Kinetik katsayı Birimi Tipik değer Hetetrofik bakteriler, 20 C. Y gvss/gboi 0,40 k d gvss/gvss-gün 0,12 f d birimsiz 0,15 θ değerleri

Transkript

1 SORU: Ortalama debisi m /gü ola bir tesiste atıksular oksidasyo havuzu ve devamıda çöktürme havuzu şeklide tasarlaa biyolojik arıtma üiteside arıtılacaktır. Biyolojik arıtma üitesi karbo oksidasyou ve itrifikasyo amaçlamış olup deitrifikasyo ve fosfor giderimi düşüülmemiştir. Atıksu ve tesise ait bilgiler aşağıda maddeler halide verilmiştir: 1. Atıksu BOİ si : 250 mg/l 2. Giriş TKN kosatrasyou : 5 mg/l. Çıkışta istee maksimum BOİ : 0 mg/l 4. Çıkışta istee maksimum TKN : 0,5 mg/l 5. Kietik katsayılar [1] : Kietik katsayı Birimi Tipik değer Hetetrofik bakteriler, 20 C µ m gvss/gvss-gü 6 K s mgboi/l 20 Y gvss/gboi 0,40 k d gvss/gvss-gü 0,12 f d birimsiz 0,15 θ değerleri µ m birimsiz 1,07 k d birimsiz 1,04 K s birimsiz 1,00 Ototrofik bakteriler, 20 C µ m gvss/gvss-gü 0,75 K mg NH 4 -N/L 0,74 Y gvss/g NH 4 -N 0,12 k d gvss/gvss-gü 0,08 K 0 birimsiz 0,50 θ değerleri µ m birimsiz 1,07 k d birimsiz 1,05 K birimsiz 1,04 6. Miimum atıksu sıcaklığı : 12 C 7. Havaladırma havuzuda Ç.O. kosatrasyou : 2,0 mg/l 8. Çamur yaşı içi güvelik faktörü : 1,5 9. Giriş alkaliitesi : 150 mg CaCO /L 10. Girişte gele bvss kosatrasyou : 20 mg/l 1 Kietik katsayılar, Metcalf ve Eddy, 200 kitabıda alımıştır.

2 11. Girişte gele iorgaik katı kosatrasyou : 10 mg/l 12. Difüzörleri tabada uzaklığı : 0,5 m 1. Tesisi buluduğu yerde 12 C ve temiz suda çözümüş oksije doyguluk kos. : 10,12 mg/l 14. O t %19 α 0,50 β 0,95 F 0,90 Bua göre: 1. Gülük olarak atılacak çamur miktarıı, 2. Gerekli reaktör hacmii,. Hidrolik bekletme süresii, 4. Gülük olarak gerekli oksije miktarıı, 5. Blower ve difüzörleri özelliklerii, 6. Geri devir hattı ve selektörü hesaplayıız. 7. Eklemesi gerekli alkaliite miktarıı ÇÖZÜM: 1. Adım: Kietik Katsayılar İçi Sıcaklık Düzeltmesi Havaladırma havuzu içi hesaplar yapılırke kritik yai miimum sıcaklık değerleri baz alıır. Bu sebeple sıcaklıkla değişe kietik katsayıları miimum sıcaklık değerie göre yeide hesaplaması gerekir. µ m (12 C) 6 * (1,07) k (12 C) 0,12* (1,04) d K (12 C) 20* (1) µ k s m d (12 C) 0,75* (1,07) (12 C) 0,08* (1,04) K (12 C) 0,74* (1,05),5g/g gü 0,088g/g gü 20mg/L 2. Adım: Çamur Yaşı Hesabı 0,44g/g gü 0,06g/g gü 0,49mg/L Çamur yaşı hesabıda öcelikle miimum çamur yaşı hesaplaır, ardıda bulua bu değer güvelik faktörü ile çarpılır. Çamur yaşı hesaplaırke daha yavaş çalışa ototrofik bakteriler dikkate alıır. Ototrofik bakteriler içi spesifik büyüme hızı:

3 µ µ µ µ m * N ÇO * k K N d K ÇO + + 0,44* 0,5 2 * 0,06 0,49 + 0,5 0, ,12g/g gü O halde çamur yaşı: θ 1 µ 1 0,12 cmi 8,gü olarak buluur. Bu değer miimum çamur yaşı değeridir. Tesiste uygulaacak çamur yaşı ise: θ c 8,gü* 1,5 olarak hesaplaır. 12,5gü.Adım: Gülük Olarak Atıla Biyokütle(Uçucu Kısmı) Hesabı Gülük olarak atıla biyokütle aşağıdaki deklemde hesaplaabilir: P xbio QY(S0 1 + k d S) + θ c f d k d QY(S 1 + k d 0 S)θ θ c c QY(NO) k θ d c x Deklemde de alaşılacağı üzere ihai BOİ kosatrasyou ile oluşa itrat kosatrasyouu hesaplaması gereklidir. Nihai BOİ kosatrasyou aşağıdaki deklem ile buluabilir: S K s(1 + kdθc ) 20* (1 + 0,088* 12,5) 1,0mg/L θ (µ k ) 1 12,5* (,5 0,088) 1 c m d Oluşacak itrat kosatrasyou içi kütle degesi yapılması gereklidir. Acak yapılacak ola kütle degeside P xbio değerii de bilimesi gereklidir. O yüzde öcelikle oluşa itrat kosatrasyou içi bir kabul yapmak gereklidir. Bu örek içi oluşacak itrat kosatrasyou başlagıç TKN kosatrasyouu %80 i kabul edilirse oluşacak itrat: NO x 0,80* 5 28mg/L olarak buluur. O halde P xbio değeri artık hesaplaabilir. P xbio * 0,40* (250-1) 0,15* 0,088* * 0,40* (250-1) * 0,12* ,088* 12, ,088* 12, ,06 * 12,5 P xbio gVSS/ gü 1.285kgVSS/ gü 4. Adım: Oluşa Nitrat Kosatrasyou Kotrolü Buu içi kütle degesii yazmak gereklidir. Başlagıçta mevcut TKN i bir kısmı çıkış atıksuyuda TKN olarak bir kısmı çıkış atıksuyuda itrat olarak sistemi terkederke bir

4 kısmı da oluşa biyokütle ile birlikte sistemde uzaklaştırılır. Dolayısıyla oluşa itrat kosatrasyou aşağıdaki deklem ile hesaplaır: NO Pxbio TKN N 0,12 5 0,5 0,12 * 1000 Q x 28,mg/L Bir öceki adımda oluşa itratı giriş TKN kosatrasyouu %80 i yai 28mg/L olacağı kabul edilmişti. Kütle degesi ile bulua 28, mg/l değeri bu değere yakı olduğuda yapıla kabulü doğru olduğu tespit edilmiştir. Eğer yapıla kabul, oluşacak itratı başlagıç TKN kosatrasyouu %70 i yai 24,5 mg/l olacağı şeklide olsaydı P xbio değeri kgvss/gü olarak buluurke, yapıla kütle degesi ile itrat kosatrasyou 28,4 mg/l olacaktı. Bu da yapıla kabulü çok doğru olmadığıı bize gösterecekti. 5. Adım: Gülük Olarak Atılacak Uçucu ve Toplam Katı Madde Miktarıı Hesabı Gülük olarak atıla uçucu katı madde miktarı, gülük olarak atıla biyokütle miktarıı uçucu kısmı ve gülük olarak atıla bvss miktarıı toplamıdır. P xvss * 0, kgVSS/gü Gülük olarak atıla toplam katı madde miktarı yai P xtss değeri ise, gülük olarak atıla biyokütle miktarı, gülük olarak atıla bvss miktarı ve gülük olarak atıla iorgaik katı maddeleri toplamıda oluşur.. adımda gülük olarak atıla biyokütle miktarıı uçucu kısmı hesaplamıştı. Toplam biyokütle miktarı bu değere biyokütle içerisideki iorgaik kısımları ilavesi ile hesaplaabilir. Biyokütlei %85 ii uçucu olduğu kabulüyle toplam biyokütle miktarı uçucu kısmı 0,85 değerie bölümesi ile elde edilir P xtss * 0, * 0, kgTSS/gü 0,85 olarak buluur. 6. Adım: Reaktör Hacmi ve Bekletme Süresii Buluması Sistemde bir güde atıla katı madde miktarı sistemdeki toplam katı madde miktarıı çamur yaşıa bölümesi ile buluur. O halde deklem aşağıdaki şekildedir: X * V P TSS xtss * θ c Havaladırma havuzuda MLSS kosatrasyou.000 mg/l olarak ayarlaırsa reaktör hacmi: 2.262* 12,5 V 9.425m olarak bulumuş olur. Reaktör toplam hacmi m olduğua göre bekletme süresi:

5 θ ,77gü 9saat olarak buluur. Bir üstteki deklemde hareketle MLVSS kosatrasyou da hesaplaabilir. PxVSS * θc 1.785* 12,5 X VSS 2,7kg/m 2.70mgVSS/L V Adım: Reaktör Boyutladırılması m hacmide tek bir reaktör yapmak doğru bir yaklaşım değildir. Bu hacim e az 2 adet reaktör hacmi toplamı olarak hesaplamalıdır. Reaktör sayısıı çift sayı olması simetri açısıda gerekli bir durumdur. Bu sebeplerle bu örekte 4 adet reaktör yapılması plalamıştır. Dolayısıyla her bir reaktörü hacmi: V m olarak hesaplaır. Havaladırma havuzları, verile havaı suya üfuz etme verimii arttırmak içi deri olarak tasarlaır. Bu örekte havaladırma havuzlarıı deriliği 5 m olarak alımıştır. Dolayısıyla her bir takı yüzey alaı: 2.50 A 470m 5 olarak buluur. Reaktörler içsel dögü sağlaarak oksidasyo havuzu gibi tasarlaacaktır. Bu sayede tasarım aşamasıda hesaba katılmaya deitrifikasyo, ilerleye zamalarda reaktör içerisideki difüzörlerde suya verile hava debisii ayarlaması ile birlikte mümkü olabilecektir. Reaktörleri geişliği 10m olarak alıırsa her bir reaktör uzuluğu: 470 L 10 47m olarak hesaplaır. Reaktörleri 10 m ola geişliği toplam geişlik olup reaktörler her biri 5 m geişliğide 2 bölmede oluşacaktır. Reaktörleri şematik gösterimi ekte gösterilmiştir. Tak üzeride gezebilmek maksadıyla reaktörler üzerie 1,5 m geişliğide platformlar döşeecektir. Platformları yerleşimleri ekteki şekillerde görülebilir. 1 ve 4 olu havuzları giriş yapıları bağımsız 2 ve olu havuzları giriş yapıları ise ortaktır. Yaı sıra 1 ve 2 olu havuz ile ve 4 olu havuzları çıkış yapıları ortaktır. Reaktörleri boyu bombeli bölüme kadarki uzuluklarıdır. Duvar kalılıkları 40 cm olarak alımıştır. Şekilde düşey ekse görüle platformları altıa her bir havuz yarı bölmesi içi 2 şer adet olmak üzere 4 havuzda toplam 16 adet muz tipi karıştırıcı teçhiz edilecektir. Bu karıştırıcılar suya yö verilmesii sağlayacaktır.

6 8. Adım: Gerekli Oksije İhtiyacıı Hesabı Gerekli oksije ihtiyacı aşağıdaki deklemde gösterildiği şekliyle hesaplaır. Deklemde birim olarak kg, m ve gü olarak alımalıdır. R R R o o 0 Q(S 0 S) 1,42P + 4,Q(NO (0,25 0,001) 1,42* ,* * 0, kgO /gü 10kgO /saat 2 xbio 2 x ) 9. Adım: Hava Debisi Hesabı Yukarıda bulua 10 kg/saat lik oksije debisi miktarı havuza verilmesi gereke değeri göstermektedir. Acak tesisi buluduğu yükseklik, difüzörlerde suya oksije verme verimi, hava içerisideki oksije yüzdesi gibi değerler hesaba katıldığıda blowerları gücü yukarıdaki değerde çok daha fazlasıı basabilecek şekilde olmalıdır. T sıcaklık ve H rakımıda havaladırma havuzudaki temiz suda çözümüş oksije doyguluk kosatrasyou değeri ola C S,T, H değeri aşağıdaki eşitlikle buluabilir. C s,t,h 1 ( ) d t C + 2 P 21 s,t,h atm,h P O Burada P d değeri difüzörleri havayı bastığı derilikteki toplam basıçtır ki, bu değerde atmosfer basıcı ile o derilikteki su basıcıdır. P d 9,72 m + (5 m 0,5 m) 14,22 m dir. O halde C S,T, H değeri; C 1 14,22m 2 9,72m ( 10,12mg / L) + 11,98mg / L s,t, H 20 C ve sıfır çözümüş oksije kosatrasyoudaki musluk suyuda oksije trasfer hızı ola SOTR değeri aşağıdaki eşitlikle hesaplaabilir. βc AOTR SOTR s,t,h C s,20 C 0,95* 11, kg/saat SOTR 9,08 Bu eşitlikte; SOTR 806 kg O 2 /saat olarak buluur. L T 20 ( 1,024 )( α)( F) ( 1,024 )* 0,5* 0,9 Suya e az bu miktar oksije trasferi içi difüzörleri verimi de hesaba katılmalıdır. Difüzörlerde suya oksije verimi %5 olarak alıırsa basılması gereke miktar;

