ARITMA ÇAMURLARININ KONTROLÜ

Transkript

1 ARITMA ÇAMURLARININ KONTROLÜ TASARIMDA KULLANILAN HESAP YÖNTEMLERĠ UYGULAMALI ÖRNEKLER BÖLÜM -I- - Çamur karakteristikleri - Çamur miktarı ve hacminin hesaplanması - YoğunlaĢtırıcı ünitelerinin tasarımı 1

2 ÇAMURUN ÖZELLĠKLERĠ Çamurun özgül ağırlığı: S ç 1 S ç S W i i S ç : Çamurun özgül ağırlığı W i : i. Kısmın ağırlığı S i : i. Kısmın özgül ağırlığı Örnek: (sayfa 8) Bir çamur numunesinin su muhtevası %90 ise katı madde içeriği %10 dur. %10 katı maddenin 1/ ü S fixed = 2,5 olan sabit katı maddeler, 2/ ü S uçucu = S v = 1,0 olan katı maddelerin ortak özgül ağırlığı = Ss =? Çamurun özgül ağırlığı = Sç =? 1 Ss 0, 2,5 0,67 1,0 0, ,802 S s = 1,246 1, 25 1 Sç 0,1 0,9 0,98 1,25 1,0 (katı) (su) 1 Sç = 1, 02 0,98 Çamurun Hacmi: Vçamur Vçamur = Ws. S. P w ç s Ws: Katı madde ağırlığı, kg ρ w : Suyun yoğunluğu 10 kg/m Sç: Çamurun özgül ağırlığı Ps: % katı madde oranı V1 P 2 P1, P 2 : katı madde % oranları V 2 P 1 V 1, V 2 : Çamur hacmi 2

3 Örnek: 1000 kg ön çökeltim çamurunun aşağıda verilen özelliklere göre S s, S ç ve V çamur değerlerini bulunuz. KM % : 5 Uçucu katı madde % : 60 Sabit katı maddelerin özgül ağırlığı: 2,5 Uçucu katı maddelerin özgül ağırlığı: 1,0 i) Katı maddelerin ortalama özgül ağırlığı, S s 1 Ss 0,4 2,5 0,6 0,76 1,0 sabit katı uçucu katı 1 0,76 1, 20 Ss ii) Çamurun özgül ağırlığı, S ç 1 Sç 0,05 1,2 0,95 0,99 1,0 katı madde su 1 0,99 1, 01 Sç iii) Ön çökeltim çamuru hacmi, Vçamur W 1000kg s V çamur = 19, 8. S. P kg w ç s ,01.0,05 m m iv) KM : %2.5 olursa, Vçamur kaç olur? V 1 = 19,8 m P 1 = 0,05 V 2 =? P 2 = 0,025 V1 P2 19,8 0,025 1 ==> V2 P1 V2 0,05 2 V 2 = 2 * 19,8 = 9,6 m

4 Örnek 1.1: (sayfa 10) Ham ve çürük çamur hacminin hesaplanması Aşağıdaki özelliklere sahip olan 1000 kg (kuru madde olarak) ön çökeltim çamurunun anaerobik çürümesi sonucu oluşacak çürük çamur hacmini ve çürüme sonucu olacak hacim azalmasını hesaplayınız. Ön çökeltim ÇürümüĢ Çamur Çamuru Katı madde (%) 5 10 Uçucu katı madde (parçalanan kısım) (%) Sabit katıların özgül ağırlığı Uçucu katıların özgül ağırlığı Ön çökeltim çamurundaki katı maddelerin ortalama özgül ağırlığı; 1 Ss % uçucu kisim Suçucu % sabit kisim Ssabit 1 Ss 0,60 1,0 0,40 0,76 2,5 1 0,76 Ss = S katı = 1, 2 Ön çökeltim çamurunun özgül ağırlığı, 1 Sç 0,05 1,2 0,95 0,99 1,0 1 0,99 S ç = 1, 01 4

5 Ön çökeltim çamuru hacmi; W * S 1000kg 1000*1,01*0,05 s V çamur = 19, 8 w ç * P s m Çürümeden sonra uçucu katı madde yüzdesi; % uçucu madde = çürümeden sonra toplamuçucu katı madde çürümeden sonra toplamkatı madde Ön çökeltim çamuru %60 % 40 uçucu sabit Toplam 1000 kg 600 kg 400 kg sabit Çürütme İşlemi % 60 gaz % 40 Parçalanmayan uçucu = 600 * 0,40 = 240 kg 60 kg 240 kg Çürümeden sonra toplam uçucu katı madde = 600 kg * 0,40 = 240 kg Çürümeden sonra toplam katı madde = uçucu katı + sabit katı = 240 kg kg = 640 kg 240kg 640kg % uçucu madde = 7,5% 5

6 Çürük çamurdaki toplam katı maddenin ortalama özgül ağırlığı; 1 Ss % uçucu kisim Suçucu % sabit kisim Ssabit 1 Ss 0,75 1,0 0,625 0,625 2,5 1 0,625 S s = 1, 6 Çürük çamurun özgül ağırlığı; 1 Sçç % KM Ss % Su Ssu 1 Sçç 0,10 1,6 0,90 0,96 1,0 1 0,96 S çç = 1, 04 Çürük çamurun hacmi; V çç = V çç = Agirlik *S * P w çç s (çürümeden sonra toplamkatı madde 640 kg) 1000*1,04*0,10 = 6,15 m Çürümeden sonra çamur hacmindeki yüzde azalma; Azalma, % = ön çökeltim çamuru hacmi - çürük çamur hacmi ön çökeltim çamur hacmi 19,8-6,15 19,8 Azalma, % = * 100 = 68,9 % 6

7 Örnek.1: (sayfa 4) Evsel nitelikli atıksu arıtımında oluşan katı madde miktarları ve çamur miktarlarının hesabı. Q = m / Arıtma şekli: standart aktif çamur + anaerobik çamur çürütücü Çıkış suyu: BOİ 5 çıkış = S e = 20 mg/l AKM çıkış = X f =20 mg/l Tesiste oluşan KM miktarları ve çamur hacimleri =? Çamurun özgül ağırlığı, S ç =1.0 Kabuller: Atıksu BOİ 5 giriş = S 0 = 250 mg/l Atıksu AKM giriş = X 0 = 225 mg/l Ön çökeltim çamuru miktarı; katı madde (kg/) V ç (m /) = katı maddde (kg/) Katı madde (%)* w *S ç X 0 = 225 mg L * m 10 L 1g 1kg * * * 1m 10 mg 10 g = 4500 kg/ Ön çökeltim havuzunda %60 AKM giderimi olduğu varsayılarak; Ön çökeltim çamuru miktarı = 4500 kg * 0, kg/ Ön çökeltim çamuru için %4 KM içeriği kabul edilerek; 2700kg/ 0,04*1000kg/ m *1,0 V ç = 67, 5 m / 7

8 Aktif çamur miktarı; Çıkıştaki AKM Net biyokütle üretimi Toplam atık aktif çamur miktarı = (1-k) X 0 X f + x ön çökeltimde giderilemeyen AKM k = 0,60 (Ön çökeltimde giderilen AKM ) h = 0,70 (Ön çökeltimde giderilemeyen BOİ ) x = net katı madde üretimi = S * Y S = biyolojik arıtmada giderilen BOİ Aktif çamur girişindeki BOİ Aktif çamur çıkışındaki BOİ S = h S 0 i h S 0 i = 0,10 ( biyolojik arıtmada giderilemeyen BOİ ) S = 0,70*250 0,10*0,70*250 = 157 mg/l S = 157 mg L m * 1m * 6 1kg * 140kg/ 10 mg X f = 20 mg/l * m / * 10 L/m * 1 kg/10 6 mg = 400 kg/ Net katı madde üretimi ; (Y = 0,5 aktif çamur için) X = S * Y = 140 * 0,5 = 1570 kg/ Toplam atık aktif çamur = (1-0,6) * = 2970 kg/ Atık aktif çamurun %1 KM içeriği kabul edilerek; 2970kg/ 0,01*1000*1,0 V ç = 297 m / 8

9 Karışık çürük çamur miktarı; Çürütücüye giren toplam katı madde miktarı = Ön çökeltim + atık aktif çamur = 2700 kg/ kg/ = 5670 kg/ Çürümede bozunamayan katı madde kısmı = 0,80 Karışık çürük çamur miktarı = 0,80 * 5670 kg/ = 456 kg/ Çürük çamur için %5 KM içeriği kabul edilerek; 456kg/ 0,05*1000*1,0 V çç = 90, 72 m / 9

10 Örnek.2 : (sayfa 47) Alum çamuru miktarının hesaplanması P(giriş) = 6, mg/l P(çıkış) = 0,9 mg/l Alum dozu = 1 mg/l (Al + ) Oluşacak alum çamuru miktarını hesaplayınız. Al PO 4 AlPO 4 (27) (1 gr P) (122 gr AlPO 4 ) 1 gr P ile 122 gr AlPO 4 oluşmaktadır. Fosfor giderimi: 6, 0,9 = 5,4 mg/l 1 gr P 122 gr AlPO 4 5,4 mg P X 5,4*122 1 X = 21, mg katı madde AlPO 4 oluşumu için kullanılan Al + 27 gr Al 1 gr P X 5,4 mg P 5,4* 27 1 X = 4, 7 mg/l Al + Al + fazlası = 1-4,7 = 8, mg/l Al(OH) formunda olacaktır. Al + + OH - Al(OH) (27 gr) ( * 17 gr) (78 gr) 27 gr Al + 78 gr Al(OH) 8, X 8,* X = 24 mg/l Al(OH) oluşur. Toplam katı madde = AlPO 4 + Al(OH) = 21, mg/l + 24 mg/l = 45, mg/l 10

11 Örnek. : (sayfa 48) Kireç ilavesi ile oluşacak çamur miktarının hesabı; Ham atıksu içeriği = 250 mg/l AKM 4,5 mg/l PO mg/l CaCO sertliği ÇıkıĢ suyu = 185 mg/l CaCO sertliği Kireç çökeltileri = Ca 5 (OH)(PO 4 ) + CaCO 200 mg/l Ca(OH) 2 dozlaması yapılıyor. 5 Ca OH - + HPO 4-2 Ca 5 (OH) (PO 4 ) + H = 502 gr mol (PO 4 ) - 1 mol Ca 5 (OH) (PO 4 ) 285 gr 502 gr 4,5 mg/l X 4,5* X = 61 mg/l Ca 5 (OH) (PO 4 ) Sertlik artıģı = = 5 mg/l CaCO 1 mol CaCO içinde 1 mol Ca vardır. 100 gr 40 gr 5 mg/l CaCO X Ġlave edilen toplam Ca ; 5* X = 14 mg/l Ca çıkış suyunda bulunur. 1 mol Ca(OH) 2 içinde 1 mol Ca vardır. 74 gr 40 gr 200 mg/l Ca(OH) 2 X 200*40 74 X = 108 mg/l Ca bulunur. 11

12 Ca 5 (OH)(PO 4 ) içindeki Ca miktarı : 502 gr 200 gr Ca bulunur 61 mg çökeltide X X = 24 mg/l Ca vardır. Çamurdaki Ca = = 70 mg/l 70 mg/l Ca 70 mg/l Ca * 100 mg CaCO 40 mg Ca = 175 mg/l CaCO Çamur kompozisyonu = 250 mg/l AKM 61 mg/l Ca 5 (OH)(PO 4 ) mg/l CaCO 486 mg/l 12

13 Çamur Miktarının Hesaplanması Biyolojik Çamur Miktarının Hesaplanması BOİ AKM Q= m / Giriş: S 0 =250 mg/l X 0 =225 mg/l Çıkış: S e =20 mg/l X f = 20 mg/l Ön Çökeltim çamuru=%4 KM (%0 BOİ ve %70 AKM giderimi) Son Çökeltim çamuru=%1 KM MLVSS/MLSS=0,8 X u = mg/l (8.000mg/L uçucu) Ɵ c =10 MLVSS=500 mg/l=,5 kg/m Giriş Suyundaki kirlilik yükü BOİ 5 yükü= AKM yükü= 250 mg m 10 1kg *20000 * * 5000kg/ L 1m 10 6 mg mg m *20000 * L 1m 1kg * 4500kg 6 10 mg Ön çökeltim çamuru hesabı: (%0 BOİ, %70 AKM giderimi) Giderilen BOİ 5 yükü= kg 5000 *0,0 1500kg Biyolojik arıtmaya giden BOİ 5 yükü= =500 kg/ Giderilen AKM yükü=4500kg/*0,70=150 kg/ Biyolojik arıtmaya giden AKM= =150 kg/ Ön çökeltim çamuru = Vç= 150kg 78,75m 1000kg / m *1*0,04 Biyolojik arıtma (tam karışımlı, aktif çamur) Aktif çamur girişindeki BOİ 5 konsantrasyonu= =250*0,70=175 mg/l=s 0 1

14 Çıkış suyundaki AKM konsantrasyonu =20 mg/l (%65 biyolojik) Biyolojik AKM konsantrasyonu=20 mg/l*0,65=1 mg/l Biyolojik katılar için nihai BOİ değeri= =1 mg/l*1,42 (mg O 2 tüketimi/mg hücre üretimi) =18,46 mg/l BOİ 5 /nihai BOİ=0,68 Çıkış suyundaki AKM ler için BOİ 5 =nihai BOİ*0,68=18,46*0,68=12,55 mg/l Çıkış suyundaki BOİ 5 =Çıkış suyundaki AKM ler için BOİ 5 + Biyolojik arıtmadan kalan BOİ 5 20=12,55+S S=7,45 mg/l Vr Reaktör Hacminin Bulunması; S 0 =0,175 kg/m S=0,00745 kg/m c * Q* Y *( S0 S) 10*20000m *0,50*(0,175 0,00745) kg/ m 2992m 1 X *(1 k * ),5kg/ m *(1 0,06 *10) d c Vr 2992m Hidrolik bekleme 0,15, 6saat Q 20000m F M So * X 175mg / L 0, 0,15*500mg / L i. Fazla aktif çamur debisi; (proses kontrolünde F/M oranı takip ediliyor ve fazla çamur geri devir hattından alınıyor ise) 1 Y obs 1 Y k d * c 0,5 1 0,06 *10 1 0,125 Çamur üretim miktarı =P x =Y obs *Q*(S o -S) 14

15 P x =0,125*20.000m /*(0,175-0,00745)kg/m =1047 kg/ (uçucu olarak) P x(akm) =1047/0,8=109 kg/ (MLSS olarak artış) Çamur debisi Px 109kg/ Qw 10,9m X 10kg/ m u ii. Fazla çamur debisi; (proses kontrolünde Ɵ c takip ediliyor ve fazla çamur geri devir hattından alınıyorsa) kg 2992m *,5 Vr X * m c c Qw X v Qe X e kg m mg L kg 10 * * 10 1 ( uçucu) Qw * *1 *( * ) 6 m L m 10 mg Qw 98,4m iii. Fazla çamur debisi=mlss artışı-çıkış suyundaki AKM Fazla çamur miktarı kg m mg 10 L 1kg *20 *( * ) 6 L m 10 mg =909 kg/ Çamur debisi = kg 909 Q w 90,9m kg 1000 *0,01*1,0 m 15

16 iv. Fazla çamur debisi = Q geri devir hattından alınıyor) V * X kg 2992m *,5 m Q w 10,9m kg 10*8 m r w c * X (Ɵc takip ediliyor çamur v v. Fazla çamur miktarı; Biyolojik arıtmada giderilen BOİ 5 =Biyolojik arıtmaya giren BOİ 5 Tesisten çıkan BOİ 5 =500kg/-20000m /*20mg/L*10 L/m *kg/10 6 mg =100kg/ m=biyomass dönüşüm oranı=0,5 Son Çökeltim çamuru miktarı=m*100kg/=1085kg/ Çamur debisi= kg 1085 Q w 108,5m kg *0,01*1,0 m 16

17 YOĞUNLAġTIRICI TASARIMI Giriş katı madde konsantrasyonu ve istenilen yoğun çamur konsantrasyonu biliniyorsa, yoğunlaştırıcı yüzey alanı hesaplanabilir: o Yerçekimli yoğunlaştırıcılar için Hidrolik yükleme = 16-2 m / m 2 ( q F ) o Yerçekimli yoğunlaştırıcılar için Katı madde yükü = kg KM / m 2 (çamur tipine göre seçilir) ( TS F ) Hidrolik yüklemeye göre yoğunlaştırıcı yüzey alanı; A (m 2 ) = Q ( m q 0 F / saat) ( m / saat) A : Yoğunlaştırıcı yüzey alanı (m 2 ) Q 0 : Giriş çamur debisi (m / saat ) q F : Hidrolik yük m / m 2.saat Katı madde yükünün bulunması; TS F (kg KM / m 2 saat ) = 24 * qf ( m / saat) * TS (kg KM /m ) Evsel nitelikli atıksu arıtma tesislerinde çamurlar için kg KM/m 2 seçilir. Katı madde yüküne göre yoğunlaştırıcı yüzey alanı; A (m 2 ) = KM ( kg/ ) TS ( kgkm / m 2 ) F Yoğunlaştırıcının çapı; 2 D A = bağıntısından hesaplanır. 4 Yoğunlaştırılmış çamur miktarı; V yoğun çamur (m /) = KM ( kg/ ) % KM * ç( kg/ m ) ç 1000 kg/m (çamur ve suyun birleşik yoğunluğu) 17

18 Çamur suyu (m /) ; V çamur suyu = V çamur - V yoğun çamur Yoğunlaşma bölgesi hacmi ( m / ) ; V yoğunlaşma bölgesi = V yb = KM ( kg/ ) 0,75 C * ç( kg/ m U ) ( Yoğunlaşmış çamur için KM % ) Yoğunlaştırıcıda çamurun alıkonma zamanı t = 6 saat alınarak, sıkışma bölgesi yüksekliği, H 1 ; hesaplanır : 2 A( m ) * H1( m) t (saat) V ( m / saat) yb (çıkış debisi) Q 0, C 0 Q e, C e ( çıkış KM kons.) ( Giriş debisi) ( Giriş KM kons.) Duru su bölgesi H 2 Sıkışma bölgesi (0,75 C u ) H 1 H H 1:12 Küreme bölgesi H 1 : Sıkışma bölgesi ( 0,75 * C u ) H 2 : Duru su bölgesi, yüksekliği 1,00 m H : Çamur küreme bölgesi, yüksekliği 0,0 m Q u, C u ( yoğun çamur debisi, KM kons. ) Yoğunlaştırıcı yüksekliği, H ; H = H 1 + H 2 + H 18

19 Örnek : Yerçekimli Yoğunlaştırıcı Tasarımı BÖLÜM 1 : HACĠM AZALTMA (sayfa 11) Ön çökeltim ve fazla aktif çamur birleştirilerek yerçekimli yoğunlaştırıcıya verilmektedir. Akım şemasını inceleyiniz. Giriş atıksu özellikleri: AKM = 200 mg/l = 0,200 kg/m BOİ 5 = 225 mg/l Çıkış özellikleri : BOİ 5 = 20 mg/l Debi: m / Arıtım tesisini oluşturan üniteler; Ön çökeltim havuzu çapı = 25m Havalandırma havuzu hacmi = 2900 m MLSS = 500 mg/l =,5 kg/m Çamur özellikleri Ön çökeltim çamuru = % 5 KM Son çökeltim çamuru = % 0,75 KM Yoğunlaşmış çamur = % 4 KM Sorular : 1) Çamur yoğunlaştırıcıya giden katı madde yükünü (kg KM) hesaplayınız. 2) Yoğunlaştırma işlemi sonrası çamur hacminde meydana gelecek olan azalmayı hesaplayınız. i. Ön çökeltim çamuru hacminin ve katı madde miktarının hesabı: a ) Ön çökeltim havuzu yüzey alanı: 2 2 D *(25) A = = 491 m b ) Yüzeysel hidrolik yük: Q 19000m YYH = 8, 7 2 A 491m m / m 2 YYH m /m 2. c ) Ön çökeltim havuzunda giderilen katı madde miktarı: ( %58 AKM giderimi, % 2 BOİ 5 giderimi ) kg m M= 0.58 * 0,200 * = 2204 kg KM/ m 19

