ENDÜSTRİYEL ATlKSULARIN ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRLER İLE ARITILMASI VE KİNETiGi

U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cil l.say (Mart 2004) Endüstriyel Atksularn Ardşk Kesikli Reaktörler ile Antlmas ve Kinetiği H. Gezer, R. İleri ENDÜSTRİYEL ATlKSULARIN ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRLER İLE ARITILMASI VE KİNETiGi Handan GEZER, Recep İLERi :et Bu çalşmada, endüstriyel atksulann ardşk sikli reaktörler ile artlmas, tasarm, ekanizmas, performans ve kinetiği araştrilmştr. ekstil endüstrisi atksuyunun çkş BOI5 onsantrasyonu kinetiği den eysel ve teorik olarak arşlaştnlmştr. Teorik model ile deneysel sonuçlar yaslandğnda yakn olduğu gözlemlenmiştir. Yurt çi ve yurt dşn da kullanlan baz endüstriyel tksulann ardşk kesikli reaktörler ile arttimas knekleri ele alnmş ve verimlilikleri iğerlendirilmiştir. üahtar Kelimeler Endüstriyel atksu, ardşk esikli reaktör, artma, performans, kinetik, model,!bstract In this study, treatment design, nechaoism, Jerformance of industrial wastewaters by sequencing.atch reactors and kinetics have been researched. \inetics of effluen t BOI5 concentration of textile dustrial wastewater by sequencing batch reactor as been compared experimentaly and theoriticaly. t has beeo closely observed when comparing theory ith experimental results. So me exam ples have been )tained and their performance evaluated for dustrial wastewater treatment by sequencing batch (actor in domestic and foreign industries. Y Words lndustrial wastewater, sequenth batch :actor, treatment, performance, kinetics, model. Gezer, Çarnsan A.Ş. Hendek, Sakarya. hgezer@yahoo.com eri, SAÜ. MühendisJik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, <4pazan. ileri@sakarya.edu.tr, I. GIRIŞ Endüstriyel sektörler bir çok ülkenin kalknmasnda önemli bir yere sahiptir. Son yllarda endüstrilerdeki teknolojik gelişmeler, faydalarnn yannda, yeni ve önemli çevre problemlerinin oluşumuna da neden olmuştur. Bu sektörlerdeki farkllklarla birlikte atksu karakterizasyonu, miktar da değişmekedir. Bu nedenle, antm zor olabilen atksular meydana gelnektedir. Türkive de önenli bir ver tutan tekstil endüstrisi atksu karakteri: boyann kimyasal yapsna fabrikann proses tipine ve atk su içerisindeki bayarmadde konsantrasyonuna bağl olarak saatlik ve hatta günlük olarak değişebilmektedir. Dolaysyla bu atksulann artm alternatifleri de atk suyunun karakterine bağldr. Yerleşim merkezlerine yakn, özellilde büyük şehirlerdeki tekstil ve diğer endüstri kuruluşlarnn çoğunun atksular, evsel atksular ile karşmakta ve daha sonra alc artarnlara verilmektedir. Çevreye bu şekilde atksulann kontrolsüz ve artma sisteminden geçmeyip deşarj edilmesi, bu atksularta birlikte gelen çok fazla miktarda kirletici, özellikle su hareketlerinin çok yavaş olduğu koy ve körfez gibi bölgelerde çeşitli çevre problemlerine neden olmaktadr. Bunlardan en önemlileri güneş şğnn su ortanna nüfuz etmesini engellemesi, alc su ortamlannn kalitesini düşürmesi ve artm proseslerinde organizmalarn besin zincirini, sucul yaşam ve estetik görünümü olumsuz yönde etkilenesi olarak sralanabilir. Bu nedenle bu tip atksular çevreye verildiğinde yüzey sularnda, sğ akiferlerde, yer alt sulannda ve sedimentlerde kirliliğe neden olurlar. Gerek üretim, gerekse kullanm srasnda arta kalan endüstriyel atksulann çevresel açdan ne kadar önemli olduğu ortaya çkmaktadr. Son yllarda endüstriyel atksularn biyolojik artma uygulamalarnda Ardşk Kesikli Reaktörlerin (AKR, SBR) kullanlmas yaygnlk kazanmştr. Endüstriyel atksular için de başarl bir şekilde uygulanan bu sistemle ilgili bilgiler incelenmiştir. 75

