ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ÇAMUR YOĞUNLAŞTIRMA. 09 Aralık Doç. Dr. Eyüp DEBİK

Transkript

1 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÇAMUR YOĞUNLAŞTIRMA Doç. Dr. Eyüp DEBİK 09 Aralık

2 Arıtma Çamuru Nedir? Atıksu arıtma işlemleri sonucu oluşan arıtma çamurları, uygulanan arıtma işlemine bağlı olarak ağırlıkça % 0,25 ile % 12 katı madde içerir. Çamurun sadece küçük bir kısmı katı madde, önemli bir kısmı sudur, bu nedenle büyük hacimler işgal eder. 2

3 Çamur Kaynakları ve Arıtma Çamurlarının İşlenmesi Izgara / Kum Tutucu Ön Çökeltim havuzu Havalandırma havuzu Son çökeltim havuzu Yoğunlaştırma Stabilizasyon Susuzlaştırma Nihai Bertaraf/Yararlı Kullanım 3

4 Çamurdaki Suyun Dağılımı Serbest su: Çamur partiküllerine bağlı olmayıp, graviteli çökelme ile kolayca ayrılır. Flok suyu: Floklar içinde hapsedilmiş su olup, yumakla birlikte hareket eder. Mekanik su alma işlemleri ile giderilebilir. Kapiler su: Partiküller üzerinde bağlı (yapışık) halde bulunur ve bu partiküllerin sıkıştırılarak deformasyonları sonucu uzaklaştırılabilir. Kimyasal bağlı su: Partiküller içinde kimyasal olarak bağlı haldeki sudur. 4

5 Farklı atıksu arıtma islemlerinden kaynaklanan çamurların fiziksel özellikleri ve miktarları 5

6 Çamur Yoğunlaştırma Atıksu arıtma tesislerinde, çamur katı madde konsantrasyonunu artırmak için yoğunlaştırıcılar kullanılır. Yoğunlaştırma çok ekonomik bir işlemdir, çünkü; Çamur katı madde konsantrasyonundaki artış önemli derecede hacim azalmasına neden olur. Hacim azalması arıtma tesisi maliyetini önemli derecede azaltmaktadır. 6

7 Yoğunlaştırma X Susuzlaştırma Yoğunlaştırma işleminde; Ulaşılan katı madde konsantrasyonu % 15'den azdır. Yoğun çamurlar hala pompalanabilir niteliktedir. Çamur akışkan özelliklere sahiptir. Suzuzlaştırma işleminde; Ulaşılan KM konsantrasyonu %15'den büyüktür. Çamur katı madde gibi davranır. 7

8 Yoğunlaştırıcılar I. Klasik tipteki yoğunlaştırıcılar; Graviteli yoğunlaştırıcı Flotasyon yoğunlaştırıcı Santrifüj yoğunlaştırıcılar II. Farklı üretici firmalar tarafından patent altında olan ve esas olarak filtrasyon prensibine göre çalışan mekanik yoğunlaştırıcılar 8

9 Yoğunlaştırıcılar 9

10 Co-Settling Thickening 10

11 Graviteli Yoğunlaştırıcı Graviteli yoğunlaştırıcılar en sık kullanılan yoğunlaştırıcılardır. Bu tip yoğunlaştırıcılar genellikle silindirik olup çamur tanka merkezden alınır ve yoğun çamur dipteki konik kısımdan çekilir. Graviteli yoğunlaştırıcılarda tavsiye edilen yüzey yük değerleri; ön-çökelme çamuru için m 3 /m 2.gün, atık aktif çamur için 4-8 m 3 /m 2.gün, karışık (ön çöktürme+atık aktif çamur) için 6-12 m 3 /m 2.gün. 11

12 Graviteli Yoğunlaştırıcı 12

13 Graviteli Yoğunlaştırıcı 13

14 Graviteli Yoğunlaştırıcı 14

15 Flotasyon Yoğunlaştırma Özgül ağırlığı 1,0'den küçük olan arıtma çamurlarının graviteli yoğunlaştırıcılarda yoğunlaştırılmaları çok zordur. Bu tür çamurların yoğunlaştırılması için flotasyon yoğunlaştırıcılar kullanılır. Flotasyon yoğunlaştırıcılar; Çözünmüş hava flotasyonu Vakum flotasyonu Disperse hava flotasyonu 15