20 d ) Ön çökeltim çamuru hacmi; V çamur = Ws * Sç w * Ps ρw = suyun yoğunluğu: 1000 kg/m Ps = % KM oranı = % 5 Sç = çamurun özgül ağırlığı 1,0 Ws = çamur miktarı 2204kg/ V çamur = 44, 1 m / kg 1000 *1,0*0,05 m ii ) Son çökeltim çamuru hacminin ve son çökeltim havuzundaki katı madde miktarının hesabı: a ) F/M oranının belirlenmesi Havalandırma havuzundaki besi maddesi giderimi BOİ giriş = (1,0 0,2 ) * 225 mg/l = 15 mg/l Havalandırma havuzunda giderilen BOİ = = 1 mg/l = 0,1 kg/m kg m 0,1 * kg/ m Reaktördeki biyomas miktarı kg,5 * 2900m m kg MLSS F M 2527 kg/ kg MLSS 0,25kgBOİ kg MLSS b) Biyomas Dönüşüm Faktörü Y = 0,5 c) Son Çökeltim Havuzundaki Katı Madde Miktarı M = 0,5 * 0,1 kg/m *19000 m / = 884 kg/ Dönüşüm Faktörü Giderilen BOİ d) Son Çökeltim Çamuru Hacmi 884kg/ V = 118 m / kg 1000 * 0,0075*1,0 m 20

21 Alternatif hesap 1: θ c = 10 V r = 2900 m (havalandırma havuzu hacmi) X =,5 kg/ m (havalandırma havuzu içindeki MLSS) Xu = 9 kg/ m (çökeltim havuzundan çekilen çamur için MLSS) θ c = Vr. X Q. X w u Q 9 w = > 90 Q w = = > Q w = m / 118 m / ) Yoğunlaştırıcıya Gelen Toplam Katı Madde Miktarı ve Çamur Hacmi; MT = Ön Çökeltim + Fazla Aktif Çamur = 2204 kg/ kg/ = 088 kg/ VT = Ön Çökeltim + Fazla Aktif Çamur = 44,1 m / m / = 162,1 m / 4) Yoğunlaştırıcıdan çıkan toplam katı madde miktarı ve çamur hacmi; Yoğunlaştırıcı üst suyundaki katı maddeler ihmal edilirse, yoğun çamurdaki toplam katı madde miktarı 088 kg/ dür. Toplam yoğun çamur hacmi; 088kg/ V = 77, 2 kg 1000 *0,04*1,0 m m / 5) Yoğunlaştırma ile elde edilen çamur hacmi azalması; => Giren çamur hacmi Çıkan çamur hacmi = 162,1-77,2 = 0,52 => % 52 Giren çamur hacmi 162,1 21

22 BÖLÜM 2: YOĞUNLAġTIRICI TASARIMI (sayfa 1) Çamur Cinsi = Ön Çökeltim Çamuru + Fazla Aktif Çamur Ön Çökeltim Çamuru => Debisi = 200 m / %2,5 KM Günde iki kez, 1 saat süreyle 100 m hacminde çamur pompalanmaktadır. Ön çökeltim çamurundaki katı madde miktarı 5000 kg KM/ Fazla Aktif Çamur => Debisi = 500 m / % 0,6 KM 24 saat sürekli pompalanmaktadır. Fazla aktif çamurdaki KM miktarı 000 kg KM/ SVI = 80 ml/g Birleşmiş çamurun miktarı: Katı madde miktarı = 8000 kg KM % 62 uçucu katı madde Yoğunlaştırılan birleşmiş çamurun % KM oranı = %7 Seçilen katı madde yükü = 60 kg/ m 2 (20-80 kg KM/ m 2 ) a) Gerekli yoğunlaştırıcı yüzey alanı : (A) ve çapı (D) A = 8000 kg KM = 1 m 2 60 kg KM/ m 2 2 D A = 4 b) Yüzeysel yüklemenin hesaplanması; i) Günde 2 saat süre ile ön çökeltim çamuru ve fazla aktif çamur gelmesi durumunda; = 120,8 m /saat = giriş çamur debisi 24 qy = Qo = 120,8 m /saat = 0,91 m / m 2 saat A 1 m 2 ii) Günde 22 saat süre ile sadece fazla aktif çamur gelmesi halinde; Qo = 500 m = 20,8 m /saat 24 saat qy = 20,8 = 0,16 m / m 2 saat 1 Tasarımda verilen aralık = 16-2 m / m 2 = 0,66 1, m / m 2 saat = 1,2 1,6 m / m 2 saat (ön çökeltim) = 0,2 0,4 m / m 2 saat (aktif çamur) İşletmenin verimini arttırmak için bir miktar arıtılmış su geri devri ile hidrolik yük arttırılabilir. 22

23 c) Yoğunlaştırıldıktan sonraki çamur hacmi; V yoğun çamur = KM ( kg/ ) % KM * ç( kg/ m ) ç 1000 kg/m 8000kg/ 0,07 *1000kg/ m = = 115 m d) Çamur suyu miktarı; V çamur suyu = V çamur - V yoğun çamur V çamur = V ön çökeltim + V aktif çamur = 200 m m = 700 m V çamur suyu = 700 m 115 m = 585 m e) Sıkışma bölgesindeki katı madde konsantrasyonu; Yoğun çamur konsantrasyonunun % 75 i olarak alınır; 0,07 * 0,75 = 0,0525 => % 5,25 KM ( kg/ ) Yoğunlaşma bölgesi hacmi = V yoğunlaşma Bölgesi = 0,75* Cu * ç( kg/ m ) 8000kg/ V yoğunlaşma Bölgesi = = 152 m * 1/24 saat 0,0525*1000kg/ m = 6, m / saat f) Yoğunlaştırıcının yüksekliği H=? Sıkışma bölgesinde çamurun alıkonma süresi = 6 saat A (m 2 ) * H 1 (m ) = t (saat) alıkonma zamanı V yoğunlaşma Bölgesi m / saat 1 (m 2 ) * H 1 (m ) = 6 saat 6, m / saat H 1 = 228 m = 1,71 m 1 m 2 H 2 = Duru su bölgesi = 1 m H = Çamur küreme yüksekliği = 0,0 m H = H 1 + H 2 + H = 1,71 +1,0 + 0,0 =,01 m g) Yoğunlaştırıcının hacmi; Alan* Yükseklik = 1 m 2 *,01 m 400 m 2

24 Su seviyesi Duru su bölgesi 1,0 m Sıkışma bölgesi 1,71 m Küreme bölgesi 0,0m 1/12 1 m 24

25 YÜZDÜRMELĠ YOĞUNLAġTIRICI TASARIMI : i) Tüm Giren Akım Basınç Altında Olursa; A = S 1,S hava( fp 1) S a A/S = hava/katı oranı, ml (hava)/mg (katı) (0,005 0,060 aralığında) Shava = havanın çözünürlüğü, ml/l f = P basıncı altında çözünen hava fraksiyonu, genellikle 0,5 P = basınç, atm Sa = katı madde, mg/l ii) Basınç altındaki geri devirli sistemler için; A = S 1,S hava( fp 1) R S Q a çamur R = basınçlı geri devir debisi, m Q = çamur debisi, m Tasarımda kullanılan parametreler: A/S oranı (0,005 0,060 aralığında) katı madde yüklemesi (25-75 kg/ m 2 saat) yüzeysel/hidrolik yükleme (0,22-0,90 m / m 2 saat) (,67 15 l/m 2.dk) bekleme süresi ( ~ 0 dk alınır) Havanın Sıcaklığa Bağlı Çözünürlüğü Sıcaklık C S hava ml/l 29,2 22,8 18,7 15,7 Örnek : Basınçlı geri devir debisi ve tüm giren akımın basınçlı olması halleri için fazla aktif çamurun yüzdürmeli yoğunlaştırılması yapılacaktır. Fazla aktif çamurun KM oranı % 0,; yoğunlaşmış çamurun KM oranı %4 tür. Aşağıdaki verileri kullanınız - Optimum A/S oranı = 0,008 ml/ mg - Sıcaklık = 20 C - Havanın çözünürlüğü = 18,7 ml/l - Geri devir basıncı = 275 kpa - Çözünen hava fraksiyonu = 0,5 - Yüzeysel yükleme = 8 L/ m 2. dk (0,48 m / m 2 saat) - Çamur debisi = 400 m - Çamur içindeki katı madde konsantrasyonu = S a = 000 mg/l 25

26 i) Geri Devirsiz; Gerekli Basıncın Hesaplanması; A 1,S = hava( fp 1) S Sa 1,(18,7mL/ L)(0,5P 1) 0,008 = 000mg / L 24 = 24,1(0,5P 1) 24 = 12,16P 24,1 48,1 12,16 = P =,97 atm = P 101, ,5 P 1 = 02 kpa Gerekli Yüzey Alanının Bulunması; A = atik çamur debisi hidrolik yükleme Q = q çamur y = 400 m / 8 lt/ m 2 *dk.* 1 m /10 L* 60dk/1sa * 24sa/1 A = 4,7 m 2 Katı Madde Yükünün Kontrol Edilmesi; q katı = Q çamur A = 400 m / *000 mg/l * 1000 L/ m *1 kg/ 10 6 mg 4,7 m 2 = 4,6 kg/ m 2 (25-75 kg/ m 2 ) ii) Geri Devirli: Atm Olarak Basıncın Bulunması ; P = P 101,5 1 = 101, ,5 101,5 =,71 atm Gerekli Geri Devir Debisi A 1,S Hava( fp 1) R S S Q a çamur 26

27 1,(18,7mL/ L)(0,5(,71) 1) R, mg / L(400m ) 0 24,1(1,86 1) R R R 459,18m Gerekli Yüzey Alan: Qçamur Qgeridevir A hidrolik yükleme 859,18 2 9,77m 21,6 (15L / 2 m dk 400m 459,18m )(1m /10 L)(60dk /1sa)(24sa/1) q kah Katı madde yükünün kontrol edilmesi Qçamur 400m.000mg / L.10 Alan 6 L / m.1kg/10 mg 459,18m 2 9,77m 2.20mg / L.10 / m.1/10 6 q katı = 0,9 kg/ m 2 (25-75 kg/ m 2 ) 27

28 Yerçekimli YoğunlaĢtırma Örnek: (sayfa 86) Wastewater Sludge Processing (Thickener Design) Ön çökeltim ve fazla aktif çamur için ortalama çamur özellikleri aşağıda verilmektedir; - Ön çökeltim çamuru (0, m /) KM miktarı = %4 - Fazla aktif çamur (189,2 m /) KM miktarı = %0.8 Ortalama debi ve tasarım özellikleri koşulunda; Ön çökeltim çamuru hacmi = KMmiktarı S c.. P s 0, m / = KMmiktarı 1212kg/ kg/ m.0,04 Fazla aktif çamur = KMmiktarı S ç.. P s 189,2 m KMmiktarı / = 1514kg/ kg/ m.0,008 Birleşik çamur için KM miktarı = = 2726 kg/ Birleşik çamur için hacim = 0, + 189,2 = 219,5 m / Birleşik çamurun KM oranı; 2726kg 219,5m kg. PS PS 0,0124 %1,24 Katı madde yükleme hızı = 25 kg/m 2. seçilir. Alan ihtiyacı = 2726kg 2 109m 2 25kg / m. 2 2 D D Alan ,78 12m Yoğunlaşmış çamur için KM oranı = % 5, katı madde tutulma kapasitesi = % 90 Yoğunlaşmış katı madde miktarı = 2726 kg/.0,90 = 245 kg/ Yoğunlaşmış çamur hacmi = 245kg 49m ,05 Supernatant (çamur suyu) içindeki katı = =27 kg/ Supernatant hacmi = Toplam çamur hacmi yoğunlaşmış çamur = 219,5 m / 49 m / = 170,5 m / Supernatant içindeki KM konsantrasyonu = 27kg 0,0016 % m.1000kg/ m 28

29 - Hidrolik yükleme = Toplamçamurhacmi alan 219,5m 2 2,01m / m m 2 0,084m / m. sa Birleşik çamur için önerilen = 6-12 m /m 2. (0,25-0,50 m /m 2.sa) Ön çökeltim çamuru için = 15,5 1 m /m 2. Aktif çamur için = 4 8 m /m 2. 0,25 m /m 2.sa. 109 m 2 = 27,25 m /sa.24 sa/ = 654 m / İhtiyaç duyulan seyreltme suyu = ,5 m / = 44,5 m / (Seyreltme suyu / Çamur Hacmi ~ 4 oranı kabul edilebilir) Supernatant suyu dk havalandırılıp, seyreltme suyu olarak kullanılabilir. 29

30 ÇözünmüĢ hava flotasyonu Örnek = (sayfa 9) Wastewater Sludge Processing 114 kg/ miktarında fazla aktif çamurun çözünmüş hava flotasyonu ile yoğunlaşması sağlanacaktır. KM oranı % 0,6. Yoğunlaştırma işlemi haftada 5, de 7 saat yapılacaktır. - Çamur miktarı => 114kg.7 / hafta 227kg/ sa (5 / hafta ).(7saat ) Katı madde yükleme oranı = 2-4 kg/m 2 sa (atık aktif çamur) Gerekli alan = 227kg / sa 2 11, 5m 2 2kg / m. sa - Debi girişleri => Çamur besleme 227kg/ sa 8m / sa 1000kg/ m.0,006 Hava flotasyonu için %50 geri devir oranı kabul edelim; Toplam besleme = = 57 m /sa Yüzeyde tutulan KM konsantrasyonu %4 ve KM tutma yüzdesi %90 Yoğunlaşan katı madde miktarı = 227 kg/sa. 0,90 = 204 kg/sa Yoğunlaşan çamur hacmi 204kg/ sa 5m / sa 1000kg / m.0,04 - Hidrolik yükleme => 57m / sa 2 2 0,5m / m. sa 12m / m. (0 120 m /m 2.) 2 11,5m Daha fazla KM yüklemesi yapılabilir. Daha az süreli çalıştırılabilir. - Tank boyutu hesabı: İki adet flotasyon havuzu yapılırsa 2 Alan 11,5m 2 ünite 57m 2 Dikdörtgen => (6 x 10) Genişlik uzunluk - Hava ihtiyacı = (hava/katı = 0,06) Gerekli hava = (227kg/ sa.0,06m / kg) = 1,62 m /sa. 1 sa/60 dk = 0,2 m /dk 0

31 BÖLÜM -II- - Anaerobik çürütücü tasarımı - Aerobik çürütücü tasarımı 1

32 Anaerobik Çürütücülerin Hacminin Belirlenmesi 1. Ortalama Çamur YaĢı Yöntemi Sürekli akımlı, geri devirsiz, tam karışımlı yüksek hızlı bir çürütücüde lük olarak sentezlenen hücre dokusunun net kütlesi, P x ; 10 gr 1 Px Y. Q.( ES 0)( ) 1 k d c kg bağlantısı ile hesaplanır. P x = oluşan hücre dokusu net kütlesi, kg/ Y = verim katsayısı, mg/mg veya gr/gr Q = atık debisi, m / E = atık giderme verimi (normal işletme koşullarında 0,6 0,9 arasında değişir) S 0 = giriş atığının nihai BOİ konsantrasyonu, (g/m ), (mg/l) K d = ölme yok olma katsayısı, -1 c = ortalama çamur yaşı, (Sürekli akımlı tam karışımlı reaktörde c, hidrolik bekleme zamanı ile aynıdır.) Anaerobik çürümenin son ürünleri metan gazı ve karbondioksittir. Metan gazı hacmi aşağıdaki eşitlikten hesaplanır; 1 m gr V (0,5 ) E. Q. S 10 1, kg kg CH P x V CH4 = üretilen CH 4 gazı hacmi, m / 0,5 = 1 kg nihai BOİ dönüşümünde oluşan metan gazı miktarı hesabı için teorik dönüşüm faktörü 1,42= nihai BOİ nin hücre dokusuna dönüşüm faktörü 2. Yük faktörleri: Standart hızlı çürütücülerde yükleme hızı= kg uçucu katı madde/ m / (bekleme zamanı 0-60 ) Yüksek hızlı çürütücülerde yükleme hızı= kg uçucu katı madde/ m / (bekleme zamanı ). Hacim indirgeme: Çürütücü hacmi V Q in 2/( Qin Qout). DT Q in = de ilave edilen taze çamur debisi, m / Q out = de çekilen çürük çamur debisi, m / D T = çürütme zamanı, 4. Nüfus esasına göre: Ön çökeltim çamuru: Std hızlı çürütücü ( m /kişi) Yüksek hızlı çürütücü ( m /kişi) Ön çökeltim çamuru+damlatmalı filtre çamuru: Std hızlı çürütücü ( m /kişi) Yüksek hızlı çürütücü ( m /kişi) Ön çökeltim çamuru+atık aktif çamur: Std hızlı çürütücü ( m /kişi) Yüksek hızlı çürütücü ( m /kişi) 2

33 Örnek: Çürütücü hacmi ve veriminin belirlenmesi m / atıksu arıtmak üzere projelendirilen ön arıtma tesisinden gelen çamuru arıtmak için gerekli çürütücü hacmini belirleyiniz. Hacimsel yüklemeyi kontrol edin, stabilizasyon yüzdesini belirleyin, oluşan metan gazı hacmini ve toplam gaz hacmini hesaplayınız. Verilenler: Arıtılan atıksu için katı madde miktarı = 0,15 kg/m Arıtılan atıksu için giderilen BOİ = 0,14 kg/m - Çamurun su muhtevası = %95 - Çamurun özgül ağırlığı = 1,02 - Reaktör sürekli akımlı, tam karışımlı - c = 10 (işletim sıcaklığı 5 o C) - Atık kullanım verimi E = 0,80 - Atık çamur biyolojik büyüme için yeterli azot ve fosfora sahiptir. - Y = 0,05 kg hücre / kg kullanılan BOİ - K d = 0,0-1 - Diğer sabitler 5 o C için verilmiştir. Çözüm: 1- Günlük çamur hacmi ve BOİ yükünün hesabı: KM ( kg/ ) Vçamur % KM. S. p kg KM 0, m 5700 m % KM (0,95su)(0,05KM ) S p ç w 1, kg/ m ç w kg/ V çamur 0, ,02 kg/.1000 kg/ m 111,8 m BOI yükü 0,14 kg/ m m 520 kg/ 2- Çürütücü hacmi hesabı: V (sürekli akımlı, tam karışımlı reaktörlerde = c c ) Q V Q. Q. 111,8 c çamur m c m Bu hacim yüksek hızlı tek kademeli çürütücü hacmidir. Aynı zamanda yüksek hızlı iki kademeli çürütücü için de birinci kademedeki çürütücünün hacmidir. İki kademeli çürütücülerde, iki tank eşdeğer hacimli olarak yapılmaktadır. Çürütme işlemi 1. kademedeki tankta gerçekleşir. 2. Kademedeki tank yoğunlaştırma, daha berrak üst suyu oluşumu faktörleri için kullanılmaktadır.

