deu bölüm5 biyolojik arıtma

8/2/2019 deu blm5 biyolojik artma

1/75

106

5. BYOLOJK ARITMA

Hzl nfus art ve endstrileme sonucunda oluan atksular doann zmleyebilecei

miktar

am

ve al

c

ortamlar

kirlenme tehlikesi ile kar

kar

ya b

rakm

t

r. Doadakiekolojik dengeyi olumsuz ynde etkileyebilecek ve dier faydal kullanmlarnengelleyecek bu durumun nne geebilmek iin atksular uzaklatrmadan nce artmazorunluluu domutur. Atksularn zellikleri kaynaklarna bal olarak nemli farkllklargsterir ve bu farkllklara gre artma yntemleri de deiir. Atksularn genellikle%99undan daha yksek bir ksm su ve yalnz geri kalan ksm kirletici maddelerdenolumaktadr. Kirleticiler suyun iinde znm halde bulunabilecekleri gibi, kat maddeolarak askda da bulunabilirler. Bu maddelerin zelliklerine gre uzaklatrlmalar iinkullanlabilecek artma yntemi de deiir. rnek olarak organik kirleticilerinuzaklatrlmas iin en etkin yntemin biyolojik artma olduu sylenebilir. Biyolojikartma atksuyun iinde bulunan askda veya znm organik maddelerin bakterilerce

paralanmas ve kebilen biyolojik floklarla svnn iinde kalan veya gaz olarakatmosfere kaan sabit inorganik bileiklere dnmesidir. Biyolojik artmann esas organikkirleticilerin doada yok edilmeleri iin yer alan biyofloklasyon ve mineralizasyon

proseslerinin kontrol ile evrede ve optimum artlarda tekrarlanmasdr. Bylece doadakireaksiyonlarn hzlandrlarak daha ksa bir srede, emniyetli ortamda gerekletirilmelerisalanmaktadr.

Biyolojik artma sistemleri deiik ekillerde snflandrlabilirler. Ortamda oksijenvarlna gre haval (aerobik) ve havasz (anaerobik) olarak snflandrlan bu sistemlerkullanlan mikroorganizmalarn sistemdeki durumuna gre askda ve sabit film (biyofilm)

prosesleri olarak da snflandrlabilirler.

5.1 Biyolojik Artma Sistemleri

Atksu artmnda biyolojik artmn fonksiyonu ve mikroorganizmalarn rol bu blmdeverilecektir.

5.1.1 Biyolojik Artmann Amac

Biyolojik artmann amac, atksudaki kelmeyen kolloidal katlar phtlatrarakgidermek ve organik maddeleri kararl hale getirmektir. Evsel atksu artmnda organik

madde ieriinin yan

s

ra azot ve fosfor gibi besi maddeleri de biyolojik ar

t

mda giderilir.ou kez durumda toksik olabilecek eser (iz) miktardaki organik maddeleri gidermek denemlidir. Tarm alanlarndan geri dnen sularda nemli olan azot ve fosforun artlmaskritik nem tar. Endstriyel atksular iin, organik ve inorganik bileiklerin artmnemlidir. Bu bileiklerden ou mikroorganizmalar zerinde toksik etki yaptklar iingenellikle zel zaman n artma gerekebilir.

5.1.2 Biyolojik Artmada Mikroorganizmalarn Rol

Atksudaki BOInin giderimi, kmeyen kolloidal katlarn phtlatrlmas ve organikmaddelerin kararl hale gelmesi, bata bakteriler olmak zere eitli mikroorganizmalar

tarafndan gerekletirilir. Mikroorganizmalar, kolloidal ve znm karbonlu organikmaddeleri eitli gazlara ve yeni hcrelere dntrerek kullanrlar. Hcre dokusununzgl arl sudan daha fazla olduundan artlm sudan kerek ayrlr. Bu


2/75

107

mikrooganizmalar ortamdan ayrmadka artm tamamlanm olmaz. Mikroorganizmalarorganik yapda olduklarndan atksuda BOI veya KOI cinsinden llrler ve suya birmiktar kirlilik verirler.

5.2 Mikrobiyolojik Metabolizmann Tanm

Biyolojik artma sistemlerinin tasarmnda ve sistem seiminde, mikroorganizmalarnbiyokimyasal aktivitelerinin iyi anlalmas gerekletirir. Bu blmde iki nemli konudanbahsedilecektir. Bunlar, atksu artmnda karlalan mikroorganizmalarn besi maddesiihtiyac ve molekler oksijen ihtiyacna dayal mikrobiyal metabolizmalarn yapsdr.

5.2.1 Mikroorganizma oalmasnda Besi Maddesi htiyac

Mikroorganizmalar, remelerini ve dier hayati fonksiyonlarn devam ettirmek iin,

enerji kaynana, yeni hcre sentezi iin karbona, azot, fosfor, slfr, potasyum, kalsiyum ve magnezyum gibi inorganik elementlere

ihtiya duyarlar. Organik besi maddeleri de hcre sentezi iin gereklidir. Mikrobiyalfaaliyetler iin gerekli karbon ve enerji kaynaklarna substrat ad verilir.

5.2.2 Karbon ve Enerji Kaynaklar

Mikroorganizmalar iin en nemli karbon kaynaklar organik madde ve karbondioksittir.Hcre dokusu oluturmada organik karbon kullanan organizmalar heterotrof, yalnzcakarbondioksit kullanan organizmalar ise ototrof olarak adlandrlrlar. Karbondioksitinorganik hcre dokusuna dnm, enerji girdisi gerektiren bir indirgeyici prosestir. Bunedenle Ototrofik organizmalar, hcre sentezi iin Heterotroflardan daha ok enerjiharcadklarndan daha dk byme hzna sahiptirler.

Hcre sentezinde gereken enerji k veya kimyasal oksidasyon ile salanr. I enerjikayna olarak kullanan bu organizmalar, fototrof olarak adlandrlrlar. Fototrofikorganizmalar, heterotrofik (baz slfr bakterileri) veya ototrofik (alg ve fotosentetik

bakteri) olabilirler.

Enerjilerini kimyasal reaksiyonlardan karlayan organizmalar, kemotrofolarak bilinirler.Fototrof ve kemotroflar, heterotrof (protozoa, fungi ve bakterilerin ou) veya ototrofic(nitrifikasyon bakterisi) olabilirler.

Kemototroflar, indirgenmi amonyak, nitrit ve slfit gibi inorganik bileiklerinoksidasyonundan oluan enerjiyi kullanrlar. Kemoheterotroflar ise organik bileiklerinoksidasyonu sonucu aa kan enerjiyi kullanrlar. Mikroorganizmalarn snflandrlmasaadaki tabloda verilmektedir.


3/75

108

Tablo 5.1. Enerji ve karbon kaynaklarna gre mikroorganizmalarn genel snflandrlmas(1).Snflandrma Enerji kayna Karbon kaynaAutotrophic:

Fotoototrofik

Kemoototrofic

Heterotrofic:Kemoheterotrofik

Fotoheterotrofik

I

k

norganik ykseltgeme-indirgemereaksiyonu

Organik ykseltgeme-indirgemereaksiyonu

Ik

CO2

CO2

Organik karbon

Organik karbon

5.2.3 Ntrient ve z Element htiyac

Besi maddeleri, karbon ve enerji kayna olmaktan ziyade hcre sentezi ve bymesindekstlayc rol oynarlar. Mikroorganizmann ihtiya duyduu balca inorganik besimaddeleri; N, S, P, K, Mg, Ca, Fe, Na ve Cldur. kinci derece nemli besi maddeleri ise;Zn, Mn, Mo, Se, Co, Cu, Ni, V ve Wdir.

norganik besi maddelerine ilave olarak baz organizmalar iin organik besi maddeleri degerekebilmektedir. Byme faktr olarak bilinen bu organik besi maddeleri,organizmalarn ihtiyac olan ve yalnzca hcre sentezinde kurucu olan maddelerdir.

Byme faktr bir organizmadan dierine farkllk gsterse de temel byme faktrleri temel grupta snflandrlabilirler:

aminoasitler purinler ve pirimidinler vitaminlerdir.

5.3 Biyolojik Artmada nemli Mikroorganizmalar

Hcre yaplar ve fonksiyonlar dikkate alnrsa mikroorganizmalar aadaki ekildesnflandrlrlar:

Eucaryotes Eubacteria Archaebacteria

Prokaryotik grup (eubacteria ve archaebacteria) artmda birincil derecede nemli olupksaca bakteri olarak bahsedilir. karyotik grup bitki, hayvan ve protistleri ierir.


4/75

109

5.3.1 Bakteri

Bakteriler tek hcreli prokaryotic organizmalardr. Atksu artma nitelerinde oldukayaygn olarak bulunurlar ve karbon, azot, fosfor ve kkrt bileiklerinin giderilmesinde

kullanlrlar. Bakteri hcrelerinin byklkleri 0,5-3 m (10-6

) aralndadr ve ekillerinegre deiik isimler alrlar.

5.3.2 Bakterilerin Hcre Kompozisyonu

Bakterilerin incelenmesi sonucu %80inin su ve %20sinin kuru maddeden meydanageldii bulunmutur. Kuru maddenin de %90 organik ve %10u inorganiktir. Bakterihcresinin bileiminin tipik deerleri Tablo 5.2 de verilmektedir.

Tablo 5.2. Tipik bir bakteri hcresi bileimi (1).

Kuru madde yzdesiElementlerAralk Tipik deerler

KarbonOksijenAzotHidrojenFosforSlfrPotasyumSodyumKalsiyumMagnezyumKlorrDemirDierleri

45-5516-2212-167-101-50,8-1,50,8-1,50,5-20,4-0,70,4-0,70,4-0,70,1-0,40,2-0,5

502014831110,50,50,50,20,3

5.4 Bakteri Bymesi

Organizmalar, byme ortamna konduklarnda ortamdaki besi maddelerini (C, N, O, H, P,

S, mineral vd.) kullanarak byrler. Kesikli beslenen reaktrde bymede hemen hemendrt dnem gzlenir.

1. Adaptasyon dnemi (lag faz): organizmalarn yeni ortama uyum iin geirdikleribekleme dnemidir. Bu dnemde, besi ortamnn bileimine ve artlara greorganizmalarn i yapsnda baz deiiklikler olur. Organizmalarn yeni evreyeuymalar ve daha sonra blnmeleri iin belli bir zaman gerekecektir.

2. Logaritmik byme dnemi: Ortama adapte olan organizmalar, bu dnemdemaksimum hzla byrler. Bu dneme kararl byme dnemi de denir.

3. Kararl byme dnemi: Bu dnemde hcre konsantrasyonu sabit kalr. Netbyme hznn sfr olduu bu dnemde, byme hz lm hzna eittir. Netbyme sfr olmakla birlikte, hcreler metabolik olarak aktiftirler ve ikincil


5/75

110

rnleri retirler. Bu dnemde hcreler, ortamda byme iin gerekli olabileceksubstrat ve besi maddelerini tketmitirler.

4. lm dnemi: Bu dnemde bakteri lm hz yeni hcre reme hznn zerindedir

ve hcre konsantrasyonu zamanla der. lm h

z

evre artlar

ve canl

poplasyonun fonksiyonudur.

ekil 5.1. Bakteri byme erisi (1.alma faz, 2. byme faz, 3. durgun faz, 4. lm faz)(1) .

5.5 Biyolojik Byme Kinetii

Mikroorganizmalarn bymesi iin uygun evresel artlar, pH ve scaklk kontrol, besimaddesi ve eser element ilavesi, oksijen ilavesi veya ortamdan uzaklatrlmas ve uygunkartrmadr. Bu evre artlarnn kontrol, mikroorganizmalarn bymesi iin gerekliuygun evre ortamn salar.

5.5.1 Hcre Bymesi

Kesikli ve srekli beslenen sistemlerde bakteri hcresi byme hz aadaki eitlikle ifadeedilir:

rg=X (5.1)

rg = bakteri byme hz, ktle/hacim.zaman = Birim zamanda zgl oalma hz katsays,zaman-1X = mikroorganizma konsantrasyonu, ktle/hacim.

Kesikli beslenen artma sisteminde, bakteri byme hz, dX/dt = rg olduundan bu trreaktrler iin aadaki eitlik yazlabilir.

(5.2)


6/75

111

5.5.2 Substrat Limitli (kstl) Byme

Kesikli sistemlerde byme iin gerekli, substrat veya besi maddesinden yalnzca birisinin limitliolmas durumunda nce konsantrasyon der ve byme durur. Srekli beslemeli sistemlerde,

byme limitlidir. Deneysel olarak limitli substrat veya besi maddesinin etkisi aa

daki Monodeitlii ile belirlenir.

(5.3)

Burada, = Birim zamanda zgl byme hz, zaman-1

S= Substrat konsantrasyonu, ktle/hacimKs = (=max/2) iken substrat konsantrasyonu (yar hz sabiti), ktle/hacimmax = Substrat snrl deilken, verilen artlarda maksimum deeri

Substrat konsantrasyonunun zgl byme hzna etkisi ekil 5.2 de verilmektedir. deerieitlik 5.1 deki yerine konulacak olursa, byme hz aadaki gibi olur.

(5.4)

ekil 5.2. Besi maddesinin byme hzna etkisi.

5.5.3 Hcre Bymesi ve Substrat Kullanm

Biyolojik oksidasyon proseslerinde BOI giderim mekanizmasnn aklamasnda birkamatematik model nerilmitir. Ancak btn modellerin gsterdii ortak bir sonu vardr. YksekBOI konsantrasyonlarnda birim hcrenin giderdii BOI giderim hz sabit kalmaktadr. Budurumda hz konsantrasyona bal olup decektir.