8.Cilt,.Say (Mart 2004) Endüstriyel Atksularn Ardşk Kesikli Reaktörler ile Antlmas ve Kioetiği Ardşk Kesikli Reaktör (AKR) sistemi, aktif çamurlu biyolojik artma yöntemlerinden biri olup; çözülmüş madde, askda kat madde ve nutrient gideriminde kullarulabilmektedir. Yağ, şeker, karbonhidrat ve proteinlerin gideriminde %99 etkinliğe sahip olabilmektedir [I]. AKR prosesi, birbirini takip eden 5 fazdan oluşmaktadr. Bunlar sras ile; doldurma, reaksiyon, çökelme, boşaltma ve bekleme fazlarndan oluşmakta ve Şekil de gösterilmektedir. Doldurma Re.k.t iyon t,c.. :.".: : :.:J :: ::............ )...:.... #, Dofaltma.........,.,...,. Dilmmt. ;,. _ Şekil. Tipik bir ardşk kesikli reaktör mekanizmas akş diyagram (2] Ardşk kesikli reaktörler, evsel ve endüstriyel atlcsularn artmnda kolaylkla kullanlabilir. Yüksek miktarda karbon oksidasyonu, nitrifkasyon, denitrifikasyon ve fosfor giderimi sağlanr. Bu giderime ait değerler Tablo de verilmiştir. Tablo. Ardşk kesikli reaktörlerin performans değerleri [3] Parametreler Değerler (%) BOl Giderimi 8598 TSS Giderimi 8598 rnlln Oksidasyon 9095 Toplam Nitrojen Giderimi 8590 Toplam Fosfor < mg/i Özellikle endüstriyel atksulara ardşk kesikli reaktör prosesinin uygulanmasnn en büyük avantaj, işletme ve tasarm esnekliğinin yannda, atksu karakterlerinin değişken olmas durumunda da ardşk kesikli reaktörlerin işletme şartlarnda değişiklikler yaplarak sistemin kontrol edilnesidir.. Ardşk Kesikli Reaktörlerin Tasann Esaslan Ardşk Kesikli Reaktörlerin (AKR) tasarmnda herkes tarafndan kabul edilmiş standartlar yoktur. Aksine tarasm parametrelerinde ve uygulanan işletme koşullarnda çok büyük ölçüde farkllklar görülmektedir. Ardşk kesikli reaktörlerin tasarm esaslar aşağdaki gibidir: Uygulanacak artma stratejisine göre F /M (Besi/Mikroorganizma) oran seçilir. F değeri, BOİ veya KOi yükü olarak hesaplanr. Boşahm süresinin sonundaki bir Askda Kat Madde (AKM) konsantrasyonu seçilir. Çevrim süresi boyunca AKM konsantrasyonu değiştiğinden F /M orannda da çevrim süresince azalma o ur. AKR tanklarnn says belirlenir. Reaktördeki mikroorganizma konsantrasyonuna uygun reali:ör hacmi hesaplanr. En az iki tank seçilmesi önerilir. Çevrim says ve çevrim süresine karar verilir. Bir çevrim için toplam süre çevrimde yer alan fazlarn sürelerinin toplamdr. Doldurna süresi, tank says ve atksu akmna göre belirlenirken çökelme süresi, bu süreden bağmsz ve çökelme için gerekli minumum süre belirlenmeli ve buna uygun olarak bir çökelme süresi seçilmelidir. Boşahm süresi, doldurma ve çökelme fazlarnda olduğu gibi fiziksel şartlara bağl olarak dizayn edilir. Reaksiyon süresi ise, atksu kararkteri ne göre belirlenir. Herbir tankta, bir çevrimde boşaltlacak sv hacmi hesaplanr. Tank hacmi hesaplanr. Bu hacme uygun bir tank derinliği seçilir. Havalandrma ekipmanlan boyutlandnlr. Tasarlanan boşalttn süresini sağlayacak uygun boşaltn sistemi seçilir ve boyutlandrlr. II. MA TERY AL VE METOT. Ardşk Kesikli Reaktör