34 - Hacimsel yükleme hesabı (kg BOİ/m.) Hacimsel yükleme = BOIyükü V çürütücü 520 kg/ 1118 m 4,76 kgboi / m. 4- Oluşan uçucu katı madde hesabı (Px) 1 Y. Q. E. S 0.(10 gr / kg) Px 1 k d. c Y = 0,05 kg hücre / kg kullanılan BOİ Q = 8000 m / E = 0,80 = atık kullanım verimi S 0 = giderilen BOİ konsantrasyonu (kg/m ) = 0,14 kg/m = 140 gr/m K d = 0,0-1 c = 10 (0,05 Px m. 212,8 16,7kg/ 1, 0,80 1 0, gr / m ).(10 0 gr / kg) 5- Stabilizasyon yüzdesi hesabı: 1 Stabilizasyon yüzdesi = Q. E. S 0.(10 gr / kg) 1,42Px Q. S.(10 gr / kg) m. 0, gr / m. (10 gr / kg) 1,42 (16,7) m. 140gr / m. (10 gr / kg) kg/ ,45 %75, Oluşan metan gazı hacmi hesabı: (0,5 m / kg) E. Q. S (10 gr / kg) V CH 4 1 0,5m / kg 0, m.140gr / m (10 gr / kg) 1,42.16,7 0,5.( ,45) 1408,2m 0 1 1,42Px 7- Toplam gaz oluşumu hesabı: Çürütücü gazının 2/ ü metan olduğundan oluşan gazın toplam hacmi; Toplam gaz hacmi = 1408,2m 2112,m 2 / 4

35 Örnek : (Sayfa 201) Wastewater Sludge Processing (Anaerobic Digestion) 7800 m / atıksu debisine sahip bir aktif çamurlu atıksu arıtma tesisinde tek kademeli yüksek hızlı mezofilik anaerobik çürütücü için temel tasarım örneği. Tasarım parametreleri: - Ön çökeltme çamuru: 544 kg/ katı madde üretimi %5 KM oranı 1,02 özgül ağırlık % 65 uçucu katı oranı - Yoğunlaştırılmış atık aktif çamur: 2722 kg/ katı madde üretimi %4 KM oranı 1,00 özgül ağırlık % 75 uçucu katı oranı - Günlük çamur hacmi; 544kg/ Ön çök. çamuru 107m (1,02)(1000kg/ m )0,05 Atık aktif çamur 2722kg/ 68m (1,00)(1000kg/ m )0,04 Toplam çamur hacmi = = 175 m / - Çürütücü hacmi (15-20 tasarım aralığı) Bekleme süresi = 15 seçilerek Çürütücü hacmi = Q.t = 175 m /. 15 = 2625 m - Katı madde yükleme hızı (1,6,2 kg uçucu KM/m.) Toplam uçucu katı madde yükü = 544 kg/. 0, kg/. 0,75 =5579 kg/ 5579kg/ Uçucu KM yükü 2, 1 kg uçucu KM/m. 2625m - Karışım çamurunun KM oranı (1,01 özgül ağırlığı kabul edilerek) Karışım çamuru miktarı = 544kg/ kg/ = 8165 kg/ Çamur hacmi = 175 m 8165kg/ / = (1,01)(1000kg/ m ) PS PS = 0,046 => % 4,6 5

36 - Çürütücünün boyutlandırılması (iki adet çürütücü tankı seçilir) Her çürütücü için aktif hacim = 2625 m /2 = 11 m 15 m çapında dairesel tanklar oluşturulursa; Tank alanı = D 2 /4 = (15) 2 /4 = 177 m 2 11m Aktif derinlik = 7,4m m (konik tabana ek olarak) ek derinlik => kum birikimi için 60 cm Köpük tabakası 60 cm Kapak altındaki pay 60 cm Toplam ek derinlik 1,8 m Toplam kenar derinliği = 7,4 + 1,8 = 9,2 m - Uçucu katıların parçalanması ve gaz üretimi 15 bekleme süresi için => %56 uçucu KM parçalanması (genel aralık % ) Empirik bir bağıntı için uçucu KM parçalanması (%) = 1,7 ln (t) + 18,9 (t: tasarımdaki bekleme süresi) Uçucu KM parçalanması = 5579 kg/.0,56 = 124 kg/ - Gaz oluşumu (0,8 1,1 m /kg uçucu katı madde parçalanması) (1 m /kg uçucu KM parçalanması) kabulü ile Toplam gaz üretimi = 124 kg/. 1 m /kg = 124 m / % 67 (2/ oranında metan oluşumu kabul edilerek) Toplam metan üretimi = ,67 = 209 m / - Çürütülen katı maddeler: Karışım çamurundaki sabit katılar = 8165 kg/ 5579 kg/ = 2586 kg/ Çürütme sonrası kalan uçucu katılar = 5579 kg/ 124 kg/ = 2455 kg/ Çürümüş çamur içindeki katılar = 2586 kg/ kg/ = 5041 kg/ - Tek kademeli çürütücülerde supernatant çekimi yapılmadığından toplam yüklenen çamur debisi (175 m /) çekilen çamur hacmine eşit olarak alınırsa; (1,02 özgül ağırlık kabul edilerek) 5041kg/ Çürümüş çamurun KM oranı 175m 1, kg/ m. PS PS = 0,028 => % 2,8 6

37 - Çürütücünün ısıtılması Çürütücüye beslenen çamurun ısıtılması için gereken ısı: Q 1 = W f.c p.(t 2 -T 1 ) Q 1 = gerekli ısı (J/) W f = beslenen çamurun ağırlığı (miktarı) (kg/) C p = çamurun özgül ısısı (4200 J/kg o C ~ su ile eş değer) T 2 = çürütücünün tasarımdaki işletim sıcaklığı ( o C) T 1 = çürütücüye giren çamurun sıcaklığı ( o C) Ham çamurun sıcaklığı = 12,8 o C Çürütücü tasarım sıcaklığı = 5 o C Q 1 = ( )kg/ J/kg. o C. (5-12,8) o C = 8165 kg/ J/kg. o C. 22,2 o C = 7,61 x 10 8 J/ Tank çevresindeki tüm temas alanları ve ısı kaybı: Yan duvar alanı =.D.H = (15 m).9,2 = 4,5 m 2 Duvarın yarısının gömülü olduğu düşünülürse Toprak ve hava ile temas eden yüzey alan = 4,5/2 217 m 2 Tabandan toprak ile temas eden yüzey alan Konik taban için merkez derinliği = (1:5) eğim ile ~1,5 m 7,5 m 15 m 15 m 1,5m 7 7,65 m 1:5 1,5 2,25 56,25 7,65 m (15/2). 7,65 = 180,2 m 2 Yüzey alan = r r 2 h 2 ( 15/ 2).7,65 180,2m 2 Tavan alanı = D 2 /4 = (15) 2 /4 177 m 2 7

38 Her temas yüzeyi için ısı kaybı hesaplanır: - Toprak üzerindeki duvar derinliği için = 0,6 w/m 2. o C (00 mm kalınlıkla izolasyonlu duvar tipi için ısı transfer katsayısı) ( w/m 2 o C) Isı kaybını dengelemek için gerekli ısı = Q 2 = U.A(T 2 T ) Q 2 = ısı kaybı (J/s) U = ısı transfer katsayısı (J/m 2.s) A = ısı kaybolan temas yüzey alanı (m 2 ) T 2 = çürütücü ısısı ( o C) T = çürütücü dışındaki temas ısısı ( o C) 2 o 2 Q 2 (yan duvar hava ile temas ediyor) 0,6w/ m. C.217m.(5 15) =2604 J/s 2 o 2 Q 2 (yan duvar toprak ile temas ediyor) 0,6w / m. C.217m.(5 5) =906 J/s Toprak ile temas için ısı transfer katsayısı = ( w/m 2 C) (00mm kalınlığında kuru toprak tabanla temas ediyor) Tabandan olan ısı kaybı = Q 2 =0,85w/m 2. o C. 180,2 m 2 (5 5 o C) = 4595,1 J/s Tavandan olan ısı kaybı = Q 2 =0,9w/m 2 o C. 177 m 2 (5-15) =186 J/s Toplam ısı kaybı = 2604 J/s J/s J/s J/s = J/s = 5,14 x 10 7 J/saat 8

39 Sayfa 698: Wastewater Treatment Plants Yoğunlaşmış çamur üretimi = 8180 kg/ (ort.) 6952kg/ (min) 8681 kg/ (max) KM(%) = Özgül ağırlık =1,0 1,04 1,02 Ortalama debi(m /) = Uçucu KM oranı =0,71 0,71 0,71 Nüfus = kişi Yoğunlaştırıcıdan gelen çamurun BOİ 5 yükü= 425 kg/ Tam karışımlı, yüksek hızlı iki adet anaerobik çürütücü tasarımı Bekleme süresi maksimum debide 10 den az olmayacak. Katı madde yükleme hızı maksimum debide,6 kg/m. den fazla olmayacak. Çürümüş çamur için KM oranı = %5, özgül ağırlık=1,0 - Çürütücü kapasitesi ve boyutlandırma: Ortalama debide 15 bekleme süresi kabul edilir. Çürütücü hacmi = 12 m /. 15 = 1980 m Uçucu katı madde yükleme değeri ile (2,5 kg/m.) hacim bulunur. Toplam çamur miktarı = 8180 kg/ (ortalama) Uçucu çamur miktarı = ,71 = 5808 kg/ 5808kg/ Çürütücü hacmi 22m 2,5kg/ m. Kişi başı yükleme faktörü ile (0,00 m /kişi) (80000 nüfusa ait) Çürütücü hacmi = kişi. 0,00 m /kişi = 2400 m Hacim azalma yöntemi ile kapasite hesabı: Çürümüş çamur hacmi = 8180 kg/. 0,71 = 5808 kg/ uçucu katı = 272 kg/ (sabit katılar) Uçucu KM parçalanma oranı = 1,7 ln(t) + 18,9 = % 56 (t=15 ) ,56 = 252 kg/ uçucu katılar parçalandı = 2556 kg/ parçalanmayan uçucu katılar Toplam katılar = = 4928 kg/ Çürümüş çamur hacmi = 4928kg/ 96m 1,0.1000kg/ m.0,05 Çürütücüye beslenen çamur hacmi = 12 m / (ort) V Q 2/( Q Q ). D Çürütücü hacmi in in out T V 12 2/(12 96m ) m seçilen çürütücü hacmi 2500 m => (iki çürütücü için ünite hacmi = 1250 m ) 9

40 - Taban konisinde 1 m katı madde depolaması Tavanda 0,6 m köpük birikimi Tavanda 0,6 m temizlik için tabaka Tek bir çürütücü hacmi = 1250 m Derinlik = 8 m Alan = 1250 m /8 m = 156, m 2 Çap = 14,1 m - Gaz üretimi => YES 0 Px 1 k d V,5m / kg E. S 1, 42Px 0 0 Px = net üretilen hücre ağırlığı kg/ Y = verim katsayısı (0,04 0,1 mg uçucu KM/mg tüketilen BOÎ) E = atık kullanım verimi (0,6 0,9) S 0 = beslenen çamur için BOÎ nihai (kg/) K d = ölme katsayısı (0,02 0,04 1/) c = bekleme süresi V = üretilen metan hacmi (m /) 1 Çamur için BOİ nihai = 425kg/. BOÎ 5 / BOÎ nihai 6254kg/ 0,68 Y. E. S0 0,05.0,8.6254kg/ Px 160kg/ 1 k 1 0,0.(18,9) 2500m c 18,9 12m V 0,5 d 1671,6m E. S c 0 1,42Px 0,5 (0,8.6254kg/ ) (1,42.160kg/ ) %66 metan oranı kabul edilirse toplam gaz üretimi = 252 m / c Diğer Hesap Yöntemleri: - Toplam uçucu katı yüklemesine göre 0,50 m /kg toplam uçucu katılar Gaz üretimi = 8180 kg/. 0,71. 0,50 m /kg = 2904 m / - Toplam uçucu KM parçalanmasına göre (% 56 parçalanma oranı ve 0,9 m /kg uçucu KM parçalama) Gaz üretimi => 8180 kg/. 0,71. 0,56 = 252 kg/ ,9 = 2927 m / - Kişi başına üretilen gaz (0,02 m /kişi) kişi. 0,02 m /kişi = 2560 m / Ortalama gaz üretim miktarı 2600 m / 40

41 Aerobik Çürütücülerin Tasarımı V Q.( X i X ( k d v i YS i ) P 1/ ) c V = aerobik çürütücü hacmi, m Q i = çürütücü ortalama giriş debisi, m / X i = çürütücüye gelen süspanse katı madde konsantrasyonu, mg/l Y = ham ön çökeltim çamurunun giriş BOİ 5 kısmı S i = giriş BOİ 5, mgl X = çürütücü içindeki süspanse katı madde konsantrasyonu, mg/l k d = reaksiyon hız sabiti, 1/ P v = çürütücü içindeki süspanse katı maddelerinin uçucu kısmı c = katı madde bekleme zamanı (çamur yaşı), Aerobik çürütücüye sadece aktif çamur fazlası geliyorsa YS i terimi ihmal edilir. Önemli miktarda nitrifikasyon olacaksa, çürütücü hacmi hesabında bu bağıntı kullanılmamalıdır. 41

42 Örnek: Aerobik çürütücü tasarımı Bir aktif çamur arıtma tesisinden gelen çamurlar için aerobik bir çamur çürütücü tasarlayınız. - Fazla aktif çamur miktarı = 1582 kg/ - Atıksu sıcaklığı Kış sıcaklığı (min 15 o C), yaz sıcaklığı (max 25 o C) - Fazla aktif çamur, yer çekimli yoğunlaştırıcı ile % KM oranına yoğunlaştırmaktadır. - Atık çamurun özgül ağırlığı = 1,0 - Çürütücü içindeki KM oranı, yoğunlaşmış çamurun %70 i kadardır. - k d = 0,06 1/ (15 o C) - Çürütücü katı maddesinin uçucu kısmı = 0,80 - Difüzörlü havalandırma yapılmaktadır. - Kış koşullarında %40 uçucu katı madde giderimi sağlanmalıdır. 1. Çürütücüye gelen toplam çamur hacmi; V çamur KM ( kg/ ) % KM. S. p ç w %KM = 0,0 S ç = 1,0 ρ w = 1000kg/m kg V 1582 / çamur 51,2m 0,0.1,0.1000kg / m 2. Şekil 5.16 dan yaz ve kış koşulları için uygun çamur yaşı belirlenir. Kış koşullarında %40 uçucu katı madde giderimi için gerekli o C değeri = 475. Sıcaklık 15 o C için c = 475/15 = 1,7 Yaz koşullarında sıcaklık 25 o C ve c = 1,7 olursa, o C çarpımı = 25 o C.1,7 = 79 o C, uçucu katı madde giderimi :%44.. Toplam uçucu katı madde üzerinden yaz kış koşullarında elde edilen katı madde giderimi. Toplam uçucu katı madde = 0, kg/ = 1265,6 kg/ Kış mevsimi 1265,6 kg/. 0,40 = 506,2 kg uçucu KM/ Yaz mevsimi 1265,6 kg/.0,44 = 556, 9 kg uçucu KM/ 4. Oksijen gereksinimi; Kış mevsimi 506,2 kg uçucu KM/.2, kg O 2 /kg hücre = 1164, 26 kg O 2 / Yaz mevsimi 556,9 kg uçucu KM/.2, kg O 2 /kg hücre = 1280, 87 kg O 2 / 5. Standart koşullarda gerekli hava hacmi hesabı; Kış mevsimi Ağırlık olarak havanın %2, 2 si O 2 olduğu ve havanın yoğunluğu 1,201 kg/m olarak alındığı durumda, 42

43 Gerekli hava hacmi = Yaz mevsimi Gerekli hava hacmi = 1164,26kgO2 4178m 1,201kg / m.0, ,87kgO2 4597m 1,201kg / m.0,22 6. Oksijen transfer verimi % 10 olarak alındığında; Kış için gerekli hava miktarı = 4178m 29m / dak 0, dak Yaz için gerekli hava miktarı = 4597m 1,9 m / dak 0, dak 7. Kış koşulları hakim olmak üzere aerobik çürütücü hacmini bulunuz. V X ( k Q. X d i v i P 1/ ) c Q i = 51,2 m / X i = aktif çamur çıkışındaki X10000mg/L (%1 KM) % KM oranına yoğunlaştığında X i = =0000 mg/l X çürütücü içindeki KM yoğunlaşmış çamurun % 70 i alınırsa; 0000 mg/l. 0,70 = mg/l K d = 0,06 1/ (15 o C) P v = çürütücü katı maddesinin uçucu kısmı = 0,80 c = 1,7 51,2m.0000mg / L V 919,5m 21000mg / L(0,06.0,80 1/ 1,7)1 8. Çürütücü hacmi için hava ihtiyacı; 1,9 m /dak => 1,9 m hava / dak 0,047m hava / m hacim. dak 0,05m hava / m hacim. dak 919,5m hacim 4

44 Örnek: (sayfa 106) Aerobik çürütücü tasarımı Bir aktif çamur arıtma tesisinde oluşan arıtma çamurları aerobik olarak çürütülecektir. Arıtma çamurları, graviteli yoğunlaştırıcıda % katı madde konsantrasyonuna kadar yoğunlaştırıldıktan sonra aerobik olarak çürütülmektedir. Sıcaklık 20 o C ve hidrolik bekleme zamanı 15 olduğuna göre, aerobik çürütücüyü tasarlayınız. - Çürütücüye gelen toplam çamur miktarı = 2057,1 kg/ - Atık çamurun özgül ağırlığı = 1,0 - MLVSS/MLSS = 0,8 Çürütücüye gelen toplam çamur hacmi; V çamur KM ( kg/ ) % KM. S. p ç w %KM = 0,0 S ç = 1,0 ρ w = 1000kg/m kg V / çamur 67m 0,0.1,0.1000kg/ m Aerobik çürütücü hacmi: V = 67 m / * 15 = 1005 m Uçucu katı madde yükü: Uçucu katı madde yükü (VSS/m.) = [ kg/*0,8] / 1005 m = 1,64 VSS/m. Oksijen gereksinimi; Hücre dokusunun %40 ının tamamen oksitlendiği düşünülerek gerekli oksijen miktarı hesaplanırsa; = kg/*0,8*0,4* (2, kg O 2 /kg hücre) = 1514 kg O 2 / Standart koşullarda gerekli hava hacmi hesabı; Ağırlık olarak havanın %2, 2 si O 2 olduğu ve havanın yoğunluğu 1,201 kg/m olarak alındığı durumda, Gerekli hava hacmi = 1517kgO2 544m 1,201kg/ m.0,22 Oksijen transfer verimi % 10 olarak alındığında; Gerekli hava miktarı = 544m 7,7m / dak 0, dak Çürütücü hacmi için hava ihtiyacı; 7,7 m /dak => 1,9 m hava/ dak 0,075m hava/ m hacim. dak 0,08m hava/ m hacim. dak 1005m hacim 44

45 Örnek: Aerobik çürütücü tasarımı Bir aktif çamur arıtma tesisinde oluşan arıtma çamurları mezofilik aerobik bir sistem ile çürütülecektir. Çürütücüye, yoğunlaştırıcıdan gelen çamur debisi 2940 m / dür. Diğer kabuller aşağıda verilmektedir: Q i = çürütücü ortalama giriş debisi =2940 m / X i = çürütücüye gelen süspanse katı madde konsantrasyonu = 40,000 mg/l Y = ham ön çökeltim çamurunun giriş BOİ 5 kısmı = 0,60 S i = giriş BOİ 5 konsantrasyonu = 55,000 mg/l X = çürütücü içindeki süspanse katı madde konsantrasyonu = 27,000 mg/l k d = reaksiyon hız sabiti = 0,26 1/ P v = çürütücü içindeki süspanse katı maddelerinin uçucu kısmı = 0,80 c = katı madde bekleme zamanı (çamur yaşı) = 10 V Q.( X i X ( k d v i YS i ) P 1/ ) c 2940m.(40,000mg / L 0,60* 55,000mg / L) V 25808m 27,000mg / L[0,26(1/ ).0,80 1/10) 45