7/75

112

Ortamda tek bir substrat varsa reaksiyon hz sfrnc derece olup son derece dkseviyelere kadar substrat artlr. Birden fazla substrat olmas durumunda substratlar farklhzlarda ortamdan artlrlar. Substatlardan bir tanesi tamamen ortamdan giderilene kadarsabit maksimum giderim hz hakim olacaktr. Dier substratlar srayla giderildike, toplam

reaksiyon h

z

decektir.

Kesikli ve srekli sistemlerde, substratn bir ksm yeni hcrelere dntrlrken, bir ksm dainorganik ve organik son rnlere oksitlenir. Substrat kullanm hz ile hcre byme hzarasndaki iliki aadaki eitlikle verilebilir;

rg = -Y rsu (5.5)

Burada,rg = bakteri byme hz, ktle/hacim.zaman

Y= maksimum verim (biyokitle dnm) katsays, ktle/ktlersu = substrat kullanm hz, ktle/hacim.zaman

Laboratuar almalar sonucunda, rnn

karbon ve besi elementinin oksidasyonuna, substrat polimerizasyon derecesine, metabolizma safhalarna, byme hzna ve bu mekanizmann eitli fiziksel parametrelerine

bal olduu bulunmutur.

(5.6)

Yukardaki bantda (max/Y) teriminin yerine aada verilen k terimi konulabilir. Bu yeniterim, birim zamanda maksimum substrat kullanmn ifade eder. Tipik olarak BOI(KOI) esasna gre k=8 gn-1 dir.

(5.7)

Artma kinetikleri, Ks ve Snin greceli deerlerinden etkilenirler. Eitlikte iki snr artbelirlenebilir:

1. S>> Ks iin,

rsu k.X (5.8)


8/75

113

Bu durumda giderim, substrat konsantrasyonundan bamszdr ve giderim hz, sistemdekimevcut biyokitle konsantrasyonuna baldr.

2. S


9/75

114

sel solunumun, gzlenen verime etkisi aadaki gibidir;

(5.14)

Tablo 5.3. Atksularn artmnda kullanlan tipik kinetik katsay deerleri (3).Atk Kaynak verim Kd max

(gn-1)Ks(mg/l)

k(gn-1)

k

Evsel

Evsel

Evsel

Evsel*

Petrokimyasal

BOIu

KOI

BOI5

BOI5

BOI5

0,57

0,4

0,37

0,73

0,31-0,72

0,052

0,09

0,098

0,075

0,05-0,18

0,67

3,2

-

-

-

54

60

45

-

-

-

8

8,35

-

-

0,0234

-

-

0,017-0,03

0,003-0,012

*Giren atksudaki askda katlar da dahildir.

5.5.5 evre Koullarnn Biyolojik Reaksiyona Etkisi

evre koullarnn (scaklk, pH, znm oksijen, znm karbondioksit, redoxpotansiyeli, toksisite vb.) organizmalar zerine etkileri nemlidir. Mikroorganizmalarnmetabolizmalar (zellikle byme faaliyetleri) kendilerini evreleyen fiziksel ortamnzelliklerine geni lde bamldr.

5.5.5.1 Scakln etkisi

Mikroorganizmalarn metabolizma ile ilgili faaliyetlerinin tm kimyasal reaksiyonlaradayanmaktadr. Kimyasal tepkimeler gibi, mikroorganizmalarn meydana getirdiitepkimeler de scakla baldr. Scaklk yalnz metabolik aktiviteleri etkilemekle kalmaz

biyolojik amurun kme zellii, gaz transfer hz gibi faktrleri de etkiler. Biyolojikproseslerin reaksiyon hz zerindeki scaklk etkisi aadaki eitlikle ifade edilebilir.

rT = r20(T-20) (5.15)

Burada;rT = T

oC deki reaksiyon hz,r20 = 20

oCdeki reaksiyon hz, = scaklk aktivite katsaysT = scaklk, oC

Biyolojik prosesler iin deeri Tablo 5.4 ve 5.5de verilmitir.


10/75

115

Tablo 5.4. eitli biyolojik sistemler iin scaklk aktivite katsaylar (1). deeriSistemler

Aralk Tipik

Aktif amurHavalandrmal lagnDamlatmal filtre

1,00-1,041,06-1,121,02-1,14

1,021,081,08

Tablo 5.5. Evsel ve Endstriyel atksular iin scaklk aktivite katsaylar (3).Sistem ve atksular deeriAktif amur (evsel atksu)

> 0,6 kg BOI/kg MLSS< 0,6 kg BOI/kg MLSS

Aktif amur (znm endstriyel atkartm)

Havalandrmal lagnler, stabilizasyonhavuzlar

Evsel atksuEndstriyel atksu

1,0-1,011,01-1,04

1,04-1,10

1,0351,035-1,10

Scaklk aralklarna gre organizmalar gruba ayrlrlar:

Psikofilik; dk scaklkta (T < 20oC) byrler.Mesofilik; orta scaklkta (20oC 50oC) byrler.

5.5.5.2 pH

Hidrojen iyonu konsantrasyonu (pH), organizmalarn aktivitelerini ve bymelerini nemlilde etkiler. Bu zellik hidrojen iyonunun enzim faaliyetine etkisi ileaklanabilmektedir. Her organizmann maksimum aktivite gsterdii bir optimum pHaral vardr. Genellikle bakteriler pH = 3-8, mantarlar pH=3-6, kfler pH= 3-7, bitkihcreleri pH=6,5-7,5, arasnda optimum aktivite gsterirler. Organizmalarn aktivitelerini

maksimize edebilmek iin ortam

n pH

asit/baz ilavesi ile kontrol edilebilir.

Ortamn pHs ayn zamanda organizmalarn aktiviteleri ile de deiir. rnein amonyum(NH4

+ ) azot kayna olarak kullanldnda ortama H+ verildiinden pH der. nknitrifikasyon srasnda NH4

+ iyonlar NO3-e dnerek ortama H+ iyonlar vermektedir.

Nitrat iyonlar (NO3-) azot kayna olarak kullanldnda ise denitrifikasyon oluur.

Burada NO3-, N2 gazna dnt iin ortamdan H

+ uzaklar ve pH ykselir.

5.5.5.3 znm Oksijen

znm oksijen (O), haval artma sistemlerinde nemli bir parametredir. Suda

znrl az olan (O =7-8 mg/l, 25oC, 1 atm.) oksijenin srekli salanmas ve oksijensnrlamasnn nne geilebilmesi iin oksijen transfer hznn oksijen kullanma hzndandaha byk olmas gerekir. Kritik oksijen konsantrasyonu, bakteri ve mantarlar iin


11/75

116

doygunluk konsantrasyonunun %5-10u arasndadr (1-2 mg/l), kfler iin ise doygunlukkonsantrasyonunun %10-50si arasndadr (1-5 mg/l). Ortamda oksijen snrlamasngidermek iin saf oksijen kullanlabilecei gibi, sistem yksek basn altnda (2-3 atm) daaltrlabilir.

5.5.5.4 znm Karbondioksit

znm karbondioksit (CO2) de organizmalarn aktivitelerini etkiler. Yksekkonsantrasyonlar toksik, dk konsantrasyonlar da snrlayc etki yapar. Bazorganizmalar (ototrofik) CO2i karbon kayna olarak kullanrlar.

5.5.5.5 yon Konsantrasyonu

Ortamn iyonik kuvveti (iyon konsantrasyonu) de organizmalarn metabolikfonksiyonlarn, O2/CO2nin znrln ve iyonlarn hcre iine ve dna aktarmn

etkileyen nemli bir faktrdr.

5.5.6 Byme ve Substrat Giderim Kinetiklerinin Biyolojik Artma Uygulanmas

Artmada kullanlan biyolojik proseslerden tek tek bahsetmeden nce biyolojik byme vesubstrat giderim kinetiklerinin uygulama esaslarndan bahsedilecektir. Bunun amac;

mikroorganizma ve substrat dengesini oluturmak, artlm suda mikroorganizma ve substrat konsantrasyonlarn tahmin etmektir.

Burada tam karml, amur geri devirsiz haval artma prosesleri esas alnacaktr.

5.5.7 Mikroorganizma ve Substrat Ktle Dengesi

Mikroorganizma ktle dengesi aadaki gibi ifade edilir:

1. Genel tanm:

( 5.16)

2. Basitletirilmi tanm:

Birikim = Giri k + Net byme (5.17)


12/75

117

3. Sembolik gsterim:

(5.18)

Burada,

dX/dt = reaktrde mikroorganizma konsantrasyonu deiim hz, ktle UAKM (uucuaskda kat madde) /hacim.zamanVr= Reaktr hacmiQ = Debi, hacim/zamanXo = Giri akmndaki mikroorganizma konsantrasyonu, ktle UAKM/hacim

X = Reaktrdeki mikroorganizma konsantrasyonu, ktle UAKM/hacimrg = net mikroorganizma byme hz, ktle UAKM/hacim x zaman

Eer 5.11 eitliinden rg deeri yerine konursa aadaki eitlik elde edilir:

(5.19)

Burada S = Reaktr kndaki substrat konsantrasyonu, mg/l

k akmnda mikroorganizma konsantrasyonu ihmal edilir ve kararl artlar salanrsa(dX/dt = 0), 5,19 eitlii sadeleerek aadaki ekilde yazlabilir:

(5.20)

Burada = Hidrolik kal sresi, V/Q

1/ net zgl byme hzna kar gelir. 1/ ayn zamanda 1/ cye de kar gelir. Budurumda amur ya eitlii de aadaki gibi yazlabilir:

(5.21)

Substrat ktle dengesi de mikroorganizma ktle dengesine benzerekilde yazlacak olursaaadaki denklem elde edilir:


13/75

118

(5.22)

Kararl durumda, (dS/dt = 0) olduundan eitlik aadaki ekilde yazlabilir:

(5.23)

Burada = Vr/Qdur.

5.5.8 Artlm Atksuda Mikroorganizma ve Substrat Konsantrasyonlar

Kararl haldeki mikroorganizma (biyokitle) konsantrasyonu aadaki ifadeden bulunur:

(5.24)

Benzer tarzda, k substrat konsantrasyonu da aadaki ifadeden bulunur;

(5.25)

Bylece, kinetik katsaylar da bilinirse, ekil 5.3den k suyundaki mikroorganizma vesubstrat konsantrasyonlar tahmin edilebilecektir. Burada nemli bir husus, yukardakieitlikle tahmin edilebilen k substrat (BOI5, KOI) konsantrasyonu znm formdaolup giri atksuyunda bulunabilecek askda katlar hesaba katmaz. Artma sistemindengerekte kan substrat ve askda kat konsantrasyonlar ktrme tank verimliliine

baldr.

Gzlenen verim, Ygz, aadaki eitlikle verilmektedir;

cd

gzk

YY

+=

1(5.26)

ekil 5.3. Tam karml geri dnmsz reaktrde, amur kalma yana kar k atkkonsantrasyonu ve artm verimi (1).


14/75

119

5.6 Biyolojik Artma Prosesleri

Burada atksu artm iin gelitirilen biyolojik artma proseslerinin prensiplerindenbahsedilecektir.

5.6.1 Baz Tanmlar

Haval (aerobik) Prosesler: Oksijenin bulunduu ortamda faaliyet gsteren biyolojikartma sistemidir.

Havasz (anaerobik) Prosesler: Oksijenin olmad ortamda faaliyet gsteren biyolojikartma sistemidir.

Anoksik Denitrifikasyon: Oksijenin olmad ortamda nitrat azotunu biyolojik olarak azotgazna eviren prosestir. Bu proses havasz denitrifikasyon olarak ta bilinmektedir.

Biyolojik Besi Maddesi Giderimi: Biyolojik artma prosesinde azot ve fosforungiderilmesidir.

Fakltatif prosesler: Organizmalarn molekler oksijenin bulunduu veya bulunmadortamlarda fonksiyon gsterebildii biyolojik artma prosesleridir.

Karbonlu BOI giderimi: Atksudaki karbonlu organik maddelerin yeni hcrelere ve eitligaz formundaki son rnlere biyolojik olarak dnmdr. Bu dnmde, eitli

bileiklerde bulunan azot amonyuma dntrlr.

Nitrifikasyon: Amonyan nce nitrit daha sonra nitrata dntrld biyolojikprosestir.

Denitrifikasyon: Nitrat azot ve dier gaz formundaki son rnlere dntren biyolojikprosestir.

Substrat: Biyolojik artmda dntrlen organik madde veya besi maddesi anlamndakullanlr.

Askda Byyen Prosesler: Biyolojik artma sisteminde organik ve dier maddeleri

dntrmekten sorumlu mikroorganizmalar

n s

v

ortamda ask

da bulunmas

halidir.

Tutunarak Byyen Prosesler: Biyolojik artma sisteminde organik ve dier maddeleridntrmekten sorumlu mikroorganizmalarn ta, cruf veya zel tasarlanm seramikveya plastik dolgu malzemelerinin zerine tutunarak sv ortamda bulunmasdr. Bu artmasistemleri sabit-film prosesleri olarak da bilinirler.

5.6.2 Biyolojik Artma Prosesleri

Atksu artmnda kullanlan nemli biyolojik prosesler Tablo 5.6da verilmektedir.Artmada be nemli grup bulunmaktadr, bunlar; haval prosesler, anoksik prosesler,

havasz prosesler, birleik haval, anoksik ve havasz prosesler ve lagn prosesleridir. Herbir proses askda, tutunarak byyen veya birleimi olacakekilde alt gruplara blnebilir.


