Müh. Fak., Çevre Müh. Böl.

Transkript

1 4181 Anaerobik Arıtma Sistemlerinde Proses Tasarımı 10. ve 11. Dersler ANAEROBİK ÇAMUR STABİLİZASYONU, Mühendislik Fakültesi Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir /

2 ANAEROBİK ÇAMUR STABİLİZASYONU Arıtma çamurlarının bertarafı Arıtma çamurlarının stabilizasyonu Anaerobik stabilizasyon Anaerobik çamur stabilizasyonu Anaerobik çürütücü tasarımı Aktif çamur sistemlerinde çamur oluşumu,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 2

3 Anaerobik Arıtma Sistemlerinde Proses Tasarımı Dersler: Anaerobik çamur stabilizasyonu DERSİN AMAÇLARI Arıtma çamuru: Atıksu arıtma çamurlarının karakterizasyonu ve miktarı, çamur oluşumu hesabı Çamur bertarafı: Atıksu arıtma çamurlarının anaerobik stabilizasyonu Çamur parametreleri: TKM, SKM, UKM Tasarım: Anaerobik çürütücülerin temel tasarım prensipleri, Organik yük: Çürütücülerin UKM yüküne göre hacmini hesaplama, Tasarım parametreleri: HBS, çamur yaşı, Metan üretimi: Anaerobik çürütücülerde biyogaz ve metan üretimi, Enerji dengesi: Anaerobik çürütücülerin enerji dengesi hesabı, İşletme: Anaerobik çürütücülerin işletme parametreleri (Sıcaklık, UKM/TKM, UYA/Alkalinite, biyogaz),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir,

4 ÇAMUR STABİLİZASYONU Çamur stabilizasyonunun amacı, çamurların su ve organik madde muhtevasını azaltmaktır. Su muhtevasını azaltmak için; Yoğunlaştırma ya da katı madde muhtevasını artırma Suyunu alma Kurutma Organik madde muhtevasını azaltmak için; Çürütme ya da stabilizasyon Yakma Islak oksidasyon İşlemleri uygulanır. ÇAMUR BERTARAF SAFHALARI Temel çamur bertaraf safhaları; 1. Yoğunlaştırma: Su giderme (hacmini azaltma), hacim %50 civarında azalır ve KM=%4-6 civarındadır. 2. Stabilizasyon: Organik madde-ukm giderme (kütlesini azaltma). Şartlandırma: Mekanik susuzlaştırma öncesi ön işlem 4. Susuzlaştırma: Suyunu giderme (hacmini azaltma) 5. Dezenfeksiyon: Patojen mikroorganizmaları giderme 6. Nihai bertaraf: Yakma ya da araziye serme,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 4

5 Fig. A sludge treatment network.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 5

6 Atık çamur Yoğunlaştırma Gravite ile yoğunlaştırma Flotasyon ile yoğunlaştırma Santrifüjleme Graviteli belt yoğunlaştırıcı Stabilizasyon Kireçle stabilizasyon Isıl işlem Aerobik çürütme Anaerobik çürütme Şartlandırma Kimyasal Isıl işlem Santrifüj Termal İşlemler Belt filtre Filtre pres Kurutma yatakları ŞEKİL: Çamur bertaraf prosesleri Solar Kurutma Nihai bertaraf Araziye serme Susuzlaştırma- Kurutma Kompostlaştırma Düzenli depolama,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 6

7 TABLO: Farklı çamur bertaraf prosesleri kademelerinin katı madde ve su muhtevaları Proses Su muhtevası Katı madde muhtevası Borularla iletim-isale > % 85 < % 15 Kireçle stabilizasyon < % 85 > % 15 Kompostlaştırma < % 70 < % 50 < %70 Anaerobik stabilizasyon % -6 Trasfer/depolama Sıvı çamurun araziye uygulanması Yakma Depolama Olabildiğince düşük >94 <%6 < %60 (self ignition) Olabildiğince düşük,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 7

8 BİYOLOJİK ÇAMURLARDAKİ SU Çamurlardaki su muhtevası %90 ın üzerindedir ve su gibi davranırlar. Su muhtevası %90 ın altına düştüğü (KM muhtevası>%10) zaman vizkoz bir bir sıvıdan ziyade plastik özellik gösterirler. Çamur içerisindeki su, serbest ya bağlı sudur. Su muhtevası %95 ten fazla olduğu zaman suyun %70 serbest sudur ve kolaylıkla ayrılır, kalan su bağlı sudur ve çamurdan ayırmak daha zordur. Suyun %20 si floklarda, %2 si kapiler sudur. TABLO: Çamur içerisindeki suyun dağılımı ve giderim yöntemi, Kaynak: Environmental Biotechnology p 86 Su bileşeni % Su alma Serbest su 70-75% Yoğunlaştırma (çökeltme) Flok içi su (absorplanmış su) 20-25% Kapiler su 1-2% Bağlı su 0,5-1,5% Flokların içerisine hapsolmuş su, mekanik susuzlaştırma ile ya da flokülasyon ile giderilebilir. Sıkıştırma ile giderilebilir. Katı faz (floklar) içerisinde kapiler kuvvetlerle tutunur. Flokların içinde absorplanmış suya göre ayırmak için daha fazla kuvvet gerektirir. Hücre bileşenlerinin içerisindeki su, hücre duvarının parçalanması ile giderilebilir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 8

9 Fig. Schematic diagram of a sludge floc showing the association of the sludge particles with the available water (BIOLOGY OF WASTEWATER TREATMENT (2nd Edition), Sludge Treatment and Disposal),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 9

10 1/ 1/8 1/ Fig. Schematic diagram of a sludge floc showing the association of the sludge particles with the available water (BIOLOGY OF WASTEWATER TREATMENT (2nd Edition), Sludge Treatment and Disposal),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 10

11 Su muhtevası KKM muhtevası Çamurun özelliği % % 0-25 Akışkan, sıvı çamur % %25-5 Yarı katı kek % %5-60 Sert kek % %60-85 Granül çamur % 15-0 % İnce toz çamur Figure 12.2 Relationship between solids fraction, humidity and relative sludge volume AC Haandel, J.G.M. van der Lubbe (2012) Handbook of Biological Wastewater Treatment IWA Publishing, Alliance House 12 Caxton Street, London SW1H 0QS, UK, p94,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 11

12 Su muhtevası KKM muhtevası Çamurun özelliği % % 0-25 Akışkan, sıvı çamur % %25-5 Yarı katı kek % %5-60 Sert kek % %60-85 Granül çamur % 15-0 % İnce toz çamur Katı madde (KM) muhtevası: Çamurların kompozisyonu % katı madde (KKM) cinsinden ifade edilir. %5 KM ihtiva eden 1 kg çamur, 50 g KM+950 g su içerir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 12

13 Primer çamur Aktif çamur Karışık çamur Şartlandırma Ham çamur Yoğunlaştırma Stabilizasyon Susuzlaştırma %4-8 %0,5-1,5 %-6 %6-10 %2- %4-7 %8-12 %4-5 %5-10 ŞEKİL Farklı çamur bertaraf ünitelerinin TKM muhtevaları (Kaynak: Emanuel Idelovitch Klas Ringskog, (1997) Wastewater treatment in Latin America: old and new options, THE WORLD BANK, 1818 H Street, N.W. Washington, D.C. 204, p 27) %18-40 %15-20 %15-0,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 1

14 Over 75 80% of moisture removal occurs during the thickening stage. Sludge thickeners include the gravity thickener, centrifugal thickener, and flotation thickener. The thickener design is mainly based on total flux method obtained in laboratory tests. The major assumptions in conventional thickener design include: (1) bench-scale tests simulate the full-scale processes, (2) settling is a steady-state process, and () local floc settling velocity depends on concentration only. Çamurun katı madde muhtevasındaki artış hacim azalması ile sonuçlanır. KM muhtevası %1 olan çamurdaki KM muhtevası %2 ye çıktığı zaman hacmi %50 azalır. Aynı çamur % 5 KM'ye kadar yoğunlaştırıldığında ise, başlangıçtaki hacminin sadece % 20'sine sahip olur.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 14

15 Yoğunlaştırma: Yoğunlaştırma işleminde ulaşılan katı madde muhtevası % 15'den azdır. Bu tür çamurlar hala pompalanabilir niteliktedir ve akışkan özelliklere sahiptir. Mekanik susuzlaştırma işlemi ile ulaşılan katı madde muhtevası % 15 ten büyüktür ve çamur katı madde gibi davranır. ÖRNEK: Çamur yoğunlaştırıcının çamur yaşına etkisi (Kaynak: David Hendricks, (2011) Fundamentals of Water Treatment Unit Processes: Physical, Chemical, and Biological, CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 00 Boca Raton, FL, p747) KM 0 = %4,75 (= 47,5 kg/m ) UKM 0 =0,8 KM 0 =0,8 47,5 (kg KM/m )=8 kg UKM/m Q çamur =151,4 m /gün V reaktör =289 m Giriş KM muhtevası %6,5 e (65 kg/m ) çıkarılırsa çamur yaşı (HBS) ne kadar artar? ÇÖZÜM: 1. SRT 1 V 19 gün Q m / gün) reaktör 289( m ) c,1 151, 4( çamur 1,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 15

16 ÇÖZÜM (devamı): 2. SRT () i ( ii) 2 KM Q KM 1 çamur ,4( m / gün) 47,5(kg/ gün) KM Q KM 2 çamur ( kg KM / gün) Q 65( kg / gün) Q çamur 7192 kg KM / gün 110, 6 m / gün çamur 2 reaktör ) c,2 Q çamur 2 Anaerobik çürütücülerde KM muhtevası yüksek olduğundan hidrolik bekletme süresi (HBS) ile çamur yaşı (θc) birbirine eşittir. Çamur yaşı ne kadar uzun ulursa UKM stabilizasyonu o kadar fazla gerçekleşir. Bu veriler Fort Collins Atıksu Arıtma Tesisine aittir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com ( ii i V 110,6 289( m ) ( m / gün) 26 gün 16

17 Çamurun Fiziksel Özellikleri Özgül ağırlık-spesific gravity (s): Bir maddenin ağırlığının aynı hacim suyun ağırlığına oranıdır. Farklı bir ifade ile, çamurun yoğunluğunun suyun yoğunluğuna oranıdır. Çoğu arıtma çamurunun özgül ağırlığı suyun 1,02-1,06 civarındadır. 1 L çamurun ağırlığı 1010 g gelirse çamurun özgül ağırlığı, S=1010 g/1000 g=1,01 dir. W s V Müşterek özgül ağırlık: 1 n s i1 W s W i : i. kısmın ağırlığı s i : i. kısmın hacmi. i i,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 17

18 ÖRNEK: Bir çamur numunesinin bileşenleri aşağıdaki gibidir. Çamurun özgül ağırlığını hesaplayınız. Bileşen Ağırlıkça yüzde, % Yanıcı madde (s 1) 5 Sabit katılar (s 2.5) 5 Su 90 ÇÖZÜM s s 1.0 g / cm Diğer çözüm s W 100 g V W V 97 g g / cm 1 1 s 1.0 W V Yanıcı Sabit Su Maddeler katılar Toplam W V 97,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 18

19 TABLO Anaerobik ve aerobik çamur çürütme proseslerinin karşılaştırılması Anaerobik Avantajları Aerobik Avantajları 1) Metan gazı üretilir. 1) Biyolojik çamurlar daha etkili şekilde stabil hale gelir. 2) Çamur stabilizasyonu etkilidir. 2) Çamurun susuzlaştırılması kolaydır. ) İşletme maliyeti düşüktür ) İnşaat maliyeti düşüktür. Dezavantajları Dezavantajları 1) Poses yavaştır. Devreye alınması uzun sürer 1) İşletme maliyeti yüksektir. 2) İşletilmesi zordur (besleme homojen ve sıcaklık sabit olmalı). Besleme 1- saat arayla kesikli olarak yapılır. ) Çamurun mekanik olarak susuzlaştırılması zordur. 4) İlk yatırım maliyeti yüksektir. 5) Çamur üretimi düşük (Y=0.05), nütrient ihtiyacı azdır (KOİ/N/P=50/5/1). 6) Beslemeden uzun süre aktiftir. 2) Biyogaz açığa çıkmaz ) Çamur üretimi (Y=0.5) ve nütrient ihtiyacı fazladır (KOİ/N/P=200/5/1). 19

20 UKM Metan Fakültatif bakteriler Metan bakterileri Çözünmüş organik bileşenler: şekerler, lipidler, proteinler, yağ asitleri, alkoller Fakültatif/anaerobik asit üreten bakteriler Uçucu yağ asitleri, CO 2, H 2 ve diğer ara ürünler ŞEKİL: Arıtma çamurlarının basitleştirilmiş anaerobik stabilizasyon şeması Kaynak: Lue-Hing, Cecil ve diğ. (Ed), (1998), Municipal Sewage Sludge Management : A Reference Text On Processing, Utilization, and Disposal Water Quality Management Library; V. 4, Taylor & Francis Routledge, Technomic Publishing Company, Inc. 851 New Holland Avenue, Box 55 Lancaster, PA 17604, U.S.A., P280 20

21 ANAEROBİK ÇAMUR STABİLİZASYONU Atıksu debisi m /gün den büyük olan atıksu arıtma tesislerinde anaerobik stabilizasyon prosesleri yaygındır. Anaerobik çamur stabilizasyonunu etkileyen çevresel faktörler; Çamur yaşı=hidrolik bekletme süresi, Sıcaklık, ph, Alkalinite, Toksik bileşenler, UYA Şeklindedir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 21

22 ÖRNEK: UKM giderimi Ham çamurda UKM oranı %7 ten anaerobik çürütücüde çürüme sonrası %55 e düştüğü zaman UKM giderme verimi ne kadar olur? ( i % UKM % UKM 0, 7 0,55 % UKM (% UKM % UKM ) 0, 7 (0, 70,55) 0 e ) % UKM giderimi %54, 80 (ii) Farklı bir yöntemle; Ham çamur (%77 UKM ) 0 0 Çürümüş Çamur (%55UKM ) 7kgUKM 55kgUKM / 45,00kgUKM 27 kg SKM 45kg SKM 27, 00 kg SKM 100kg TKM 100 kg TKM 60,00kg TKM Ham ve çürümüş çamurda SKM aynı kalmalıdır. Ancak, çürüme sonunda çamurun UKM oranı değişecektir. 7 kg UKM kg UKM ye düşecektir. Buna göre verim; % UKM giderimi,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com e UKM 45SKM 27 SK UKM %54,80 TKM giderme verimi % kaç gerçekleşmiştir? UKM M %55 22

23 (iii) Şekil çizerek: Ham çamur UKM SKM UKM TKM 7 27 Kül %7 UKM nin %45-65 i biyo-ayrışabilirdir TKM=100 Anaerobik çürüme Biyogaz UKM SKM Çürümüş çamur UKM TKM 27 %55,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com UKM Giderimi TKM=60 Ham çamurda UKM oranı %7 ten anaerobik çürütücüde çürüme sonrası %55 e düşmüştür. Anaerobik çürütücülerde UKM giderme verimi %40-60 (50) mertebesindedir. %54,8 TKM Giderimi %40 2

24 REAKTÖR PERFORMANSI Anaerobik çamur stabilizasyon reaktörünün performansı izlemek için tek parametre yoktur. Reaktörün işletilmesinde aşağıdaki parametreleri izlemek gerekir. Besleme çamuru: TKM, UKM, ph, alkalinite, sıcaklık, Reaktör muhtevası: TKM, UKM, UYA, alkalinite, sıcaklık, Çürümüş çamur: reaktör muhtevası ile aynı, Biyogaz: Biyogaz debisi, biyogazın CH 4 oranı (metan yüzdesi), CO 2 oranı, H 2 S Isıtma suyu: TÇM (TDS), ph Süpernatant: ph, BOİ, KOİ, TKM, TKN, NH -N, TP, Ca, Mg Biyogaz debisindeki azalma ve/veya CH 4 oranın düşmesi ve dolayısıyla CO 2 oranının artması, reaktör içerisinde UYA konsantrasyonunun artması, alkalinite ve ph ın düşmesi ile sonuçlanır ve karışık mikrobiyal kültürlerin dengesi bozulur. Prosesin stabilitesi, sıcaklığın, organik yükün, besleme çamuru kompozisyonunun ve toksik yükün ani değişmesi ile bozulabilir. Bu durumda reaktörün beslenmesi geçici olarak durdurulur. TABLO: UYA/Alkalinite oranı reaktör performansı ilişkisi UYA/Alkalinite oranı Gösterge <0, Anaerobik çürütücü reaktörün performansı iyidir. 0,-0,5 Reaktörün dengesi bozulmuştur. >0,8 Reaktör muhtevası asidik karakterdedir ve prosesin durması yakındır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 24

25 TABLO: Anaerobik çürütücülerde yaygın olarak bulunan uçucu yağ asitleri (UYA ), karboksilik asitler Common Name Formic acid Acetic acid Proprionic acid Butyric acid Valeric acid Isovaleric acid Caproic acid Formula HCOOH CH COOH CH CH 2 COOH CH CH 2 CH 2 COOH CH CH 2 CH 2 CH 2 COOH (CH ) 2 CHCH 2 COOH CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 25

26 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 26

27 Relationship among carbon dioxide in the gas, ph, and bicarbonate alkalinity. Note: Number in [ ] is the per cent CO2 in the headspace gas in an anaerobic digestion tank,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 27

28 Fig. Expected volatile solids destruction during high-rate digestion. Biological Treatment Processes Nazih K. Shammas, Lawrence K. Wang, p 597,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 28

29 Avantajları Tam ölçekte uygulanabilir. Aerobik ayrışmaya göre daha yüksek organik madde stablizasyonu Biyogaz ve enerji üretimi Dezavantajları Aerobik prosesten daha komplekstir. Küçük ölçekli tesisler için fizibil değildir. KOİ ve TKN yüksek olan süpernatant tesisin başına verilir. Köpük oluşumu ŞEKİL Anaerobik çamur çürütme (Kaynak: Paola Foladori, Gianni Andreottola, Giuliano Zigli, Sludge Reduction Technologies in Wastewater Treatment Plants),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 29

30 TASARIM Anaerobik çamur çürütücü tasarımı,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 0

31 TABLO: Yüksek hızlı mezofilik anaerobik çamur stabilizasyon prosesinin tasarım kriterleri Parametre Birimi Değer Hacim kriteri Primer çamur m /kişi 0,0-0,06 Primer çamur+damlatmalı filtre çamuru m /kişi 0,07-0,09 Primer çamur+aktif çamur m /kişi 0,07-0,11 Uçucu katı madde (UKM) yükü kg UKM/m -gün 1,6-4,8 Çamur yaşı gün Çamur konsantrasyonu Primer çamur+aktif çamur % 4-7 Stabilize olmuş çamur % 4-7,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 1

32 TABLO Anaerobik çamur çürütücülerin tipik tasarım parametreleri Parametre Birimi Tipik değer HBS-çamur yaşı (θ h = θ c ) gün Hacimsel organik yük kg UKM/m -gün 0,8-1,6 TKM yükü, kg TKM/m -gün 1-2 Giriş çamur TKM muhtevası % -8 (4-5) Ham çamurda UKM/TKM % Çürümüş çamurda UKM/TKM % 50 TKM giderme verimi % 0-5 UKM giderme verimi % (50) Çürümüş çamur TKM üretimi g /kişi-gün 8-50 Biyogaz üretimi m /kg UKM gid. 0,8-1,1 Biyogaz üretimi L/kişi-gün 20-0 CH 4 % Biyogazın kalorifik değer MJ/m 2, Ham çamurun ısıl değeri MJ/kgTKM Çürümüş çamurun ısıl değeri MJ/kgTKM 8-15 Atıksularda bulunan organik maddeleri karakterize eden en temel atıksu kalite parametresi KOİ dir. TKM muhtevası yüksek olan arıtma çamurları, büyükbaş-küçükbaşkümes hayvan atıkları ve %50 nem muhtevasında işletilen katı anaerobik çürütücüler için organik maddeler UKM ile edilir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 2

33 TABLO Yüksek hızlı tam karışımlı reaktörlerde minimum ve tavsiye edilen çamur yaşları İşletme Kritik çamur Dizayn için sıcaklığı ( C) yaşı, θ c (gün) min. çamur yaşı (θ m c, gün) Anaerobik çamur stabilizasyonunda UKM giderimi çamur yaşına ve sıcaklığa bağlıdır. UKM giderimi 1, 7ln 18,9 θ c : çamur yaşı c,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com

34 TABLO Çamur UKM muhtevasının hidrolik bekletme süresine ve UKM yükleme hızına etkisi (çamurun UKM muhtevası %75 ve yoğunluğu 1,02 g/cm ) Çamurun UKM muhtevası, % UKM yükle faktörü (kg UKM/m -gün) θ=10 gün θ=12 gün θ=15 gün θ=20 gün 4,06 2,55 2,04 1,5 5,8,19 2,55 1,91 6 4,59,8,06 2,0 7 5,6 4,46,57 2,68 8 6,12 5,10 4,08,06 9 6,89 5,74 4,59, ,65 6,8 5,10,8 ÖRNEK TKM muhtevası %,6 (6 000 mg/l) olan çamurların UKM muhtevası %68 dir. Çamur debisi 25 m /gün için reaktöre beslenen günlük UKM yükünü hesaplayınız. kg UKM / gün TKM kg / m Q % UKM oranı,6 kg / m 25m / gün 0,6 575, kg / gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 8 4

35 Anaerobik Çürütücüler Anaerobik çürütücülerde organik yükün düşük olması durumunda çürütücülerin hacmi artar, dolayısıyla, yatırım ve işletme maliyetleri de artar. Çürütücüye beslenen atık çamurun seyreltik olması durumunda HBS süresi azalır, UKM stabilizasyon verimi düşer, metan üretimi azalır ve ısıtma için enerji ihtiyacı artar. Arıtma çamurlarının anaerobik çürütülmesinde hız kısıtlayıcı safha genellikle hidroliz safhasıdır. Anaerobik çürütücülerin asgari derinliği 6 m civarında iken, çapları 8 m ye kadar çıkabilir. Katı madde muhtevası yüksek olan hayvan atıkları ve artıma çamurları gibi atıklar için anaerobik çürütücüler uygun olur. Anaerobik çürütücüler genellikle tam karışımlı geri devirsiz reaktör olarak tasarlanır ve hidrolik bekletme süresi ile çamur yaşı birbirine eşittir. (θ h =θ c ) Katı madde muhtevası yüksek olan atıkların anaerobik stabilizasyonunda tasarım parametresi UKM dir. Çürütücü UKM yüküne göre tasarlanır. Anaerobik çürütücülerin hidrolik bekletme süresi-çamur yaşı uzun tutulur. Anaerobik çürütücülerde metan üretimi; L CH 4 / kg biyokütle L CH 4 / kg UKM beslenen L CH 4 / kg UKM giderilen L CH 4 / kg m /1000 kişi,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 5

36 TABLO Arıtma çamurlarının anaerobik stabilizasyonunda maksimum metan üretimi için çevresel ve işletme şartları (Kaynak: Municipal sewage sludge management: a reference text on processing, P28, Cecil Lue-Hing) Optimum Ekstrem ph 6,8-7,4 6,4-7,8 ORP, mv < - 490; > UYA, mg/l Hac >2000 Alkalinite, mg/l CaCO <1000; >5000 Sıcaklık Mezofilik, C 0-5 <20; >40 Termofilik, C <45; >60 HRT, θ h, gün <7; >0 %CH <60; >75,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 6

37 TABLO Anaerobik çürütücülerin işletilmesinde önemli hususlar Kumar, S., Anaerobic biotechnology for bioenergy production, principles and applications, p106 İşletme parametresi Aşı çamuru Devreye alma Önemli izleme parametreleri HBS-çamur yaşı (θ h = θ c ) Değerlendirme Anaerobik çürümüş çamur ya da benzer atıkları arıtan biyokütle UKM yükü ilk 20 güne kadar tasarım yükünün %20 si kadar olmalı, İşletmenin gününe kadar tedrici olarak artırılmalıdır. Reaktör aşılanırsa devreye alma süresi 0-40 gündür. Reaktöre aşılanmazsa devreye alma süresi gün sürebilir. ph, alkalinite, UYA, biyogaz üretimi Yüksek hızlı çürütücülerde 15-0 gün, Düşük hızlı çürütücülerde 0-60 gün Alkalinite mg/l CaCO UYA/Alkalinite 0,1-0,2 UKM yükleme hızı 1,6-4,8 kg/m -gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 7

38 ŞEKİL Sülfür (-2 değerlikli kükürt) bileşenlerinin NH -N nun ph ile değişimi Anaerobik proseslerde optimum ph 6,5-8 (7,0-7,5) mertebesindedir. Koku problemi olan anaerobik çürütücülerde işletme ph ını 8 e yaklaştırarak, işletme esnasında ortaya çıkan koku azaltılabilir. ph 8 e kadar NH -N nun %90 ı iyonlaşmış (NH 4+ ) formdadır. Yüksek NH -N içeren atıksularda NH -N nun iyonlaşmamış formu olan NH toksik iken, iyonlaşmış formu HN 4+ daha az toksiktir. ph 7,5 te H 2 S fraksiyonu %19 iken ph 8 de %7 dir. ph 8 e yaklaştıkça sülfürün kokuya sebep olan H 2 S fraksiyonu da azalır. Çürütücü ph ı 7,5-7,8 arasında olursa koku azalır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 8

39 Kaynak: IZRAIL S. TUROVSKIY, P. K. MATHAI, (2006), Wastewater Sludge Processing, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, p201 ŞEKİL: Reaktörün işletme sıcaklığı çamur yaşı (HBS) ile UKM giderimi ilişkisi Kaynak: Lue-Hing, Cecil ve diğ. (Ed), (1998), Municipal Sewage Sludge Management : A Reference Text On Processing, Utilization, and Disposal Water Quality Management Library; V. 4, Taylor & Francis Routledge, Technomic Publishing Company, Inc. 851 New Holland Avenue, Box 55 Lancaster, PA 17604, 9 U.S.A., P260,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com

40 Anaerobik çürütücülerin izlenmesinde ve kontrol edilmesinde (çürütücü performansında) aşağıdaki parametreler izlenir; UYA/Alkalinite oranı, Gaz üretimi ve komposizyonu, ph, UKM yükü ve UKM giderimi Çürütücülerin kapasitesi-ilk yatırım maliyeti ilişkisi; Çürütücülerin debisi ile ilk yatırım maliyetleri (kazı, proses hatları, elektrik-mekanik işleri, ısı yalıtımı, beton, demir) arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir. M aq M: İlk yatırım maliyeti, USD Q: Çürütücünün debisi (milyon litre/gün) a ve b sabitlerdir. b Tesis kapasitesi arttıkça ilk yatırım maliyeti de artmakla birlikte, yüksek kapasitelerde tesis kapasitesi %0 arttığında maliyet artışı hacimdeki artış oranının gerisinde kalmaktadır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 40

41 TABLO Geri devirli ve devirsiz tam karışımlı reaktörlerde kararlı halde tasarım eşitlikleri Eşitlik Çamur geri devirsiz Çamur geri devirli Verim E = 100(S 0 S e ) S 0 E = 100(S 0 S e ) S 0 Çıkış kons. S i = UK S k U S i = UK S k U Mikroorganizma kons. χ = Y(S 0 S e ) χ = Y(S 0 S e )θ c 1 + k d θ c 1 + k d θ c θ Fazla mikroorganizma üretimi A = YQ(S e S e ) 1 + k d θ c A = YQ(S e S e ) 1 + k d θ c Hidrolik bekletme süresi (V/Q) θ c = θ θ = θ c 1 + r r χ r χ Çamur yaşı, genel Çamur yaşı, Si K S ise 1 = YkS 0 1 k θ c K S + S d = YkS 0 k 0 θ c K S + S d 0 1 m θ = Yk k d c 1 m θ = Yk k d c,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 41

42 Notasyon; k: maksimum sübstrat giderme hızı k d : içsel solunum katsayısı (gün -1 ) Ks : yarı doygunluk sabiti (mg/l) Qr : geri devir çamur debisi (m /gün) Q : debi (m /gün) r : geri devir oranı (Qr/Q) S 0 : giriş substrat konsantrasyonu (mg/l) Se: Reaktör çıkışı substrat konsantrasyonu (mg/l) U : F/M oranı (Substarat/mikroorganizma) χ : mikroorganizma konsantrasyonu (mg/l) χ r : geri devir çamurundaki mikroorganizma konsantrasyonu (mg/l) Y: mikrobiyal dönüşüm oranı (mg/mg) θ : hidrolik bekletme süresi (gün) θc : çamur yaşı(gün) θ c m : minimum çamur yaşı(gün),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 42

43 Kaynak: Lue-Hing, Cecil ve diğ. (Ed), (1998), Municipal Sewage Sludge Management : A Reference Text On Processing, Utilization, and Disposal Water Quality Management Library; V. 4, Taylor & Francis Routledge, Technomic Publishing Company, Inc. 851 New Holland Avenue, Box 55 Lancaster, PA 17604, U.S.A., P295 Figure. Solids mass balance anaerobic sludge digestion system.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 4

44 ANAEROBİK REAKTÖRLERDE ENERJİ DENGESİ Anaerobik bir proseste enerji dengesi, reaktöre beslenen atıksuyun ısıtılması, ısı kayıpları ve biyogazdan üretilen enerji ile kurulur. Isı ihtiyacı, H r (kj); W: debi, kg/gün C p : 4,187 kj / kg C (ısı kapasitesi) T 1 : Atıksu sıcaklığı T 2 : Reaktörün işletme sıcaklığı o o H r ( kj ) W ( kg) C p T2( C) T1( C) H kayıp ( kj ) Isı kayıpları, H kayıp (kj); A: ısı transfer alanı, m 2 T 1 : reaktörün dış yüzey sıcaklığı (dış ortam sıcaklığı) T 2 : Reaktörün işletme sıcaklığı U: ortalama ısı transfer katsayısı (ısı kayıp katsayısı) o o H kayıp ( kj ) U A T2( C) T1( C),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 44

45 Isı girişi Isı İhtiyacı Çatıdaki ısı kayıpları Zemindeki ısı kayıpları Yan duvarlardaki ısı kayıpları ŞEKİL Reaktörlerdeki ısı dengesi Isı kayıpları; çatıdan, yan duvarlardan ve reaktörün tabanından (zemininden) gerçekleşir. H ( kj ) h h h kayıp çatı yan duvar zemin o o H kayıp ( kj ) ( UA) çatı ( UA) yan duvar ( UA) h zemin [ T2( C) T1( C)],, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com o T,( C) 45

46 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 46

47 TABLO Anaerobik çürütücülerde maksimum metan üretimi için optimum işletme parametreleri İşletme parametresi Optimum Ekstrem ph 6,8-7,4 6,4-7,8 ORP (mv) -520 ~ -50 <490; >550 UYA (mg/l HAc) >200 Alakalinite (mg/l CaCO ) <1000; >5000 Sıcaklık Mezofilik ( C) Termofilik ( C) <20; >40 <45; >60 HBS=çamur yaşı (gün) <7; >0 Gaz kompozisyonu CH 4 (%) CO 2 (%) <60; >75 <25; >40 Metan bakterileri için T d =2-20 gün (sıcaklığa bağlı) ŞEKİL HBS nin UKM giderimine etkisi,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 47

48 ÖZET: Arıtma çamurlarının stabilizasyonunda; Nütrientler: Nütrient ihtiyacı olmaz, çamurda makro ve mikro besi elementleri mevcuttur. ph: ph ayarlamaya gerek yoktur, ph genellikle nötr menzildedir. Sıcaklık: Reaktör sıcaklığı mezofilik (5 C) ya da termofilik (55 C) olacak şekilde tasarlanır. Tasarım: Anaerobik reaktör tam karışımlı geri devirsiz olarak tasarlanır. Diğer bir ifade ile anaerobik çürütücülerde HBS ve çamur yaşı eşittir. HBS: Çürütücülerin temel tasarım parametresidir HBS (=çamur yaşı) ve min. HBS=12-15 gün mertebesindedir Stabilizasyon: Reaktörün tasarım ve işletme parametreleri KOİ cinsinden değil, UKM cinsinden belirlenir. Karıştırma: Anaerobik çürütücülerde karıştırma motoru yer alır. Süpernatant: Çürütücünün üst fazına süpernatant denir ve süpernatant yüksek konsantrasyonlarda NH -N içerir. Çürütücü süpernatantı deşarj edilemeyecek kadar yüksek konsantrasyonlarda kirletici bileşenleri içerir ve süpernatant tesisin başına verilir (ön çöktürme havuzu başına ya da havalandırma havuzu başına) UKM/TKM: Ham çamurun UKM/TKM oranı %75-80 mertebesinden, stabil çamurda %40-60 (%50-55) mertebesine düşer. TKM: Çürütücüye beslenen ham çamurun TKM muhtevası %5-6 mertebesindedir. Enerji üretimi: Çürütücüler, reaktörü ısıtmak için gerekli enerjiden fazlasını üretirler. parametreleri önemli hususlardır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 48

49 ÖRNEK-1 ANAEROBİK ÇÜRÜTÜCÜ TASARIMI,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 49

50 ÖRNEK: ANAEROBİK ÇAMUR STABİLİZASYONU (Kaynak: P. Vesilind, (200) Wastewater Treatment Plant Design Student Workbook, 2. cilt, WEF, IWA Publishing, p 190 Nüfusu olan bir yerleşim yeri için yüksek hızlı ve ısıtmalı bir anaerobik çürütücü inşa edilecektir. Kişi başına katı madde üretimi 0.1 kg kuru katı madde (KM)/N-gün dür. Katı maddelerin %80 i uçucudur (UKM/TKM=0.80). Primer ve sekonder çamur karışımının spesifik yoğunluğu 1.01 g/cm³ tür. Çamurun katı madde muhtevası %6 dır. Çürütücünün işletme sıcaklığı 5 ºC dir. Çürütücünün UKM giderme veriminin %60 olması istenmektedir. Çürümüş çamurun katı madde muhtevası %8 ve spesifik yoğunluğu 1.0 g/cm³ tür. Çürütücünün aktif hacmi, toplam hacminin yarısı kadardır. Çürümüş çamur 60 günde bir uzaklaştırılacaktır. Çürütücünün hacmini hesaplayınız. V V (2 / ) ( V V ) avg V avg : Ortalama günlük çamur çürüme hacmi, m³/gün V 1 : Günlük reaktöre ilave edilen ham çamur hacmi, m³/gün V 2 : Günlük çürümüş çamur hacmi, m³/gün.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 50

51 Devamı Veriler; Nüfus = kişi Kişi başına katı madde miktarı = 0.1 kg kuru katı madde /N-gün Katı maddelerin uçucu fraksiyonu (UKM/TKM) =% 80 Ham çamurun katı madde muhtevası =% 6 Ham çamurun spesifik yoğunluğu =1.01 g/cm³ Çürütücünün UKM giderme performansı =% 60 Çürümüş çamurun katı madde muhtevası =%8 Çürümüş çamurun spesifik yoğunluğu =1.0 g/cm³ İşletme sıcaklığı = 5 ºC Çürütücüden çamur çekme periyodu = 60 gün Çürütücüdeki çamur hacmi =Toplam reaktör hacminin %50 si,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 51

52 ÇÖZÜM Çürütücüye gire KM=Nüfus x (KM/kişi-gün) = N x 0.1 (kg/n-gün)=6500 kg/gün Çürütücüye gire UKM=KM x %UKM = 6500 (kg/gün) x 0.80 =5200 kg/gün Sabit katı maddeler (SKM)=KM x (1-UKM/TKM) =6500 (kg/gün) x (1-0.80) =100 kg/gün Giderilen UKM= UKM x Giderme verimi (%) =5200 (kg/gün) x 0.60 =120 kg/gün Çürümüş çamurda UKM=Reaktöre giren UKM-Giderilen UKM =5200 (kg/gün) (kg/gün) =2080 kg/gün Çürümüş çamurda TKM=SKM + Çürümüş çamurda UKM =100 (kg/gün) (kg/gün) =80 kg/gün Çürütücüye giren çamur hacmi=km/(% KM muhtevası x çamurun özgül ağırlığı) = 6500 (kg/gün)/(0.06 x 1.01) = m³/gün Çürümüş çamur hacmi=çürümüş çamurda KM/(% KM muhtevası x çamurun özgül ağırlığı) =80 (kg/gün)/(0.08 x 1.0) =41.02 m³/gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 52

53 Deneysel çalışmalar, kesikli proseslerde reaktörün üst bölümündeki süpernatantın tahliye edilmesinden sonra, kalan çürümüş çamur hacmi ile HBS arasındaki fonksiyonun parabolik olduğunu ortaya koymuştur. Bu parabolik fonksiyon; V avg V Şeklindedir. Burada; V avg : günlük ortalama çürüme çamuru hacmi (m³/gün) V 1 : günlük reaktöre beslenen çamur debisi (m³/gün) V 2 : günlük çürümüş çamur hacmi (m³/gün). V avg = (m³/gün) (2/) x ( ) = 6.10 m³/gün Yüksek hızlı anaerobik çürütücü için çamur yaşı (θ c =θ h )=18 gün Toplam çamur hacmi ( 2/) ( V1 2) 1 V = V avg x (θ c =θ h ) +çürümüş çamur hacmi x çürümüş çamur çekme hızı =6.10 (m³/gün) x 18 (gün) (m³/gün) x 60 (gün) =597 m³ Çürütücü hacmi=toplam çamur hacmi/reaktördeki çamur hacmi fraksiyonu (%50) =597 m³/0.5 = 7194 m³,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 5

54 ÖRNEK-2 ANAEROBİK ÇÜRÜTÜCÜ TASARIMI,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 54

55 ÖRNEK: ANAEROBİK ÇAMUR STABİLİZASYONU TKM konsantrasyonu mg/l (UKM/TKM=0,75) ve debisi 600 m /gün olan primer ve fazla biyolojik çamur karışımı mezofilik şartlarda (5 C) anaerobik olarak çürütülecektir. Tam karışımlı geri devirsiz reaktör modeline göre çürütücünün hacmini hesaplayınız. ÇÖZÜM: Y χ/s = 0,045 g χ/g UKM k= 5 gün -1 k d = 0,015 gün -1 Ks =7 000 mg UKM /l TKM muhtevası yüksek olan atıkların anaerobik stabilizasyonunda geri devirsiz tam karışımlı reaktör modeli uygulanır. Çünkü TKM konsantrasyonu yüksek olduğu zaman mikroorganizmalar ve sıvı faz çöktürerek ayrılamaz. TKM=0 000 mg/l ve UKM= mg/l 1. Çamur Yaşı; 1 = YkS 0 k θ c K S + S d 1 = 0 θ c θ c m =6,9 gün θ c =6,11 1,5=9,58 gün 10 gün Biyogaz oluşumu=1,1 m /kg UKM gid. (5 C) Metan yüzdesi=%60 0, ,015 = 0,157 gün ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com θ c m θ c = 1,5 olarak alınacaktır. 55

56 TABLO Geri devirli ve devirsiz tam karışımlı reaktörlerde kararlı halde tasarım eşitlikleri Eşitlik Çamur geri devirsiz Çamur geri devirli Verim E = 100(S 0 S e ) S 0 E = 100(S 0 S e ) S 0 Çıkış kons. S i = UK S k U S i = UK S k U Mikroorganizma kons. χ = Y(S 0 S e ) χ = Y(S 0 S e )θ c 1 + k d θ c 1 + k d θ c θ Fazla mikroorganizma üretimi A = YQ(S e S e ) 1 + k d θ c A = YQ(S e S e ) 1 + k d θ c Hidrolik bekletme süresi (V/Q) θ c = θ θ = θ c 1 + r r χ r χ Çamur yaşı, genel Çamur yaşı, Si K S ise 1 = YkS 0 1 k θ c K S + S d = YkS 0 k 0 θ c K S + S d 0 1 m θ = Yk k d c 1 m θ = Yk k d c,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 56

57 2. Aktif reaktör hacmi; V = Q θ H V = = m. Çıkış UKM konsantrasyonu; Se = K S(1 + k d θ c ) θ c Yk k d 1 Se = 7 000(1 + 0,015 10) 10 0, , Reaktörde anaerobik çamur (biyokütle) konsantrasyonu; χ = Y(S 0 S e ) 0,045 ( ) χ = = 594 mg/l 1 + k d θ c 1 + 0, Reaktörde anaerobik çamur (biyokütle) miktarı; Q χ = m 594 g/m = 564 kg/gün 6. Biyogaz oluşumu; Giderilen UKM; Q UKM gid. Q χ = 600m /gün Biyogaz; ,1 = 6098 m /gün Metan oluşumu; ,6 = 659 m /gün = 7 20 mg/l UKM gid. = mg/l ve UKM giderme verimi=( )/ =% = kg/gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 57

58 7. Ham çamurun sıcaklığını 18 C den 5 C ye getirmek için gerekli ısı ihtiyacı; 1000kg o o Gerekli ısı enerjisi 600 m / gün ((5 18) C) (4 200 J / kg C) 1m 42, kj / gün Boilerdeki ve reaktördeki ısı kaçakları ile harcanan enerjinin %25 i kayıp olsa; Gerekli ısı enerjisi 100 / 75 57, Metanın enerji muhtevası; Q CH 4 = 654 m /gün ,84 10 ( kj / gün) 42,84 10 ( kj / kj / gün Me ın net enerji muhtevası kj m at STP tan / ( ) gün) Me tan ın günlük toplam enerji muhtevası ( kj / m ) 659 ( m CH 4 / gün 11,2,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 10 6 kj / gün ) 58

59 9. Fazla enerji; Fazla enerji kj gün kj g ,2 10 ( / ) - 57,12 10 ( / ün) 6 74, 0810 kj / gün ÖZET θ H = θ c = 10 gün V=6000 m Biyogaz=6098 m CH 4 =659 m /gün Evsel atıksu arıtan konvansiyonel aktif çamur sistemlerinde açığa çıkan primer ve aktif çamurların anaerobik çürütülmesiyle, tesisin tüm enerji ihtiyacının %40-60 ı karşılanabilmektedir. Anaerobik çürütücüden açığa çıkan metan, kombine ısı ve elektrik üretimi ile tesisin enerji ihtiyacını kısmi olarak karşılayabilir. Anaerobik çürütücülerde giderilen UKM başına açığa çıkan biyogaz miktarı 1 m /kg UKM gid. mertebesindedir. Ham çamurda UKM/TKM oranı %80 mertebesindedir. Anaerobik çürütme ile UKM %40-60 (50) mertebesine düşer. Dolayısıyla çürütülmüş çamurda hala TKM-UKM mevcuttur. Anaerobik çürütücülerde günlük biyogaz debisi aktif reaktör hacmi mertebesindedir. Anaerobik çürüme sonrası çamurlar susuzlaştırmaya ve kurutmaya daha elverişli hale gelirler. Kalan organik bileşenler daha stabildir ve çamur stabilizasyonu kısmen gerçekleşmiştir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 59

60 ÖRNEK- ANAEROBİK ÇÜRÜTÜCÜ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 60

61 ÖRNEK: (Kaynak: G. L. KARIA, R.A. CHRISTIAN, WASTEWATER TREATMENT: Concepts and Design Approach, 201, PHI Learning Pvt. Ltd., Delhi) Debisi m /gün olan evsel atıksu ön çöktürme havuzundan üretilecek çamur hacmini, tam karışımlı anaerobik reaktör hacmini ve çamurların anaerobik stabilizasyonu sonucu üretilecek metan gazı miktarını aşağıdaki şartlar için hesaplayınız. Primer çamurların su muhtevası=%96 (TKM muhtevası=100-96=%4=0,04) TKM= mg/l Çamurların spesifik yoğunluğu=1,020 kg/l Çamur oluşum oranı Giriş KOİ, S 0 =0,20 kg TKM/m³ =150 mg/l=0,15 kg/m³ Mikrobiyal dönüşüm oranı, Y =0,05 kg UKM/kg KOİ gid. İçsel solunum, k d =0,0 gün -1 HBS, θ c ÇÖZÜM: (a) Günlük üretilen çamur hacmi; Günlük üretilen çamur miktarı; =10 gün W sl =0,20 (kg TKM/m³) x (m³/gün) = kg TKM/gün Çürütücüye giren KOİ yükü; 0, =000 kg KOİ/gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 61

62 62 Üretilen çamur hacmi; V sl W S s P w sl s V sl = çamur hacmi, m W s = KKM ağırlığı, kg/gün ρ w =suyun yoğunluğu, 1000 kg/m S sl =çamurun özgül ağırlığı; 1,02 P s = Çamurun katı madde muhtevası, ondalık sayı (problemde P s =0,04) V sl Üretilen çamur hacmi; W S s P w sl s 0,2( kgkm / m ) 20000( m / gün) 1000( kg / m ) 1, 020,04 98,04m,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com

63 (b) Günlük UKM üretimi; Günlük üretilen UKM miktarı aşağıdaki eşitlik ile hesaplanabilir. P ( VS ) Y Q S0 E 1k P x(vs) = günlük çamur üretimi, kg UKM /gün Y = Mikrobiyal dönüşüm oranı, g/g Q = Atıksu debisi, m³/gün E = Stabilizasyon verimi, %/100 S 0 = Giriş nihai BOİ, kg/gün k d = İçsel solunum, k d gün -1 θ c = çamur yaşı, gün d c Atık çamur stabilizasyon verimi (KOİ cinsinden) =80% (0,80) P ( VS ) 0, 05( kg UKM / kgkoi) ( m / gün) 0,15( kg KOİ / m ) 0,8 92, 1 kgukm / gün (c) Metan üretimi; 1 10,0( gün ) 10( gün) V CH4 = 0.5 (m³ CH 4 /kg KOİ gid. ) [EQS 0-1,42 P x(vs) ] = 0,5 x [(0,8 x 000) - 1,42 x 92,1]= 794 m³ (STP) V biyogaz =794 (m )/0,6=12 m (%60 CH 4 ) (STP) (d) Çürütücü hacmi; V =10 (gün) x 98,04 (m /gün) = 980,4 m³ 1000 m (e) Hacimsel organik yük; V =000 (kg KOİ) / 1000 (m )= kg KOİ/m -gün Hacimsel organik yük 1,6-6,4 kg KOİ/m -gün mertebesinde olduğu için reaktör hacmi uygundur.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 6

64 (f) Stabilizasyon verimi; Çamur stabilizasyon verimi KOİ cisninden Çamur stabilizasyon verimi UKM cisninden Çamur stabilizasyon verimi KM cisninden E Q S 1,42 P 0 (UKM) ( ),% 100 QS 0 0, ,15 1,4292, , , 15 % 75, 6 E QUKM P 0 (UKM) ( ),% 100 QUKM E Q KM P 0 (KM) ( ),% 100 Q KM,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com

65 ÖRNEK-4 ANAEROBİK ÇÜRÜTÜCÜ HACMİ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 65

66 ÖRNEK (Kaynak: Samır Kumar Khanal, (2008) Anaerobic biotechnology for bioenergy production: principles and applications, John Wiley & Sons, Inc. ISBN: , p199) Bir atıksu arıtma tesisinin primer ve sekonder çamurları yüksek hızlı anaerobik çürütücüde mezofilik şartlarda çürütücülecektir. Primer çamurda; Q=500 m /gün, TKM muhtevası=%5, UKM/TKM oranı=%68 Primer çamurun özgül ağırlığı, S PÇ =1,02 Sekonder çamurda; Q=1250 m /gün, TKM muhtevası=%1, UKM/TKM oranı=%75 Primer çamurun özgül ağırlığı, S AÇ =1,01 Çürütücünün günlük UKM yükünü ve hacmini hesaplayınız. Çürütücüde Çürütücüde minimum çamur yaşı, θ c =12 gün, Çürütücünün UKM yükü=1,5 kg UKM/m -gün (kaynağın orijinalinde 2,5 kg UKM/m -gün dür),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 66

67 ÇÖZÜM: Anaerobik çürütücüyü tasarlamak için önce primer ve sekonder çamur miktarlarını hesaplamak gerekir. () i Primer çamurların kütlesi ve miktarı; V PÇ W KKM ağırlığı kütlesi, kg / gün S P PÇKKM w PÇ KM Primer çamur hacmi, m Suyun yoğunluğu,1000 kg / m Primer çamurun özgül ağırlığı; 1,02 Çamurun katı madde muhtevası, ondalık sayı; 0,05 V PÇ W S PÇKKM P w PÇ KM Primer çamurların kütlesi W kg gün m gün kg m ; PÇ ( / ) 500( / ) 1000( / ) 0,05 1,02 Ön çöktürme çamurlarındaukm 25500( kg / gün) 0, kg UKM / gün kg /,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com gün 67

68 ÇÖZÜM: Anaerobik çürütücüyü tasarlamak için önce primer ve sekonder çamur miktarlarını hesaplamak gerekir. ( ii) Sekonder çamurların kütlesi ve miktarı; V AÇ W KKM ağırlığı kütlesi, kg / gün S P AÇKKM w AÇ KM Aktif çamur hacmi, m Suyun yoğunluğu,1000 kg / m Aktif çamurun özgül ağırlığı; 1,01 Çamurun katı madde muhtevası, ondalık sayı; 0,01 V PÇ W S AÇKKM P w AÇ KM ; AÇKKM ( / ) 1250( / ) 1000( / ) 0,011, kg / Sekonder çamurların kütlesi W kg gün m gün kg m Sekonder çamurlardaukm 1265( kg / gün) 0, kgUKM / gün ( iii) ToplamUKM 1740( kg / gün) 9469( kg / gün) kg UKM / gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com gün 68

69 ( iv) Çürütücünün tasarımı; Toplam çamur hacmi 500( m / gün) 1250( m / gün) 1750 m / gün Çamur yaşına göre; Çamur yaşı, 12 gün Çürütücü hacmi UKM yüküne göre; c 12( gün) 1750( m ToplamUKM kg UKM / gün, UKM yk ü ü 1,5 kg UKM / m gün / gün) 21000m Çürütücü hacmi 26809( kg UKM / gün) /1,5( kg UKM / m gün) m,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 69

70 ÖRNEK-5 ANAEROBİK ÇÜRÜTÜCÜ ISI HESABI,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 70

71 ÖRNEK: Isı hesabı (Kaynak: Samır Kumar Khanal, (2008) Anaerobic biotechnology for bioenergy production: principles and applications, John Wiley & Sons, Inc. ISBN: , p276) Sıcaklığı 15 C olan ham arıtma çamurları termofilik (55 C) bir anaerobik çürütücüde stabilize edilecektir. Ham çamur debisi 250 m /gün dür. Isı kaybı, çürütücüye verilen ısının %10 u kadardır. I. Isı eşanjörünün kapasitesini hesaplayınız. II. Proses sıcaklığını sağlamak için ne kadar CH 4 gazı gerekir? ÇÖZÜM: I. Ham çamurun sıcaklığını 15 C den 55 C ye getirmek için gerekli ısı, H; 6 H 250( m / gün) 1000( kg / m ) 4,187( kj / kg o C) 55( o C) 15( o C) 41,87 10 kj / gün Isı kaybı + ısıtma için enerji ihtiyacı; 6 6 H 41,8710 kj / gün100 / 90 46,5210 kj / gün II. Enerji ihtiyacını karşılayacak metan ve biyogaz (%60 CH 4 ); Q Biyogaz 46,5210 kj / gün / 22400( kj / m ) m / gün( STP) Q CH 46,5210 kj / gün / 5846 kj m 1 P 6 ( / ) 28 m CH 4 / gün( ST ) , ,5210,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com

72 ÖRNEK-6 İKİ KADEMELEİ ÇÜRÜTÜCÜ TASARIMI,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 72

73 ÖRNEK Klasik aktif çamur sistemi ile evsel atıksu arıtımında arıtma çamuru oluşumu- anaerobik çürütücü tasarımı. Nüfusu kişi olan bir yerleşim yerinin atıksuları klasik aktif çamur prosesi ile arıtılacaktır. Anaerobik çürütücünün çamur debisini hesaplayınız. Anaerobik çürütücüyü tasarlayınız. Su tüketimi, max q gün = 250 L/N-gün Kanala intikal fraksiyonu =%85 Atıksu debisi = ,25 0,85 = m /gün TABLO Orta kuvvetlilikteki evsel atıksularda temel kirletici parametrelerin konsantrasyonları Parametre Konsantrasyon KOİ (mg/l) 500 BOİ 5 (mg/l) 220 AKM (mg/l) 220 Ön çöktürmede; AKM giderme verimi =%50 UKM/TKM oranı =%69 BOİ 5 giderme verimi =%0 Mekanik yoğunlaştırma sonrası TKM=%6 (%94 su) Spesifik yoğunluk =1,0 Aktif çamur sisteminde; Çamur üretimi =0,28 kg UKM/kg BOİ 5 UKM/TKM oranı =0,80 Mekanik yoğunlaştırma sonrası TKM=%4 (%96 su) Spesifik yoğunluk =1,017 Çürümüş çamurda; Çürümüş çamurda TKM=%7 (%9 su) Spesifik yoğunluk =1,02,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 7

74 ÇÖZÜM 1. Atıksu debisi; Q N q N m N gün m gün max Pirimer çamur miktarı; Primer çamurların kütlesi W kg gün m gün kg m 1870 kg / gün V PÇ ( max gün) 80000( ) 0,250( / ) 0, / 2. Çamur debisi-primer çamur; ; PÇKKM ( / ) 17000( / ) 0,22( / ) 0,50 Ön çöktürme çamurlarındaukm miktarı 1870( kg / gün) 0, kgUKM / gün WPÇ KKM 1870( kg / gün) S P 1000( kg / m ) 1,00,06 w PÇ KM Pirimer çamurdatkm 1870 kg TKM / gün Pirimer çamurdaukm Pirimer çamurda SKM Ön çöktürme çamurlarında SKM miktarı; 1870( kg / gün) 0,1 580 kg SKM / 1290 kg UKM / gün gün V PÇ 0,2 6 m /,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com gün W Pirimer çamurun KKM ağırlığı kütlesi, kg / gün S P PÇKKM w PÇ KM Primer çamur hacmi, m 580 kg SKM / gün Suyun yoğunluğu,1000 kg / m Primer çamurun özgül ağırlığı; 1,02 Çamurun katı madde muhtevası, ondalık sayı; 0,06 74

75 . Çamur debisi-aktif çamur; Aktif çamur miktarı; Aktif çamurun sisteminin BOİ yükü m gün ( / ) 0,22(kg/ m ) Ön çöktürmede giderilen 740( kg / gün) 0, kg / gün Aktif çamurun BOİ yükü 740( kg / gün) 1122( kg / gün) 2618kg / gün Aktif çamur sisteminde oluşan çamurun kütlesi; W ( kg / gün) AÇKKM Aktif çamurdatkm 2618( kg / gün) 0,28( kgukm / kg BOİ ) 7 kg / gün Aktif çamurdaukm 7( kg / gün) 0,80 586, 4 kgukm / gün Aktif çamurda SKM 7( kg / gün) 0, , 6 kg SKM / gün WAÇKKM 7( kg / gün) Aktifçamur hacmi; VAÇ 18,02 m / S P 1000( kg / m ) 1,0170,04 w AÇ KM 740 kg / gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 5 gn ü 75

76 4. Çürütücünün beklenen çamur debisi; Pirimer çamur hacmi Aktif çamur hacmi 0,26( m / gün) 18,02( m / gü ) 48, / g 5. Çürütücüye giren UKM; Pirimer çamurukm miktarı Aktif çamurukm miktarı 6. Çürütücüye giren TKM; 12 90( kg / gün) 586,4( kg UKM / gün) 1876, 7 kg / gün Pirimer çamur TKM miktarı Aktif çamur TKM miktarı 7. Çürütücüye beslenen çamurun TKM muhtevası; Çürütücüye beslenen çamurdatkm muhtevası,% 0,060,26( m / gün) 0,0418,02( m / gün) 0,26( m / gün) 18,02( m / gün) TKM (%) 100 % 5,25 n m ün 1 870( kg TKM / gün) 7( kg TKM / gün) 260 kg TKM / gün Çürütücüye beslenen çamurda UKM / TKM 1876,4( kg / gün) / 260( kg / gün) 0, 721,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 76

77 TABLO Çamur TKM muhtevasının hidrolik bekletme süresine ve UKM yükleme hızına etkisi (çamurun UKM muhtevası %75 ve yoğunluğu 1,02 g/cm ) Çamurun TKM muhtevası, % UKM yükle faktörü (kg UKM/m -gün) θ=10 gün θ=12 gün θ=15 gün θ=20 gün 4,06 2,55 2,04 1,5 5,8,19 2,55 1,91 5,25 2,00 6 4,59,8,06 2,0 7 5,6 4,46,57 2,68 8 6,12 5,10 4,08,06 9 6,89 5,74 4,59, ,65 6,8 5,10,8 θ h =20,7 gün, %76,4 UKM ve UKM=%5,25 için interpolasyon ile UKM yükü=2 kg UKM/m -gün Standart hızlı anaerobik çürütücülerde UKM yükü =0,48-1,6 kg UKM/m -gün Yüksek hızlı anaerobik çürütücülerde UKM yükü =1,6-6,4 kg UKM/m -gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 77

78 8. Çürütücünün hacmi; V 1876,7( kgukm / gün) 2,0( kgukm / m gün) 9. Çürütücünün HBS; h 1000( m ) 48,( m / gün) 10. Çürümüş çamur hacmi; 20,7gün 98, 0m 1000m 10 gün θ h =20,7 gün ve %76,4 UKM için E UKM = %48 h 20, 7 gün içinukm giderme verimi %8 4 civarında beklenir. () i Kalan TKM Pirimer SKM Sekonder SKM GiderilemeyenUKM Kalan TKM , , 7 (1 0, 48) 1702,5 kg / gün ( ii) KalanTKM Çürütücüye girentkm Çürütücüde giderilenukm ( iii) Çamur hacmi , 70, ,8 1702, 2 kg / gün 1000( kg / m ) 1,020,07 2,84m 1702, 2 kg/,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com gün 78

79 11. Çürütücünün boyutlandırılması; Çürütücülerin derinliği 6-12 m ve çapları 6-4 m arasında değişir. Reaktörün derinliği H=10 m kabul edilirse; V Yüzey alanı, A H 10( m ) 1000( m ) 100m 2 D 2 Reaktörün çapı, 100m D 11,m 12m Biyogaz üretimi; Anaerobik çürütücülerde biyogaz üretimi 0,8-1,1 (1,0) m /kg UKM gid. arasında değişir. Biyogaz üretimi kg UKM gün m kg U M m gün 900,8( gid. / ) 1,0( / K gid. ) 900 / 1. Biyogazın enerji karşılığı; Biyogazın enerji eşdeğeri 22,4 MJ/m tür. 9 Biyogaz enerjisi 900( m / gün) 22,4( MJ / m ) MJ / gün 20,1610 J / gün 14. Reaktörü 5 C ye getirmek için ısı ihtiyacı; Reaktöre verilen ısının %20 si kayıp olsa; o o o Isıihtiyacı, H 48,( m / gün) 1000( kg / m ) (5 C 17 C) 4200 J / kg C 9 9,6510 J / gün, (%15 ısı kaçağıolsa; H 4, 010 J / gün),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 79

80 ÖZET Anaerobik çürütücülerde günlük biyogaz debisi reaktör hacmi mertebesindedir. Konvansiyonel aktif çamur sistemlerinde açığa çıkan çamurun 1/ ü aktif çamurlardan, kalan kısmı ön çöktürme çamurlarından oluşur. Büyük tesislerde pirimer çamurları anaerobik, aktif çamurları ise aerobik stabilizasyon yoluyla bertaraf etmek tercih edilebilir. Anaerobik çürütücülerde UKM giderimi en az %8 dir. Tasarım prosedürü; Pirimer çamur üretimi, TKM ve UKM muhtevası Aktif çamur üretimi, TKM ve UKM muhtevası Çamur debisi, TKM, UKM yükleri, stabilizasyon verimi Hidrolik bekletme süresi Reaktör hacmi Çürütülmüş çamur hacmi Biyogaz hacmi Enerji üretimi,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 80