7 806 kg O 2 /saat / 0, kg O 2 /saat dir. Bu miktarda oksije basabilmek içi gerekli hava miktarı, 1m havada 0,270 kg O 2 olduğu kabulüyle aşağıdaki gibi buluabilir. (2.00 kg O 2 /saat) / 0,270 kg O 2 /m hava m /saat hava 10. Adım: Blower Seçimi Gerekli hava debisii bir blowerla sağlamak uygu bir tasarım değildir. Tesiste mevsimsel değişiklikler olacaktır. Blowerlar havuzlarda 2 mg/l oksije kosatrasyoua ulaşmak içi çalışacaktır. Kış aylarıyla birlikte daha düşük debiler geldiğide havuzlarda 2mg/L oksije kosatrasyouu sağlamak içi verilmesi gereke hava debisi düşecektir. Bu sebeple kış ve yaz aylarıda gerekli hava debisi düşecektir. Gerek bu sebepler gerekse arıza ve bakım durumları göz öüe alıarak e az 2 adet blower seçilmesi gereklidir. Bu örekte 1 taesi yedek olmak üzere 5 adet blower seçilecektir. Dolayısıyla her bir blower içi basma debisi şu şekilde olacaktır: 8.518m /saat 2.10m /saat 4 Blower olarak Rob firmasıa ait RB-85 model blower seçilmiştir. 11. Adım: Difüzör Seçimi Difüzör içi Sup firmasıa ait MT-220 model membra difüzörleri kullaılmasıa karar verilmiştir. Bu difüzörleri dış çapı 25 cm olup membra kısmıı çapı 22 cm dir. Katalog değerleri bu difüzörlerde her birii 2-5 m /saat aralığıda debileri basabildiğii göstermektedir. Bir difüzörü basma debisi m /saat alıırsa, her bir taka verilecek hava miktarı da 2.10 m /saat olduğuda her bir tak içi gerekli difüzör adedi şu şekilde hesaplaır: 2.10m /saat 2m /saat adet 1.065adet 12. Adım: Difüzör Yerleşimi Reaktörler iki bölmede oluştuğua göre her bölmedeki difüzör adedi yaklaşık 5 adet olacaktır. Bölmeleri geişliği 5 m uzulukları 47 m olduğua göre (kavisli kısımlar hariç) tabadaki difüzörler satır ve kololarda ibaret olarak düşüülürse satır sayısıı 8,4 katı kolo olması gereklidir. Dolayısıyla geişlik boyuca difüzör sayısı: 8,4* 5 8 olarak buluur. O halde uzuluk boyuca (5/8) yaklaşık olarak 67 difüzör olacaktır.

8 5m lik kear boyuca 8 adet difüzör olacağıa ve her bir difüzör 25 cm çapıda olduğua göre difüzörlerde meydaa gele geişlik: 25 cm * cm dir. Difüzörler arası uzaklık (bitim oktasıda bitim oktasıa) 0 cm alıırsa ilk difüzörde so difüzöre toplam geişlik: 200cm + 7*0cm 410 cm olur. O halde ilk ve so difüzörü duvara uzaklığı (( )/2) 45 er cm olacaktır. Uzuluk boyuca difüzörler arası uzaklık (bitim oktasıda bitim oktasıa) 45 cm alıırsa ilk difüzör ile so difüzör arası mesafe (dışta dışa): 67 * 25cm + 66 * 45 cm 4645 cm olur. Bu durumda reaktör ara duvarlarıı başlagıç oktası ile ilk difüzörü dış kearı arası uzaklık (( )/2) 27,5 cm olacaktır. Ayı şekilde ara duvarı so oktası ile so difüzörü dış kearı arası uzaklık ta 27,5 cm olacaktır. Blowerlarda gelerek difüzörlere hava taşıya çeşitli büyüklüklerde borular olacaktır. Bu borular aa boru, aa dağıtım borusu, dağıtım boruları gibi çeşitli şekillerde isimledirilir. Boru çaplarıı tayii havaı tüm havuzlara ve her havuzda tüm alaa eşit bir şekilde iletilebilmesi açısıda çok öemlidir. Bu yüzde hava debisi düştükçe yai borular ilerledikçe boru çaplarıı düşürmek gereklidir. E uygu şartları sağlamak içi her borudaki debi tek tek hesaplamalı ve tüm borularda hız yaklaşık olarak 10 m/s olacak şekilde boru çapları seçilmelidir. 1. Adım: Geri Devir Hattı Dizayı So çöktürme çamurlarıı katı madde muhtevası yaklaşık olarak %0,8-1,2 aralığıdadır [2]. Bu örek içi bu değer %1 olarak alıır ve bu katı maddei büyük kısmıı askıda katı maddelerde ileri geldiği düşüülürse geri devir çamuruu askıda katı madde kosatrasyou yaklaşık olarak mg/l olur. Bu değer ve havaladırma havuzudaki MLSS kosatrasyou yardımıyla, öcelikle geri devir oraı ardıda geri devir debisi buluabilir. Geri devir oraı aşağıda gösterildiği gibi buluabilir: R X R X X ,4 O halde geri devir debisi de aşağıdaki deklemde buluabilir: Q R* Q 0,4* R m /gü Geri devir çamuruu taşıacağı boruda hız değeri 1 m/s kabul edilirse, geri devir hattı çapı: 2 Metcalf ve Eddy, 200