15/75

120

Tablo 5.6 Atksu artmnda kullanlan nemli biyolojik artma prosesleri(1).Tipi Genel Ad Kullanm

Haval Prosesler:Askda-Byyen

Yzeyde byyen

(Biyofilmli)

Birleik askda ve tutunarak

byyen sistemler

Anoksik Prosesler:Askda byyen

Tutunarak byyen

Havasz Prosesler:Askda byyen

Aktif amur prosesleri

Konvansiyonel(piston ak

ml

)Tam karmlKademeli havalandrmalSaf oksijenliArdk kesikli reaktrKontakt stabilizasyonluUzun havalandrmal A.Oksidasyon hendeiDerin aft A.. sistemi

Askda-byyen Nitrifikasyon

Havalandrmal lagn

Haval rtmeKonvansiyonel havalSaf oksijenli

Damlatmal FiltreDk hzlYksek hzl

Kaba Filtre (roughing)

Dner biyolojik disk

Dolgulu kuleler

Aktif amur biyofiltre prosesleribiyofiltre prosesleri aktif amur,

Askda byyen denitrifikasyonSabit-film denitrifikasyon

Havasz rtmeStandart hzl, tek kademeliYksek hzl, tek kademeli

iki kademeli

Havasz kontakt prosesler

Karbonlu BOI giderimi venitrifikasyon

Nitrifikasyon

Karbonlu BOI giderimi(nitrifikasyon)Stabilzasyon, karbonlu BOI5giderimi nitrifikasyon

Karbonlu BOI gideriminitrifikasyonKarbonlu BOI giderimi

karbonlu BOI giderimi venitrifikasyon

Denitrifikasyon

karbonlu BOI giderimi



16/75

121

Tutunarak byyen

Birleik haval, havasz veanoksik prosesler

Askda byyen

Birleik askda ve

tutunarak byyen

Lagnler

Havasz amur yatakl reaktr

Havas

z filtre

Genlemi yatakl reaktr

Tek veya ok basamakl, eitlizel prosesler

Tek veya ok kademeli prosesler

Haval havuzlar,Olgunlatrma havuzlarFakltatif havuzlarHavasz havuzlar


karbonlu BOI giderimi, at

kstabilizasyonu,denitrifiaksyon.karbonlu BOI giderimi, atkstabilizasyonu

Karbonlu BOI giderimi,nitrifikasyon, denitrifikasyonP giderimi

Karbonlu BOI giderimi,nitrifikasyon,denitrifikasyon,Pgiderimi

Karbonlu BOI giderimiKarbonlu BOI gid.(nitr.)Karbonlu BOI giderimiKarbonlu BOI giderimi (atkstabilizasyonu)

5.6.3 Biyolojik Artma Proseslerinin Uygulamalar

Bu proseslerin temel uygulamalar;

Atksuda zellikle BOI, TOK (toplam organik karbon) veya KOI olarak llenkarbonlu organiklerin gideriminde,

Nitrifikasyon, Denitrifikasyon,

Fosfor giderimi ve Atk stabilizasyonudur.

Bu kitapta nitrifikasyon, denitrifikasyon ve fosfor giderimi ileri artm metotlar, kat fazstabilizasyonu da amur artm ve uzaklatrlmas blmlerinde detayl olarakaklanmtr.

5.7 Biyolojik Artma Sistemlerinin Tasarm

Biyolojik prosesler, atksudaki biyolojik olarak paralanm ve znm organik

maddeleri ktrme havuzunda ktrerek gidermek zere, kebilen biyolojik veinorganik floklara dntrmek amacyla kullanlrlar. Bir ok durumda ikinci kademe

prosesler olarak tanmlanan biyolojik prosesler, fiziksel ve kimyasal proseslerle birlikte


17/75

122

altrlr. Birinci kademe artma (n ktrme), kebilen katlar ayrmada etkinolmasna karlk, biyolojik prosesler koloidal veya znm haldeki organik bileiklerigidermede etkindirler. Bu proseslerden, havalandrmal lagnler, stabilizasyon havuzlar veuzun havalandrmal sistemler n ktrmeye tasarlanrlar.

ok sk kullanlan biyolojik prosesler;

Aktif amur prosesleri, Havalandrmal lagnler, Damlatmal filtreler, Dner biyodiskler ve Stabilizasyon havuzlardr.

Aktif amur prosesleri veya onun modifikasyonlar daha ok byk tesislerde,stabilizasyon havuzlar ise kk tesislerde kullanlmaktadr.

5.7.1 Aktif amur Prosesleri

Aktif amur prosesleri orjinal ve deitirilmi formlarnda yaygn olarak kullanlanproseslerdir. Bu proseslerin mikrobiyolojisi, reaksiyon kinetii ve baz iletmezelliklerinden Biyolojik Prosesler blmnde detaylaryla bahsedilmitir. Bu

proseslerin pratik uygulamalarna bu blmde yer verilecektir.

5.7.1.1 Proses tasarm Yaklamlar

Aktif amur prosesi tasar

m

nda gz nnde bulundurulmas

gereken kriterler:

Reaktr tipinin seimi, Ykleme kriterleri, amur retimi, Oksijen ihtiyac ve transferi, Besi maddesi ihtiyac, Filament (ipliksi) organizmalarn kontrol, k suyu zellikleri (dearj standartlar).

Reaktr Tipinin seimi: Herhangi bir biyolojik prosesin tasarmnda en nemli admlardanbiri kullanlacak reaktr veya reaktrlerin seimidir. letme faktrleri;

Artm prosesine hakim olan reaksiyon kinetii, Oksijen transfer ihtiyac, Artlacak atksuyun zellikleri, Yerel evresel koullar, naat, iletme ve bakm maliyetlerini ierir.

Bu faktrlerin nemi her uygulama iin deiecektir.

Bunlarn aktif amur prosesi iin nemin ksaca aadaki gibi aklanabilir.


18/75

123

Birinci faktr; reaksiyon kinetiinin reaktr seimi zerine etkisidir. ok sk kullanlan ikireaktr tipi vardr. Bunlar tam karml ve piston akml reaktrlerdir. Her iki tip reaktriin de pratik adan bakldnda hidrolik kal sreleri hemen hemen ayndr.

kinci nemli faktr ise oksijen transfer ihtiyac

d

r. Konvansiyonel piston ak

ml

ar

tmasistemlerinde, reaktr sonunda ihtiyac karlayacak oksijen konsantrasyonlarna ulamannimkansz olduu bulunmutur. Bu nedenle aktif amur proseslerinde eitlimodifikasyonlara gidilmitir. Bunlar; kademeli havalandrma, kademeli beslemeli

prosesler, atksuyun reaktr boyunca datld prosesler ve tam karml proseslerdir.Havalandrma reaktrn her yerinde ayndr ve gerekli oksijen ihtiyac veya fazlassalanr.

nc faktr, atksuyun yapsdr. rnein, gelen atksu az veya ok tam karmlreaktrde takriben eit olarak dalr. Piston akl reaktre kyasla mikroorganizmalarokyklemelere daha kolay kar koyabileceinden alc ortama organik ve toksik madde

dearj bu sistemlerde szkonusu olmayacaktr. Bu nedenle tam karml reaktrler dahask kullanlrlar.

Drdnc faktr, yerel evresel koullardr. Bunlarn arasnda scaklk, pH ve alkalinitebelki de en nemlileridir. Atksudaki scaklk deiimi dorudan biyolojik reaksiyon hznetkilemektedir. rnein scaklktaki 10oClik dme reaksiyon hzn yar yarya drr.Atksu scaklnda nemli bir deiim bekleniyor ise, seri halinde tam karml veya

piston akl reaktrler kullanmak etkili olacaktr. Alkalinite ve pH zellikle nitrifikasyonproseslerinde olduka nemlidir. Dk pH nitirifikasyon bakterilerinin bymesiniengeller (ipliksi organizmalarn bymesine neden olabilir). Dk alkaliniteli atksularazda olsa bir tampon kapasitesine sahiptirler ve karm pHs, bakteri solunumu sonucu

ortama verilen CO2 nedeniyle der.

Beinci faktr, ilk yatrm, iletme ve bakm maliyetleri reaktr tipi ve bykl seimiasndan son derece nemlidir.

Ykleme Kriteri: Aktif amur prosesinin kontrol ve tasarmnda uzun zamandr deneyselve rasyonel parametreler kullanlmtr. En ok kullanlan iki parametre,

mikroorganizma oran (F/M) veamur yadr (c).

mikroorganizma oran aadaki gibi tanmlanr:

(5.28)

F/M = mikroorganizma oran (amur yk), gn-1S

o= Giri atksudaki BOI veya KOI konsantrasyonu, mg/l

= havalandrma havuzunun hidrolik kal sresi = V/Q, gnV= havalandrma havuzu hacmi, m3


19/75

124

Q = atksu ak debisi, m3/gnX = havuzdaki uucu askda kat madde (UAKM) konsantrasyonu, mg/l

zgl substrat (besin maddesi) kullanm hz U aadaki gibi ifade edilir:

(5.29)

E = proses verimi, %

Verim yerine ( )( ) 100/ 00 SSS ve F/M yerine 5.28 denklemi konulursa yukardakieitlikteki U aadaki gibi ifade edilir,

(5.30)

S = k atksuyu BOI veya KOI konsantrasyonu, mg/l

amur ya aada verilen her iki denklemle de ifade edilebilir.

Havalandrma tank hacmine gre tanmlama:

(5.31)

c = amur ya, gnVr= havalandrma havuzu hacmi, m

3X = havalandrma havuzundaki uucu askda kat konsantrasyonu, mg/lQw = atlan atkamur debisi, m

3/gn

Xw = atk amurdaki uucu askda kat konsantrasyonu, mg/lQe = k suyu debisi, m

3/gnXe = k atksuyunda uucu askda kat konsantrasyonu, mg/l

Toplam sistem hacmine gre tanmlama:

eeww

tct

XQXQ

X

+

= (5.32)

ct = toplam sisteme bal olarak hesaplanmas amur ya

Xt = sistemde toplam uucu askda kat ktlesi, havalandrma havuzu, son ktrmehavuzu ve geri dn hattndaki amuru ierir.


20/75

125

Tasarm almasnda 5.31 eitlii esas alnr, buna gre btn substratn havalandrmahavuzunda artld kabul edilir. Sistemdeki toplam amurun byk bir ksm ktrmetank ve geri dn hattnda bulunur. 5.32 eitlii atlacak amur miktarnnhesaplanmasnda kullanlr. ktrme tankndaki amur miktar, amur ktlesinin % KM

oran

ve geri dn hatt

ndaki amur konsantrasyonu kullan

larak hesaplanabilir.

amur ya c, besi-mikroorganizma oran F/M ve zgl substrat kullanm hz Uarasndaki bant aadaki gibi gsterilebilir;

(5.33)

Y = verim katsays, ktle/ktle

E = proses verimi, %kd = isel bozunma katsays, zaman-1

F/M in tipik literatr deeri 0,05- 1 arasnda deiir. yi kalite k suyu, iyi kmezelliine sahip amur ve kararl bir sistem iin 3-15 gn amur ya uygulanr.Havalandrma tanknda tipik hidrolik kal sresi 4-8 saat arasnda deiir. Gnlk BOIykleme hz da 0,3 3 kg/m3.gndr.

amur retimi: Atlacak amuru belirlemek ve amur younlatrc tasarmnyapabilmek iin gnde reyen amur miktarn bilmek nemlidir. reyen amur miktaraadaki eitlikte verilmektedir.

Px = Ygz. Q (So S) (103g/kg)-1 (5.34)

Px = atlan fazla aktif amur, kg/gnYgz = gzlenen verim, g/g

Ygz aadaki gibi hesaplanr:

(5.35)

c veya ct nin kullanlaca, havalandrma tankndaki veya sistemin tamamndaki amurkonsantrasyonuna baldr. Yksek konsantrasyonda amur, ktrme tank ve geri dnhattnda kalyor ise ctnin kullanm uygundur. Bu durumda haval (veya havasz) ortamdaisel solunum ihmal edilmi olur.

Oksijen htiyac ve Transferi:Teorik oksijen ihtiyac, atn BOIsi ve sistemden gnde

atlan amur miktarndan belirlenir. Btn BOI son rne dnyorsa toplam oksijenihtiyac, uygun dnm faktr kullanarak BOIU ye dnen BOI5 den hesaplanabilir.Atn bir ksmnn sistemden atlacak yeni organizmalara dnt bilinmektedir. Bu


21/75

126

nedenle, atlan amurun BOILi toplamdan karlr ise kalan miktar sisteme verilmesigereken oksijen miktarn gsterir. Aadaki eitlikte de grlecei gibi amurun(hcrenin) 1 molnn BOIUsi (KOI) hcre konsantrasyonunun 1,42 sine eittir.

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + enerji113 5(32)hcre

1 1,42

Bu nedenle, aktif amur sistemi iin atksudaki organik maddenin giderimi iin gerekenteorik oksijen ihtiyac aadaki gibi hesaplanabilir.;

kg O2/gn = (kullanlan BOIL nin top.ktlesi, kg/gn) 1,42 (atlan amur miktar, kg/gn)

(5.36)

f= BOI5den BOILye dnm faktr

Nitrifikasyon reaksiyonunun da sistemde gereklemesi durumunda , toplam oksijenihtiyac aada gsterildii gibi karbon gideriminde kullanlan oksijen ile azot dnm(amonyaktan nitrata) iin gereken oksijen ihtiyacnn toplamdr.

(5.37)

No = Giri atksuyundaki TKN, mg/lN = k suyundaki TKN, mg/l4,57 = TKNnin tam oksidasyonunda gereken oksijen ihtiyac iin dnm faktr.

Sistemin oksijen transfer verimi biliniyorsa verilmesi gereken hava miktar da belirlenir.

Verilen hava;

atktaki BOI artmn, amurun isel solunumunu, ortam iin gerekli karm, havalandrma tanknda minimum znm oksijen konsantrasyonunun 1-2 mg/l

olmasn salayabilmelidir.

F/M oran >0,3 ise, hava gereksinimi iri kabarckl difzr kullanldnda 30-55 m3/kggiderilen BOI, ince kabarckl difzr kullanldnda 24-36 m3/kg giderilen BOIdir.Dk F/M oranlarnda isel solunum, nitrifikasyon ve uzun havalandrma sresindendolay hava ihtiyac arttndan nerilen deer 75-115 m3/kg giderilen BOIdir. Aktif


22/75

127

amur proseslerinde, hava ihtiyac 93,5 m3/kg BOI5; uzun havalandrmal sistemlerde ise125 m3/kg BOI5dir.

Tablo 5.7. F/Me bal

olarak hava ihtiyac

(1).Gerekli hava, m3/kg BOI5F/M>0,3ri kabarckl (gzeneksiz)ince kabarckl (gzeneksiz)

F/M< 0,3

Aktif amur

Uzun havalandrma

30-5524-36

75-115

93,5

125

Besi maddesi ihtiyac: Azot ve fosfor bileikleri besi maddeleri olup atksuda yksekkonsantrasyonda bulunmalar biyolojik reaksiyon iin inhibisyon, dk konsantrasyonda

bulunmalar ise snrlama yapar.

Organizma hcresinin bileimi C5H7NO2 olarak alnrsa, arlnn %12,4 kadar azotgerekecektir. Bu deer tipik olup sabit deildir. evre artlar ve organizma (amur) yana

bal olarak hcredeki azot ve fosfor dalm deiebilmektedir. Birok biyolojik sistemiin gerekli dier besi maddeleri Tablo 5.8de verilmektedir.

Tablo 5.8. Birok organizma iin gereken inorganik iyonlar(1).Fazla miktarlar Eser miktarlarSodyumPotasyumKalsiyumFosfatKlorrSlfatBikarbonat

DemirBakrManganezBorMolibden (baz protist ve hayvanlar iin)Vanadyum ( )Kobalt ( )yot (baz hayvanlar iin)

Selenyum (baz

hayvanlar iin)

Tablo 5.9da E. Colinin inorganik kompozisyonu verilmektedir. Biyolojik byme iingerekli eser elementler yaklak olarak buradan hesaplanabilir. Toplam besi miktar reyennet mikroorganizma miktar ile ilgilidir ve besi maddesi gereksinimi amur yann uzunolmas ile azalacaktr. rnein, iki sistem ayn olmasna ramen farkl amur yalarndaaltrldnda farkl karakterde atksu kacak olmasnn nedeni bundankaynaklanmaktadr.


23/75

128

Tablo 5.9.E.colinininorganik bileimi(1).Elementler % Kuru hcre arlPotasyumKalsiyum

SodyumMagnezyumKlorrDemirManganezBakrAlminyuminko

1,51,4

1,30,540,410,2

0,010,010,010,01

pliksi (filament) Organizmalarn Kontrol: Aktif amur proseslerinde ipliksiorganizmalarn bymesi ok sk rastlanan bir iletme problemidir. Sistemde ipliksi

organizmalarn bulunmas amurun kelme zelliini zayflatr ve bulking (kabarma)olay meydana gelir. Tek basamakl tam karml reaktrler dk substrat seviyelerindendolay ipliksi organizmalarn bymelerine ok uygundurlar. Baz piston akl reaktrlerdede benzer olayla karlalmaktadr. Son aratrmalar, ipliksi organizmalarn bymesiniengelleyen faktrleri bulmak ve pratik kontrol metotlar gelitirilmek zerineyounlamtr. pliksi organizmalarn kontrol ve nlenmesi iin bir yaklam, ham su ileaktif amur geri dnnn kart ilk temas blgesi iin ayr blm veya selektrkullanmaktr. Selektr, tam karm veya piston akl reaktrlerde, ayr bir tank veya

portatif bir blme olabilir.

Selektr kavram biyolojik prosesin yksek F/M orannn bulunduu ilk safhasnda

znm oksijen konsantrasyonunu kontrol ederek flok formundaki organizmalarnbymesini salamaktr. Yksek substrat oran nedeniyle znm organik madde hzlbir ekilde flok formundaki organizma tarafndan adsorplanr. znm organiklerinortamdan hzl adsorplanmas sayesinde, ortamdaki ipliksi organizmalar iin daha azkullanlabilir substrat kalm olur. Bu metodun iyi sonular verdii grlmtr. Yeterli birkarm iin havalandrma salanmal veya mekanik kartrclar kullanlmaldr.

Selektrdeki temas sresi olduka az olup, genellikle 10 ile 30 dakika aras ndadr. Tasarmparametrelerinin tespiti iin pilot almalarn yaplmas tavsiye edilmektedir. Selektrnok kk olmas durumunda, nemli miktarda znm substrat havalandrma tanknageebilecei gibi, ok byk olmas durumunda da seyrelmeyle dk F/M oran oluumu

sz konusudur.

k Atksuyu Karakteri: k atksuyu kalitesinin en nemli parametresi organik maddeieriidir. Biyolojik artma proses knn organik madde ierii aadaki bileendenolumaktadr:

znm organiklero Biyolojik artmdan kaan organikler.o Atn biyolojik paralanmasnda oluan ara rnler.o Hcresel bileimler (mikroorganizma lm sonucu).

Ask

da organik maddelero Artm srasnda oluan ve son ktrme tankndan kaan biyolojikkatlar.


24/75

129

o Artmdan ve ktrmeden kaan giri atksuyundaki koloidal organikkatlar.

Biyolojik olarak paralanamayan organiklero

Bunlar orijinal olarak ham at

ksuda bulunurlar.o Biyolojik paralanmann rnleridirler.

Daha nceki blmde bahsedilmi olan k atksuyu kalitesi iin gelitirilmi kinetik eitliklerteorik olarak biyolojik artmadan kaan znm organik atklara uygulanr.

5.7.1.1 Proses Kontrol

Aktif amur proseslerinin kontrol yaygn iletme artlar altnda yksek artm verimineulamak iin nemlidir. Proses kontrolnde kullanlan temel faktrler;

Havalandrma tanknda istenen znm oksijen seviyesini salamak, Aktif amur geri dnn (AG) dzenlemek, Atk aktif amuru kontrol etmektir.

Daha nce ykleme kriterleri konusunda da bahsedildii gibi aktif amur prosesindekullanlan en nemli parametreler F/M oran ve ortalama amur ya, cdr. Havalandrmahavuzundaki askda kat madde (biyoktle) konsantrasyonu da kontrol parametresi olarakkullanlmaktadr. Belli bir askda kat konsantrasyonunu salamak iin amur geri dn,atlacak amur iin de cyi kontrol etmek nemlidir. Oksijen tketim hznn (OTH)kullanm, aktif amur sisteminin kontrol ve izlenmesinde nemli parametrelerden biridir.

znm Oksijen Kontrol:Aktif amur sistemi havalandrma tankndaki teorik oksijenmiktar; mikroorganizma faaliyetleri, organik maddenin oksidasyonu ve sistemi belli birznm oksijen konsantrasyonunda tutmak iin gerekli olan miktarlarn toplamna eittir.Oksijenin mikroorganizma bymesini snrlad durumda, ipliksi (filament)mikroorganizmalar baskn duruma geerek aktif amurun kalitesini ve kebilme zelliinizayflatrlar. Pratikte, havalandrma tanknda znm oksijen konsantrasyonu 1,5-4 mg/laralnda tutulmaldr ancak genel olarak 2 mg/l yeterlidir. 4 mg/lnin zerindeki deerleriletme artlarn nemli lde iyiletirmez, yalnz havalandrma maliyetini nemlimiktarda arttrr.

Aktif amur Geri Devri Kontrol: Sistemde amur geri dnnn nedeni, istenen ar

t

mderecesine ulaabilmek iin havalandrma tanknda yeterli amur konsantrasyonunututabilmektir. Burada k suyunda amur kan nlemek nemlidir. Katlarktrcnn tabannda amur rts olutururlar. amur rtsnn kalnl zamana gredeiir, amur pompalama kapasitesinin yetersiz olmas durumunda pik aklardaktrcnn derinlii kadar kalnla ulaabilir. Byk sistemler iin amur pompalamakapasitesi atksu debisinin %50 ile100si, kk sistemlerde ise %150sidir.

stenen amur geri dn hzn hesaplamada birka teknik kullanlmaktadr. Buna gre,kontrol stratejisi ya havalandrma sisteminde belli bir askda kat konsantrasyonu salamayyada son ktrme tanknda amur rts derinliini belirtilen dzeyde tutmay esas

almaldr. En ok kullanlan teknikler;


25/75

130

kebilirlik, amur rts seviye kontrol, kinci ktrme tanknda ktle dengesi, Havalandrma tanknda ktle dengesi,

amur kalitesidir.

ki ktle dengesi iin uygun limitler ekilde gsterilmitir. ktrme tankndaki amurbattaniyesi rts sabit kald faz edilir ve ktrme tank k suyundaki katkonsantrasyonu ihmal edilirse, ktrme tank evresindeki ktle dengesi aadaki gibiyazlabilir:

Birikim = Giri akm k akm (5.38)

0 = X(Q + Qr) XrQr + XrQw (5.39)

BuradaX = Havalandrma havuzundaki askda kat konsantrasyonu, mg/lQ = Giri debisi, m3/gnQr= amur geri dn debisi, m

3/gnXr= Geri dnteki askda kat konsantrasyonu, mg/lQw

= Atk amur debisi, m3/gn

amur geri dn debisi aadaki formlden elde edilir.

(5.40)

Yksek organik yklemelerde bu yaklam yanl olabilir. Havalandrma tankna kat, amur geridn ve ham atksu beslemesi ile girer. Ancak giriteki kat konsantrasyonu ihmal edilirse,havalandrma tank evresinde ktle dengesi aadaki gibi yazlabilir:

Birikim = Giri akm k akm (5.40a)

0 = XrQr X(Q + Qr) (5.41)

Qr iin eitlik zlrse,


26/75

131

(a)

(b)

ekil 5.4. amur geri dn kontrol iin tipik askda kat ktle dengesi: a) ktrme tankndaktle dengesi, b) Havalandrma tanknda ktle dengesi (1).

amur Atma: Sistem iinde belli F/M orann veya amur yan srdrebilmek iinreyen fazla amurun sistemden uzaklatrlmas gerekmektedir. Bilinen en pratik yol, dahakonsantre olduu ve kk hacimde amur atmak gerektirdii iin amur dn hattndan

amurun uzaklatrlmasdr. Atk amur n ktrme havuzuna younlatrcya veyartcye dearj edilir.

Proses kontrolnde amur ya esas alnrsa, geri dn hattndan amur atlr ve atma hzaadaki gibi hesaplanr;

(5.42)

Burada Qw = Geri dn hattndan amur atma hz, m3/gn

Xr= Geri dn hattndaki amur konsantrasyonu, mg/l


27/75

132

ktrme tank knda kat madde konsantrasyonu ok dkse eitlik ksaltlarakaadaki gibi yazlr;

(5.43)

ve

(5.44)

amur atma hzn belirlemek iin havalandrma tank ve geri dn hattndaki katkonsantrasyonunun bilinmesi gerekmektedir.

amur ya proses kontrolnde kullanlyorsa havalandrma tankndan atlacak amur debisiktaki AKM ihmal edilerek;

(5.45)

veya

(5.46)ifadesinden hesaplanabilir.

Burada Qw = havalandrma tankndan atlan amur debisi, m3/gn

F/M oran proses kontrolnde esas alnm ise, geri dn hattndan amur uzaklatrma hz

aadaki eitlikle verilir;

Px = QwXr (5.47)

BuradaPx = Atk aktif amur, kg/gnQw = Atk amur debisi, m

3/gnXr= Geri dn hattndaki kat konsantrasyonu, mg/l

Bu durumda, amur geri dn hattndaki kat madde konsantrasyonunun (Xr) bilinmesigerekmektedir.


28/75

133

5.8 Askda Byyen Haval Artma Sistemleri

Karbonlu organik maddelerin gideriminde kullanlan askda byyen biyolojik artmaprosesleri,

aktif amur prosesleri, havalandrmal lagnler (Blm 6.10), ardk kesikli reaktrler (Blm 6), haval rtme prosesleridir. (Blm 8).

5.8.1 Aktif amur Prosesi

Aktif amur prosesi ngilterede 1914de Arden ve Lockett tarafndan gelitirilmitir. Buorijinal prosesin birok eitleri gelitirilerek kullanlmaktadr.

Btn haval (aerobik) atksu artma proseslerinde atklar a) sentez ve b) oksidasyon yoluile yok olurlar. Dier bir deyimle organik maddelerin bir ksm yeni hcrelere dnrken(sentez) geri kalan ksm gerekli enerjiyi retmek iin oksidasyona tabi tutulurlar. Organikmaddeler yok olmaya balaynca biyolojik hcrelerin bir ksm gerekli enerjiyi salamakamacyla kendi kendini oksitler (isel solunum).