46 20 Mart 2010 CUMARTESİ Resmî Gazete Sayı : Çevre ve Orman Bakanlığından: ATIKSU ARITMA TESĠSLERĠ TEKNĠK USULLER TEBLĠĞĠ BĠRĠNCĠ BÖLÜM Amaç, Kapsam, Yasal Dayanak Amaç MADDE 1 (1) Bu Tebliğ, yerleşim birimlerinden kaynaklanan atıksuların arıtılması ile ilgili atıksu arıtma tesislerinin teknoloji seçimi, tasarım kriterleri, arıtılmış atıksuların dezenfeksiyonu, yeniden kullanımı ve derin deniz deşarjı ile arıtma faaliyetleri esnasında ortaya çıkan çamurun bertarafı için kullanılacak temel teknik usul ve uygulamaları düzenlemek amacı ile hazırlanmıştır. Kapsam MADDE 2 (1) Bu Tebliğ, atıksu arıtımı için uygulanabilir olduğu genelde kabul edilmiş metodları, atıksu arıtma tesisi kapasitesinin belirlenmesi ve projelendirilmesine esas teşkil edecek bilgileri, atıksu toplama sistemi bulunmayan yerleşim yerlerinin atıksu uzaklaştırmada uygulayacağı teknik esasları, atıksu toplama sistemi bulunan yerleşim yerlerinde ise değişik nüfus aralıklarına göre uygulanabilecek teknik esasları, dezenfeksiyon yöntemlerini, derin deniz deşarj sistemlerini, arıtma çamurlarının işlenmesi ve bertarafı ile arıtılmış atıksuların geri kazanımı ve yeniden kullanımı ile ilgili teknik esaslarını içermektedir. Dayanak MADDE (1) Bu Tebliğ, 9/8/198 tarihli ve 2872 sayılı Çevre Kanunu ile mezkur kanunda ek ve değişiklik yapan kanun hükümlerine uygun olarak hazırlanan 1/12/2004 tarihli ve sayılı Resmî Gazete de yayımlanan Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği ve 8/1/2006 tarihli ve sayılı Resmî Gazete de yayımlanan Kentsel Atıksu Arıtımı Yönetmeliği ne dayanılarak hazırlanmıştır. ALTINCI BÖLÜM Çamur Arıtımı ve Bertarafı Esasları Arıtma çamurlarının iģlenmesi, geri kazanımı ve bertarafı MADDE 17 (1) Çamurlar, yüksek oranlarda su muhtevasına sahip olmaları sebebiyle, su ve organik madde içerikleri azaltılır. Ayrıca geri kazanımları ve bertarafları açısından uygun prosesler ile arıtılmaları sağlanır. Çamurların işlenmesi ve arıtılmaları amacıyla uygulanan yöntemlerden yoğunlaştırma, şartlandırma, susuzlaştırma ve kurutma yöntemlerinde esas amaç nem içeriklerinin azaltılmasıdır. Yakma, kompostlaştırma ve stabilizasyon gibi yöntemler ile çamurun organik içeriği azaltılarak kararlı hale getirilir. Bu yöntemlerin yanı sıra, belirli oranda susuzlaştırılmış arıtma çamurlarının gerekli analizlerinin yapılmasını müteakip özelliğine uygun düzenli depolama alanlarında depolanarak nihai bertarafı mümkündür. Şekil 6.1 ve Şekil 6.2 de, çamurların işlenmesi, geri kazanımı ve bertarafı için uygulanabilecek teknolojilerin akım şemaları ve Ek-6 da her bir birim için detaylı bilgiler verilmiştir. (2) Çamurların işlendikten sonra nihai uzaklaştırmada dikkate alınması gereken en önemli kimyasal parametre nutrient içerikleridir. Çamurların toprak iyileştirici olarak kullanılacağı arazilerde azot, fosfor ve potasyum içeriklerini esas alan gübre değeri önem kazanır. ph, alkalinite ve organik asit içerikleri ise havasız çürütme prosesinde etkili bir stabilizasyonun sağlanabilmesi açısından mutlaka izlenmesi gereken parametrelerdir. Çamurların faydalı kullanım amaçlarını ve araziye serilmelerini etkileyen katı özellikleri ise organik içerikleri, uygun miktarlarda olmayan nutrientler, patojen mikroorganizmalar, metaller ve zehirli organik bileşiklerdir. 46

47 Şekil 6.1 Genelleştirilmiş çamur işleme, arıtma ve bertarafı akım şeması Şekil 6.2 Biyolojik çürütme ve üç farklı çamur susuzlaştırma prosesini içeren çamur arıtma akım şeması: (a) bant filtre, (b) santrifüj, (c) kurutma yatağı () Nihai uzaklaştırmada en fazla kabul gören iki temel teknolojiden birincisinde, arıtma çamurları gazlaştırma veya birlikte yakma yöntemleri ile enerji kaynağı olarak kullanılmakta, ikinci teknolojide ise atıksu arıtma çamurları kurutularak toprak iyileştirici amaçlı kullanılmaktadır. En çok kabul gören kurutma yaklaşımı ise termal kurutmadır. Termal kurutma yöntemi ile %90-92 oranında kuru katı içeriği ihtiva eden nihai ürünün ağırlığı ve hacminde belirgin olarak azalma sağlanmakta olup, kokusuz ve stabilizedir. Diğer nihai uzaklaştırma yöntemleri ise ses dalgası ve UV ışını ile bertaraftır. 47

48 EK 6 Arıtma Çamurlarının ĠĢlenmesi, Geri Kazanımı ve Bertarafı Ġle Ġlgili Genel Esaslar ve Uygulanan Metodlar Çamurların çevreye duyarlı ve uygun bir şekilde işlenmeleri, arıtılmaları ve bertarafı için katı madde kaynaklarının ve miktarlarının doğru bir şekilde belirlenmesi gerekmektedir. Çamur kaynakları, arıtma tesisinde yer alan arıtma birimlerine göre farklılık gösterir. Çamurların fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerinin doğru bir şekilde belirlenmesi özellikle çamurların işlenmesi, arıtılması ve bertarafı sırasında kullanılan proseslerin kontrolü ve bu proseslerin performanslarının izlenmesi açısından çok önemlidir. Farklı atıksu arıtma işlemlerinden ve proseslerinden kaynaklanan çamurların fiziksel özellikleri ve miktarları Tablo E6.1 de verilmiştir. Arıtma sırasında uygulanan fiziksel, kimyasal ve biyolojik prosesler sebebiyle atıksularda bulunan ağır metaller, biyolojik olarak zor ayrışabilen eser organik bileşikler ve potansiyel olarak hastalık yapıcı patojen organizmalar çamur ile birlikte çökelerek konsantre hale geçerler. Diğer taraftan, çamurlar azot ve fosfor gibi besi maddelerince zengindir. Ham çamurların ve çürütülmüş ön çöktürme çamurlarının kimyasal bileşimi, Tablo E6.2 de ve atıksu çamurlarındaki metal içerikleri ise Tablo E6. de verilmiştir. Tablo E6.1 Farklı atıksu arıtma iģlemlerinden ve proseslerinden kaynaklanan çamurların fiziksel özellikleri ve miktarları Kuru Katı Maddeler (kg/10 m ) Arıtma ĠĢlemi veya Prosesi Katı Maddelerin Yoğunluğu kg/m Çamurun Yoğunluğu kg/m Aralık Tipik Değer Ön Çöktürme Tankı Aktif Çamur Damlatmalı Filtre Uzun Havalandırmalı Aktif a Çamur Havalandırmalı Laler a Filtrasyon Alg Giderimi Ön Çöktürme Tankında Kimyasal Fosfor Giderimi Düşük Kireç Dozajı ( mg/l) b Yüksek Kireç Dozajı b mg/l) Askıda Büyüyen Nitrifikasyon c Askıda Büyüyen Denitrifikasyon Pürüzlü Filtreler d a Ön arıtma yok kabulü b Ön çöktürme ile giderilebilen katı maddelere ilave olarak c İhmal edilebilir d Biyolojik arıtma proseslerinde üretilen arıtma çamurlarına ilave olarak 48

49 Tablo E6.2 Ham çamurun ve çürütülmüģ arıtma çamurlarının kimyasal bileģimi Ham Ön Çöktürme Çamuru ÇürütülmüĢ Ön Çöktürme Çamuru Ham Aktif Çamur Parametre Birim Aralık Ortalama Aralık Ortalama Aralık Toplam Kuru Katı % Madde (TKM) Uçucu Katı % TKM Madde (TUKM) Yağ-Gres % TKM Çözünmüş Ekstrakte Protein % TKM Azot (N) % TKM Fosfor (P 2 O 5 ) % TKM Potasyum (K 2 O) % TKM Selüloz % TKM Demir %KM Silika (SiO 2 ) % TKM ph Alkalinite mg CaCO /L Organik Asitler mg HAc/L Enerji İçeriği kj/kg AKM Tablo E6. Atıksu çamurlarının metal içerikleri Kuru Katılar (mg/kg) Metal Aralık Medyan Arsenik Kadmiyum Krom Kobalt Bakır Demir Kurşun Mangan Civa Molibden Nikel Selenyum Kalay Çinko Atıksu arıtma tesislerine bir de gelen katı madde miktarı geniş bir aralıkta salınım gösterir. Bu sebeple çamurların işlenmesi, arıtılması ve bertarafı amacıyla kullanılacak sistemlerin bu salınımları karşılayabilecek şekilde tasarımı yapılmalıdır. Tasarım sırasında, ortalama ve maksimum katı madde üretim hızları ile tesis içerisinde arıtma birimlerinin potansiyel depolama kapasiteleri de dikkate alınmalıdır. Sınırlı miktarlardaki katı maddelerin, çökelme ve havalandırma tanklarında geçici olarak depolanmaları mümkündür. Ayrıca değişken seviyelerde inşaa edilen çürütme tankları büyük depolama kapasitelerine sahiptir. Çamur hacmi, esas olarak su içeriğine, çok az da katı madde karakterine bağlıdır. Çamurdaki katı madde, sabit ve uçucu katı olmak üzere ikiye ayrılır. Çamurun katı içeriği biliniyorsa, çamur hacminin katı içeriği ile ters orantılı olarak değiştiği kabul edilerek 49

50 çamur hacmi yaklaşık olarak hesaplanabilir. Çamur hacimleri sırasıyla V 1 ve V 2 olan iki çamur numunesinin katı madde yüzdeleri sırasıyla P 1 ve P 2 ise, çamur hacmi hesabı; V 1.P 1 = V 2. P 2 eşitliği kullanılarak hesaplanabilir. Farklı atıksu arıtma işlemlerinden ve proseslerinden beklenen katı madde konsantrasyonları Tablo E6.4 de verilmiştir. Tablo E6.4 Farklı atıksu arıtma iģlemlerinde ve proseslerinde gözlenen katı madde konsantrasyonları Katı Madde Konsantrasyonu (% KM) Uygulanan Arıtma ĠĢlemi veya Prosesi Aralık Ortalama Ön çöktürme Tankı Ön çöktürme çamuru Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur -8 4 Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu Ön çöktürme çamuru + demir tuzları (fosfor için) Ön çöktürme çamuru+düşük kireç dozajı (fosfor için) Ön çöktürme çamuru+yüksek kireç dozajı (fosfor için) Köpük Son Çöktürme Tankı Ön çöktürme uygulanmış atık aktif çamur Ön çöktürme uygulanmamış atık aktif çamur Ön çöktürme uygulanmış yüksek saflıkta oksijen Ön çöktürme uygulanmamış yüksek saflıkta oksijen Damlatmalı filtre humusu Döner biyolojik temas tankı atık çamuru Graviteli Yoğunlaştırıcı Ön çöktürme çamuru Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu Çözünmüş Hava Yüzdürmeli Yoğunlaştırıcı Polimer ilaveli atık aktif çamur Polimer ilavesiz atık aktif çamur -5 4 Santrifüj ile Yoğunlaştırıcı Atık aktif çamur Graviteli-Bant Yoğunlaştırıcı Polimer ilaveli atık aktif çamur Havasız Çürütme Ön çöktürme çamuru Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu 2-4 Havalı Çürütme Ön çöktürme çamuru Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu Atıksu arıtma tesislerinde üretilen çamurlar, ön çöktürme tankları, son çöktürme tankları ve ileri arıtma proseslerinden kaynaklanır. Ön çöktürme çamuru, ham atıksudaki çökebilen katıları, son çöktürme çamuru ise biyolojik ve ilave çökebilen katıları içermektedir. İleri arıtma proseslerinden kaynaklanan çamurlar ise biyolojik ve kimyasal özellik gösteren katıları da bünyesinde bulundurmaktadır. Bu sebeple çamurların üniform bir şekilde karıştırılarak bir sonraki arıtma birimine iletilmeleri gerekmektedir. Özellikle susuzlaştırma, ısı ile arıtma ve yakma gibi kısa bekleme sürelerinde işletilen sistemlerde çamurların üniform bir şekilde karıştırılmaları çok önemlidir. Aksi 50

51 halde arıtma tesisinin performansında belirgin olarak azalma gözlenebilir. Çamurların karıştırılmaları şu şekillerde gerçekleştirilir; a) Son çöktürme çamuru ve ileri arıtma proseslerinden kaynaklanan çamurlar, ön çöktürme tanklarına geri devrettirilerek karıştırılır ve ön çöktürme çamuru ile birlikte çökeltilirler. b) Çamurlar boruların içerisinde karıştırılabilirler. c) Tam karışımlı havalı veya havasız çürütücüler gibi uzun bekleme sürelerinde işletilen stabilizasyon proseslerinde karıştırılabilirler. ç) Çamurlar ayrı karıştırma tanklarında karıştırılabilirler. Büyük kapasitelerde işletilecek atıksu arıtma tesislerinde üretilen çamurların karıştırılmadan önce ayrı olarak yoğunlaştırılmaları ve yoğunlaşmış çamurların karıştırılması en elverişli performansın elde edilebilmesi açısından tavsiye edilmektedir. Çamurların depolanması ise besleme akımında karşılaşılacak salınımların dengelenmesi ve proseslerin işletme dışı kaldığı dönemlerde çamurların biriktirilmelerine imkan verilmesi amacıyla uygulanmaktadır. Özellikle mekanik susuzlaştırma, kireçle stabilizasyon, ısı ile kurutma ve yakma proseslerinden önce çamurların üniform olarak beslenmesi gerekmektedir. Havasız ve havalı çürütmenin bulunmadığı büyük tesislerde, çamurun birkaç saatten birkaç e kadar bekletildiği ayrı karıştırma ve depolama tankları inşa edilir. Çamurların 2- den daha fazla bekletildiği depolama tanklarında, çamur bozunarak istenmeyen koku problemlerine sebep olmaktadır. Ayrıca bu çamurların susuzlaştırılmaları daha zordur. Çamurlar, depolanmaları sırasında sık sık havalandırılarak septik şartların oluşumu engellenir. Çamurların depolanmaları ve karıştırılmaları sırasında karşılaşılan septik şartların ve kokunun önlenebilmesi için klor, demir tuzları, potasyum permanganat ve hidrojen peroksit gibi kimyasal maddeler sınırlı miktarlarda da olsa tank içerisine ilave edilebilir. Ayrıca hidrojen sülfür gazından oluşan kokunun kontrolü ve bu gazın çözelti içerisinde tutulabilmesi için sodyum hidroksit ve kireç ile ph değeri artırılabilir. Çamurların depolanmaları kapalı tanklar içerisinde gerçekleştirilecekse, uygun koku kontrol teknolojileri ile tank içerisi havalandırılmalıdır. Bu teknolojiler arasında kimyasal sıyırıcılar veya biyofiltreler bulunmaktadır. Havalandırma işlemi ayrıca çamurun karıştırılmasına da yardımcı olmaktadır. Uygulanan Metodlar a) Çamurların YoğunlaĢtırılması Yoğunlaştırma, çamurun bünyesinde bulunan sıvı kısmın belirli bir miktarının giderilmesi ve çamurun katı içeriğinin arttırılmasıdır. Son çöktürme tanklarından uzaklaştırılan atık aktif çamurun % 0.8 olan katı içeriği, %4 katı içeriğine kadar yoğunlaştırılarak çamur hacminde yaklaşık 5 kat azalma elde edilebilmektedir. Yoğunlaştırma amacıyla uygulanan yöntemler birlikte çöktürmeli, yerçekimi etkisiyle (graviteli), yüzdürmeli, santrifüj (merkezkaç) ve döner tamburlu yoğunlaştırmadır. Yoğunlaştırma işlemi uygulanarak çamurlarda gerçekleştirilen hacim azalmasını takip eden proseslerin tasarımı ve işletilmelerinde çok önemli ekonomik faydalar bulunmaktadır. Yoğunlaştırma için kullanılan tank ve ekipmanların kapasiteleri ve çamurların şartlandırılmaları sırasında kullanılan kimyasal madde miktarları önemli ölçüde azalmaktadır. Ayrıca çürütücülerin ısıtılmaları amacıyla gerekli olan ısıtma ihtiyacı ve ısı ile kurutma ve yakma gibi proseslerde kullanılmaları gereken yardımcı yakıt ihtiyacı azalmaktadır. Özellikle büyük kapasitelerde işletilen arıtma tesislerinde üretilen çamurların uzak mesafelere nakliyesini gerektiren durumlarda, hacimdeki azalma, çamurların iletilmeleri için kullanılacak pompa boyutlarında da önemli oranlarda küçülme sağlamaktadır. Kapasitesi 4000 m / den küçük olan tesislerde genellikle ön çöktürme tanklarında, çamur çürütücülerde veya her ikisinde çamurların birlikte yoğunlaştırılma işlemi gerçekleştirilebilir. Ayrı olarak gerçekleştirilen yoğunlaştırma işlemi genellikle büyük arıtma tesislerinde ekonomik olmaktadır. Yoğunlaştırma işleminde kullanılan ekipmanların çoğu mekaniktir ve tasarımları sırasında pik ihtiyaçları karşılayabilecek yeterli kapasitelerin sağlanması gerekmektedir. Ayrıca yoğunlaştırıcılarda oluşabilecek septik şartların ve koku probleminin önlenmesi için de tasarım sırasında gerekli tedbirlerin alınması gerekmektedir. 51

