ÇEVRE KORUMA TEKNOLOJİLERİNDE ASİMETRİK KANALLI İLERİ ARITIM SİSTEMİ DÜNYADA İLK 1978 DEN BUGÜNE DENEYİM, GELİŞİM VE BAŞARI... Evsel Atıksu Arıtma Tesisleri Endüstriyel Atıksu Arıtma Tesisleri Mekanik Ekipman Üretimi Altyapı Tesisleri
Sayfa 2 İLERİ ARITIMIN AMACI Organik Kirleticiler Atıksudaki organik kirleticileri (protein, karbonhidrat, şeker, yağ vb) başlıca beş element oluşturur. Bunlar karbon, hidrojen, azot, oksijen ve fosfordur (C,H,O,N ve P). Suyun bileşenleri oksijen ve hidrojen ayrı tutulursa, diğer elementlerin oluşturduğu bileşikler alıcı ortamda zehirlilik, oksijenin tükenmesi, bataklaşma, kokuşma gibi olumsuzluklara neden olur. Biyolojik arıtımda bu üç elementlin sudan ayrıştırılması hedeflenir. Kemer AAT, Kapasite=12.775 m 3 /gün, 1994 BOİ5<20 mg/lt, TN<15 mg/lt, TP<2 mg/lt Tepeköy AAT, Kapasite=300 m 3 /gün, 1997 BOİ5<20 mg/lt, TN<10 mg/lt, TP<1 mg/lt Karbon Giderimi Aerobik sistemlerde karbon, mikroorganizmaların beslenmesi sırasında karbondioksit gazına dönüştürülür ve e salınarak atıksudan uzaklaştırılır. Havalandırma havuzlarının 1 mg/lt ve üzeri çözülmüş oksijen konsantrasyona sahip hacimlerinde gerçekleşen bu biyokimyasal reaksiyon, aşağıdaki şekilde gösterilebilir; C + O2 mikroorganizma CO2 Azot Giderimi Azot, atıksuda genel olarak amonyak ve organik azot formunda bulunur. Balıklar için toplam amonyak azot akut kriter değeri 17 mg/l, kronik kriter değeri 1,9 mg/lt dir*. Evsel atıksularda bile amonyak ve organik azot değeri 40 mg/lt civarındadır. Azot giderimi iki aşamada gerçekleştirilir. Birinci aşamada (nitrifikasyon) amonyak ve organik azot, mikroorganizmalar tarafından önce nitrite (NO2), sonrasında nitrata (NO3) dönüştürülür. Nitrifikasyon sonrasında azot arıtılmaz, sadece form değiştirir. Azot bu haliyle alıcı ortam için hala kirleticidir ve gaz haline dönüştürülerek e atılması gerekir. Bu yüzden prosesin anoksik (oksijensiz) ortamdaki ikinci aşaması (denitrifikasyon) gerçekleştirilmelidir. Nitrifikasyon ve denitrifikasyon prosesleri aşağıdaki şekilde gösterilebilir; Nitrifikasyon Denitrifikasyon organik karbon mikroorganizma mikroorganizma N + O2 NO2 + O2 NO3 NO3 mikroorganizma O2 + N2 Fosfor Giderimi Fosfor, karbon ve azot gibi gaz haline dönüştürülemez. Biyolojik fosfor giderimi, sistemde oluşan çamurun uzaklaştırılması ile gerçekleştirilir. Uygulanan prosese bağlı olarak çamur, biyolojik veya biyolojik + kimyasal olabilir. Klasik sistemlerde fosfor, biyolojik olarak sadece %20-30 verimle giderilebilmekte, sistemden çekilen çamur miktarına bağlı olarak artma göstermektedir. Normalde mikroorganizma kuru ağırlığının %1,5-2 sini oluşturan fosfor, yeni teknolojilerle %4-12 ye ulaştırılmaktadır. Fosfor kimyasal olarak da arıtılabilir.yöntem atıksuya metal tuzları veya kireç dozlanması, fosforun çözülmeyen ve çökebilir fosfat bileşikleri oluşturması olarak uygulanır. Kullanılacak kimyasal madde miktarı atıksudaki fosfor miktarı ile orantılıdır. * Aquatic Life Ambient Water Quality Criteria for Ammonia Freshwater, EPA 822-R-13-001, Nisan 2013
