, 1994). İndikatör Organizmalar Patojen organizmaların tayini çok zor olduğu için, bunların varlığı indikatör organizmalarla tespit edilir. Bunlara saprofit organizmada denir (Mc Graw, 1994). Koliform Organizmalar

21

Bunlar iki türdür. Biri Escherıchia, diğeri Aerobecter’dir. Escherichia koli bakterisi kirliliğin tamamen dışkı kökenli olduğunun göstergesidir (Mc Graw, 1994). 3.2 Endüstriyel Atıksular Ve Özellikleri Endüstrıyel kaynaklı atıksular, yerleşim yerlerinden kaynaklanan atıksular ve yaygın

kaynaklardan

kaynaklanan

atıksulara

göre

önemli

ayrıcalıklar

gösterir.endüstriyel sistemlerde atık suları oluşturan kaynakla sayı olarak çok tür olarak da çok çeşitlidir. Atıksuları miktarı kaynak özelliklerine göre çok değişkendir. Atık birim miktarının belirlenmesi için kaynakların ayrıntılı olarak değerlendirilmeleri gerekmektedir. Endüstriyel atıkların çevredeki etkileri çok daha belirgin ve doğa tarafından kolayca özümsenemez niteliktedir. Her ne evsel atıksuların ve yaygın kaynakların atıksularının çevredeki etkileri özellikle son yıllarda kullanılan sentetik ayrışması zor ve zehirli nitelikli maddeler dolayısıyla daha önce doğa tarafından kabul edildikleri ve dengeledikleri kolay değilse de, endüstriyel kirlenmede ekolojik denge bozulmasına daha sık rastlanmakta ve bu bozulma çoğunlukla geri dönüşü olmayan bir nitelik taşımaktadır (Tünay,Orhan,Bederli. 1991.).

22

4.PAKET ARITIM TESİSİNE GELEN ATIKSULARIN DİĞER ATIKSU ARITMA METODLARI İLE ARITIMI Atıksu arıtmada temel olarak 3 metot kullanılır ∗

Fiziksel arıtma

∗

Kimyasal arıtma

∗

Biyolojik arıtma

Değişik karakterdeki atıksular değişik arıtma yöntemleri kullanılabilir. Evsel atıksular için genelde fiziksel ve biyolojik arıtma yöntemleri tercih edilir ( Dağ,1998 ). 1.3 Fiziksel Arıtma Yöntemleri Kirlilik unsurunun fiziksel özelliklerine (maddenin boyutları, vizkositesi ve özgül ağırlığı) bağlı olarak uygulanan arıtma yöntemleridir. Fiziksel arıtma şu ünitelerden oluşur (Dağ,1998). 1.3.1

Izgaralar İri hacimli kirletici maddeleri atıksudan uzaklaştırmak amacıyla kullanılır.

Izgara üniteleri çubuk ızgara ve elekler olmak üzere ikiye ayrılır. Çubuk ızgaralarda çubuk ızgaralarda çubuk aralıklarına göre kaba veya ince, temizlenme biçimlerine göre ise el veya mekanik temizlemeli ızgaralar olmak üzere iki kategoriye ayrılabilirler. İnce ızgaralar, önemli miktarda yüzen iri madde giderimi sağlarlar, kaba ızgaralar ise ince ızgaraların yükünü hafifletmek için ön arıtım amacıyla kullanılırlar. Modern atıksu arıtma tesislerinde, kaba ızgaralar, iri maddelerin, pompalar, vanalar, mekanik havalandırıcılar ve biyolojik filtre gibi aksam ve ünitelere zarar vermesini önlemek ve sonuçta arıtma verimini azaltması amacıyla ön arıtma ünitesi olarak kullanılırlar. Aynı zamanda, ızgaralar, yüzücü maddeleri sudan ayırmak suretiyle, yüzeysel suların görünüşünün bozulmasını önlemek ve böylece suların dezenfekte edilmesi halinde dezenfeksiyon işleminin verimini arttırmak için kullanılırlar. Izgaralarda tutulan maddeler, çöpe karıştırılarak, toprağa gömülerek, yakılarak veya ızgara çubukları arasında gelecek şekilde parçalandıktan sonra tekrar ızgara önündeki suya iade edilmek suretiyle tasfiye tesisinden muameleye tabi tutularak zararsız hale getirilir.

23

Atıksuların temizlenmesi için yapılan ızgaraların çubuk boyutları ve aralıkları Tablo 4.1 de verilmiştir (Muslu, 1996). Tablo 4.1 Atıksuların Arıtılmasında Yapılan Izgaraların Çubuk Boyutları ve Aralıkları (Muslu, 1996)

Elle Temizlenen Izgaralarda Çubuk kesitinin genişliği, 5 (mm) Çubuk kesitinin yüksekliği, d (mm) Çubuklar arasındaki serbest açıklık, e (cm) Çubukların yatayla yaptığı açı, θ Çubukların arasındaki su hızı, Vs (m/sn) Müsaade edilen yük kaybı, hk (m)

5-15 25-75 5-10 60-70 0,8-1,2 0,15

Makine

İle

Temizlenen Izgaralarda 5-15 25-100 1,5-7,5 45,60 0,8-1,2 0,51

4.1.2 Kum tutucular Kum ve çakıl gibi inört maddeleri sudan ayırmak ve bunların tasfiye tesisinin diğer ünitelerine geçmesini önlemek için kum tutucular yapılır. Kum, çakıl gibi inört maddelerin pompa ve tasfiye tesislerinden önce sudan ayrılması, makinelerin aşınmasını önler ve çökeltim havuzlarında kum ve çakıl toplanmasına mani olur. Kum tutucularda sadece kum ve çakıl gibi inört maddelerin toplanması istenir. Zira ayrışabilen organik maddeler kum tutucuda toplanan kum ve çakıların tasfiye sırasında hoş olmayan durumlar ortaya çıkarır. Kum tutucular sayesinde çeşitli tasfiye ünitelerinde toplanan çamurun zararsız hale getirilmesi işlemleri de kolay olur. Çünkü kum daha önce ayrılmış olduğundan buralarda artık sadece organik maddeler toplanacaktır. Debinin

bilhassa yağmurlar sırasında değişmesi inört maddelerin

organik kökenli maddelerden ayrı olarak tutulabilmesini güçleştirir (Muslu,1996). Kum tutucular istenen büyüklükte katı maddeleri tutmalı ve arzu edilmediği halde tabana çökelen daha küçük taneli maddeler ise su ile birlikte sürüklenerek tekrar süspansiyona karışmalıdır. Bunun için kum tutucu; a) Kafi bir yüzey alanına sahip olmalı, b) Kafi bir yatay hız daima muhafaza edilmelidir 10c sıcaklık ve tane birim hacim ağırlığı 2650 kg/m3 olan daneler için çökelme hızları Tablo 4.2 de verilmiştir.

24

Tablo 4.2 Danelerin Çökelme Hızları (Muslu,1996). Dane Çapı (mm) Çökelme hızı(m/h)

0,5 258

O,2 82

0,1 24

0,05 6,1

Tablo 4.3 Kum Tutucularda Yüzey Yükleri (Muslu, 1996). Yüzey Yükü So (m/h) D (m/m)

% 100

% 90

12 17 27

16 28 45

0,16 0,20 0,25

% 85 20 36 58

Tablo 4.4 Yatay Akışlı Tutucularda Proje Kriterleri (Muslu, 1996). Parametre Bekletme süresi t=V/Q Yatay akış hızı V=Q/A Yüzey yükü So:Q/A (m3/m2/6) Genişlik W

Aralık 45-90 sn 0,25/0,4 m/sn 12-36 m/h 1,6-1,8 m

Tasfiye 60 0,3 24 1,8

4.1.3 Ön Çökeltim Havuzları Sudan, daha fazla yoğunluğa sahip askıda katı madde içeren atıksu durağan koşullara sahip olduğu zaman bünyesindeki tanecikler yerçekimi etkisi ile çökelecektir. Askıda katı maddeleri atıksudan uzaklaştırılmasında en yaygın kullanılan işlem yerçekimi ile çökeltmedir. Çökeltme havuzları aynı zamanda çökeltilmiş katıların belirli oranda yoğunlaştırılmasını sağlar. Çökeltme işleminin temel amacı, maksimum askıda katı madde giderme verimi eldesidir. Bu işlem için çökelen çamur belirli aralıklarla hemen sistemden uzaklaştırılır. Çükü evsel atıklar 2-3 saat sonra biyolojik olarak parçalanmaya başlar ve bunun sonucu kokuşma olayı başlar. ön çökeltim havuzlarında askıdaki katı maddelerin %50-70’i Boi’nin %40’ı uzaklaştırılabilir. Atıksu tasfiyesinde çökeltme havuzları daire veya dikdörtgen planlı olarak yapılabilir. Havuzlarda su mümkün olduğu kadar türbülansız olarak girmelidir. Bu maksatla özel giriş tertibatları yapılır.

25

Çökeltme havuzlarının boyutlandırılmasında yüzeysel hidrolik yük, bekletme zamanı ve derinlik parametreleri çok önemlidir (Muslu,1996). Tablo 4.5 Dikdörtgen Planlı Çökeltim Havuzları İçin Proje Kriterleri (Muslu,1996). Parametre Derinlik (m) Uzunluk (m) Genişlik (m) Sıyırıcı hızı(mm/sn) Savak yükü(L/m.sn) Hidrolik yük(m3/m2.gün) b/L oranı Bekletme süresi (saat) h/b oranı

Aralık 1,5-5,0 15-90 3-24 0,6-1,2