Haval biyolojik oksidasyon reaksiyonlar genel olarak aadaki ekilde ifadeedilebilmektedir:

Organik madde (BOI, KOI) + O2 + N+ P Hcre +CO2 +H2O + biyolojik yollaparalanamayan znebilir maddeler

Hcre + O2 CO2 + H2O + N + P + paralanmayan hcresel kalntlar

Bu biyolojik paralanma olay tm haval biyolojik artma sistemlerinde yer almaktadr.Aada biyolojik reaksiyon 3 admda gsterilmektedir.

1. Adm: Biyoktlenin retimi ve organik maddenin oksidasyonu8 (CH2O) + NH3 + 3 O2 C5H7NO2 + 3 O2 + 6 H2O + Enerji

2. Adm: Biyoktlenin solunumuC5H7NO2 + 5 O2 5CO2 + NH3 + H2O + Enerji

3. Adm: NitrifikasyonNH3 + 2 O2 HNO3 + H2O + Enerji

Haval biyolojik artma yntemleri genellikle iki byk snfa ayrlabilirler:

Artmay yapan bakterilerin askda bulunduu sistemlerdir. Buna rnek olarakaktif amur sistemi ve eitleri (trevleri)gsterilebilir.


29/75

134

Artmay yapan bakterilerin sabit bir yzey zerine tutunarak byd sistemler.Bunlarn balca rnekleri damlatmal filtreler ve dnen biyodisklerdir.

Proses Analizi: Tam Karml Geri Devirli Reaktr: Tam karml ve geridevirli sistem

ekil 5.5 de gsterilmitir. Reaktr giriinde mikroorganizma olmad

farzedilmektedir.Sistemin tamamlayc nitesi keltme olup, burada mikroorganizmalar sistemdenayrlmakta ve tekrar sisteme geri dndrlmektedir. Burada kat ayrlma nitesi de olduuiin, kinetik modeli gelitirmede iki yaklamkullanlmaldr.

Biyolojik artma tarafndan atk stabilizasyonu yalnzca reaktr nitesindemeydana gelmektedir. Bu yaklam koruyucu bir modeldir ( baz sistemlerdektrme nitesinde atk stabilizasyonu vardr).

Tm sistem iin, amur ya hesabnda yalnzca reaktr hacmi kullanlr.

Gerekte burada ktrme tanknn, havalandrma tankndaki kat atk seviyesini belli

aralkta tutmada kullanlan bir hazne vazifesi grd kabul edilir. rnein saf-oksijenliaktif amur sisteminde, sistemdeki toplam AKMnin %50sinin ktrme tankndatutulduu bulunmutur. Bu durumda sistem iin ortalama hidrolik kal zaman saadaki gibi ifade edilebilir;

(5.48)Burada,

s = reaktr ve ktrme tank hacmi toplam

Q = atksu giri debisiVr= reaktr hacmiVs = ktrme tank hacmi

Reaktr iin ortalama hidrolik kal sresi ,

(5.49)

Sistem iin amur ya

c, reaktrdeki organizma ktlesinin sistemden her gn at

lanktleye blnmesiyle ifade edilir;

(5.50)

Qw = sistemden atlan mikroorganizma ieren sv (fazla amur ) debisiQe = ktrme tank k suyu debisi

Xe = ktrme tank k suyundaki mikroorganizma konsantrasyonu


30/75

135

ekil 5.5. Tam karml ve geri devirli aktif amur sistemi. (amur reaktr iindenatlmaktadr).

Fazla amurun geri devir hattndan atlmas durumunda, c, amur ya aadaki gibihesaplanr;

(5.51)Xr= geri devir hattndaki amur konsantrasyonuQw

= geri dn hattndan atlan amur debisi

ekil 5.6. Tam karml ve geri devirli aktif amur sistemi. (amur, geri dnmhattndan atlmaktadr).


31/75

136

c nin hesaplanmasnda reaktrdeki ve ktrme tankndaki amur ktlelerinin toplamgznne alnr. 5.50 ve 5.51 denklemlerine bakldnda c nin teorik olarak ve s den

bamsz olduu grlr. Ancak bunun pratikte tam doru olduu sylenemez. Tm

sistemde mikroorganizma iin ktle dengesi aa

daki ekilde yaz

labilir;

Birikim = giren mikroorg. kan mikroorg. + net byme

Sembolik olarak gsterimi:

(5.52)

5.11 eitlii hcre bymesi yerine konur, ktaki hcre konsantrasyonu sfr kabul edilirve kararl durumda (dX/dt = 0) alnrsa;

(5.53)

eitliin sol taraf 1/c olduundan, eitlik aadaki gibi tekrar yazlr,

(5.54)

(5.55)

(So S) = kullanlan (giderilen) substrat konsantrasyonu, mg/lSo = giren atksudaki substrat konsantrasyonu, mg/lS = kan atksuda substrat konsantrasyonu, mg/l = hidrolik kal sresi, gn

5.54 ve 5.55 eitlikleri birletirilip X, mikroorganizma konsantrasyonu aadaki gibibelirlenir.

(5.56)


32/75

137

Substrat dengesinden k atksuyundaki S, substrat konsantrasyonu,

(5.57)

Ygz. Aadaki eitlikle verilir;

(5.58)

Proses Tasarm ve Kontrol likileri: eitli sistem deiimlerinin etkilerini tahminetmede 5.56 ve 5.57 eitliinin kullanm faydal olacaktr. Bunun yansra farkl dier

proses tasarm eitlikleri de gelitirilmitir. Bunlar zgl substrat kullanm hz, ortalamaamur ya, ve F/M orandr. Eitlik 5.54daki (-rsu/X), U substrat kullanm hz olarak

bilinmektedir. 5.55deki rsu denklemi kullanlarak zgl substrat kullanm hz aadakigibi hesaplanr:

(5.59)

6.54 eitliinde (-rsu/X) yerine U konulduunda,

(5.60)

5.59 eitliinden de grld gibi, 1/c, net zgl byme hz ile U, zgl substratkullanm hz birbiriyle dorudan ilikilidir. Uyu belirlemek iin substrat kullanm vemikroorganizma ktlesini bilmek gerekir.

cnin biyolojik artmada kontrol parametresi olarak kullanm amac, mikroorganizmabyme hzn ve atk stabilizasyon artma derecesini kontrol etmek ve sistemden atlacakgnlk mikroorganizma ktlesini belirlemektir. rnein cnin 10 gn bulunmasdurumunda, sistemden gnlk atlmas gereken amur miktar, sistemdeki toplammikroorganizmann %10u kadar olacaktr.

Tam karml reaktrde, fazla amur atm reaktrden veya geri dn hattndan

yap

labilir. amur uzaklat

rma dorudan reaktrden ve

k

hatt

ndaki kat

maddekonsantrasyonu Xe ihmal edilebilecek kadar az ise 5.50deki eitlik aadaki gibiyazlabilir:


33/75

138

(5.61)

Pratikte, younlatrcya sevk edilen amuru belirlemek iin, uzaklatrma geri dnhattndan amur almakla salanr. Bu durumda tam karm ve geri dn hattndaki amurkonsantrasyonunu bilmek gerekir.

F/M, zgl substrat kullanm hz ile dorudan ilgili olup pratikte en ok kullanlan tasarmve kontrol parametresidir.

(5.62)

U ve F/M proses verimlilii ile ilgilidir.

(5.63)

E proses verimi aadaki gibi yazlabilir.

(5.64)

E = proses verimi, %So = giri substrat konsantrasyonu,S = k substart konsantrasyonudur. Bu proses tasarm ilikilerinin uygulamas

Blm sonundaki rnek problem ile verilmektedir.

Artma sistemi tasarmnda eitli modelleme almalar yaplmakta olup bu kitaptaincelenmemitir (6,7).

Proses Verimlilii ve Stabilitesi: Kinetiklerin sistem verimi ve atk stabilizasyonu zerineetkisi burada daha detayl olarak verilecektir. Eitliklerden 1/c, net mikroorganizma

byme hz, ve U, zgl substrat kullanm hz dorudan birbirleriyle ilgilidirler. Her ikieitliin birletirilmesi sonucunda aadaki eitlikler bulunur;

(5.65)


34/75

139

(5.66)Organik atklar iin, verilen biyolojik ortam ve evresel artlar altnda, kinetik katsaylar,Y, k, Ks ve kd sabittir. Katsaylarn verilen deerleri iin, reaktr k konsantrasyonu cveya Unun dorudan fonksiyonudurlar. Tam karml ve geri devirli sistemlerde zgl

byme iin eitlik 5.56 ve 5.57 ekil 5.7de izilebilir. ekilden grld gibi kkonsantrasyonu S ve artm verimi E, dorudan c ile ilgilidirler.

ekil 5.7. Tam karml ve piston akml reaktrlerin artm verimi ve k atkkonsantrasyonlarnn amur yayla deiimi (1) .

ekilden cnin belli deerlerinde atk artmnn olmad grlmektedir. cnin bu kritikdeerine minimum amur ya c

M denir. Fiziksel olarak cM nin anlam,

mikroorganizmann sistemden atlma hznn reme hzndan daha fazla olmas anlamna

gelmektedir. Minimum amur ya 5.53 ve 5.6dan tretilen aadaki eitlik yardmylahesaplanlabilir.

(5.67)

Atksu artmnda birok durumda, So , Ksden ok byk olduundan, 5.60 eitlii tekraraadaki gibi yazlabilir:


35/75

140

(5.68)

c

Myi hesaplamak iin gereken tipik katsaylar Tablo 5.10da verilmektedir.

Tablo 5.10, Aktif amur prosesi iin tipik kinetik katsaylar (1).DeerlerKatsaylar Birimaralk tipik

kKs

Y

Kd

gn-1mg/l BOI5mg/l KOI

mgVSS/mg BOI5mgVSS/mg KOI

gn-1

2-1025-10015-70

0,4-0,80,25-0,4

0,04-0,075

56040

0,60,4

0,06

Biyolojik artma sistemlerinin tasarmnda cnin cMe eit alnmayaca son derece

aktr. Genellikle tasarm ve iletme almalarnda cMnin 2 ile 20 kat alnr. Gerekte,

cnin cMe oran proses emniyet katsays (SF) olarak kabul edilir.

(5.69)

Aktif amur Prosesi Modifikasyonlar: Aktif amur prosesi, haval biyolojik artmametotlar arasnda geni uygulama alan bulmaktadr. Bu metot 1912-1914 yllarndagelitirilmi ve karmak biyolojik mekanizmas nedeni ile aratrmaclarn dier proseslerekyasla daha fazla ilgisini ekmitir. Bu sebeple aktif amur prosesinin yllar ierisinde

birok eidi (modifikasyonu) gelitirilmitir.

Klasik aktif amur sistemi ve farkl tiplerinin akm emalarekil 5.8 de gsterilmektedir.Sistem birinci kademe artma, zgara, kum tutma ve keltme ilemlerinden olumaktadr.Evsel atksularda birinci kademe artma ile atksudaki BOInin %30-35i giderilmektedir.

n keltmeden sonraki ar

tmaya ikinci kademe ar

tma denir. kinci kademe ar

tma,biyolojik havalandrma ileminin safhasdr. Bu ilem srasnda znm organik madde,kelebilen biyoktle haline dntrlr ve son keltme tanknda amur olarak tutulur.Daha nceden havalandrlm olan bu amura aktif amur denir. Aktif amurun bir

blm havalandrma tankna geri dndrlr. Geride kalan ksm ise oalan amura kargelen amur olup sistemden dar alnarak birinci kademe artma srasnda kan amurlakartrlr. Kark amur daha sonra younlatrlr ve en sonunda daha ileri stabilizasyonsalamak amacyla amur rtclere gnderilir. Aktif amur prosesi ile %90n zerindeBOI giderimi salanr.


36/75

141

(a) Klasik bir Aktif amur sisteminin akm diyagram.

(b) Piston akml aktif amur sistemi


37/75

142

(c) Kademeli beslemeli aktif amur sistemi

(d) Temas stabilizasyonlu aktif amur sistemi

ekil 5.8 Klasik aktif amur sistemi ve farkl tiplerinin akm emalar.

5.8.2 Uzun Havalandrmal Aktif amur Prosesi

Uzun havalandrmal A. prosesi, yaygn kullanml bir aktif amur eididir. Bu prosesinAvrupada Pasver tipi oksidasyon hendekleri ve Amerikada paket tesisler eklinde eitli

uygulamalar vardr.


38/75

143

Uzun havalandrma sistemlerinde n keltme havuzu ve amur rtcler yoktur.Bundan dolay, bu tip tesislerin inaat ve iletmesi konvansiyonel aktif amur tesislerinegre ok daha kolaydr.

Bu sistemde ham at

ksu

zgara ve kum tutuculardan sonra dorudan doruya havaland

rmahavuzuna verilir. Atksuyun havalandrma havuzunda kald srenin uzun olmasndandolay bu ad verilmitir. Bu sistem her ne kadar enerji tketimi fazla olan bir proses olsada, iletme kolaylklar yksek enerji bedelini dengelemektedir. Konvansiyonel aktif amursistemine gre bir dier avantaj da %97-98 mertebesinde BOI giderim kapasitesidir.Atksu nc kademe artmdan sonra tekrar kullanlacak ise, bu proses zellikle tercihedilen prosestir.

ekil 5.9. Uzun havalandrmal sistemin akm diyagram

5.8.3 Oksidasyon Hendei

Oksidasyon hendekleri dairesel ya da oval ekilli hendekler olup mekanik yntemlerle(rotor ya da yzey havalandrc) havalandrlrlar. Izgaradan geirilerek veya keltilerekkatlardan arndrlm atksu hendek iinde 0,3-0,4 m/s yatay hzla hareket ederkenhavalandrlarak sistemdeki mikroorganizmalar tarafndan artlr. Oksidasyon hendeklerigenellikle uzun havalandrmal aktif amur sistemi zelliindedir. Hendek knda dier

biyolojik sistemlerde olduu gibi bulunan keltme tank katlarn (amurun) kmesinisalar. Dk atksu debileri iin uygun olup, dier sistemlere kyasla daha az teknolojigerektiren ve fazla iletme becerisi gerektirmeyen sistemlerdir.


39/75

144

ekil 5.10 Oksidasyon Hendei

Tablo 5.11. Aktif amur prosesleri iin tasarm parametreleri (1).Proses eitleri c, gn F/M,kgBOI/

kgTAKM.g

kgBOI/

m3.g

TAKM,

mg/l

V/Q,

saat

Qr/Q

Konvansiyonel

Tam karml

Kademelibesleme

Deitirilmihavalandrmal

Temasstabilizasyonu

Uzunhavalandrmal

Yksek-hzlhavalandrma

Kraus prosesi

Saf oksijenli

Oksidasyonhendei

AKR

Derin shaftreaktr

Tek kademelinitrifikasyon

ki kademelinitrifikasyon

5-15

5-15

5-15

0,2-0,5

5-15

20-30

5-10

5-15

3-10

10-30

1

2

8-20

15-100

0,2-0,4

0,2-0,6

0,2-0,4

1,5-5.0

0,2-0,6

0,05-0,15

0,4-1,5

0,3-0,8

0,25-1,0

0,05-0,3

0,05-0,3

0,5-5

0,1-0,25(0,02-0,15)3

0,05-0,2(0,04-0,15)4

0,32-0,64

0,8-1,92

0,64-0,96

1,2-2,4

0,96-1,2

0,16-0,4

1,6-16

0,64-1,6

1,6-3,2

0,08-0,48

0,08-0,24

2

0,08-0,32

0,05-0,144

1500-3000

2500-4000

2000-3500

200-1000

(1000-3000)a(4000-10000)b

3000-6000

4000-10000

2000-3000

2000-5000

3000-6000

(1500-5000)d

2

2000-3500

2000-3500

4-8

3-5

3-5

1,5-3

(0,5-1)a(3-6)b

18-36

2-4

4-8

1-3

8-36

12-50

0,5-5

6-15

3-6

0,25-0,75

0,25-1

0,25-0,75

0,05-0,25

0,5-1,5

0,5-1,5

1-5

0,5-1

0,25-0,5

0,75-1,5

1

2

0,5-1,5

0,5-2,0

1 uygulanamaz2 bilgi yoka kontakt birimde , b kat stabilizasyon birimi


40/75

145

5.9 Yzeyde Byyen (Biyofilmli) Haval Sistemler

5.9.1 Damlatmal Filtreler

Damlatmal

filtreler zerinde mikroorganizmalar

n biyofilm halinde byd kat

tanecikler ieren bir dolgulu sistemdir. Bu birim iinde 0,1-10 cm byklnde dolgumalzemesi (krma ta, plastik, sert kmr, zel dolgu maddeleri vs.) bulunan bir tanktanoluur. Tipik bir damlatmal filtre sistemi akm emas ekil 5.13te verilmektedir. Butankn zerine ilk artmaya (birinci kademe) tabi tutulmu atksu belirli bir debi ile verilir.Bu ilem genellikle tankn merkezi etrafnda yavaa hareket eden delikli bir borudanoluan bir dzenekle (atksu datm sistemi) salanr. Bu ekilde filtreye verilen atksufiltre dolgu malzemesinin stnden szlerek akmakta, bu arada, filtre yatandaki

boluklarn tamam atksu ile dolmadndan haval artlar devam etmektedir. Talarnzerinde ince bir tabaka meydana getiren bakteriler atksudaki organik kirleticileri nceadsorplamakta ve daha sonra biyolojik artm reaksiyonu meydana gelmektedir. Biyofilm

tabakas zamanla kalnlamakta, oksijen ve organik maddeler tabakann i ksmlarnaulaamamaktadr. Filtre dolgu maddesi yzeyine yakn bu kesimde havasz artlarolumakta, burada oluan gazlarn yardm ve sv hareketinden oluan kesme kuvveti ile

biyofilm dolgu malzemesinden ayrlp k suyu ile birlikte dar akmaktadr.Temizlenmi biyofilmden tan zerinde ksa bir zaman iinde yeniden biyofilm tabakasolumakta ve dng bu ekilde devam etmektedir. Damlatmal filtreden kan atksu sonkeltme tankna verilir. keltme tank kndan belli oranda su damlatmal filtreye,gerekli hidrolik yk salamak zere geri verilir. Damlatmal filtreler ak hzlarna greyava ve hzl olmak zere ikiye ayrlrlar. Yava filtrelerde 2 000-4 000 m3/m2-gn,hzl filtrelerde ise 10 000-30 000 m3/m2-gn atksu verilmektedir.

Dk hzl filtrelerin iletmeleri daha kolaydr ve kk nfuslar iin kullanlrlar. Bu tipfiltreler, ta ve akl gibi doal malzemelerle kolayca yaplabilirler. Gerekli ekipman,sadece bir dozlama sifonu ve datcdr. Filtre ortam, 2-3 m derinliktedir. Filtre girii vek arasnda 2,5-3,5 mlik bir yk kayb olur. Genellikle geri devirsiz olarakdzenlenirler. Bu nedenle bu tip filtrelerde pompa gerekmeyebilir. Arazi ihtiyac, 0,5-0,7m2/kii arasnda deiir. Tablo 5.12de damlatmal filtrelerle ilgili projelendirme kriterleriverilmektedir.

Tablo 5.12 Evsel atksularn damlatmal filtrelerle artmnda tasarm kriterleri (3).Konu Dk hzl filtreler Yksek hzl filtreler

(ta ortam)Yksek hzl filtreler

(plastik ortam)Kaba filtreler

Hidrolik yk(m3/m2.gn)

Organik yk(kgBOI/m2.gn)

Geri devir oran

Derinlik(m)

Filtre ortam

BOI giderim verimi(%)

Nitrifikasyon

1-4

0,1-0,3

-

1,8-3

Ta, akl

80-85

iyi

10-30a

0,3-1,2b

0,5-3

1-3

Ta, akl

65-85

Snrl

40-90a

1,2-3a

1-4

4-12

Plastik

65-85

Snrl

60-180a

2-6b

1-4

4-12

Plastik

40-65

-a Geri devir dahilb Geri devir dahil deil


41/75

146

Yksek hzl filtrelerde BOI giderimi, BOI yklemesine, geri devir oranna ve kullanlanortamn tipine bal olarak %65-85 arasndadr. Bu tip filtrelerdeki nitrifikasyon da,uygulanan BOI ykne baldr. Ta dolgulu filtre derinlii, nitrifikasyon ynndennemlidir. Evsel atksular iin 2 deerinin zerindeki geri devir oranlar ekonomik olmaz.

Damlatmal filtrelerin en byk stnl organik ykn byk deiimlere uramasnaramen verimin olumsuz ynde fazla etkilenmemesidir. Artlm k suyunun bellioranlarda geri devri ile tekrar sisteme verilmesi artm verimini arttrr.

Tablo 5.13. Damlatmal filtreler ve aktif amur sistemlerinin karlatrmas(2).

Parametre Damlatmal Filtre Aktif amur

Yatrm maliyeti Yksek Dkletme maliyeti Dk YksekAlan gereksinimi Yksek Dk

Havalandrma Yeterli olmayabilir YeterliScaklk kontrol Zor Kolayok yklemelere duyarllk Az duyarl ok duyarlk akmnn berrakl yi yi deilBOI giderimi (%) 80-90 80-90Hidrolik bekleme sresiDk hzYksek hz

6-40 saat0,5-4 saat

4-10 saat

Koku Fazla Az

5.9.1.1 Krma Tatan Dolgulu Biyolojik Filtreler

Bir damlatmal filtrenin kesiti ve perspektif grn, ekil 5.11de gsterilmitir. Sisteminbalca bileenleri, dner datc, drenaj sistemi ve filtre malzemesidir. Atksu, bir pompaile datcnn bal bulunduu dey boruya baslr. Datcy oluturan borular zerinealm deliklerden fkran su jetleri, impuls teoreminden doan reaksiyon kuvvetleriyle,datcnn dnmesini salar. Bylece atksu, krma ta zerine eit olarak dalm olur.k kanal ve havalandrma bacalar, filtre iinde iyi bir hava akm meydana getirecekekilde oluturulur (ekil 5.10). Filtreden kan sular biyolojik verimi arttrmak iin geridndrlerek tekrar filtreden geirilebilir.

Filtre malzemesi, salam dayankl, suda erimez ve ufalanmaz cinsten olmaldr. Bu,sebeple en ok krma ta ve benzeri malzemeler kullanlr. Tercih edilen tane ap 10cmdir. Her ne kadar daha kk apl talar, biyofilm oluumu iin daha byk bir yzeyalan salasa da, taneler arasndaki boluklar tkanma eilimi gsterirler ve hava ve sugeiini snrlandrrlar. Filtre ykseklii 1,5 m ile 2,1 m arasnda deiir. Filtrenin dahayksek yaplmas BOI giderme verimini ok fazla arttrmaz (4).


42/75

147

ekil 5.11. Bir Damlatmal filtrenin perspektif grn ve kesiti (4)

ekil 5.12. Bir damlatmal filtrenin kesiti ve tabandaki drenaj sisteminin detaylar (4)


43/75

148

ekil 5.13. Damlatmal filtre sisteminin akm diyagram

5.9.1.2Sentetik Dolgulu Damlatmal Filtreler (Biyolojik Kuleler)Son yllarda damlatmal filtreler iin birka eit sentetik dolgu malzemesi retilmitir.

K

rma taa k

yasla bu malzemelerin esas stnl, zgl yzeylerinin fazla olmas

d

r. Busayede oksijen salayan hava boluklar tkanmadan, daha fazla miktarda biyofilmreyebilmektedir. Dier stnl, svnn daha iyi dalmasn salayan niform bir filtreortam oluturmalar, hafif olmalar nedeniyle daha byk bir kimyasal dirence sahipolmalar ve ok fazla organik madde ieren ve kelmemi olan atksular artabilmeleridir.Plastik filtre bloklar, Flocor gibi baz ticari isimler altnda piyasada satlmaktadr. (ekil5.14a). Bunlar 0,6m genilik ve kalnlkta, 1,2 m uzunlukta modller halinde olup oluklulevhalarn yanyana getirilmesinden meydana gelir. zgl yzey alan 29 m2/m3dr.rmeye kar dayankl kzlamdan yaplm filtre malzemeleri de bulunmaktadr. Kalntestere ile kesilmi kzlam talarn yatay olarak 1,2x1,2 m2lik ereveler halinegetirilmesinden meydana gelmitir (ekil 5.14b). Kzlamdan yaplm bu filtre

malzemesinin zgl yzey alan 14m2

/m3

dr. Plastik paketlerin oluklu yzeyleri vekzlamn testere ile kesilmi przl yzeyleri, biyolojik filmin tutunmasn kolaylatrr.ekil 5.15de modllerin istif ekli ve sabit azlktan suyun filtre zerine ne ekildedatld gsterilmitir.


44/75

149

ekil 5.14 Biyolojik kulelerin (filtrelerin) dolgu malzemeleri: a) Polivinilklorrden

yaplmflocorpaketleri: b)Del-Pakdolgu malzemesi (4)


45/75

150

ekil 5.15. Dikdrtgen eklindeki bir biyolojik kulenin kesiti ve sabit datclardan filtreye

su verilmesi (4)

Sentetik malzemeli filtrelerin yaplmasyla, endstrilerden ve evlerden gelen atksularnartlmasnda biyolojik filtrasyonun uygulama alan genilemitir. Genel olarak krma tafiltreler, gda endstrisinden gelen ok konsantre atksularn artmna uygun olmadhalde, ok kademeli biyolojik kuleler, bu sular artabilmektedirler. ekil 5.16daki akmdiyagram, bu tip filtrelerin atksu artmdaki uygulamasn gstermektedir. Mevcutsistemlerde iletme kolayl salamak veya artm verimini arttrmak iin krma tamalzemeyi sentetik malzeme ile deitirmek mmkndr. Ancak dner datcs olan busistemler, 1,5m ile 2m gibi kk bir yatak derinliine sahipse, be ekilde optimum sonualnamaz. Ykseklik 6m ve daha fazla ise daha iyi sonu elde edilir. Bu kuleler, daha fazla

bir temas sresine olanak verir ve atksular dner datclar yerine sabit datclaryardmyla srekli olarak sisteme beslenir. zel durumlarda, mevcut artma sistemlerinde,ilk keltmeden nce biyolojik bir kule ina edilebilir. Organik yk aral 400-2,400g/m3/gndr. Hidrolik yk 10m3/m2/gn deerine kadar kar. Sentetik malzemeli

biyolojik filtreler, iletme glkleri ve koku problemine kar krma ta filtrelere gredaha az sorun karrlar.