52 1) Graviteli Yoğunlaştırma; Yoğunlaştırma amacıyla en yaygın olarak uygulanan yöntem graviteli yoğunlaştırmadır. Bu yoğunlaştırıcıların tasarımları klasik çöktürme tanklarına çok benzemektedir. Yoğunlaştırma işlemi genellikle dairesel tanklarda gerçekleştirilir. Sulu çamur merkezde bulunan bir besleme bölmesinden tankın içerisine beslenmektedir. Beslenen çamur çökeltilerek yoğunlaştırılır ve yoğunlaşmış çamur tankın konik tabanından çekilerek bir sonraki prosese gönderilir. Üst su (duru faz) ise ya arıtma tesisinin başına ya da ön çöktürme tankına geri devrettirilir. Graviteli yoğunlaştırmanın en etkili olduğu çamur tipi işlem görmemiş (ham) ön çöktürme çamurlarıdır. Bu yoğunlaştırıcılar katı madde yüküne ve yüzeysel hidrolik yüke göre boyutlandırılır. Tavsiye edilen hidrolik yük aralıkları önçökelme çamuru için m /m 2., atık aktif çamur için 4-8 m /m 2. ve karışık (ön çöktürme + atık aktif çamur) için 6-12 m /m 2. olarak verilmektedir. Hidrolik yük tavsiye edilen aralık değerinden düşük ise tank içersinde septik şartlar ve istenmeyen koku oluşumu meydana gelerek yoğunlaşmış çamurun yüzmesine sebep olur. Hidrolik yük tavsiye edilen aralık değerinden yüksek ise savaklardan katı madde kaçışı gözlenerek çıkış suyu kalitesi azalmaktadır. İşletme sırasında yoğunlaştırıcının tabanında bir çamur örtüsü oluşarak çamurun konsantre hale gelmesi sağlanmaktadır. Çamur yoğunlaştırıcıların tasarımı sırasında göz önüne alınması gereken diğer bir işletme parametresi de çamur-hacim oranıdır. Bu oran, yoğunlaştırıcı içerisinde tutulan çamur örtüsü hacminin, bir de sistemden uzaklaştırılan yoğunlaşmış çamur hacmine oranı olarak ifade edilmektedir. Bu oran, arasında değişmektedir. Sıcak havalarda bu oran daha da düşebilmektedir. Buna alternatif olarak tank içerisindeki çamur örtüsünün yüksekliği de ölçülmelidir. Bu değer, m arasında değişmekte ve sıcak havalarda daha da düşebilmektedir. Yoğunlaşmış ve yoğunlaşmamış çamur konsantrasyonları ve graviteli yoğunlaştırıcılar için katı madde yükleri Tablo E6.5 de verilmiştir. Tablo E6.5 YoğunlaĢmıĢ ve yoğunlaģmamıģ çamur konsantrasyonları ve graviteli yoğunlaģtırıcılar için katı madde yükleri Katı Madde Konsantrasyonu (%) Katı Madde Yükü Arıtma Çamurunun Tipi YoğunlaĢmamıĢ YoğunlaĢmıĢ kg/m 2. Ayrık Ön çöktürme çamuru Damlatmalı filtre humusu Döner biyolojik temas tankı atık çamuru Atık aktif çamur Uzun havalandırmalı aktif çamur Havasız olarak çürütülmüş ön çöktürme çamuru Köpük Birleşik (karışık) Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu Ön çöktürme + döner biyolojik temas tankı çamuru Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Atık aktif çamur + damlatmalı filtre humusu Kimyasal (ileri) Arıtma Çamuru Yüksek kireç Düşük kireç Demir

53 2) Yüzdürmeli Yoğunlaştırma; Yüzdürmeli yoğunlaştırmada yüksek basınçta tutulan hava, çamur içerisine basılmaktadır. Çamur basıncının düşürülmesi, çözünmüş hava küçük kabarcıklar halinde salınarak çamurun tank yüzeyine doğru yüzdürülmesini ve taşınmasını sağlamaktadır. Tank yüzeyinde biriken yoğunlaşmış çamur, buradan sıyrılarak uzaklaştırılır. Yüzdürmeli yoğunlaştırmanın en etkili olduğu çamur tipi askıda büyüyen biyolojik arıtma proseslerinden kaynaklanan atık aktif çamurlardır. Yüzdürmeli yoğunlaştırıcı performansını etkileyen faktörler hava-katı oranı, çamur özellikleri (çamur hacim indeksi vb), katı yükleme hızı ve polimer uygulanmasıdır. Hava-katı oranı, yüzdürme için gerekli mevcut hava ağırlığının besleme akımında bulunan yüzdürülecek katı madde ağırlığına oranıdır ve % 2-4 arasında değişim göstermektedir. Normal polimer dozajlarında daha iyi bir performans izlenmesi açısından, çamur hacim indeksinin 200 den düşük olması önerilmektedir. Çamur hacim indeksinin 200 den büyük olduğu durumlarda ise yüzeydeki çamur yapısı bozularak daha fazla polimer dozajlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Yüzdürmeli yoğunlaştırıcılarda katı maddeler atıksudan çok daha hızlı bir şekilde ayrılabildikleri için bu tip yoğunlaştırıcılar graviteli yoğunlaştırıcılara kıyasla daha yüksek yüklerde işletilebilmektedir. Fakat yüksek yükler, düşük konsantrasyonlarda yoğunlaşmış çamura sebep olmaktadır. Bu yüzden işletme performansının azalmaması için katı madde yükünün 10 kg/m 2.saat değerini aşmaması gerekmektedir. Yüksek yüklerde yüzeyde yoğunlaşan çamurlar daha sık olarak sıyrılmalıdırlar. Yüzdürmeye yardımcı olması amacıyla eklenen polimer ile yüzen çamurdaki katı geri kazanımı %85 den %98-99 a kadar arttırılabilmektedir. Örnek olarak atık aktif çamurun yüzdürmeli olarak yoğunlaştırılması için gerekli polimer dozajı, 2-5 kg kuru polimer/ton TKM olmaktadır. Çözünmüş hava yüzdürmeli yoğunlaştırıcılar için önerilen katı madde yükleri Tablo E6.6 de verilmiştir. Tablo E6.6 ÇözünmüĢ hava yüzdürmeli yoğunlaģtırıcılar için önerilen katı madde yükleri Katı Madde Yükü (kg/m 2.sa) Arıtma Çamurunun Tipi Kimyasal Madde Ġlavesiz Kimyasal Madde Ġlaveli Aktif çamur Tam karışım halinde a kadar Çökelmiş a kadar Damlatmalı filtre humusu çamuru a kadar Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu a kadar Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur a kadar Ön çöktürme çamuru a kadar ) Santrifüj İle Yoğunlaştırma; Santrifüjler çamurun yoğunlaştırılması ve susuzlaştırılması amacıyla kullanılmaktadır. Santrifüjlerin kullanımı genellikle atık aktif çamur ile sınırlandırılmıştır. Santrifüj ile yoğunlaştırma, çamurun içersindeki partiküllerin santrifüj (merkezkaç) kuvvetlerinin etkisi altında çökeltilmesi prensibine dayanmaktadır. Santrifüj ile yoğunlaştırma genellikle, 0.2 m /s den büyük kapasitelerde işletilen tesislerde ve alan kısıtlaması olan yerlerde tercih edilmektedir. Atık aktif çamurun yoğunlaştırılması için 0-4 kg kuru polimer/ton TKM dozajları kullanılmaktadır. Santrifüjlerin performansları yoğunlaştırılmış çamurun katı içeriği ve askıda katı madde geri kazanımı (katı tutma oranı olarak da ifade edilir) ile değerlendirilmektedir. Sabit çamur beslenmesi altında, süzüntü suyundaki katı madde konsantrasyonu arttıkça katı tutma oranı da artmaktadır. Katı tutma oranlarının yüksek olması, arıtma tesisi başına geri devrettirilen süzüntü suyunun içersindeki biyolojik olarak ayrışabilen katı madde konsantrasyonunun daha düşük olması demektir. Atıksu arıtma tesisleri için kütle dengesi kurulurken, yoğunlaştırma, stabilizasyon ve susuzlaştırma proseslerinden geri devir ettirilen debilerin (aynı zamanda yan akım debileri olarak adlandırılırlar) mutlaka dikkate alınması gerekmektedir. Santrifüj ile yoğunlaştırmada başlıca işletme değişkenleri, beslenen çamurun özellikleri (çamurun su içeriği ve çamur hacim indeksi), santrifüjün dönme hızı, hidrolik yükleme hızı ve şartlandırma amacıyla ilave edilen polimer dozajıdır. 5

54 b)çamurların Stabilizasyonu Stabilizasyon, arıtma çamurlarının içeriklerindeki patojen organizmaların azaltılması, istenmeyen kokuların engellenmesi, çürüme, bozulma ve kokuşma gibi problemlerin ortadan kaldırılması amaçlarıyla uygulanmaktadır. Stabilizasyon prosesinde en önemli özellik arıtma çamurlarının uçucu veya organik içerikleridir. Patojen organizmaların yaşayabilmeleri, koku oluşumu, kokuşma, bozulma ve çürüme gibi süreçlerin gerçekleşmesi, ancak mikroorganizmaların çamurların organik kısmında gelişmeleri ile gerçekleşmektedir. Bu sebeple istenmeyen bu problemlerin engellenebilmesi için çamurun uçucu içeriğinin biyolojik olarak giderilmesi ve mikroorganizmaların yaşayabilmeleri için uygun olan koşulların ortadan kaldırılması gerekmektedir. Çamura ilave edilecek uygun kimyasal maddeler ile mikroorganizmaların yaşabilmeleri için elverişli olmayan ortamlar oluşturulabilir. Stabilizasyon prosesi, yukarıda belirtilen sağlık ve estetik kaygılar dışında, ayrıca hacim azaltılması, faydalı biyogaz (metan) üretimi ve çamurların susuzlaştırılmalarını iyileştirmek amaçlarıyla uygulanmaktadır. Başlıca stabilizasyon yöntemleri, kireç ilavesi ile gerçekleştirilen alkali stabilizasyon, havasız çürütme, havalı çürütme, ototermal havalı çürütme ve kompostlaştırmadır. Ayrıca stabilizasyon amacıyla ısı ile arıtma ve oksitleyici kimyasal ilavesi ile stabilizasyon gibi yöntemler de bulunmaktadır. Bir stabilizasyon prosesinin tasarımı yapılırken stabilize edilecek çamur miktarının tayini çok önemlidir. Ayrıca çamurların nihai bertarafı için hangi yöntemin seçileceği de stabilizasyon uygulanması açısından önem taşımaktadır. Örneğin çamur bertarafında arazi uygulaması seçilecek ise stabilizasyon ile gerekli düzeyde patojen giderimi mutlaka sağlanmalıdır. 1) Alkali Stabilizasyonu; Çamura ilave edilecek alkali maddeler ile mikroorganizmaların yaşayabilmeleri için elverişli olmayan ortamlar oluşturulabilir. Kireç ilavesi ile stabilizasyon prosesinde, yeterli miktarda kireç eklenerek çamurun ph sı 12 den yüksek değerlere kadar arttırılabilir. Böylece yüksek ph değerlerinde mikrobiyal reaksiyonların yavaşlaması ve/veya tamamen durması sağlanarak, istenmeyen kokuların oluşumu engellenerek kemirgen, kuş, haşere vb. (bu canlılara vektör denilmektedir) potansiyel hastalık taşıyıcı canlıların ilgisini çekecek ortamlar ortadan kaldırılmaktadır. Çamurun ph sı bu seviyelerde tutulabildiği sürece kokuşma, bozulma, çürüme, koku oluşumu ve sağlığa zararlı etkenler oluşmayacaktır. Alkali ile stabilizasyon prosesi ile ayrıca virüs, bakteri ve diğer mikroorganizmaların aktiviteleri de durdurulmaktadır. Sönmemiş kireç çamura ilave edilir edilmez, çamur bünyesindeki su ile reaksiyona girerek sönmüş kireç oluşmaktadır. Bu reaksiyon ekzotermik (ısı veren) bir reaksiyondur ve yaklaşık 64 kj/g.mol değerinde bir ısı enerjisi açığa çıkmaktadır. Sönmemiş kireç ile karbondioksit arasında gerçekleşen reaksiyon da ekzotermik bir reaksiyondur ve yaklaşık 180 kj/g.mol değerinde bir ısı enerjisi oluşmaktadır. Alkali stabilizasyonunda kireç, susuzlaştırma öncesinde (kireç ile ön arıtma) veya sonrasında (kireç ile son arıtma) ilave edilebilir. Her iki yaklaşımda da çamur ile kirecin homojen bir şekilde karışımı çok önemlidir. Çamur stabilizasyonu ile ön arıtma için önerilen kireç dozajları, Tablo E6.7 de verilmiştir. Tablo E6.7 Çamur stabilizasyonu ile ön-arıtma için önerilen kireç dozajları Katı Madde Konsantrasyonu Kireç Dozajı a g Ca(OH) 2 /kg kuru katı (%) Çamur Tipi Aralık Ortalama Aralık Ortalama Ön çöktürme çamuru Atık aktif çamur Havasız olarak çürütülmüş karışık çamur a 0 dakika süre ile ph = 12 değerinin sağlanabilmesi için gerekli sönmüş kireç [Ca(OH) 2 ] miktarı c) Havasız Çürütme Arıtma çamurlarının stabilizasyonunda uygulanan en yaygın ve eski prosesdir. Havasız çürütmede, organik ve inorganik (sülfat gibi) maddeler moleküler oksijenin bulunmadığı şartlar altında parçanmaktadır. Evsel atıksu arıtma tesislerinden kaynaklanan çamurların havasız çürütülmeleri sırasında üretilen biyogaz, bu tesislerin birçoğunun işletilmeleri sırasında gerekli enerji ihtiyacının 54

55 hemen hepsini karşılamaya yeterli olabilmektedir. Havasız çürütme sırasında üç tip kimyasal ve biyokimyasal reaksiyon meydana gelmektedir. Bunlar, hidroliz, asit üretimi (fermentasyon) ve metan üretimidir. Fermentasyonda çözünmüş organik bileşikler ve kısa zincirli yağ asitleri oluşurken metan üretimi safhasında organik asitlerin metan ve karbondioksite kadar bakteriyel çevrimi gerçekleşmektedir. Havasız çürütmedeki en önemli çevresel faktörler, katı madde bekleme süresi, hidrolik bekleme süresi, sıcaklık, alkalinite, ph, inhibitörlerin ve zehirli maddelerin varlığı, nutrientlerin ve eser elementlerin varlığı olarak sıralanmaktadır. Bu faktörlerin başında yer alan katı madde bekleme süresi (çamur yaşı) ile hidrolik bekleme süresi, geri devirsiz çürütücülerde birbirine eşittir. Katı madde bekleme süresi, katı maddelerin çürütücü içersindeki ortalama bekleme (tutulma) zamanını, hidrolik bekleme süresi ise sıvının çürütücü içerisindeki ortalama bekleme (tutulma) zamanını ifade etmektedir. Çözünmüş substrat için katı madde bekleme süresi, reaktördeki katı madde miktarının reaktörden bir de uzaklaştırılan katı madde miktarına oranıdır. Hidrolik bekleme süresi de reaktördeki sıvı hacmin bir de beslenen çamur hacmine oranıdır. Çürütme sırasında meydana gelen üç reaksiyonun gerçekleşebilmesi tamamen bu iki bekleme süresi ile doğru orantılı olarak değişmektedir. Her reaksiyon için minimum bir katı madde bekleme süresi vardır ve bu sürenin altındaki bekleme sürelerinde bakterilerin hızlı bir şekilde gelişimi gözlenmemekte ve nihayetinde çürütme prosesi tamamen durmaktadır. Pratik uygulamalarda, yüksek-hızlı havasız çürütücülerin tasarımında aralığında katı madde bekleme süreleri seçilirse mikroorganizmaların yıkanma tehlikesinin bulunmadığı gözlenmiştir. Katı madde bekleme sürelerinin seçiminde pik hidrolik yüklemeler de dikkate alınmalıdır. Tam karışımlı havasız çürütücülerin tasarımı sırasında önerilen katı madde bekleme süreleri Tablo E6.8 de verilmiştir. Tablo E6.8 Tam karıģımlı havasız çürütücülerin tasarımı sırasında önerilen katı madde bekleme süreleri ĠĢletme Sıcaklığı ( C) Katı Madde Bekleme Süresi (minimum) Katı Madde Bekleme Süresi (tasarım) Diğer bir önemli parametre ise sıcaklıktır. Sıcaklık sadece mikroorganizmaların metabolik aktivitelerini değil aynı zamanda biyolojik katıların çökelme özelliklerini ve gaz transfer hızını da etkilemektedir. Özellikle hidroliz ve metan üretim hızlarının belirlenmesinde sıcaklık parametresi çok önemlidir. İstenilen uçucu katı madde gideriminin sağlanabilmesi için gerekli minimum katı madde bekleme sürelerinin belirlenmesi sıcaklık parametresi göz önüne alınarak yapılmaktadır. Genellikle havasız çürütücüler mezofilik sıcaklık (0 8 C) aralığında tasarlanmaktadır. Termofilik (50 57 C) ve farklı kademelerde her iki sıcaklık aralığının kullanıldığı birleşik çürütücüler de bulunmaktadır. Termofilik çürütmenin mezofilik çürütmeye göre üstünlükleri bulunmaktadır. Bu üstünlükler daha yüksek katı madde ve patojen organizma giderimi şeklindedir. Fakat yüksek sıcaklıklarda işletildikleri için daha yüksek enerji ihtiyaçları, yüksek çözünmüş katı madde içeren düşük kaliteli üst faz, daha fazla koku oluşumu ve daha düşük proses stabilitesi termofilik çürütmenin en önemli mahzurlarını oluşturmaktadır. Özellikle metan üreten bakteriler başta olmak üzere çürütme prosesinde yer alan bakteriler, sıcaklık değişikliklerine (salınımlarına) karşı çok hassastırlar. Bu sebeple sıcaklık değerinin çürütücüler içerisinde sabit tutulması çok önemlidir. Çürütücü tanklarının duvarlarından, kapaklarından, tabanlarından ve ısıtma kaynağı ile tank arasında yer alan boru tesisatında meydana gelecek ısı kayıplarının ise tasarım sırasında hesaplanarak önlem alınması gerekmektedir. Bu sebeple havasız bir çürütücünün tasarımı yapılırken gerekli ısı ihtiyacının çok dikkatli bir şekilde hesaplanması gerekmektedir. 55