81 ÖRNEK-7 ÇAMUR ÇÜRÜTME,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 81

82 ÖRNEK: (Kaynak: RUMANA RIFFAT (201) Fundamentals of Wastewater Treatment and Engineering Taylor & Francis Group, CRC Press 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 00 Boca Raton, FL, p260) Bir konvansiyonel evsel atıksu arıtma tesisinin debisi m /gün dür. Ham atıksu; AKM=200 mg/l BOİ 5 =240 mg/l Ön çöktürme verimleri; AKM =%50 BOİ 5 =%5 Çamurun su muhtevası=%94 Çamurun özgül ağırlığı=1,06 Havalandırma havuzu; F/M=0, Biyokütle dönüşüm oranı, Y=0,4 Son çöktürme; Çamurun KM muhtevası=%1,5 Çamurun özgül ağırlığı=1,02 Çamur yoğunlaştırma; Çamurun su muhtevası=%96,5 Anaerobik çürütücü; UKM/TKM=0,74 UKM giderme verimi=%55 Çamurun katı madde muhtevası %6,5 Bu konvansiyonel evsel atıksu arıtma tesisi için anaerobik çürütücüyü boyutlandırınız. Ön çöktürme havuzu Aerobik aktif çamur,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com Kum tutucu Mekanik yoğunlaştırıcı WAS Anaerobik çürütücü Biyogaz Son çöktürme havuzu Fazla biyolojik çamur Mekanik susuzlaştırma 82

83 Kum tutucu Ön çöktürme havuzu Mekanik yoğunlaştırıcı WAS Aerobik aktif çamur Anaerobik çürütücü Biyogaz ŞEKİL Evsel atıksu klasik (konvansiyonel) arıtma tesisi akım şeması Son çöktürme havuzu Fazla biyolojik çamur Mekanik susuzlaştırma,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 8

84 ÇÖZÜM: Anaerobik çürütücüyü tasarlamak için önce çamur miktarlarını hesaplamak gerekir. (1) Primer çamurların kütlesi ve miktarı; Ham atıksudaki katı madde KM m gün kg m Ön çöktürme çamurlarının hacmi, V ; PÇ ; pç 0000( / ) 0,20( / ) Ön çöktürmede%50 KM giderimi; W 0, kg / gün 000kg / gün V V PÇ PÇ Wpç w S pç PKM 000( kg / gün) 1000( kg / m ) 1, 060, 06 pç 47,17 m / S P w pç KM V pç W KKM ağırlığı kütlesi, kg / gün KM Primer çamur hacmi, m Suyun yoğunluğu,1000 kg / m Primer çamurun özgül ağırlığı; 1,06 Çamurun katı madde muhtevası, ondalık sayı ( problemde P 1 0,94 0, 06) 84,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com gün KM 6000 kg / gün

85 ( 2) Aktif ( sekonder) çamurların kütlesi ve miktarı; Havalandırma havuzuna giren BOİ (1 0,5) 240( mg / L) 156 mg / l Havalandırma havuzunda giderilen BOİ Aktif çamurların kütlesi Aktif çamurların hacmi, V ; V V AÇ AÇ W S AÇ P w AÇ KM 1000( kg/ m ) 1,020,01 110,59 m / AÇ 1692( kg / gün) gün (mg/ l) 15(mg/ l) 141mg/ l 0,141 kg / m 0,40,141( kg / m ) 0000( m / gün) 5 V Aktifr çamur hacmi, m 1692 kg / gün W KKM ağırlığı kütlesi, kg / gün S P Aktif çamurun ögül ağırlığı; 1,02 Çamurun katı madde muhtevası, ondalık sayı ( problemde aktif çamur için P,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com AÇ KM w AÇ KM Suyun yoğunluğu,1000 kg / m KM 0,015) 85

86 () Yoğunlaşmış çamurların hacmi; Yoğunlaştırıcıda KM ' lerin %100 tutulduğu kabul edilirse; Yoğunlaştırıcıya giren KM kütlesi Yoğunlaştırıcıdan çıkan KM kütlesi Yoğunlaştırılmış çamurların hacmiv V V YÇ AÇ w W S 100 YÇ YÇ P 52, 44 m / KM YÇ 1692( kg / gün) 0( kg / m ) 1,02 (1 0,965) gün S P YÇ KM ; 1692 kg /,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com V YÇ gün Yoğunlaştırılmış çamur hacmi, m W KKM ağırlığı kütlesi, kg / gün YÇ w Suyun yoğunluğu,1000 kg / m Yoğunlaştırılmış çamurun spesifik ağırlığı; 1,02 Çamurun katı madde muhtevası, ondalık sayı ( problemde yoğunlaştırılmış çamurlar için P (1 0,965) KM 86

87 ( 4) Çürütücüye giren çamurun KM kütlesi ve hacmi; Çamurun kütlesi; W 000( kg) 1692( kg) 4872kg / gün Ç Çamurun hacmi; VÇ VPÇ VA Ç 47,17( m / gün) 52,44( m / gün) 99,61m / gün Çamurların özgül ağırlığını 1 kabul ederek; P P KM KM w W S KM konsantrasyo AÇ AÇ V YÇ 4872( kg / gün) 1000( kg / m ) 1,0 99,61( m ) 0, 0489 KM muhtevası %4,89( su muhtevası 1 0, ,9511 %95,11) nu 48,911 kg / m 48911mg / L,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 87

88 (5) Çürütücüye giren çamurun KM dengesi; Ham( primer sekonder) çamur hacmi; V 99,61m Çürütücüye giren KM kütlesi; W 4872 kg / gün Ç Ç Çürütücüye giren KM ' nin organik fraksiyonu; UKM 4872( kg / gün) 0,74 605, 28kg / gün Çürütücüye giren KM ' nin inorganik fraksiyonu; SKM 4872( kg / gün) 605,28( kg / gün) 1266, 72 kg / gün ÇürütücüdeUKM giderme verimi %55 GiderilenUKM ; UKM gid. 605, 28( kg / gn ü ) 0, ,90 kg / gün Kalan organik madde 605,28( kg / gün) (1 0,55) 1622,8 kg / gün Anaerobik çürüme sonrası kalantkm 1266, 72( kg / gün) 1622,8( kg / gün) Çürümüş çamur hacmiv V ÇÇ w ÇÇ AÇ ; YÇ 2889,10( kg /,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com gün) WAÇ 2889,10( kg / gün) ; VÇÇ S V kg m 1000( / ) 1 0, ,45 / m gn ü 88

89 (5 a) Tek kademeli çürütücü hacmi ; VÇ VÇÇ V t1 VÇÇ t2 2 V : Çürütücü hacmi, m 1 2 Ç :, / V Ham çamur yükleme hızı m gün 99,61( / ), / V : Çürümüş çamur oluşum hızı m gün t t V ÇÇ : Çamur çürüme süresi, gün : Çürümüş çamur beklemesüresi, gün m 4467, 75m gün 2 44,45( m / gün) 25 gün 44,45( m / gün) 6 0( gün),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 89

90 (5 b) Çift kademeli çürütücü hacmi ; Birinci kademe; V ,61( m / gün) 10( gün) 996, 1 V V İkinci kademe; V t V t 2 V : İkinci kademe çürütücü hacmi, m Ç Ç ÇÇ 2 1 ÇÇ 2 VÇ : Ham çamur yükleme hızı, m / gün V t t 1 2 ÇÇ V h : Çürümüş çamur oluşum hızı, m / gün : Çamur çürüme süresi, gün : Çürümüş çamur beklemesüresi, gün 99,61( m / gün) 44,45( m / gün) V 5( gün) 44,45( m / gü 2 İki adet reaktörün toplam hacmi 996,10(,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com m m ) 027,15( m ) 4025, 25m n) 60( gün) 027,15m 90

91 Tek kademeli yüksek hızlı çürütücülerin hacmi KM yüküne, hidrolik bekletme süresine, ve herhangi bir ampirik yaklaşıma göre hesaplanabilir. Yüksek hızlı çürütücüler geri devirsiz tam karışımlı reaksiyon modellerine göre hesaplanır. Yüksek hızlı çürütücülerde; L UKM =1,6-4,8 kg UKM/m -gün θ c = θ h =15-20 gün Çamur yaşının 0-60 gün olduğu konvansiyonel çürütücülerde L UKM =0,2-1,0 kg UKM/m -gün ŞEKİL Tek kademeli standart hızlı anaerobik çürütücü,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay2@gmail.com 91