Sayfa 3 NİTRİFİKASYON DENİTRİFİKASYON Nitrifikasyon Nitrifikasyon hassas bir prosestir ve oluşabilmesi için aşağıdaki şartlar sağlanmış olmalıdır; Yeterli çözülmüş oksijen bulunmalıdır. ( 2 mg/lt)* Karbon:azot:fosfor (C:N:P) uygun oranlarda olmalıdır (min; 100:5:1, ort;100:7:1, maks; 100:10:1) Atıksu uygun sıcaklıkta olmalıdır. ( 10ºC) Atıksu alkalinitesi uygun olmalıdır. ( 50 mg/lt (CaCO3 olarak)) Atıksu ph ı uygun olmalıdır. (6,5 ph 8,5) Sarıgerme AAT, Kapasite=10.000 m3/gün, 2009 BOİ5<20 mg/lt, TN<10 mg/lt, TP<2 mg/lt Denitrifikasyon Azotun nihai arıtımının gerçekleştirildiği prosestir ve sonucunda nitrifikasyonda tüketilen oksijenin bir miktarı geri kazanılır**. Mikroorganizmaların organik karbon temin şekline dayalı olarak ön denitrifikasyon ve son denitrifikasyon olarak adlandırılan prosesin gerçekleşmesi için aşağıdaki şartlar sağlanmış olmalıdır; Atıksuda serbest oksijen bulunmamalıdır. (< 0,5 mg/lt) Nitrifikasyon büyük oranda tamamlanmış, organik ve amonyak azotu nitrata dönüşmüş olmalıdır. Organik karbon kaynağı bulunmalıdır. Atıksu uygun sıcaklıkta olmalıdır. ( 10ºC) Atıksu ph ı uygun olmalıdır. (6 ph 9) Difüzörlü klasik sistemlerde nitrifikasyon ve denitrifikasyon Havalandırıcılı klasik sistemlerde nitrifikasyon ve denitrifikasyon * Nitrifikasyon sırasında 4,57 kgo2/kg organik + amonyak azotu kadar oksijen tüketilir. ** Denitrifikasyon sırasında 2,86 kgo2/kg nitrat azotu kadar oksijen geri kazanılır.
Sayfa 4 ACDenit DÜNYADA İLK Yüksek arıtım verimi ve düşük işletme maliyetini birlikte barındıran Asimetrik Kanallı Denitrifikasyon, ACDenit ileri arıtım sistemi Sartes tarafından geliştirilmiş ve dünyada ilk kez 2005 yılında Belek II Atıksu Arıtma Tesisinde uygulanmıştır. Geçen süre içinde değişik işletme şartlarında denenen ve geliştirilen sistemde mükemmel sonuçlara ulaşılmıştır. ACDenit in diğerlerine kıyasla öne çıkan başlıca özellikleri; Yüksek arıtım verimi Düşük işletme gideri Kompakt yapı Az ekipman kullanımı ACDenit, tek reaktörde karbon giderim, nitrifikasyon, ön ve son denitrifikasyon Klasik yarış pisti şekilli biyolojik reaktörlerden temel ayırt edici özelliği, farklı genişlikte kanallara sahip olmasıdır. Bu özelliği, reaktördeki tüm sirkülasyonların en az ekipman ve enerji ile sağlanabilmesi, oksik ve anoksik bölgelerin aynı hacim içerisinde oluşturulabilmesi, mükemmel oksijen transfer ve kontrolü gibi avantajları beraberinde getirir. İncekum AAT, Kapasite=10.000 m3/gün, 2006 BOİ5<20 mg/lt, TN<10 mg/lt, TP<2 mg/lt Karbon Giderim ve Nitrifikasyon Bölgesi (Oksik Bölge) Ön Denitrifikasyon Bölgesi (Anoksik Bölge I) Denitrifikasyon iç sirkülasyon debisi kolaylıkla ayarlanabilir ve %1000 iç sirkülasyon sağlanabilir. Bu özelliğiyle yüksek azot konsantrasyonlarına sahip atıksuların arıtımı sağlanabildiği gibi çıkış suyunda 5 mg/lt den düşük toplam azot konsantrasyonuna ulaşılabilir. Son Denitrifikasyon Bölgesi (Anoksik Bölge II)
Sayfa 5 YÜKSEK ARITIM VERİMİ ACDenit tasarımında BOİ5:TN:TP maksimum değerleri 20:10:1 mg/lt olarak hedeflenmiştir. Uygulamalar uzun periyotlarda takip edilmiş, bu değerlerin çok altında sonuçlara ulaşılmıştır. Sistemin ilk uygulamaları atıksuyun nitelik ve nicelik olarak çok değişim gösterdiği turizm bölgelerinde kurulan tesislerde yapılmıştır. Nitrifikasyonu ve denitrifikasyonu gerçekleştiren mikroorganizmaların sistemdeki sürekliliği düşünüldüğünde sistemin başarısı çok daha iyi anlaşılır. Belek II AAT, Kapasite=10.000 m 3 /gün, 2005 BOİ5<20 mg/lt, TN<10 mg/lt, TP<2 mg/lt Karbon Giderimi ve Nitrifikasyon Tam karışımlı yarış pisti geometrisine sahip reaktörler yüksek karbon, organik azot ve amonyak oksidasyonu kinetiğe sahiptir. Sistem bu sayede şok yüklemelere maruz kalsa da arıtımdaki verim aynı kalabilmektedir. Denitrifikasyon ve Oksijenin Sisteme Geri Kazandırılması ACDenit de ön ve son denitrifikasyon prosesleri aynı reaktör içerisinde gerçekleşir. Benzerlerinden farklı olarak, nitrifikasyona uğratılmış atıksu, ön denitrifikasyondan önce son denitrifikasyona uğratılmakta, böylece çözülmüş oksijenin ön denitrifikasyona olumsuz etkisi tamamen ortadan kalkmaktadır. Denitrifikasyon sonucu elde edilen oksijen, karbon, organik azot ve amonyak oksidasyonunda kullanılmaktadır. Böylece sistemi besleyen blower kapasitesi düşmekte, %10-15 civarında enerji tasarrufu sağlanmaktadır. Alkalinitenin Geri Kazanılması Nitrifikasyon sırasında atıksu alkalinitesi düşerken, denitrifikasyon sırasında yükselir. Bu iki proses birlikteliği idealize edilmediği veya alkalinite takviyesi yapılmadığı takdirde nitrifikasyon gerçekleşmez. ACDenit bu yönüyle en ideal hidrolik geometriye sahiptir. İncekum AAT Performansı (Kültür ve Turizm Bakanlığı İştiraki Turaş A.Ş. Verileri) TARİH DEBİ GİRİŞ (mg/lt) ÇIKIŞ (mg/lt) VERİM (%) (m 3 /gün) BOİ5 TN* TP BOİ5 TN TP** BOİ5 TN TP Tasarım 10.000 280 40 12 20 10 2 93 75 83 10.09.2013 7.188 330 >30 18,7 12 3,4 2,2 96 >89 88 03.08.2013 8.062 440 >30 22,4 11 3,2 4,3 98 >89 81 16.07.2013 7.886 420 >30 22,8 18 7,4 3,8 96 >75 83 11.06.2013 7.670 300 >30 25,1 8 7,8 3,2 97 >74 87 04.06.2013 7.540 330 >30 23,4 7 4 1,8 98 >87 92 15.05.2013 7.038 320 >30 18,2 10 7,6 1,1 97 >75 94 30.04.2013 6.701 170 >30 13,7 8 1,2 2,3 95 >96 83 09.04.2013 6.951 150 23,2 8,6 11 4,6 1,9 93 80 78 12.03.2013 5.749 100 25,2 11,7 4 8,0 1,9 96 68 84 12.02.2013 6.575 50 22,4 14,8 3 8,6 1,7 94 62 89 08.01.2013 7.530 30 17,4 2,6 1 6 0,7 97 66 73 * Deney prosedürü 30 mg/lt ye kadar ölçüm yapabilmektedir.** Kimyasal fosfor arıtım birimleri devre dışıdır.