56 İyi bir şekilde işletilen havasız bir çürütücüde alkalinite konsantrasyonunun mg/l CaCO arasında olması öngörülmektedir. Çürütücüler içersinde bulunan kalsiyum, magnezyum ve amonyum bikarbonatlar tamponlama özelliğine sahip elementlerdir. Amonyum bikarbonat zaten çürütme prosesi sırasında ham çamurun içersindeki proteinlerin parçalanmasıyla oluşmaktadır. Diğer tamponlayıcı maddeler ise beslenen çamurun içerisinde bulunmaktadır. Bir çürütücü içerisindeki başlıca alkalinite tüketicisi karbondioksittir. Ayrıca uçucu yağ asitleri de alkaliniteyi tüketmektedirler. Karbondioksit, fermentasyon ve metan üretimi adımlarında oluşmaktadır. Çürütücüde bulunan gazların kısmi basınçlarından dolayı, karbondioksit çözünmekte ve karbonik asite dönüşmektedir. Karbonik asit ise ortamda bulunan alkaliniteyi tüketmektedir. Bu sebeple çürütücülerin alkalinite ihtiyaçlarının izlenmesi açısından, üretilen gazın karbondioksit içeriğine bakılmaktadır. Kostik, sodyum bikarbonat, sodyum karbonat veya kireç gibi alkalinite kaynakları eklenerek, çürütücülerde olması gereken alkalinite miktarı sağlanabilmektedir. 1) Tek Kademeli Mezofilik Havasız Çürütme; Tek-kademeli mezofilik havasız çürütme prosesi ısıtma, karıştırma, üniform çamur beslenmesi ve beslenen çamurun yoğunlaştırılmış olması ile karakterize edilmektedir. Çürütücülerde çamur karışımı, üretilen gazın geri devri ve/veya yardımcı mekanik karıştırıcılar ile sağlanabilmektedir. Bu tip çürütücülerde oluşan köpük tabakasının ve duru fazın ayrılması gerçekleştirilememektedir. Optimum çürüme hızlarına ulaşabilmek açısından çürütücü içerisindeki çamur ısıtılmaktadır. Çamurun üniform bir şekilde beslenmesi çok önemlidir. Bu sebeple çamurun sürekli veya saat aralıkları ile beslenmesine dikkat edilmelidir. Bu çürütme prosesinde uçucu katı madde giderimleri % arasında değişmektedir. Çürütücülerin kapakları sabit veya yüzer tipli olabilir. Yüzer tipte tasarlanan kapakların çoğunda gaz depolama özelliği de bulunmaktadır. Böylece daha fazla miktarlarda gazın depolanması mümkün olabilmektedir. Alternatif olarak gaz, düşük basınçlı ayrı bir gaz toplayıcıda veya basınç altında sıkıştırılarak depolanabilir. Havasız çürütme sırasında üretilen gaz, hacimce yaklaşık %65-70 arasında metan içermektedir. Geri kalan %0-5 lik kısmın büyük miktarı karbondioksit içermekte ve düşük miktarlarda N 2, H 2, H 2 S, su buharı ve diğer gazlar gözlenmektedir. Çürütücü gazının özgül ağırlığı havaya oranla yaklaşık 0.86 dır. Havasız bir çürütücünün düz bir şekilde işletildiğinin en önemli göstergesi gaz üretimidir. Üretilen biyogaz yakıt olarak kullanılabilmektedir. Birim uçucu katı madde giderimi başına üretilen gaz hacmi m /kg UKM olarak kabul edilebilmektedir. Fakat beslenen çamurda gözlenen değişken uçucu katı madde konsantrasyonları ve çürütücüdeki biyolojik aktiviteye bağlı olarak gaz üretimi, çok geniş bir aralıkta salınım gösterebilmektedir. Gaz üretimi ayrıca bir de kişi başına üretilen gaz hacmi cinsinden de tahmin edilebilmektedir. Örneğin evsel atıksuların biyolojik arıtma ile arıtıldığı bir arıtma tesisinde gaz üretimi yaklaşık 28 m /10 kişi. olmaktadır. Metan gazının standart şartlar altında (20 C ve 1 atm basınçta) 5800 kj/ m ısıl değeri vardır. Çürütücülerde üretilen toplam gazın yaklaşık % 65 inin metan içerikli olduğu kabul edilerek, çürütücü gazının ısıl değeri kj/ m olarak alınabilmektedir. Üretilen biyogaz içerisinde H 2 S, N 2, partikül madde ve su buharı bulunduğundan, çürütücü gazının kuru veya ıslak yıkayıcılardan geçirilerek temizlenmesi ve daha sonra içten yanmalı motorlarda kullanılması tavsiye edilmektedir. Hidrojen sülfürün hacimsel olarak 100 ppm değerini geçmesi durumunda ise bu gazın giderilmesi için ayrı bir tesisat kurulmalıdır. Stabilizasyonun derecesi ayrıca uçucu katı maddelerdeki giderim yüzdesi ile ölçülmektedir. Alkalinite ve uçucu asit içeriği de lük olarak takip edilmelidir. Çürütücülerin boyutlandırılmasında en fazla başvurulan yaklaşım, yükleme faktörü seçilerek çürütücü hacminin hesaplanmasıdır. Bunun için birim çürütücü hacmi başına bir de yüklenen uçucu katı madde miktarı kullanılmaktadır. Katı madde yükleme hızı için uygun aralık kg UKM/m. olarak verilmektedir. Yüksek uçucu katı madde yüklemelerinde başta amonyak olmak üzere reaktör içerisinde zehirli madde birikimi veya metan üreten mikroorganizmaların (arkelerin) sistemden yıkanması gözlenmektedir. Seyreltik çamur ile çürücülerin beslenmelerinde, işletme sırasında gözlenebilecek olumsuzluklar şu şekilde sıralanabilir; düşük hidrolik bekleme süreleri, düşük uçucu katı madde giderimleri, düşük metan üretimleri, yetersiz alkalinite miktarı, yüksek ısıtma ihtiyacı ve nispeten sulu olan çamurun bir sonraki sisteme taşınması için daha yüksek maliyet ihtiyacı. Çürütücülerin boyutlandırılmasında göz önüne alınan diğer bir yaklaşım ise kişi başına düşen reaktör hacmi seçimidir. Bu değer farklı atıksu çamurları için farklı aralıklarda olmaktadır. Örneğin ön çöktürme çamuru için bu aralık

57 m /kişi olarak verilirken, karışık (ön çöktürme + atık aktif çamur) çamurlar için bu aralık m /kişi olmaktadır. Tam karışımlı mezofilik yüksek hızlı havasız bir çamur çürütücüde tahmin edilen uçucu katı madde giderimleri 0, 20 ve 15 lük çürütme zamanlarına göre sırasıyla % 65.5, 60 ve 55 şeklinde olabilmektedir. Havasız çürütücülerin tasarımında kullanılan silindirik betonarme tankların yanında son yıllarda uygulamaları hızla artan konvansiyonel betonarme ve yumurta kesitli çelik tanklar da bulunmaktadır. Bu tanklar özellikle karıştırma veriminin artması, ısı yalıtımının daha iyi bir şekilde gerçekleşmesi ve tabanda biriken kum vb. inorganik katı maddelerin daha etkili bir şekilde sistemden uzaklaştırılması amacıyla tasarlanmıştır. Dairesel betonarme tankların çapları 6-8 m arasında seçilebilmektedir. Tank tabanı genellikle konik yapıda ve merkeze doğru eğimlidir. Çamurlar tankın tabanından çekileceği için minimum eğim 1 dikey-6 yatay olacak şekilde yapılmalıdır. Tam karışımlı mezofilik yüksek hızlı havasız çamur çürütücülerin boyutlandırılmaları sırasında kullanılan tasarım kriterleri Tablo E6.9 de verilmiştir. Tablo E6.9 Tam karıģımlı mezofilik yüksek-hızlı havasız çamur çürütücülerin boyutlandırılmaları sırasında kullanılan tasarım kriterleri Parametre Birim Değer Hacim esaslı m /kişi Ön çöktürme çamuru Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu Katı madde yükü kg UAKM/m Katı madde bekleme süresi ç) Havalı Çürütme Havalı çürütme prosesi, atık aktif çamura, karışık (ön çöktürme + atık aktif çamur veya ön çöktürme + damlatmalı filtre çamuru) çamurlara veya uzun havalandırmalı aktif çamur proseslerinde ortaya çıkan çamurlara uygulanmaktadır. Bu yöntem, kapasitesi 2 m /s ye kadar olan tesislerde başarıyla uygulanmaktadır. Uçucu katı madde giderimleri havasız çürütme prosesi ile yaklaşık aynı oranda gerçekleşmektedir. Duru fazda ise havasız çürütme prosesine kıyasla daha düşük BOİ konsantrasyonları bulunmaktadır. Havalı çürütme uygulaması ile kokusuz, humus benzeri, biyolojik olarak kararlı nihai ürünler elde edilebilmekte ve çamurun bünyesindeki temel gübre değerleri geri kazanılabilmektedir. İşletilmeleri nispeten kolaydır ve ilk yatırım maliyetleri düşüktür. Çamurların ayrı olarak çürütülmeleri sırasında, biyolojik çamurun havalı olarak çürütülmesi daha cazip bir seçenektir. Fakat bu stabilizasyon yönteminin en belirgin mahzurlarından birisi havalandırma için gerekli oksijenin sağlanabilmesi sırasında yüksek enerji masraflarına gerek duyulmasıdır. Ayrıca bu çamurların susuzlaştırılma özellikleri zayıftır. Havalı sistemler ortam sıcaklığından, tank geometrisinden, beslenen çamur konsantrasyonundan, karıştırma/havalandırma ekipmanlarının tipinden ve tankın yapıldığı malzemeden önemli ölçüde etkilenmektedir. Faydalı yan ürün olan metan üretimi ve enerji geri kazanımının gözlenmemesi ise prosesin diğer mahzurlarıdır. İyi bir patojen gideriminin sağlanabilmesi için 20 C de katı madde bekleme süresinin en az 40, 15 C de ise en az 60 olması gerekmektedir. 40 ün altında işletilen havalı çürütücülerde, iyi verimde patojen giderimi istenirse, ilave depolama kapasitesinin veya yoğunlaştırıcının bulunması gerekmektedir. Yukarıda önerilen çamur bekleme sürelerinde işletilmeyen havalı çürütücülerde, patojen içeriklerinin, uçucu katı madde giderimlerinin ve vektör canlılar için cazip olmayan ortamların oluşup oluşmadığı sürekli kontrol edilmeli ve izlenmelidir. Havalı çürütme prosesi, aktif çamur prosesine benzemektedir. Ortamda mevcut besin tükenince, mikroorganizmalar kendi protoplazmalarını tüketmeye başlayarak hücre onarım reaksiyonları için gerekli enerjiyi temin etmektedirler. Enerjinin hücre dokusundan temin edilmeye başlandığı süre boyunca mikroorganizmalar içsel solunum fazda bulunurlar. Hücre dokusu oksijenin varlığında karbondioksit, su ve amonyağa oksitlenmektedir. Gerçekte hücre dokusunun yaklaşık %75-57

58 80 i okside olmakta ve geri kalan %20-25 i inert maddelerden ve biyolojik olarak giderilemeyen organik bileşiklerden meydana gelmektedir. Çürüme devam ettiği sürece, amonyak sonuçta nitrata okside olmaktadır. Biyolojik olarak giderilemeyen uçucu katı maddeler havalı çürümenin nihai ürünlerini oluşturmaktadır. Organik azotun nitrata oksitlenmesi sırasında ortamda hidrojen iyonları artmakta ve çamurda yeterli tamponlama kapasitesi yoksa ph değerinde azalmaya sebep olmaktadır. 1 kg amonyağın oksitlenmesi sırasında yaklaşık 7 kg CaCO alkalinitesi tüketilmektedir. Nitrifikasyon ile tüketilen alkalinitenin teorik olarak yaklaşık yarısı (%50 si) denitrifikasyon ile geri kazanılabilmektedir. Çürütücü içerisindeki çözünmüş oksijen değeri çok düşük seviyelerde tutulursa (<1 mg/l), nitrifikasyon gerçekleşemeyecektir. Havalı çürütücülerin havalandırma ve karıştırma arasında işletilmeleri sırasında ph kontrolü de sağlanırsa yüksek hızlarda denitrifikasyon gerçekleşmektedir. Reaktör içerisindeki ph nın 5.5 değerinin üzerinde kalabilmesi için yeterli tamponlama kapasitesi yoksa mutlaka tesis içerisinde alkalinite besleme sistemi kurulması gerekmektedir. Sistemin tamponlama kapasitesi hava ile sıyırma sebebiyle de azalmaktadır. Ayrıca nitrat iyonlarının artmasıyla ph değerinde düşme gözlenmekte ve düşük ph değerleri filamentli mikroorganizmaların reaktör içerisinde artmasına yol açabilmektedir. Havalı çürütücüler kesikli veya sürekli sistemler olarak işletilmektedir. Konvansiyonel havalandırmalı çürütme prosesinin tasarımı sırasında, sıcaklık, katı madde giderimi, beslenen çamurun katı madde konsantrasyonu, tank hacmi, oksijen ihtiyacı ve prosesin işletilmesi dikkate alınmalıdır. Havalı tankların çoğu açık tanklar olarak inşa edilmektedir. Bu sebeple çürütücüler içerisindeki ısı, hava koşullarına bağlı olarak değişmekte ve geniş bir aralıkta salınım gösterebilmektedir. Diğer tüm biyolojik sistemlerde olduğu gibi düşük sıcaklık değerleri prosesin yavaşlamasına, yüksek sıcaklıklar ise prosesin hızlanmasına sebep olmaktadır. Sıcaklık kayıplarının da mutlaka dikkate alınması gerekmektedir. Tankın yer üzerinde kalan kısımları yalıtım malzemesi ile kaplanması, yüzeysel havalandırma yerine tankın içersine batmış şekilde yerleştirilen havalandırma ekipmanı kullanılması, çok soğuk iklimlerde kapalı tankların kullanımı veya çamurun ısıtılması yoluna gidilebilmektedir. Kısaca beklenen en düşük işletme sıcaklığında gerekli çamur stabilizasyonu gerçekleşebilmeli ve beklenen en yüksek işletme sıcaklığında ise en yüksek oksijen ihtiyacı sağlanabilmelidir. Havalı çürütmenin diğer bir amacı da uzaklaştırılacak katı madde kütlesinin azaltılmasıdır. Katı madde gideriminin sadece çamurun biyolojik olarak giderilebilen kısmı ile gerçekleştiği düşünülse de organik olmayan maddelerin de bir miktar parçalanması mümkün olabilmektedir. Havalı çürütme ile uçucu katı madde giderimleri % 5-50 arasında gözlenmektedir. Sıcaklığın dışında bu giderim verimini etkileyen diğer parametre ise çamur yaşıdır. Havalı çürütmenin tam karışımlı ve kademeli (iki veya üç kademeli) konfigürasyonunda, toplam çamur yaşı eşit bir şekilde kademeler arasında bölünmelidir. Havalı çürütme proseslerinin verimlerinde önemli etkisi olan çamur yaşının, tasarım ve işletme sırasında mutlaka dikkate alınması gerekmektedir. Örneğin çürütücü önünde yoğunlaştırma işlemi uygulanacak ise çürütücüye beslenecek çamurun katı madde konsantrasyonu ve böylece çürütücünün hacmi başına verilmesi gerekli oksijen miktarı da artacaktır. Besleme akımındaki yüksek katı madde konsantrasyonları daha uzun çamur yaşlarına ve daha küçük çürütücü hacimlerine ihtiyaç göstermektedir. Ayrıca özellikle kesikli beslenen sistemlerde duru faz oluşumu daha az olacaktır ve bu durum proses kontrolünde kolaylık sağlayacaktır. Yoğunlaşmayı takip eden çürütücülerde ise daha yüksek uçucu katı madde giderimleri gözlenmektedir. Fakat katı içerikleri %.5-4 den yüksek olan durumlarda, karıştırma ve havalandırma işlemleri zorlaşmaktadır. Bu sebeple %4 den yüksek katı madde içeriklerinde, çürütücülerde yeterli karıştırma ve havalandırmanın sağlanabildiğinden emin olunması gerekmektedir. Yoğunlaştırma sırasında polimer kullanımı ile bu çamurların çürütülmeleri sırasında karıştırılmaları için daha yüksek miktarlarda enerji ihtiyacı gerekecektir. Havalı çürütme sırasında hücre dokusunun tamamıyla oksidasyonu (nitrifikasyon dahil) sırasında gerekli oksijen ihtiyacı 7 mol/mol hücre veya yaklaşık 2. kg/kg hücre dir. Karışık çamurun içerisindeki ön çöktürme çamurundaki BOİ nin tamamıyla oksidasyonu için ise giderilen BOİ nin 1 kilogramı başına kg oksijen ihtiyacı gözlenmektedir. Bütün işletme şartlarında, sistemde kalan oksijen miktarı 1 mg/l den yüksek olmalıdır. Çürütücü önünde yoğunlaştırma uygulanmamışsa, çürütücüden çıkan arıtma çamurları bir sonraki işleme verilmeden önce üst sularının ayrılıp daha yoğun çamur içeriği elde edilmelidir. Havalı çamur çürütücülerin boyutlandırılmaları sırasında kullanılan tasarım kriterleri Tablo E6.10 da verilmiştir. 58

59 Tablo E6.10 Havalı çamur çürütücüler için tasarım kriterleri Parametre Birim Değer Katı Madde Bekleme Süresi 20 C de C de 60 Uçucu Katı Madde Yüklemesi kg.m / Oksijen İhtiyacı Hücre dokusu kg O 2 /kg UAKM 2. Ön çöktürme çamurundaki BOİ tüketilen Karıştırma İçin Enerji İhtiyacı Mekanik karıştırıcılar kw/10.m Difüzörlü karıştırıcılar m /m.dk Havuzdaki Çözünmüş Oksijen mg/l 1-2 Uçucu Katı Madde Giderimi % 8-50 Havalı çürütmenin birinci kademesi termofilik, ikinci kademesi mezofilik sıcaklıklarda işletilen iki kademeli çürütme tipi, konvansiyonel ve yüksek saflıkta oksijen ile gerçekleşen ototermal termofilik çürütme tipi ve yüksek saflıkta oksijenli çürütme tipi de bulunmaktadır. Bu tipteki havalı çürütme prosesleri son yıllarda atıksu çamurlarının stabilizasyonu amacıyla sıkça uygulanmaktadır. d) Çamurların ġartlandırılması Şartlandırma, arıtma çamurunun susuzlaştırılma özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla uygulanmaktadır. Günümüzde en yaygın ve ekonomik şartlandırma yöntemi kimyasal ilavesi ile şartlandırmadır. Kimyasal şartlandırma uygulaması ile giriş akımında %90-99 olan su muhtevası %65-85 değerine kadar azaltılabilmektedir. Kimyasal şartlandırma ile katı maddeler pıhtılaşarak bünyelerinde absorbe ettikleri suyu salmaktadırlar. Şartlandırma uygulamaları özellikle santrifüj, bant filtre ve filtre pres gibi mekanik susuzlaştırma sistemlerinin gelişimlerinden sonra artmıştır. Demir klorür, kireç, alum ve organik polimerler gibi kimyasal maddeler şartlandırma amacıyla kullanılmaktadır. Demir tuzları ve kireç, çamurun kuru katı kısmını %20-0 oranında arttırırken, polimerlerin kuru katı oranına bir etkisi yoktur. Kireç ile yapılan şartlandırmada ph nın çok yüksek değerlere çıkması, kuvvetli amonyak kokusuna ve kireç ile taşlaşma problemine sebep olmaktadır. Filtre pres ile susuzlaştırma öncesinde polimer kullanımı önerilmemektedir. Kimyasal şartlandırıcılar genellikle sıvı formda daha kolay uygulanabilmektedir. Bu sebeple toz (kuru) halde olan kimyasalların çözülebilmeleri için tesis içerisinde ayrı tankların inşa edilmesi gerekmektedir. Bu tankların en az 1 lük kimyasal madde temin edilecek hacimlere sahip olmaları gerekmektedir. Ayrıca bu tanklar ve ekipmanlar korozyona karşı dayanıklı malzemelerden yapılmalıdır. Laboratuvar ve pilot ölçekli testler yapılarak en uygun şartlandırıcı dozajı ve tipi belirlenmelidir. En yaygın olarak kullanılan laboratuvar testleri Buchner hunisi testi, kapiler emme süresi testi ve standart jar test deneyidir. Kimyasal şartlandırıcı tipini ve dozajını etkileyen faktörler, katı madde özellikleri ve kullanılan karıştırıcı tipidir. Ayrıca şartlandırmayı takiben uygulanacak susuzlaştırma yöntemi de önemlidir. En önemli katı madde özellikleri ise katı maddenin kaynağı, konsantrasyonu, yaşı, ph ve alkalinitesidir. Katı madde konsantrasyonu, eklenecek şartlandırıcının dozajını ve bu şartlandırıcının çamur içerisindeki eğilimini etkilemektedir. Zor susuzlaşan çamurların şartlandırılmalarında yüksek dozajlarda kimyasal maddeye ihtiyaç duyulmakta ve genelde kuru kek oluşumu gözlenmemektedir. Ayrıca bu çamurların süzüntü suyu kalitesi de düşüktür. En kolaydan en zora doğru susuzlaşabilen çamur tipleri şu şekilde sıralanmaktadır; Ham ön çöktürme çamuru Ham karışık (ön çöktürme + damlatmalı filtre) çamur Ham karışık (ön çöktürme + atık aktif) çamur Havasız olarak çürütülmüş ön çöktürme çamuru Havasız olarak çürütülmüş karışık (ön çöktürme + atık aktif) çamur Ham atık aktif çamur 59