9 Q V * A D 4* Q V * π 4* (25.000/86.400) 1*,14 0,60m olarak buluur. 14. Adım: Selektör Dizayı Selektör yapıları geri devir hattıda gele çamur ile atıksuyu birleştiği taka verile isimdir. Selektör yapılarıı çeşitli kofigürasyoları mevcuttur. Aerobik, aoksik ya da aaerobik tak gibi çalıştırılarak prosesi bir elemaı olarak da kullaılabilirler. Basit selektörler sadece atıksu ve geri devir çamuruu uygu bir şekilde karışması içi karıştırıcı ile teçhiz edile yapılardır. Bu yapılarda bekleme süresi 20 ile 60 dk arasıdadır []. Selektör yapısıa gele debi atıksu akımı ve geri devir hattıı toplamıdır. Dolayısıyla selektöre gele debi: m /gü olur. Bu örek içi bekletme süresi 20 dk seçilirse selektör hacmi: 5.750m /gü V Q* T * 20dk 500m 1.440dk/gü olacaktır. 15. Adım: İlave Alkaliite Hesabı Proseste alkaliite gerekip gerekmediğii tespiti içi kütle degesi yapmak gereklidir. Bu kütle degesi şu şekilde yazılabilir: ph ı 7 civarıda kalması içi gerekli alkaliite Giriş alkaliitesi Kullaıla alkaliite + Eklee alkaliite ph ı 6,8-7,0 civarıda kalması içi70-80 mgcaco /L alkaliite buluması gerekir. Bu değer 80 mgcaco /L alımıştır. Giriş alkaliitesi ise verildiği üzere 150 mgcaco /L dir. Nitrifikasyoda kullaıla alkaliite, oluşa itratı bir döüşüm faktörü ile çarpılmasıyla elde edilir.bua göre 1 g amoyak itrifiye olurke 7,14 g CaCO ciside alkaliite tüketilir. O halde itrifikasyoda kullaıla alkaliite miktarı: 7,14 mgcaco /mgnh 4 -N * 28, mg/l 202,6 mgcaco /L Kütle degesi yazılırsa: Metcalf ve Eddy, 200

10 80 mgcaco /L 150 mgcaco /L 202,6 mgcaco /L + Ekleecek alkaliite Ekleecek alkaliite 12,6 mgcaco /L O halde bir güde eklemesi gereke alkaliite miktarı: 0,126 kgcaco /m * m /gü.15 kg CaCO /gü olarak buluur. Gereke bu alkaliite sodyum bikarboat olarak ekleecektir. Kalsiyum karboatı eşdeğer ağırlığı 50 g/eq ike sodyum bikarboatı eşdeğer ağırlığı 84 g/eq dır. O halde bir güde eklemesi gereke sodyum bikarboat miktarı aşağıdaki deklem ile hesaplaabilir: 84gNa(HCO )/eq.15kg/gü* 5.569kgNa(HCO )/gü 50gCaCO /eq

11 Merdive Merdive Muz tipi karıştırıcılar Giriş Yapıları 4 olu havuz Tak duvarı olu havuz Platform Çıkış Yapıları Giriş Yapıları 2 olu havuz Akım yöü 1 olu havuz Merdive Merdive Şekil 1 Reaktörleri geel yerleşimi

12 Arası kesilmiş Şekilde daire ile gösterile kısmı büyütülmüş detayı Şekil 2 Difüzörleri yerleşimi