5.9.2 Biyodisk

Dner biyodisk niteleri daha ok kk yerleim merkezlerinin evsel atksularnn

ar

t

m

nda kullan

lmakla beraber, baz

durumlarda dk devirli endstriyel at

ksulardanBOI gideriminde de kullanlabilir. Bu sistemler plastikten yaplan 2-3 m apnda, 2-3 cmkalnlnda disklerden oluur. Diskler biraft zerine birbirine paralel olarak yerletirilirve aft bir motor yardm ile dndrlr. Atksu, uzun ve s tanklarn iine konur vediskler atksu iinde %40-50 orannda batk ekilde dndrlr (2-10 devir/dakika).Mikroorganizmalar disk zerinde biyofilm oluturacak ekilde byrler ve atksudakiorganik bileikler biyofilm iine damlatmal filtrelerde olduu gibi adsorplanr ve biyolojikreaksiyon meydana gelir. Mikroorganizmalar oksijen gereksinimini diskin dn srasndahava ile temas ederek salarlar. Kaln biyofilmler substrat difzyon limitlerine yol atiin; ok ince biyofilmler de daha az etkin olduklar tercih edilmezler. Sistem iin nerilenoptimum biyofilm kalnl 2-3 mmdir. Tablo 5.14te tipik tasarm kriterleri verilmektedir.


46/75

151

ekil 5.16 Biyolojik kulelerin eitli uygulama alanlarn gsteren akm diyagramlar, a)Mevcut filtrelerde ta malzeme yerine plastik malzeme kullanlmas durumunda, b) Yksek

hzl bir damlatmal filtre olarak biyolojik kule, c) Aktifletirilmi bir biyolojik filtrasyonsistemi: son keltme havuzundaki aktif amur geri dn var, d) Ani yk deimelerinekar havalandrma ile desteklenerek aktifletirilmi filtre (4).

Dnen biyodisk nitelerinin enerji gereksinimi 3mlik diskler iin 75 W/m (30 adet x 3m),2 mlik diskler iin 50 W/m (35 adet x 2m) dir. k suyu BOIsi istenen seviyede deilise geri devir uygulanabilir. Artma sonucu yaklak olarak 0,8-1,2 kg amur/kg BOIoluur.

ekil 5.17. Tipik Biyodisk


47/75

152

Tablo 5.14. Dner biyodisk iin Tipik tasarm kriteleri (1).Artm Seviyesi

Parametreler kinci Kademe BirlikteNitrifikasyon

AyrNitrifikasyon

Hidrolik yk, m3

/m2

.g

Organik yklerkgBOI5/m

2.ga

kgTBOI5/ m2.gb

Birinci admda max.yklemekgBOI5/m

2.gakgTBOI5/ m

2.gb

NH3 yk, kg/m2.g

Hidrolik kal sresi,,saat

k BOI5, mg/l

k NH3,mg/l

0,08-0,16

0,004-0,010,01-0,017

0,02-0,030,04-0,06

-

0,7-1,5

15-30

-

0,03-0,08

0,002-0,0070,007-0,015

0,02-0,030,04-0,06

0,0007-0,0015

1,5-4

7-15


48/75

153

5.9.3 Akkan Yatakl Reaktr

Damlatmal filtre ve dolgulu kulelerde karlalan ve heterojen yapdan kaynaklanankontrol parametrelerini (scaklk, pH, O, besi maddesi konsantrasyonu) ortadan kaldrmak

iin akkan yatakl biyofilm reaktrleri gelitirilmitir. Bu tip reaktrlerde organizmalardestek paracklar zerinde film halinde ya da iinde tutulurlar ve atksu biyoreaktrealttan belirli ak hzyla verilerek stten alnr. Atksu debisi, biyo-paracklar su iindeaskda tutacakekilde ayarlanr (byk oranda su geridevri yaplr). Kat paracklar kum,antrasit, aktif karbon, plastik, seramik ya da tel rg paracklar olabilir.

Burada da atksu, BOI giderimini arttrabilmek, akkanl salayabilmek iin ok yksekoranda geri devir ile biyoreaktre verilebilir. Sistem tercihen srekli altrlmaktadr.

5.10 Havalandrmal Lagnler

Havalandrmal lagnler, 2,5-5 metre derinliinde toprak yaplar olup, havalandrmadubalar veya sabit kolonlar zerine yerletirilen mekanik havalandrclarla yaplr.Stabilizasyon havuzlar ile kyaslandnda %10-20 daha kk hacimlere sahiptirler.

Bu artma sisteminin esas fonksiyonu atk dnmdr. Dier askda kat maddesistemlerinde olduu gibi havalandrma ile oluturulan trblans sistemin ieriini askdatutmada salar. Hidrolik kal sresine bal olarak, havalandrmal lagnden kanartlm su giren BOInin te biri ile yarsn hcre formundaki mikroorganizmaoluturur. Bu katlarn ou dearjdan nce ktrlerek ortamdan uzaklatrlr.

Bu havuzlarn tasarmnda byk esneklikler vardr. Bu tip lagnler bir taraftan basitfakltatif tipte, dier taraftan da amur geri devrinin yapld daha verimli ve younniteler olarak projelendirilebilirler. Her durumda da bunlarn inaatlar ve iletilmeleri okkolaydr. Bu nedenle hem gelimi hem de gelimekte olan lkelerde yaygn kullanmalanna sahiptirler. Havalandrmal lagnlerin tasarmnda gznne alnan faktrler;

BOI giderimi k suyu zellikleri Oksijen ihtiyac Scaklk etkisi Kartrma iin gerekli enerji

Kat ayrma (keltme)

BOI Giderimi: Tam karml geri devirsiz havalandrmal lagn olarak kabul edildiinde,tasarmn temelini amur ya oluturur. Ortalama amur yann hesaplanmasnda dikkatedilecek hususlar:

Mikroorganizmalarn ktrme ile kolay giderilebilmesi iin flokeklinde olmasve

Ortalama amur ya ile kyaslandnda uygun bir emniyet katsaysnnseilmesidir.

Evsel atksuyun artmnda kullanlan lagnlerde tipik amur ya 3-6 gndr.


49/75

154

Artlm Atksu zellii: Lagn k atksuyunda nemli parametreler BOI ve AKMkonsantrasyonudur. k suyundaki BOI ve AKM konsantrasyonlar bazen kkmiktarda algi de kapsarlar.

Oksijenhtiyac

: Oksijen ihtiyac

aktif amur tasar

m

nda kullan

lan yntemlere grebelirlenir. htiya duyulan oksijen miktar giderilen BOInin 0,7 ile 1,4 kat olarakhesaplanr.

Scaklk: Havalandrmal lagnler geni iklim artlar ve scaklk deiimlerinde kurulupve iletilecei dnlerek tasarmlanrlar. Burada scakln iki nemli etkisi,

biyolojik aktiviteyi azaltmas ve artm verimini drmesi, buz oluumudur.

Scakln, biyolojik aktivite zerine etkisi daha nceki blmlerde bahsedilen biyolojik

sistemlerdekine benzerler. Buzlanma probleminin olduu durumda lagn iletmesine olanetkisi, lagnn derinlii artrlarak veya iletme metodu deitirilerek en aza indirilir.

Birden fazla lagnn olmas durumunda lman iklimlerde lagnler paralel, kn ise seriolarak iletilebilir. K iletme artlarnda havuzdaki havalandrclar durdurulur ve lagnnyzeyinin donmasna izin verilir. Baharda buzlanmann erimesi ile paralel almaartlarna tekrar sistem altrlr. Bu altrma ekli ile %60-70 BOI giderimi souk kaylarnda bile salanabilir.

Havalandrmal lagnler evsel (Tablo 5.17 ) ve endstriyel atksularn (kat, gda, petro-kimya vd.) artmnda baar ile kullanlmaktadrlar. Lagnler balca tipe ayrlabilirler:

Fakltatif Haval, srekli beslemeli Haval, amur geri devirli

Her tip havalandrmal lagnde de biyolojik artma prensipleri ayndr.


50/75

155

Tablo 5.17. Evsel atksular artan fakl tipteki lagnlerin tasarm kriterleri (3).zellik Fakltatif Haval srekli akl Haval geri devirli

Kat madde kontrol

Lagndeki AKM1konsantrasyonu, mg/l

UAKM2 /AKM (%)

amur yac, gn

BOI giderim hz(20oCde gnlk, filtrelenmi),

kg/m3

/gn

Scaklk katsays,

Hidrolik kal sresi, gn

BOI giderim verimi (%)

Nitrifikasyon

Koliform giderimi (%)

Lagn derinlii4, m

Arazi ihtiyac,(m2/kii)Scak iklimIlk iklim

G ihtiyac, kW/kii-ylhp/1000

Min.g(kW/103 m3lagn hacmi)

amur

k yaps

Yoktur (bir ksmker, dier ksmartlm su ile

kar).

50-150

50-80

Yksek

0,6-0,8

1,035

3-12

70-90

Yok

60-993

2,5-5

0,3-0,40,45-0,9

12-1562-2,56

0,75-1(eit O2 yaymak)

Birikir ve birka yl

sonra uzaklatrlr.

Artlm su savakladar verilir.

Ksmen (katlarkmez, artlm suile kar).

100-350

70-80

Genellikle 5

1-1,5

1,035

Genellikle 5

50-60

Uygunsuz artlar

60-90

2,5-5

0,3-0,40,35-0,7

12-142-2,5

2,75-5(btn katlar askda

tutmak)

Birikim olmaz. Kat

maddeler artlm suile kar.

Ksmi veya tam borukullanlr.

Tam kontrol (fazlaamur kontroll olaraksistemden ekilir).

3000-5000

50-80

Scak iklim:10-20Ilk iklim:20-30Souk iklim:>30

20-30

1,01-1,05

0,5-2

95-98

Az

60-90

2,5-5

0,15-0,2550,25-0,555

18-2473-5

15-18(btn katlar askda

tutmak iin)

Fazla amur gnlkuzaklatrlr.

Savak veya boru.

1 AKM: Askda kat madde2 UAKM : Uucu askda kat madde3ki veya daha fazla nitenin ser balanmas durumunda yksek verim fizibil olabilir.4 Kullanlacak havalandrcya uygun seilmelidir.5 amur kurutma dahil6 Havasz gaz retiminden yararlanlrsa enerji ihtiyac debilir7 Nitrifikasyona bal


51/75

156

5.10.1 Fakltatif Havalandrmal Lagnler

Fakltatif havalandrmal lagnlerde birim hacme den enerji younluu, gerekli oksijenmiktarnn svya verilmesi iin yeterlidir. Fakat bu enerji girdisi, btn katlar askda

tutmak iin yeterli deildir. Bunun sonucunda, lagne giren askda kat maddelerin birksm ve substrat giderimi sonucunda oluan kat maddeler, tabana kmeye alrlar vetabanda havasz bozunma meydana getirirler (ekil 5.18). Lagndeki aktivite ksmenhaval, ksmen de havasz olduundan bu tip lagnlere fakltatif denir. Ancak bazenksaca havalandrmal lagnler de denilmektedir. Evsel atksular iin %70-90 orannda BOIgiderimi salarlar.

ekil 5.18 Mekanik havalandrmal bir fakltatif lagn (3)

5.10.2 Srekli Akl Haval Lagnler

Bu lagnlerde enerji younluu, sadece istenilen miktarlardaki oksijeni sv ierisineverecek seviyede deil, ayn zamanda aktif amur havalandrma tanklarnda olduu gibi

btn kat maddeleri askda tutacak seviyede de olmaldr. Bu nedenle, bu tip lagnlerdeaskda kat kelmesi olmaz (ekil 5.19). Artm verimi fazla yksek deildir. ksuyunda ok miktarda askda kat madde bulunduundan verim yaklak %50-60seviyesindedir. Daha iyi BOI ve kat madde giderim istenirse ilave artma gerekir.


52/75

157

ekil 5.19. Kesintisiz akl mekanik havalandrmal lagn (3)

5.10.3 amur Geri Devirli Haval Lagnler

Bu lagnler uzun havalandrmal sistemlere benzerler. Enerji girdisi hem oksijen ihtiyacnkarlayacak, hem de btn katlar askda tutacak yeterlilikte olmaldr. Bu lagnlerdekiamur geri devrinden dolay kat madde konsantrasyonu da olduka yksektir. letmeyikolaylatrmak iin, lagn ierisinde bir keltme blgesi oluturulabilir veya alternatifkullanm amacyla iki paralel blm yaplabilir. BOI giderimi yksek olup %95-98aralndadr. Sistemde ayn zamanda nitrifikasyon da gereklemektedir.

5.11 Stabilizasyon Havuzlar

Basit olmalar ve iletme kolaylndan dolay atksu artmnda en basit artma sistemistabilizasyon havuzlardr. Sistem ekipmansz alacandan dolay, biyolojik aktiviteyava iler. Bu nedenle uzun kalma zamanna ve dolays ile geni arazilere ihtiya

duyulmaktad

r. klim ve havuzun doal artlar

biyolojik aktiviteyi etkiler. Bu nedenle,arazinin bol ve ucuz, iklim artlarnn uygun olmas stabilizasyon havuzlarnn kullanmnarttrr. Stabilizasyon havuzlar, reaksiyon kinetikleri ve akm ekilleri ynndenreaktrlere benzemektedir. Artm verimi, BOI giderimi ile birlikte mikroorganizma ve besimaddeleri (N ve P) artmnda da istenilen artlar salayacakekilde tasarlanabilir.