60 Havalı olarak çürütülmüş çamurlar Polimer dozajları aynı zamanda molekül ağırlığı, iyonik kuvvet ve kullanılan polimerin aktivite seviyesine göre de değişmektedir. Kullanılacak polimer dozajları ile ilgili olarak üretici firmaya danışılması gerekmektedir. Eklenen şartlandırıcının verimli bir şekilde çalışması için karıştırmanın önemli etkisi bulunmaktadır. Çamur ile pıhtılaştırıcı madde homojen bir şekilde karışabilmelidir. Ancak karıştırma hızı oluşan flokların parçalanmaması için uygun aralıkta seçilmelidir. Ayrıca çamurlar şartlandırıldıktan sonra en kısa zamanda susuzlaştırma birimine gönderilmelidir. Şartlandırıcı kimyasallar susuzlaştırma öncesinde ayrı bir tankta karıştırılacağı gibi, susuzlaştırma ünitesinin beseleme akımında da çamura doğrudan eklenebilir. Kimyasal ilavesi ile şartlandırmanın haricinde ısı ile arıtma, çamurların ön ısıtılmaları ve donma-çözülme gibi yöntemler de arıtma çamurlarının şartlandırılmaları amacıyla uygulanmaktadır. e) Çamurların SusuzlaĢtırılması Susuzlaştırma, arıtma çamurunun nem içeriklerinin azaltılması amacıyla uygulanan fiziksel bir işlemdir. Susuzlaştırma aşağıdaki sebeplerden biri veya birden fazlası amacıyla uygulanmaktadır: Çamur hacminde belirgin bir azalma sağlamak suretiyle arıtma çamurlarının nihai uzaklaştırma alanına nakliye masraflarını düşürmek Susuzlaştırılmış çamur keklerinin çok daha kolay bir şekilde kürek ve benzeri aletlerle taşınabilmelerini sağlamak Yakma uygulaması için çamurun kalorifik değerini arttırmak Kompostlaştırma uygulaması için ilave edilmesi gereken yardımcı maddelerin miktarlarını azaltmak Arıtma çamurlarındaki fazla nemin giderilerek kokusuz ve kokuşmaya elverişsiz kek oluşumunu sağlamak Nihai uzaklaştırmada düzenli depolama tercih edilirse bu sahalarda meydana gelecek sızıntı suyu üretimini azaltmak Susuzlaştırma amacıyla uygulanan doğal yöntemler sırasında buharlaşma ve süzülme işlemleri gerçekleşmektedir. Mekanik olarak gerçekleştirilen susuzlaştırma yöntemlerinde ise, çamurların susuzlaştırılmaları mekanik sistemler kullanılarak fiziksel olarak çok daha hızlı gerçekleşebilmektedir. Mekanik yöntemler arasında filtrasyon, sıkma, kapiler hareket, santrifüj (merkezkaç kuvveti) ile ayırma ve sıkıştırma yer almaktadır. Susuzlaştırma yönteminin seçiminde göz önüne alınması gereken en önemli etkenler çamurun tipi, susuzlaştırmadan sonra oluşacak ürünün (kek) özelliği ve alan ihtiyacıdır. Yer temini problemi yoksa kurutma yatakları veya laler tercih edilebilir. Ancak dar alanlarda inşaa edilen arıtma tesislerinde genellikle mekanik susuzlaştırma yöntemleri uygulanmaktadır. Havasız olarak çürütülmüş çamurlar başta olmak üzere bütün çamur tiplerinin susuzlaştırılmaları sırasında meydana gelebilecek istenmeyen koku oluşumu kontrol altına alınmalıdır. Ayrıca havalı olarak çürütülmüş çamurların mekanik yöntemlerle susuzlaştırılmaları tavsiye edilmemektedir. Çünkü çürütme prosesi sırasında katı maddeler çözünmüş hale geçerek partikül boyutlarında azalma meydana gelmekte ve bu husus mekanik olarak susuzlaştırma işlemini zorlaştırmaktadır. Bu sebeple havalı çürütme uygulanmış çamurlara mekanik susuzlaştırma yöntemlerinin yerine doğal (kum yatakları vb) susuzlaştırma yöntemleri önerilmektedir. En yaygın olarak uygulanan mekanik ve doğal çamur susuzlaştırma yöntemleri santrifüj ile susuzlaştırma, bant filtre, filtre presler, kurutma yatakları ve lalerdir. Ayrıca çamur yatağının tabanı geçirimsiz bir malzeme ile kaplanmış, sazlık ve benzeri bitki örtüsüyle kaplanmış çamur kurutma yatakları da uygulanmaktadır. Vakum filtreler ise çok uzun yıllardan beri uygulanmış fakat son yıllarda daha verimli seçeneklerin ortaya çıkması ile birlikte uygulamaları önemli oranda azalmıştır. 60

61 f) Mekanik SusuzlaĢtırma Yöntemleri 1) Santrifüj ile Susuzlaştırma; Santrifüj ile susuzlaştırma işlemi çamur suyunun santrifüj kuvvetlerinin etkisi altında ayrılarak daha yoğun çamur keki haline getirilmesidir. İnce ve düşük yoğunluklu katı maddeler içeren süzüntü suyu tesis başına geri verilmektedir. Çamurun tipine bağlı olarak oluşacak kekte %10-0 arasında değişen TKM içeriklerine ulaşılabilmektedir. Yakma ve düzenli depolama gibi nihai uzaklaştırma yöntemlerinde çamur kekinin konsantrasyonunun % 25 den büyük olması öngörülmektedir. Şartlandırma amacıyla ilave edilen polimer dozajı ise kg/10 kg TKM aralığındadır. Santrifüj ile susuzlaştırma işlemi aynı zamanda çamurların yoğunlaştırılması amacıyla da uygulanmaktadır. Ön çöktürme çamurlarının santrifüj ile susuzlaştırılmasından sonra çamur kekinde % 25-5 arasında katı madde içeriğine ulaşılabilmektedir. Bu çamurlarda katı madde tutma oranları ise kimyasal ilaveli ve kimyasal ilavesiz uygulamalar için sırasıyla % ve % 95 den büyük olmaktadır. 2) Bant Filtre ile Susuzlaştırma; Bant filtre ile susuzlaştırma işleminde çamur sürekli olarak beslenmektedir. Bu yöntemin üç temel prensibi kimyasal şartlandırma, yerçekiminin etkisiyle drenaj işlemi ve susuzlaştırılma amacıyla mekanik basınç uygulamasıdır. Bant filtrelerin birçok uygulamasında, şartlandırılmış çamur yerçekimi etkisi ile drenaj kısmına verilerek burada yoğunlaşmaya bırakılmaktadır. Bu bölmede serbest suyun büyük bir kısmı yerçekiminin etkisiyle çamurdan ayrılarak giderilmektedir. Bu bölmeyi takiben düşük basınç uygulanan kısım yer almaktadır. Burada uygulanan düşük basınç altında, şartlandırılmış çamur karşılıklı geçirimli bez bantların arasında ezilmektedir (sıkıştırılmaktadır). Bu sıkma ve kesme kuvvetleri daha fazla suyun çamurdan salınmasına yardımcı olmaktadır. Susuzlaştırma sonucunda oluşan çamur keki, bantlardan sıyırıcı bıçaklar yardımıyla sıyrılarak uzaklaştırılmaktadır. Mevcut bant genişlikleri m arasındadır. Evsel atıksu çamurları için en yaygın olarak kullanılan bant genişliği 2 m dir. Susuzlaştırılan çamur tipine ve konsantrasyonuna bağlı olarak, çamur yükleme hızları kg/m.sa, hidrolik yüklemeler ise kayış genişliğine bağlı olarak L/m.s arasında değişmektedir. Susuzlaştırma yapılarında hidrojen sülfür (H 2 S) ve diğer gazların giderimi için yeterli havalandırmanın sağlanabilmesi için tasarım sırasında gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir. Bant filtre ve santrifüjle çamur susuzlaştırmada kullanılan polimer dozajları ve bant filtrelerin farklı arıtma çamuru tipleri için susuzlaştırma performansları sırasıyla Tablo E6.11 ve Tablo E6.12 de verilmiştir. Tablo E6.11 Bant-filtre ve santrifüjle çamur susuzlaģtırmada kullanılan polimer dozajları kg/ton TKM Çamur Tipi Bant filtre Santrifüj Ön çöktürme çamuru Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu Atık aktif çamur Havasız olarak çürütülmüş ön çöktürme çamuru Havasız olarak çürütülmüş ön çöktürme + atık aktif çamur Havalı olarak çürütülmüş ön çöktürme + atık aktif çamur

62 Tablo E6.12 Bant-filtrelerin farklı arıtma çamur tipleri için susuzlaģtırma performansları Çamur Tipi Kuru katı madde beslemesi (%) Bir metre bant uzunluğu baģına yükleme hızı Kuru polimer (g/kg TKM) Kekteki katı madde (%) L/s kg/sa Değer Aralık Ön çöktürme çamuru Atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur (50:50) a Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur (40:60) a Ön çöktürme çamuru damlatmalı filtre humusu Havasız olarak çürütülmüş Ön çöktürme çamuru Atık aktif çamur Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Havalı olarak çürütülmüş Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur (yoğunlaşmamış) Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur (50:50) a (yoğunlaşmış) a Ön çöktürme ve atık aktif çamurdaki kuru katı miktarlarına göre oranlanmıştır. ) Filtre Pres ile Susuzlaştırma; Mekanik susuzlaştırma yöntemlerinden bir diğeri ise filtre preslerdir. Bunların sabit ve değişken hacimli olmak üzere iki farklı tipi bulunmaktadır. Bant filtrelerden en önemli farkı çamurların suyunu verebilmelerinin arttırılması amacıyla daha yüksek basınçlar uygulanmasıdır. Bu susuzlaştırma yönteminin avantajları yüksek konsantrasyonlarda katı madde içeren kek oluşumu, yüksek süzüntü suyu kalitesi ve yüksek katı tutma kapasitesidir. Fakat mekanik teçhizat daha karmaşık yapıdadır, daha yüksek kimyasal madde ilavesine ve insan gücüne ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca filtre bezinin ömrü daha kısadır. Filtre presler, sabit ve değişken hacimli yerleştirilmiş plakalı olmak üzere iki tipte bulunmaktadır. Her iki tipteki filtre preslerin tasarımı sırasında göz önünde bulundurulması gereken faktörler şunlardır: a) susuzlaştırılmanın gerçekleştirildiği odada yeterli havalandırma olmalıdır, b) yüksek basınca sahip yıkama ünitesi bulunmalıdır, c) kireç kullanıldığı durumda oluşan kalsiyum taşlaşmasının giderilmesi için bir asit yıkama sirkülasyon sistemi bulunmalıdır, ç) şartlandırıcı tankının önünde bir çamur öğütücü bulunmalıdır, d) filtre-presi takiben bir kek parçalayıcısı bulunmalıdır (özellikle susuzlaştırılmış çamur yakılacak ise) ve e) plakaların bakımı ve uzaklaştırılması sırasında kullanılacak yedek ekipman bulunmalıdır. g)doğal SusuzlaĢtırma Yöntemleri 1) Çamur Kurutma Yatakları; Çamur kurutma yatakları özellikle çürütülmüş arıtma çamurlarının ve yoğunlaştırma uygulanmamış uzun havalandırmalı aktif çamur sistemlerinden üretilen çamurların susuzlaştırılması amacıyla yaygın olarak uygulanan doğal bir çamur susuzlaştırma yöntemidir. Bu yataklarda kurutulma işleminden sonra oluşan katılar düzenli depolama alanlarında uzaklaştırılabilirler veya toprak iyileştirici olarak kullanılabilirler. Başlıca üstünlükleri, düşük maliyetleri, işletme ve bakım ihtiyaçları ile kurutulmuş üründeki yüksek katı içerikleri sayılabilir. Fakat geniş alanlara ihtiyaç göstermeleri, 62

63 iklim değişikliğinin kuruma özellikleri üzerindeki önemli etkisi, çamur kekinin uzaklaştırılması sırasında insan gücüne ihtiyaç duyulması, haşere ve potansiyel koku oluşumunun gözlenmesi en önemli mahzurlarını oluşturmaktadır. 2)Klasik kum dolgulu çamur kurutma yatakları; Klasik kum dolgulu çamur kurutma yatakları genellikle küçük ve orta ölçekli yerleşim yerlerinde uygulanmaktır. Nüfusu den büyük olan yerleşim yerlerinde uygulanmaları tavsiye edilmez. Çünkü bu yatakların ilk yatırım maliyetleri, oluşan çamur keklerinin yataktan kaldırılması ve uzaklaştırılması için gerekli maliyetler, yatak içerisindeki kumun geri yerleştirilmesi ve büyük alanlara ihtiyaç duyulması gibi dezavantajları, nüfusu büyük olan yerlerde kullanımlarını kısıtlamaktadır. Tipik bir kurutma yatağında, arıtma çamuru yatağa mm kalınlığında serilerek kurumaya bırakılmaktadır. Çamurun ihtiva ettiği su, çamur yatağı ve destekleyici kum içerisinde süzülerek drenaj ile ayrılmaktadır. Ayrıca yatak yüzeyinin hava ile temas eden kısımlarında meydana gelen buharlaşma çamurun su muhtevasını azaltmaktadır. Fakat çamur suyunun büyük bir kısmı çamurdan drenaj ile giderildiği için yatağın tabanında yeterli drenaj sisteminin tasarlanması gerekmektedir. Bu amaçla kurutma yatağı drenaj hattı (delikli plastik veya seramik borular) ile teçhizatlandırılmaktadır. Drenaj boruları minimum % 1 eğim ile döşenerek üzeri kaba çakıl veya kırma taşlar ile kapatılarak desteklenmektedir. Kum tabakasının kalınlığı mm aralığında olmalıdır ve yatağın temizliği sırasında bir miktar kum kaybının dikkate alınması gerekmektedir. Daha kalın kum tabakası drenajı engelleyebilmektedir. Kurutma yataklarına serilen kumun üniformluk katsayısı 4 den küçük ve kum daneciklerinin etkili boyutu mm arasında değişmelidir. Kurutma alanı farklı yataklara bölünmekte ve bu yataklar 6 m genişlikte ve 6-0 m uzunlukta olmak üzere tasarlanmaktadır. Çamur kurutma yataklarına gelen borular içerisindeki en düşük hız 0.75 m/s olmalıdır. Arıtma çamurları tamamen drene olduktan ve kuruduktan sonra kurutma yataklarından uzaklaştırılmaktadır. Kurumuş çamurun iri ve çatlamış görünümde yüzeyi bulunmakta ve genellikle siyah veya koyu kahverengi renkte olmaktadır. Uygun şartlar altında işletilmiş kurutma yataklarında kurutulan çamurların nem oranları lük kurutma süresi sonrasında yaklaşık % 60 olmaktadır. Kurutulmuş çamur kekleri insan gücü yardımıyla el arabalarına veya kamyonlara küreklerle yüklenmektedir. Fakat çamur kekleri özel mekanik ekipmanlar yardımıyla da uzaklaştırılabilmektedir. Açık kurutma yataklarında istenmeyen koku oluşumu gözlenebilmektedir. Bu sebeple tasarım sırasında oluşabilecek kokuya karşı önlem alınması gerekmektedir. Bu yataklar yerleşim yerlerinden en az 100 m uzaklıkta inşa edilmelidir. Çamur kurutma yataklarının yükleme kriterleri kişi başına gerekli kurutma yatağı alanı (m 2 /kişi) veya bir yılda birim yatak alanına yüklenebilecek TKM miktarı (kg/m 2.yıl) olarak düşünülmektedir. Kapalı kurutma yatakları, yağmur, kar gibi olumsuz hava şartlarından etkilenmeyecekleri için daha fazla arıtma çamuru yüklemelerine izin verebilmektedir. Farklı arıtma çamuru tipleri için açık kurutma yataklarında susuzlaştırmada gerekli alan ihtiyaçları Tablo E6.1 da verilmiştir. Tablo E6.1 Farklı arıtma çamuru tipleri için açık kurutma yataklarında susuzlaģtırma sırasında gerekli alan ihtiyaçları Çamur Tipi Alan (m 2 /kiģi) Çamur Yükleme Hızı (kg TKM/m 2.yıl) Çürütülmüş ön çöktürme çamuru Çürütülmüş ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu Çürütülmüş ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur Çürütülmüş ön çöktürme çamuru + kimyasal çamur ) Çamur kurutma laleri; Çamur kurutma laleri özellikle çürütülmüş çamurların kurutulmaları amacıyla uygulanmaktadır. Bu laler ham çamurların, kireç ihtiva eden çamurların veya duru fazında yüksek kirlilik içeren çamurların kurutulmaları sırasında istenmeyen koku oluşumlarından dolayı uygun değildir. Çamur kurutma yataklarında olduğu gibi çamur kurutma lalerinin verimleri de hava şartlarından önemli ölçüde etkilenmektedir. Yağmur, kar ve benzeri yağışlar ve düşük sıcaklıklar susuzlaştırma prosesini engellemektedir. Bu sebeple buharlaşma hızının yüksek olduğu bölgelerde uygulanmaları tavsiye edilmektedir. Özellikle yeraltı sularının korunması ile ilgili yönetmelikler, yüzey altı drenajı yoluyla susuzlaştırma prosesinin uygulamalarını kısıtlamaktadır. 6

64 İçme suyu amaçlı kullanılan bir yeraltı su kaynağına yakın olan kurutma lalerinin tabanı geçirimsiz hale getirilmelidir. Aksi takdirde süzülme ile gerçekleştirilen susuzlaştırma önemli oranda sınırlandırılmalıdır. Şartlandırılmamış çürütülmüş arıtma çamurları genellikle m derinlikte olacak şekilde kurutma lalerine eşit olarak dağıtılarak serilmelidir. Susuzlaştırmanın esas mekanizması buharlaşmadır. Duru faz ayrılarak arıtma tesisinin başına geri verilmektedir. Katı içeriği %25-0 arasında olan kurutulmuş çamurlar mekanik olarak lalerden uzaklaştırılmaktadır. Lalerin birkaç aydan birkaç yıla kadar değişebilen aralıklarda yükleme döngüleri bulunmaktadır. Tipik olarak, arıtma çamurları lalere 18 ay boyunca pompalamakta ve daha sonra laler 6 ay boyunca dinlenmeye bırakılmaktadır. Katı (TKM) yükleme hızları 6-9 kg/m.yıl la kapasitesindedir. Temizleme, bakım, onarım veya acil durumlar için laler en az iki gözlü olarak tasarlanmalıdır. ğ)isıl Kurutma Isı ile kurutma arıtma çamurlarının ihtiva ettikleri suyun buharlaştırılması ve klasik susuzlaştırma yöntemleri ile elde edilebilen nem içeriklerinden daha düşük nem içeriklerinin elde edilebilmesi amacıyla ısı uygulanmasıdır. Ayrıca, çamurların stabilizasyonu da gerçekleştirilmiş olmaktadır. Bu yöntemle elde edilen kurutulmuş arıtma çamurlarının uzaklaştırılması amacıyla gerekli nakliye masrafları çok daha düşük olmaktadır. Ayrıca ilave patojen giderimleri gerçekleşmekte ve bu ürünlerin depolanabilirlikleri ve pazarlanabilirlikleri iyileşmektedir. Bu yöntemle ıslak katılara ısı transferi gerçekleştirilmektedir. Isı transfer yöntemleri konveksiyon (dolaylı), kondüksiyon (dolaysız), radyasyon (kızılötesi) veya bunların kombinasyonu şeklinde olabilir. Konveksiyon sistemlerinde ıslak çamur ısı transfer mekanizması (genellikle sıcak gazlar) ile doğrudan temas halindedir. Kondüksiyon sistemlerinde ise ıslak çamur ile ısı transfer mekanizması (genellikle buhar veya diğer sıcak sıvılar) arasında birbirlerinin temasını önleyecek bir duvar bulunmaktadır. Radyasyon ile kurutma sistemlerinde, kızılötesi lambalar, elektrikli rezistanslar ve benzeri radyasyon yayan ısı kaynakları kullanılarak ıslak çamurun suyu buharlaştırılmaktadır. Isı kaynakları olarak kömür, yağ, gaz, kızılötesi radyasyon veya kurutulmuş çamur kullanılmaktadır. En yaygın kullanılan konveksiyon ile kurutma sistemi akışkan yataklı kurutma yöntemidir. Bu yöntemde buhar kazanı ve akışkan yatak ile teçhizatlandırılmış bir kurutma sistemi bulunmaktadır. Buharlaşma için gerekli ısı, yatak içerisindeki ısı eşanjörü ile oluşturulan buhar yardımıyla sağlanmaktadır. Yatak içerisindeki ısı yaklaşık 120 C civarında sabit tutulmaktadır. Yüksek ısı altında akışkan hale getirilmiş kum yatağı ile ıslak çamur doğrudan temas halindedir. Oluşan kurutulmuş ürün yardımcı yakıt amaçlı olarak veya düzenli depolama alanlarında lük örtü için kullanılabilmektedir. Ürünün kokusu çok az ve rahatsız etmeyecek düzeydedir. Sistem otomatik olarak işletilebilmekte ve az yere ihtiyaç göstermektedir. Kurutucudan çıkan ürün, depolanmadan veya yüklenmeden önce yaklaşık 50 C ye kadar mutlaka soğutulmalıdır. En yaygın kullanılan kondüksiyon ile kurutma sistemi ise yatay veya dikey kurutma fırınlarıdır. Bu kurutma fırınlarında beslenen çamur ısı kaynağı ile temas halinde değildir. Yaklaşık %20 katı içeriğine sahip susuzlaştırılmış çamurlar, geri devir ettirilen kurutulmuş ürün ile karıştırılarak kurutma fırınlarına beslenmektedir. Fırından çıkan ürünün nem içeriği %5-8 dir. Ayrıca bu ürünlerin partikül boyutları 2-4 mm arasında olup pazarlamada tercih edilmektedir. Pazarlanabilmeleri açısından en uygun tanecik boyutu olan -5 mm aralığından daha küçük ve daha büyük partiküller elekten geçirilerek giriş çamur akımı ile karıştırılmak üzere başa geri döndürülmektedir. Böylece kurutma fırınlarına beslenen çamur akımının nem muhtevası değişmeden katı madde miktarı arttırılmaktadır. Çamur kurutmada, işletme sırasında karşılaşılan en büyük tehlike ise kurutuculardan çıkan ürünün yüksek kurulukta ve yüksek miktarda ince toz içermesidir. Bu ürünün taşınması ve depolanması sırasında havada askıda bulunan organik toz, çok kolay ve hızlı bir şekilde tutuşarak patlayabilmekte ve yangın çıkarabilmektedir. Bu sebeple tasarım sırasında bu ürünlerin depolanacakları mekânlarda, tutuşmaya sebep olacak ateş kaynağının bulunmaması gerekmektedir. Ayrıca depolama alanı içerisinde çalışan kişilerin de sigara ve benzeri ateş kaynakları ile bu alanlarda çalışmalarının önlenmesi gerekmektedir. Isı ile kurutma yöntemleri ile kurutma sırasında iki önemli parametrenin kontrol edilmesi gerekmektedir. Bunlardan biri oluşan külün toplanması, diğeri ise koku kontrolüdür. 64