16 Çözünmüş hava flotasyonu Çözünmüş hava yüzdürmeli yoğunlaştırıcılar için önerilen katı madde yükleri 16

17 Flotasyon Yoğunlaştırma Flotasyon yoğunlaştırma, aktif çamur veya askıda büyüme şeklindeki nitrifikasyon sistemi gibi arıtma işlemlerinden gelen çamurların yoğunlaştırılması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Aktif çamur hafif olduğundan, flotasyon yoğunlaştırıcıda kolayca yoğunlaşabilir. Ön çökeltim çamurları, damlatmalı filtre humusu, aerobik çürümüş çamur ve kimyasal arıtmadan gelen metal tuzları içeren çamurlar da flotasyon havuzlarında yoğunlaştırılabilirler. 17

18 Flotasyon Yoğunlaştırma SVI değeri 200 ün altında olması verimi arttırır. Daha yüksek SVI değerlerinde yüksek miktarda polimer kullanımı gerekir. Katı yükleme oranı 10 kg/m 2 -saat değerini aştığında operasyonel problemler doğabilir. Aktif çamurların yoğunlaştırılması için polimer dozajı her ton katı madde başına 2 ile 5 kg arasındadır. 18

19 Flotasyon Yoğunlaştırma 19

20 Santrifüj Yoğunlaştırma Santrifüjleme işleminde, merkezkaç kuvveti etkisi altında çamurun katı maddeleri çamur suyundan ayrılır. Santrifüjlerde merkezkaç kuvveti, sulu çamurun içinde bulunduğu rotor tarafından oluşturulmaktadır. Santrifüj yoğunlaştırıcılar, çamuru hem yoğunlaştırmak, hem de suyunu almak için kullanılırlar. Genellikle, 0.2 m 3 /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. 20

21 Çamur Yoğunlaştırma için Santrifüj 21

22 Mekanik Yoğunlaştırıcılar Farklı üretici firmalar tarafından patent altında olan ve genellikle mekanik filtrasyon işleminin temel prensiplerine göre işletilen bu tip yoğunlaştırıcılar üretici firmaların patentli isimleri ile anılmaktadır. Dönen tambur, dönen disk ve hareketli bantlı sistemlerin tekli veya çoklu uygulaması şeklinde işletilen sistemlerdir. 22

23 Mekanik Yoğunlaştırıcılar Çelik konstrüksiyon olarak imal edilirler Sürekli işletilen sistemlerdir Arıtma tesisi içinde çok az alana gereksinim duyulur Genelde kapalı sistemler olduğundan veya kapalı mekanlar içinde işletildiklerinden koku emisyonları açısından bir rahatsızlık vermezler Sistemler genelde kontrol panosuna bağlı olarak otomatik işletildiklerinden operatör desteğine çok fazla gerek olmayan sistemlerdir. Kontrol sisteminde beliren uyarıya göre operatör müdahalesi gerekir. 23

24 Mekanik Yoğunlaştırıcılar Arıtma tesislerinde çamur işleme prosesi içinde; Ön yoğunlaştırma, son yoğunlaştırma üniteleri olarak stabilizasyon prosesleri ile birlikte kullanıldığı gibi Çamur su alma sistemleri ile kombine halde de kullanılmaktadırlar. 24

25 Yoğunlaştırıcılar 25

26 Yoğunlaştırıcılar 26

27 Yoğunlaştırıcılar 27

28 EMO (Environmental Material Objectives) 28

29 EMO (Environmental Material Objectives) 29

30 ÇAMUR SUSUZLAŞTIRMA 30

31 Çamur Susuzlaştırma Çamur susuzlaştırma, çamur içerisindeki nemin alınma işlemidir. Çamurun susuzlaştırılmasındaki temel sebepler şunlardır: 1. Çamurların kamyonlarla taşınımını kolaylaştırmak ve maliyeti azaltmak 2. Çamurlar yakılacaksa sularını almak 3. Kompostlamadan önce çamurları susuzlaştırmak 4. Araziye sermeden önce çamurların suyunu almak 5. Yakma uygulaması için çamurun kalorifik degerini arttırmak 31