5.11.1 Havuz Tipleri

Haval Stabilizasyon Havuzlar: Bu havuzlarda derinlik, k geirimi ve fotosentezle algoluumunu en yksek seviyede tutmak iin yaklak 0,3 m veya daha az olmaktadr. Havalartlar havuz derinliinin tmnde her zaman korunur.

Havasz Stabilizasyon Havuzlar: Bu tip Stabilizasyon havuzlarnda mikrobiyolojikaktivite havasz ortamda gerekleir. Anaerobik ve fakltatif mikroorganizmalar, nitratlar


53/75

158

ve slfatlardaki oksijeni kullanrlar. Bu tip havuzlar yksek organik ykleri kabuledebilirler ve alg fotosentezi olmadan alabilirler. In geirimi bu havuzlarda nemliolmadndan, 3-4 m derinlikler kullanlr. Ancak gnmzde bu havuzlar yerine dahaverimli olduklar iin havasz amur yatakl reaktrler (HYR) anaerobik amur

battaniyesi (AAB) sistemleri kullan

labilir.

Fakltatif Stabilizasyon Havuzlar: Bu tip havuzlar ksmen haval, ksmen de havaszolarak almaktadrlar. Bu nedenle hem alg hem de fakltatif mikroorganizma geliimiolur. Derinlik genellikle 1-2 mdir. Gndz gne nda havuz arlkl olarak havalkarakterde iken, gece havuz tabanndaki su havaszdr karakterli olur. Tabanda birikenamurun, amur-su arakesit yzeyinden itibaren birka mmlik ksm hari, geri kalan tmise havaszdr. Dnyadaki mevcut havuzalrn ou fakltatif tiptedir. Bu havuzlardakihaval ve havaszlk dereceleri deikendir (ekil 5.20) (3).

ekil 5.20, Tipik bir fakltatif havuzda atksu artm (3)

Hibir artmadan gememi atksular kabul eden havuzlara ham veya birinci kademestabilizasyon havuzlar denir. n keltmeden gemi veya biyolojik olarak artlmatksularn geldii havuzlara ise ikinci-kademe stabilizasyon havuzlar ad verilir.

kinci kademe stabilizasyon havuzlarna rnek olarak olgunlatrma havuzlar saylabilir.Stabilizasyon havuzlarnda veya dier konvansiyonel artma tesislerinde artlan atksular,

daha iyi hale getirilmek zere (zellikle, bakteri says azaltlmak zere) belli bir sre(yaklak 5-7 gn) olgunlatrma havuzlarnda ilave artmaya tabi tutulurlar. Olgunlatrmahavuzlar, organik yk ynnden olduka hafif yklenirler. Bu tip havuzlarn zellikleGney Afrikada ok kullanld rapor edilmektedir. Scak iklimlerde olgunlatrmahavuzlar, klorla dezenfeksiyona ekonomik ynden fizibil bir alternatif olmaktadr.

Balk Havuzlar: Bunlar olgunlatrma havuzlarnn birer paras olabilecei gibi, ayrhavuzlareklinde de tasarlanabilirler. n havuzlardan sonra da gelebilirler. Bu havuzlarda

balk yetitirilir.

Su Bitkisi Havuzlar: Bu havuzlar, ikinci-kademe havuzlardr. lerinde yzer su bitkileri(rnein, su smbl) yetimesine izin verilir; hatta bizzat yetitirilir. Bu bitkilerin atksuyudaha fazla artma ve ar metalleri giderme kabiliyetleri vardr. Bu bitkiler, saladklar


54/75

159

besi maddeleri (N ve P) ve gazlar sayesinde yeni bitkilerin remesine de katkdabulunurlar.

Stabilizasyon havuzu projelendirilmesinde en sk uygulanan akm emalarekil 5.21de

verilmektedir. Havuzlar

n geometrileri farkl

ekillerde olabilir. niteler, istenen ak

mrejimine bal olarak (piston, dispersiyonlu veya tam karml) seri veya paralel balolarak yerletirilirler.

Farkl tipteki havuzlarn verimleri, aada verilen faktrlere gre deerlendirilir:

BOI giderimi, Mikroorganizma giderimi, Besi maddesi (N ve P) giderimi.

Tablo 5.18. Haval, havasz ve fakltatif stabilizasyon havuzlar iin tasarm parametreleri

(5).Parametre Haval Fakltatif Havasz

Hidrolik Kal sresi, gnSu derinlii, mBOI5 yk, kg/ha.gnznm BOI5 giderimi,%Toplam BOI5 giderimi,%Alg konsantrasyonu, mg/lk AKM, mg/l

5-2003-1

40-12090-9740-801

100-120100-250

10-301-2

15-12085-9570-9020-80

40-100

20-502,5-5

200-50080-9560-90

0-570-120

1 kta yksek alg konsantrasyonundan dolay toplam BOI5 giderimi dktr.

5.11.2 Havuz Ekosistemini Etkileyen Faktrler

Havuz projelendirilmesini etkileyen eitli faktrler, aada verilmektedir:

Atksu zellikleri ve deiimi evresel faktrler (radyasyon, k, scaklk ve bunlarn deiimleri) Alg byme modeli, bunun gnlk ve mevsimsel deiimi Bakteri byme modelleri ve lme hzlar

AkmnHidrolik rejimi Buharlama ve szma Kat madde kelmesi, svlama, gazlama, aadan yukar difzyon ve amur

birikimi Ortak yzeylerde gaz transferi

Simlasyon yapmak iin, ktle denge denklemlerinin kullanld matematikselmodellerden yararlanlr.


55/75

160

ekil 5.21. Stabilizasyon havuz sistemleri iin baz tipik yerleim biimleri (3)

5.12 Haval Atksu Artma Sistemleri zelliklerinin zeti

Tablo 5.20de atksu artma sistemleriyle ilgili nemli parametreler (alan, enerjigereksinimi, ve verimlilik) verilmektedir. Bu tablodaki deerler belli bir durumda seimyaparken bir n yaklamda bulunmak amacyla kullanlabilir. Projelendirmede dahadetayl hesap metotlar kullanlmaktadr.

Artma metodu seilirken BOI giderimi nemli olmakla birlikte tek parametre deildir.Birok durumda azot ve fosfor gibi besi maddeleri ile koliform ve helminitler (barsaksolucanlar) gibi organizmalarn giderimine de en az BOI giderimi kadar nem verilmelidir.Gz nnde bulundurulmas gereken dier faktrler ise kt koku potansiyeli, amurileme zorluklar, emniyetli verim ve dier iletme zellikleridir.


56/75

161

Tablo 5.20, Farkl atksu artma metodlarnda artm verimlerinin karlatrmasArtm BOI

%Azot%

Fosfor%

Koliform%

Helminit%

Araziihtiyac,

m

2

/kii

Enerjigereksinimi,

KWsaat/kii-y

lUzunhavalandrmalA

Konvansiyonelaktif amur

Konv.damlatmal filtre

Fakltatifhaval lagun

HYR

Stabilizasyonhavuzu

Arazideartma/sulama

95-98

85-92(a)

80-90

75-85

75-85

75-85

80-90

15-30

30-40(a)

15-

20

-

-

40-50

80-90

10-20

30-45(a)

10-20

-

-

20-60

90-99

60-90

60-90

60-90

60-90

-

60-99,9

90-99

-

-

-

-

Evet

Evet

-

0,15-0,2

0,2-0,25

0,2-0,3

0,3-0,4

0,15-0,2

1-2,8

10-20

16-19

12-15

7-11

12-15

Yok

Yok

Yok

(a) kontroll iletme ile ilave besin (azot+fosfor) giderimi salanabilir.


57/75

162

Tablo 5.21. Farkl atksu artma metodlarnn iletme ve ekipman asndan karlatrmas.Artm amur

ilemeEkipman(*) letme

zellikleriNfusunbirimmaliyeteetkisi

Ayrc zellik

Uzunhavalandrmal A

KonvansiyonelAktif amur

Konv.damlatmal filtre

Fakltatifhaval lagun

HYR

Stabilizasyon

havuzu

Arazideartma/sulama

rtmeyok,kurutmaveya susuzlatrma

amurrtlr,kurutulur veyasusuzlatrlr

rtme, kurutma veyasusuzlatrma

5-10 yldabir elletemizleme

kumyataklarndakurutma veyasusuzlatrma

5-10 yldabir elletemizleme

amurproblemi yok

Havalandrc,pompa,amur syrc

Havalandrc,pompa,syrc,rtc,gazekipmanlar

Filtre kollar,pompa,syrc,younlatrc, gazekipmanlar

havalandrc

Yok(enerjiretileceksegaztoplayc)

Yok

Yaymaekipmanlarveyadamlatmasistemleri

Aktif..danbasit

Tecrbeliiletmegerekir

Tecrbeliiletmegerekir

Basit

Aktifamurdandaha basit

En basiti

-

Kk

Oldukafazla

Oldukafazla

Az

Az

ok az

ok az

Yksek BOI giderimive nitrifikasyon, enerjiiht.fazla, kk-ortalekli iletmeler

Fazla ekipman,tecrbeli iletme iht.,

byk iletmeler iinuygun

Fazla ekipman,tecrbeli iletme iht.,Aktif amura gre azenerji iht.

Enerji iht. Aktifamura benzer, inaatve iletme daha kolay,

Geniletme veya yerdeitirme kolay

Minimum enerji iht.,ekonomik, arazi iht.az

En basit artma

metodu,enerji iht.yok,ok alan gerektirir

Bitki ve datmsistemine bal nartm gerektirir,eldeedilecek mahsulmasraflar fazlasylakarlar

*zgaralar ve kum tutucular hari


58/75

163

5.13. Kk Atksu Artma Sistemleri

5.13.1. Genel zelliklerDk nfus 1000 veya daha az kiiden oluan topluluk iin tanmlanmaktadr. Byle

blgeler iin atksularn merkezi toplama ve artmnda, finansal, teknik ve stratejikproblemlerle karlalmaktadr. Bu tr durumlarda karlalan temel problemler,

Sk dearj standartlar, Yksek sistem maliyeti Kstl yatrm, iletme ve bakm btesi

olarak zetlenebilir.

Dearj Standartlar

evreyi korumak amacyla, hem byk hem de kk artma sistemleri iin dearjdeerleri ayndr. Sonu olarak kk sistemler de dearj kriterlerini salamak amacylayksek bir artm veriminde iletilmelidir. Bunun iin de belli bir ekonomik girdinin olmasgerekir.

Yksek Sistem Maliyeti

Klasik artma sistemleri byk boyutlu olmas ve inaat maliyetinden dolay, kk

yerleim yerleri iin ekonomik olmayabilir. rnein 1000 kiilik nfusta kii bana denmaliyet, 100,000 kiilik nfusta kii bana den maliyetten 2 ila 4 kat daha fazladr.

Kstl Finansman

Kk yerleim birimlerinde artma sisteminin giderlerini karlamak aada belirtilennedenlerden dolay zordur;

Dk Gelir: Kk yerleim birimlerindeki halkn gelir seviyesi genellikle bykehirdekinden daha dktr. Bu blgelerdeki yoksulluk seviyesi de daha yksektir.

Dier taraftan, zellikle Bykehirlerin hemen yan

nda az nfuslu ancak zenginyerleim birimlerine de rastlanabilir. Konut Vergisi: Ticari ve endstriyel vergi girdisinin az olduu nfusu kk

blgelerde ev sahipleri verginin byk bir ksmn karlamak durumundadr. Maliyet: Kk yerleimlerin sermaye piyasasna girmesi zor olduundan kaynak

ve kar girdisi dktr. Bu nedenle daha yksek faiz demek durumundadrlar. Ticari Kstlari: Ticari hareketliliin azl nedeniyle zayf bir ekonomi vardr.

Kstlletme ve Bakm Olanaklar

Kk yerleim blgelerinde ou kez artma sistemlerinin iletilmesi iin gerekli olan

ekonomik kaynak ve teknoloji kstldr. Problem genellikle tasarm, yetersiz danmanlkhizmeti, proje ynetimi, hesaplama, cretlendirme, iletme ve bakmdankaynaklanmaktadr. Artmann sistem btnl dahilinde tamamlanabilmesi iin bu


59/75

164

problemleri amak gerekir. rnein bu aamada artma sistemi operatr iin gereken cretbyk bir ihtimalle blgenin belediye bakannn maan bile aabilir. Tam oturmamblgelerde, bu tip sosyal problemler zmsz kalabilir. Bu blgeler iin farkl zelzmler retmek gerekir.

Kk Sistemlerde Debi ve Atksu Karakteri

Kk sistemlerde debi ve atksu karakteri, byk sistemlere kyasla daha bykfarkllklar gsterir. Bylece, tahmin edilen atksu debi ve karakterini bilmek etkili tasarmalmas iin temel tekil eder.

Atksu Debisi

Ortalama atksu debisi genellikle 150-300 L/kii.gn olarak verilir. Ancak bu tipik deerlerbyk yerleim blgelerinde ticari ve endstriyel tesislerinden katlm ve sznt suyu

girdilerinden dolay beklenenden daha yksektir. eitli yerleimler iin kii bana tahminedilen debiler Tablo 5.22de verilmektedir. Ancak merkezi kanalizasyonun olmadyerleimlerdeki tipik debi deeri 210 L/kii.gndr.

Tablo 5.22 Tek aileli konuttan kaynaklanan atksu debisi (1).Debi, L/kii.gnYerleim tipiAralk Tipik

Mstakil evDk gelir 150-210 170Orta gelir 1

deu bölüm5 biyolojik arıtma

Documents