65 h) Çamur KompostlaĢtırma Çamur kompostlaştırma, ham veya çürütülmüş arıtma çamurlarının ağaç parçası, talaş, saman veya evsel çöp gibi katkı maddeleriyle karıştırılıp, gözenekli ve daha az sulu hale getirilerek havalı şartlarda mikroorganizmalar vasıtasıyla faydalı bir ürüne dönüştürülmesi işlemidir. Arıtma çamuru kompostlaştırılmasında önemli miktarda (hacim olarak 2/1-/1 katkı maddesi/çamur oranı) katkı maddesi gerekmektedir. Bununla birlikte katkı maddesinin büyük bir kısmının proses sonunda elenip tekrar kullanımı mümkündür. Kompostlaştırma sistemleri genellikle karıştırmalı yığın, havalandırmalı statik yığın ve reaktörde kompostlaştırma olmak üzere üç kategoriye ayrılmaktadır. Karıştırmalı yığın metodu en eski ve basit metot olup, arıtma çamuru/katkı maddesi karışımından yığınlar oluşturulmakta ve biyolojik faaliyet için gerekli hava, karıştırma vasıtasıyla (başlangıçta haftada iki defa, sonra haftada bir) temin edilmektedir. Havalandırmalı statik yığında, karıştırmalı yığın metoduna benzer şekilde yığınlar oluşturulmakta, ancak yığınların havalandırılması hava üfleyicilerle gerçekleştirilmekte ve karıştırma yapılmamaktadır. Reaktörde kompostlaştırma sistemleri, özellikle son yıllarda daha iyi bir proses ve koku kontrolü sağlamak amacıyla geliştirilmiştir. Bu amaçla yatay ve düşey reaktörler kullanılabilmektedir. Karıştırmalı yığın ve havalandırmalı statik yığınlarda 0 aktif kompostlaştırma ve takiben 0 olgunlaştırma işlemi yapılmaktadır. Reaktörde kompotlaştırmada ise aktif kompostlaştırma - 7 sürmekte ve daha sonra 0 olgunlaştırma yapılmaktadır. Karıştırmalı yığınlarda ortalama yükseklik m, havalandırılmalı statik yığınlarda ise m olup, her iki sistemde genişlik m civarındadır. Arıtma çamuru kompostlaştırma tesisleri, arıtma çamurları ile katkı maddelerinin kabul ve depolama sahaları, aktif kompostlaştırma sahası, olgunlaştırma sahası, eleme sahası ve ürün depolama sahasını içerecek şekilde tasarlanmalıdır. Kompostlaştırma prosesini etkileyen faktörler ph, su muhtevası, C/N oranı, havalandırma ve sıcaklıktır. Proses süresince biyolojik faaliyetin devam etmesi için ph nın 6-9, su muhtevasının % ve oksijen konsantrasyonunun % 5-15 aralığında kalması sağlanmalıdır. Kompostlaştırma için başlangıç C/N oranının optimum civarında olması tavsiye edilmekle birlikte, arıtma çamuru kompostlaştırılmasında arıtma çamurunun düşük C/N oranından dolayı nispeten düşük başlangıç C/N oranları elde edilmektedir. Katkı maddesi ilavesi C/N oranının artmasını sağlamaktadır. Kompostlaştırma sırasında, organik maddelerin mikrobiyal parçalanması sonucunda ısı ortaya çıkmakta ve kompostlaştırma prosesinde optimum sıcaklığın o C aralığında kalması tavsiye edilmektedir. Proses süresince elde edilen yüksek sıcaklıklar arıtma çamuru içindeki patojenlerin ve diğer birçok kirleticinin giderilmesini sağlamaktadır. Arıtma çamurlarının kompostlaştırılması sonucu elde edilen kompost faydalı bir ürün olup farklı amaçlar için kullanılabilmektedir. ı) Yakma Arıtma çamurlarının yakılması sırasında çamur içerisindeki organik katılar, tamamen okside olarak nihai son ürünlere çevrilmektedir. Bu nihai ürünler önemli oranda karbondioksit, su ve küldür. En önemli üstünlükleri; çamurların hacimlerinin yüksek oranlarda azaltılması ve bu sayede uzaklaştırılmaları için gerekli masrafların azalması, zehirli maddelerin ve patojen mikroorganizmaların giderilmesi ve enerji geri kazanım potansiyeline sahip olmasıdır. Ancak yüksek ilk yatırım ve işletme maliyetleri, kalifiye işçi ihtiyacı ve hava kirletici emisyonları bu yöntemin en önemli mahzurlarını oluşturmaktadır. Yakma genellikle sınırlı uzaklaştırma alanına sahip orta ve büyük ölçekli arıtma tesislerinde uygulanmalıdır. Genellikle susuzlaştırılmış ve ham çamurların yakılması önerilmektedir. Fakat çamurun nem içeriğinin düşürülmesi ile yardımcı yakıt (genellikle yağ, doğal gaz veya fazla miktardaki çürütücü gazı) ihtiyacı önemli oranda azalmaktadır. Çürütülmüş çamurların yakılması kesinlikle önerilmektedir. Çünkü, bu tür çamurların ihtiva ettikleri düşük uçucu katı madde miktarlarının yakılması için yüksek oranda yardımcı yakıta ihtiyaç duyulmaktadır. Arıtma çamurları ayrı olarak veya evsel katı atıklar ile birlikte yakılabilmektedir. Katı atıklar ile birlikte yanmanın en önemli faydası, beslenen çamurun yakıt değerinin arttırılarak yardımcı yakıt ihtiyacının azaltılmasıdır. 65

66 Isı geri kazanımının gerçekleştirilmeyeceği sistemlerin işletilmeleri sırasında, 1 kg kuru atıksu çamuru başına yaklaşık 5 kg evsel katı atık karışımı uygun olmaktadır. Isı geri kazanımının gerçekleştirileceği işletmelerde ise 1 kg kuru atıksu çamuru başına 7 kg evsel katı atık karışımı uygun olmaktadır. Yanma, yakıt içerisindeki yanabilen maddelerin hızlı ekzotermik oksidasyonudur. Yakma işlemi ile tamamen yanma gerçekleştirilmektedir. Çamurun uçucu maddesi içerisinde bulunan karbonhidrat, yağ ve proteinlerin başlıca elemanları karbon, oksijen, hidrojen ve azottur. Çamurun yakıt değeri çamur tipine göre değişmektedir. Özellikle yüksek yağ içeren ön çöktürme çamurlarının yakıt değeri en yüksek iken, çürütülmüş çamurların yakıt değeri neredeyse yarı yarıya daha düşüktür. Farklı çamur tipleri için yakıt değerleri bir kilogram toplam katı madde miktarı başına, ham ön çöktürme çamuru için kj, aktif çamur için kj, havasız olarak çürütülmüş ön çöktürme çamuru için kj, kimyasal olarak çökeltilmiş ham ön çöktürme çamuru için kj ve biyolojik filtre çamuru için ise kj olmaktadır. Yakma tesislerinin tasarımları sırasında, detaylı bir ısı dengesinin kurulması ve bu dengenin kurulması sırasında, yakma fırını duvarlarından, bacadan atılan baca gazlarından ve külden kaynaklanacak her türlü ısı kayıplarının hesaplanması gerekmektedir. Çamurun içerisindeki 1 kg suyun buharlaşabilmesi için gerekli ısı enerjisi yaklaşık, 4-5 MJ ( Btu) dur. En yaygın kullanılan yakma fırını çok katlı yakma fırını tipidir. Bu yöntemde susuzlaştırılmış çamur keki tamamen inert bir küle dönüşmektedir. En yüksek sıcaklığın ve tamamen yanmanın gerçekleştiği kısım ortadaki ocak kısmıdır. Etkili bir yanmanın gerçekleşebilmesi için beslenen çamurun katı madde içeriği en az % 15 olmalıdır. Islak çamurun ortalama yükleme hızları, etkili ocak alanı başına yaklaşık 40 kg/m 2.sa dir. Bu değer kg/m 2.sa arasında değişmektedir. Ayrıca oluşan küllerin uzaklaştırılması amacıyla da yardımcı prosesler tasarlanmaktadır. Hava kirliliğinin önlenebilmesi açısından ise oluşan egzoz gazları ıslak veya kuru yıkayıcılar ile arıtılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan diğer bir yakma fırını ise akışkan yataklı fırınlardır. Bu fırınlar dikey, silindirik, çelikten bir reaktör içerisinde bulunan yüksek ısılı kum yatağının akışkan hale getirilmesiyle askıda yanmanın gerçekleştirildiği yakma fırınlarıdır. Bu fırınların çapları m arasında değişmektedir. Hareketsiz haldeki kum yatağının derinliği yaklaşık 0.8 m dir. Bu kum yatağının askıda hale getirilmesi amacıyla yatak içersine 20-5 kn/m 2 basınçta hava enjekte edilmektedir. Çamur beslenmesi yapılmadan önce kum yatağınında olması beklenen minimum sıcaklık yaklaşık 700 C dir. Bu sebeple kum yatağında kontrol altında tutulması gereken sıcaklık aralığı C dir. Bu sıcaklık aralığında çamurun su içeriğinin buharlaşması ve katı maddelerinin yanması hızlı bir şekilde gerçekleşmektedir. Oluşan yanma gazları ve kül, fırının tepesinden atılarak uzaklaştırılmaktadır. Yanma gazları ve küller normalde venturi yıkayıcılar ile yıkanarak giderilmektedir. Yakma yönteminin en önemli mahzuru oluşan hava kirletici emisyonlarıdır. Yakma ile meydana gelen hava kirleticileri iki kategoriye ayrılmaktadır. Bunlar, koku ve yanma emisyonlarıdır. Koku, genellikle insan psikolojisi üzerinde önemli etkide bulunmaktadır. Yanma emisyonları ise uygulanan termal teknolojiye, kullanılan yardımcı yakıtın cinsine ve beslenen çamuru tipine göre değişmektedir. Özel öneme sahip olan yanma kaynaklı hava kirletici emisyonları, partiküler maddeler, azot oksitler, asit gazları, hidrokarbonlar ve ağır metaller (civa, berilyum, vb) gibi özel tehlikeli bileşiklerdir. Çamurların Geri Kazanımı ve Nihai Olarak Bertarafı Arıtma çamurları, uygun işlem ve prosesler ile işlendikten ve geri kazanıldıktan sonra nihai olarak uzaklaştırılmaları gerekmektedir. Atıksu arıtma tesislerinden kaynaklanan çamurların uzaklaştırılması için yaygın olarak kullanılan seçeneklerden birisi, bu çamurların evsel çöpler ile birlikte veya tek başlarına düzenli depolama alanlarında depolanmasıdır. Fakat muhtemel patojen içerikleri, koku ve benzeri problemlerden dolayı, her tip atıksu çamurunun düzenli depolama alanlarında depolanabilmesi uygun değildir. Özellikle düzenli depolama tesisi işletmeciliği bakımından, arıtma çamurlarının yüksek nem içeriklerinden dolayı, depolanmaları sırasında şev 66

67 stabilitesi kaybolmakta ve sızıntı suyu üretimi artmaktadır. Bu sebeple düzenli depolama alanlarında bertaraf edilecek arıtma çamurları için öngörülen en önemli parametre çamurun nem içeriğidir. Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği ne göre arıtma çamurlarının nem oranlarının düzenli depolama alanlarında depolanabilmeleri için %65 in altında olması gerekmektedir. Bunun için düzenli depolama alanlarında depolanmalarından önce bu çamurların kurutma işlemi uygulanarak ya da katkı maddesi (toprak, kil, kireç, vb.) ilave edilerek nem oranları azaltılmalıdır. Arıtma çamurlarının düzenli depolama alanlarında bertarafının zorlukları ve düzenli depolama alanlarının geçtikçe kapasitelerinin dolması sebebiyle, alternatif nihai uzaklaştırma yöntemleri uygulanmaya başlanmıştır. Bu yöntemler çamurların işlem gördükten sonra araziye serilmesi (arazi uygulaması), kompostlaştırma ve yakmadır. Bunlar arasında son yıllarda en fazla uygulanan yöntem çamurların araziye serilmesidir. Arazi Uygulaması Arazi uygulaması, arıtma çamurlarının (biyokatıların) toprak yüzeyinin üstüne veya çok az altına dağıtılması olarak tanımlanır. Arıtma çamurları 1) tarım alanlarına, 2) kullanılamayacak durumdaki bozulmuş alanlara ve ) bu amaç için tahsis edilmiş depolama alanlarına uygulanabilir. Bu alanların hepsinde, arazi uygulaması arıtma çamurlarının daha fazla arıtımlarının gerçekleşmesi hedeflenerek tasarlanmaktadır. Güneş ışığının, toprakta bulunan mikroorganizmaların ve kurumanın birlikte etkileri yardımıyla patojen mikroorganizmalar ve birçok toksik organik bileşikler yok edilmektedir. İz metaller toprak içerisinde tutulmakta ve nütrientler bitkiler tarafından topraktan alınarak faydalı biyokütleye dönüştürülmektedir. Arıtma çamurlarının veya çamurlardan elde edilen malzemenin tarım alanlarında ve tarım alanları dışında uygulanması için mevzuatta belirtilen şartlar sağlanmalıdır. Arıtma çamurlarının uygun işlem ve proseslerden geçirildikten sonra tarımsal amaçlarla araziye serilmesi faydalıdır. Çünkü organik madde toprak yapısını, toprağın işlenebilirliğini, su tutma kapasitesini, suyun sızmasını ve toprağın havalandırılmasını iyileştirmekte, makronütrientler (azot, fosfor ve potasyum) ve mikronütrientler (demir, mangan, bakır, krom, selenyum ve çinko) bitkilerin büyümesine yardımcı olmaktadır. Organik madde, ayrıca toprağın potasyum, kalsiyum ve magnezyum tutmasına imkan veren katyon değiştirme kapasitesine de katkıda bulunmaktadır. Organik maddenin varlığı, topraktaki biyolojik çeşitliliği ve nütrientlerin bitkiler tarafından alınmasını artırmaktadır. Arıtma çamurları içerisindeki nütrientler, kısmen de olsa pazarda satılan pahalı kimyasal gübreler yerine geçebilmektedir. Arazi uygulaması ayrıca, toprak alanlarının iyileştirilmesi bakımından da önem taşımaktadır. a) Saha Değerlendirmesi ve Seçimi Arıtma çamurlarının uygun işlem ve proseslerden geçirildikten sonra araziye uygulanmasında kritik aşama, uygun bir sahanın bulunmasıdır. Sahanın özellikleri, tasarımı belirlemekte ve arazi uygulamasının genel verimine etki etmektedir. Potansiyel olarak uygun alanlar, düşünülen arazi uygulama seçeneği veya seçeneklerine (tarım alanları, orman alanlarına vb. uygulama gibi) bağlıdır. Yer seçimi süreci, topoğrafya, toprak özellikleri, yeraltı suyunun mesafesi ve kritik alanlara yakınlık gibi kriterleri esas alan bir ön elemeyi içermelidir. Eleme amacıyla, ekonomik seçenek lerin her biri için en azından yaklaşık bir alan büyüklüğü olması gerekmektedir. Arıtma çamurlarının uygun işlem ve proseslerden geçirildikten sonra araziye serilmeleri için ideal sahalar; yeraltı suyu derinliğinin m den fazla ve eğimi %0- arasında olan, ayrıca yakınlarında kuyu, sulakalanlar, dereler ve yerleşimlerin olmadığı yerlerdir. b) Uygulama Yöntemleri Arıtma çamurları, sıvı halde doğrudan enjeksiyon ve susuzlaştırılmış halde yüzeye dağıtılma şeklinde araziye uygulanabilir. Uygulama metodunun seçimi, arıtma çamurlarının fiziksel özellikleri (sıvı veya suzuzlaştırılmış), saha topoğrafyası ve mevcut bitki örtüsüne (yıllık ürünler, mevcut ağaçlar vb.) bağlıdır. 67

68 c) Araziye Uygulanacak Arıtma Çamuru (Biyokatı) Miktarı ve Arazi Ġhtiyacının Belirlenmesi Arazi uygulamasında arıtma çamuru yükleme hızının kirletici yükü esas alınarak hesaplanması için, L s = L c /(C.F) eşitliği kullanılmaktadır. Burada, L s, yıllık uygulanabilecek maksimum arıtma çamuru miktarını (ton/da.yıl), L c, yıllık uygulanabilecek maksimum kirletici miktarını (g/da.yıl), C, arıtma çamurundaki kirletici konsantrasyonunu (mg/kg) ve F, dönüşüm faktörünü (1) göstermektedir. Araziye uygulanabilecek arıtma çamuru miktarı belirlendikten sonra, arazi ihtiyacı, A= B/L s eşitliği ile hesaplanmaktadır. Burada, A, gerekli arazi ihtiyacını (da), B, üretilen arıtma çamuru miktarını (ton kuru katı/yıl) ve L s, tasarım yükleme hızını (yıllık uygulanabilecek maksimum arıtma çamuru miktarı) (ton kuru katı/da.yıl) göstermektedir. 68