32 Çamur Susuzlaştırma Susuzlaştırma yönteminin seçiminde göz önüne alınması gereken en önemli etkenler; çamurun tipi, susuzlaştırmadan sonra oluşacak ürünün (kek) özelliği, alan ihtiyacı. 32

33 Çamur Susuzlaştırma Susuzlaştırma, ısı ile arıtma ve yakma gibi kısa bekleme sürelerinde işletilen sistemlerde çamurların üniform bir şekilde karıştırılmaları çok önemlidir. Aksi halde arıtma ünitesinin performansında belirgin olarak azalma gözlenebilir. Çamurların karıştırılmaları şu şekillerde gerçekleştirilir; Son çöktürme çamuru ve ileri arıtma proseslerinden kaynaklanan çamurlar, ön çöktürme tanklarına geri devrettirilerek karıştırılır ve ön çöktürme çamuru ile birlikte çökeltilirler. Çamurlar boruların içerisinde karıştırılabilirler. Tam karışımlı havalı veya havasız çürütücüler gibi uzun bekleme sürelerinde işletilen stabilizasyon proseslerinde karıştırılabilirler. Çamurlar ayrı karıştırma tanklarında karıştırılabilirler. 33

34 Çamur Susuzlaştırma Çamur susuzlaştırılması için çeşitli yöntemler mevcuttur. Tüm yöntemler, evaporasyona veya süzme işlemine bağlıdır. Mekanik susuzlaştırma ekipmanları daha hızlı bir şekilde susuz çamur üretebilir. Susuzlaştırma ekipmanının seçimi, çamurun karakterine, istenen çamur kekinin özelliklerine ve mevcut boş alana bakılarak yapılır. Yer sıkıntısı yoksa kurutma yatakları ve lagünler kullanılabilir. 34

35 Çamur Susuzlaştırma Belli başlı çamur susuzlaştırma işlemleri şunlardır: 1. Santrifüj sistemleri 2. Belt filtre pres 3. Plakalı filtre pres 4. Çamur kurutma yatakları 5. Çamur lagünleri Her bir prosesin avantaj ve dezavantajları Tabloda gösterilmiştir. 35

36 Çamur Susuzlaştırma 36

37 Santrifüjler 37

38 Santrifüjler Çok çeşitli susuzlaştırma prosesleri için sıklıkla kullanılırlar. Çamur kekinin katı madde konsantrasyonu genellikle %10 ile %30 arasında değişmektedir. Zorunlu olmamakla birlikte kimyasal kullanımı çamur kekinin kalitesini arttırabilir. Kullanılan polimer dozu 1-7,5 kg/ton katı madde aralığındadır. 38

39 Santrifüjler 39

40 Belt Filtre Pres Belt pres filtreler de çok geniş kullanım alanına sahiptir. Belt genişliği, 0,5m ile 3m arasında değişmektedir. Çamur tipine bağlı olarak katı yükleme oranı 90 ile 680 kg/m-saat arasında değişmektedir. 40

41 Belt Filtre Pres 41

42 Belt Filtre Pres 42

43 Çamur Susuzlaştırma Bant-filtrelerin farklı arıtma çamur tipleri için susuzlastırma performansları 43

44 Çamur Susuzlaştırma Bant-filtre ve santrifüjle çamur susuzlastırmada kullanılan polimer dozajları 44

45 Plakalı Filtre Pres Plakalı filtre presler yüksek basınçlar altında çamur içerisindeki suları ayırırlar. Avantajları, katı maddesi yüksek çamur keki üretmeleri, dezavantajları ise, mekanik olarak kompleks olmaları, yüksek kimyasal maliyeti, yüksek işletme maliyeti ve filtre malzemesinin sınırlı ömrüdür. Sabit hacimli ve değişen hacimli olmak üzere 2 türdür. 45

46 Plakalı Filtre Pres 46

47 Plakalı Filtre Pres 47

48 Referanslar Eyüp Debik, Neslihan Manav ve Tamer Coşkun, 2008, Biyolojik İşlemler Ders Notları. Metcalf and Eddy, 2003, Wastewater Engineering- Treatment and Reuse, McGraw Hill, US. Çevre ve Orman Bakanlığı: Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği. Tarih: 20 Mart 2010 Cumartesi. Sayı: