ATIKSU KARAKTERİZASYONU Genel. Dr. A. Saatçı

Transkript

1 ATIKSU KARAKTERİZASYONU Genel Dr. A. Saatçı

2 Atıksu Arıtma Maksadı 1. Hangi kirleticiler arıtılmalı? 2. Çıkış su kalitesi ne olmalıdır? 3. Proses nasıl seçilmelidir? 4. Basit ve güvenli arıtma tesisleri nasıl inşa edilir? 5. İlk yatırım ve işletme masrafları?

3 Ana Kirleticiler C, N, P Karbon, Nitrojen, Fosfor

4 Hangi Kirleticiler Arıtılmalı? Sadece Karbon, (C) C and TKN oksidasyonu (nitrifikasyon) (C, N) Karbon, Nitrifikasyon & Denitrifikasyon (C, N, DN) Karbon, Nitrifikasyon, Denitrifikasyon, Biyolojik & Kimyasal P Giderimi (C, N, DN, P)

5 Proses Seçimi C C & N C, N, P N, DN, Bio P N, DN + Kimyasal P (Avrupa Standartları (Avrupa Standartları)

6 BAKTERİLER NASIL ÇALIŞIR?

7 İNSAN DIŞKISI DIŞKI IDRAR KARBOHİDRAT PROTEİN ÜRE C C+ NH NH3 + O2 C-BOD + CO2 C-BOD (300 MG/l) + O2 N-BOD + NO3 (200 mg/l)

8 C Oksidasyonu, ve Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ) C Heterotrophs CO2 + O2= $ FAZLA ÇAMUR (WAS) BOİ

9 C Oksidasyonu Lo= Nihai BOİ L = kalan C BOİ α Okside olan C = y= Lo L = BOİ

10 OxiTop BOİ Testi

11 Biyolojik Oksijen İhtiyaci (BOİ) Biyolojik oksijen ihtiyacı, su numunesindeki (20oC da belirlenen zaman periyodunda ve tanımlanan şartlarda) organik maddelerin oksitlenmesi için mikroorganizmalar tarafından kullanılan çözünmüş oksijen miktarıdır. Biyolojik oksijen ihtiyacı, yapının bozularak inorganik bileşenlerine ayrılması ve nitrifikasyon (azot içeren organik bileşenlerin nitrit ve nitrat formunu oluştururken oluşanamonyumun oksitlenmesi) olmak üzere iki basamaktan oluşur. BOİ analizlerinde istenen basamak 1. basamaktır. Organik maddelerin tam oksidasyonu için oksijen ihtiyacının %98 ini optimum şartlar altında KOI, %70 ini BOİ, %25 ini potasyum permanganat ile oksitlenebilirlilik testleri verir. BOİ nin büyüklüğü; suda parçalanabilecek organik maddelerin doğası ve konsantrasyonu, mikroorganizmaların doğası, sayısı ve adaptasyonu, mikroorganizmalar için besinlerin doğası ve miktarı, inkübasyon süresi, sıcaklık, ışık etkileri ve toksik etkilere sahip maddeler ile biyolojik ve/veya biyokimyasal proseslerin etkileri gibi birçok faktörden etkilenir. BOİ5, 20oC de sudaki organik maddelerin oksitlenerek yapısının bozulabilmesi için 5 günlük inkübasyon periyodu sırasında mikroorganizmalar tarafından kullanılan çözünmüş moleküler oksijen miktarıdır.

12 BOİ Teorisi (Birinci derece denklem) L y =Lo L L Lo - dl dt = k L1 dl L = k t dt 0 ln L/Lo = kt L = Lo e kt y = Lo L = Lo (1 e kt ) y = Lo ( k 10 t ) k

13 y = Lo L = Lo (1 e kt ) Lo= 500 mg/l k= 0.23 d Days BOİ t y

14 BOİ, mg/l Lo = 500 mg/l, k =0.23 d-1 için teorik BOİ eğrisi BOİ Eğrisi Zaman, gün

15 BOİ5 /Nihai BOİ oranı Lo = Nihai BOİ t = 5 gün k = 0.23 gün-1 y = Lo (1 e kt ) y Lo = (1 e ) BOİ5/Nihai BOİ = y Lo = (1 e ) = /0.68 = 1.47 ~ 1.5

16 Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ) Eğrisi

17 k (or k10) ve Lo değerlerinin hesaplanması Thomas Metodu (Thomas, 1950) Bu metotta, (t /y) 1/3 ne karşı t değeri çizilerek doğru çizgi denklemi elde edilir (linear fit) Doğru çizgi nin Y eksenini kestiği nokta a ve eğimi b ise: k 10 = 2.61 * b/ a Lo = 1/ (2.3 k 10 a 3 ) olarak hesaplanır.

18 Thomas Method Example t y (t/y)^(1/3)

19 y = x R² =

20 Thomas Method for BOD Analysis b = a = k 10 = 2.61 * b/ a = 2.61 *0.0081/ = 0.10 d Lo = 1/ (2.3 k 10 a 3 ) =493 mg/l

21 C Oksidasyonu ve Nitrifikasyon C O2= $ Heterotrophs CO2, N2 + Autotrophs NO3 + Org_N NH4N

22 C Oksidasyonu, Nitrifikasyon & Denitrifikasyon C O2= $ Heterotrophs CO2, N2 + Autotrophs NO3 + Org_N NH4N

23 DENITRIFICATION A. Saatci

24 ENERGETICS OF RESPIRATION ORDER OF ENERGY PROVIDED BY e ACCEPTORS: O 2 > NO 3 - > NO 2 - > Fe 3+ > SO 4 2-

25 DENITRIFICATION

26

27

28

29 Internal Ratio (IR) fno3 = (IR+R)/(1+IR + R) NO3Neff = (1- fno3)* NN

30 INPUT WWTP: CO2 N2 Effluent Recirculation Primary Sedimentation Biofosfor Aeration Final Clarifier Qwaste PRIMARY SLUDGE TO DIGESTERS WAS: excess bacteria

31 INPUT WWTP: CO2 N2 Effluent Recirculation Primary Sedimentation Biofosfor Aeration Final Clarifier Qwaste

32 DE-NITRIFICATION: REMOVAL OF NITROGEN

33 Denitrification Types Simultaneous Pre-DN Step Input

34 NO3-N To Denitrify = S NO3N,D C N CO2, N 2 AAT N- Effluent N- Removed in Sludge S NO3N,D = Nin + NO3Nin Neff N in WAS

35 Simultaneous DN Oxidation Ditch (Closed Loop, Race Track) C TKN NO 3 Anoxic C + NO 3 N 2 NH 3 + O 2 Oxic

36 Simultaneous Denitrification

37 PRE-DN Paşaköy STP: A 2 O Process(3 stage Bardenpho) NO 3 P C DN C,N Anaerobic Anoxic Oxic Dewatering

38 NO 3N

39 4.JPG

40 Pre-Denitrification (Pre-DN) Waste water Return load 56% 44% Bio-P DN N DN N Recirculation Recirculation Return sludge Excess sludge

41 PRE-DN Paşaköy STP: A 2 O Process(3 stage Bardenpho) NO 3 P C DN C,N Anaerobic Anoxic Oxic Dewatering

42

43 P- Removal: ATP ADP+ Energy + P P is released in the anaerobic tank (bacteria under stress) but it accumulates more P in the aeration tanks