Sayfa 6 DÜŞÜK ENERJİ TÜKETİMİ Ön denitrifikasyon, nitrifikasyon ve son denitrifikasyon proseslerini içeren sistemlerde, biyokimyasal oksidasyon yanında çökmelerin önlenmesi ve dahili iç akımların harmanlanması için karıştırma ve/veya itme ile iç sirkülasyon işlemleri için enerji harcanır. Çok Az Enerji İle İdeal Karışım Biyolojik reaktörlerde çökmelerin önlenmesi ve ideal karışımın sağlanması için havuzda en az 30 cm/sn ilerleme hızının sağlanması veya havuzun en az 1,2 m3/m3.saat birim hava debisi ile karıştırılması yada karıştırıcılarla 15 W/m3 birim güç ile karıştırılması esastır.* ACDenit hidrolik yapısı bu gereksinime çok az ekipman ve enerji tüketimi ile cevap vermektedir. ACDenit de birim karıştırma, itme ve iç sirkülasyon güçleri toplamı 2 W/m3 den düşüktür. Klasik Yarış Pisti Biyo Reaktör, Hacim; 5.000 m3, İtme ekipmanı; 4 adet Ø2.30m, 5kW dalgıç mikser Birim itme gücü; 4.00W/m3 (İç sirkülasyon hariç) ACDenit, Hacim; 3.750 m3, İtme ekipmanı; 1 adet Ø2.30m, 4.3kW dalgıç mikser Birim itme gücü; 1.15W/m3 (İç sirkülasyon dahil) Pompasız İç Sirkülasyon ve İşletmede Esneklik İleri arıtım sistemlerinde nitrifikasyon ve denitrifikasyon ardışık proseslerdir. Nitrifikasyona uğratılmış atıksu, organik karbon temini için giriş suyuyla %100-400 oranında harmanlanmalı ve yüksek kinetiğe sahip ön denitrifikasyon gerçekleştirilmelidir. Standart olarak bu amaçla çamur geri devir pompalarından ayrı olarak iç sirkülasyon pompaları kullanılır. ACDenit in hidrolik yapısı sayesinde pompaya ihtiyaç duyulmadan iç sirkülasyon gerçekleştirilir. Ayrıca iç sirkülasyon işletme şartlarına göre istenen oranda ayarlanabilir. Belek II AAT, Kapasite=10.000 m3/gün, 2005 BOİ5<20 mg/lt, TN<10 mg/lt, TP<2 mg/lt Karbon Giderim ve Nitrifikasyon Bölgesi (Oksik Bölge) Ön Denitrifikasyon Bölgesi (Anoksik Bölge I) Son Denitrifikasyon Bölgesi (Anoksik Bölge II) * George Tchobanoglous, Rolf Eliassen, Metcalf and Eddy Inc., Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, Reuse. McGraw Hill, 1981
Sayfa 7 KOMPAKT YAPI - AZ EKİPMAN Sadece dış perde ve ana orta perde taşıyıcıdır. ACDenit ileri arıtımın tüm aşamalarını aynı hacimde toplamıştır. Havuzun sadece dış perdeleri taşıyıcı özellikte olup proses aşamaları birbirinden taşıyıcı vasfı olmayan betonarme perdelerle ayrılmıştır. Bu özellikleri ile ACDenit daha az alanda ve düşük ilk yatırım maliyeti ile inşa edilir. Ünite ve ekipmanlara kolaylıkla erişilebilir Karıştırma için en az ekipmana ihtiyaç duyulurken, iç sirkülasyon pompasız gerçekleşir. İncekum AAT, 2x5.000 m 3 /gün, 2006 Kompakt yapı, işletme personelinin sistemin her yerine erişerek temizlik, ekipman bakım-onarım ve sistem ayarlarını zahmetsizce yapabilmesini mümkün kılmaktadır. GuideDiff kolay değiştirilebilir membran difüzör uygulaması için en uygun geometriye sahiptir.
Tel : 0212 213 54 50 Faks : 0212 213 54 53 Web : www.sartes.com E-Posta : sartes@sartes.com ACDenit 2013