Kinetiği Doldurma faz sonunda kalan substrat (besin) konsantrasyonu, hacim ve doldurma süresince uzaklaştrlan substratn kinetik ifadesinin değişken bir fonksiyonudur [4]. Bu fonksiyonu formüle etmek için, doldurma sürecindeki kütle değişiminin eşitliği yazlrsa; Giren Çkan + Üretilen = Biriken d Q S0 o+ r:gv = (vs) d t () Atksu karakteri ile birlikte bölgenin ve sektörün deşarj standartna göre artma ihtiyac tespit edilir. ds +QS+kS=QS dt V V 0 (2) Öncelikle atksuyun ön antma gerek olup olmadğna karar verilir. 76

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 8.Cilt, l.say (Mart 2004) Endüstriyel Atksulann Ardşk Kesikli Reaktörler ile Antlmas ve Kinetiği Diferansiyel denklem çözüldüğü zaman, doldurma sürecinin sonundaki substrat konsantrasyonu (St) ; (3) denklemi elde edilmiştir. Reaksiyon sürecinin sonundaki substrat konsantrasyonu (Se) aşağdaki denklem ile ifade edilmiştir. Atksu artma tesisi Kimyasal Oksijen ihtiyac (KOİ) (mg/l) çkş değerleri Şekil 2 de gösterilmiştir. Üç adet ardşk kesikli reaktör çkş suyu KOİ değerleri 50332 mgil arasnda değişmektedir. Şekil 2de verilen değerler, ayn tarihte ölçülmüş üç adet havuzun ortalama KOİ değerleridir. Tüm ölçürolerin ortalama KOİ değeri 223 mg/i olarak hesaplanmştr. Atksu artma tesisi ph çkş değerleri Şekil 3 de gösterilniştir. Üç adet ardşk kesikli reaktör çkş suyu ph 7.7. 9 değerleri arasnda değişmektedir. Şekil 3 de verilen değerler, ayn tarihte ölçülmüş üç adet havuzun ortalana ph değerleridir. (4) Burada, Q,,Doldurma sürecindeki akş debisi. S/>Doldurma sürecinin sonundakisubstrat konsantrasyonu S,reaksiyon sürecinin sonundaki substrat konsantrasyonu Vb, Kesikli reaktörün boşken (toplam) hacmi. Vab, Kesikli reaktörün doldurma süreci başlamadan önceki aktif hacmi. t,., Reaksiyon süresi. ll.2 Ardşk Kesikli Reaktör Kinetik Teorisi ve Deneysel Kyaslamas Sakarya ili, Akyaz ilçesinde imalat bulunan Aydn Örme tekstil endüstrisi atksu artna tesisi çkş değerleri Tablo 2de verilmiştir. Tablo 2. Aydn Örme tekstil endüstrisi atksu artma tesisi çkş değerleri [ 5] SKK.Y Cf") M ("") (Su Kirliliği Parametre! er o o o o o o o o Kontrol N N N N Yönetmeliği) V) o o o o Standart \0 ("") o [" _ N Cf") o Çkş Değerleri BOİ5 (mg/) 59 44 55 65 00 (KOi) (mg/l) 237 74 22 259 400 \sülfir (s 0. (rngll) IF en ol.52 0.54 0.53 0.68 (C6HsOH) (mg/l) \Çinko (Zn).27.7.53.5 2 (mg/) Balk 3 \Biyodeneyi (ZSF) Ip H 7.3 7.4 7.3 7.2 69 A.ydn Örme tekstil endüstrisi atksu artma tesisi işletme parametreleri Tablo 3 de verilmiştir. Atksu artma tesisi Çamur Hacim indeksi (ÇHİ) (ml/g) değerleri Şekil 4de gösterilmiştir. Üç adet ardş k kesikli reaktör ÇHİ değerleri 44200 ml/g arasnda değişmektedir. Şekil 4 de ver;en değerler, ayn tarihte ölçülnüş üç adet havuzun ortalama ÇIll değerleridir. Tablo 3 de görülen ölçüm tarihleri arasndaki en yüksek ortalama ÇHİ değeri 64 mllg olup, bu değerin tavsiye edilen değerler aralğna düşmediği görülmektedir. Bunun için artma tesisi işletnesinin haftada bir numune alarak ÇHİ öiçü!mesi ve bu değerler ( OOml/g 50 mvg) arasna düşecek şekilde tedbirlerin alnna.s gerekmektedir. Bununla birlikte en yüksek ortalama değer olan 64 ml/g da ÇLkş standalann zorlamas açsnda büyük problemler oluşturmadğ gözlemlenmiştir. Atksu antma tesisi hücre konsantrasyonu (AKM) (mg!l) değerleri Şekil 5 de gösterilmiştir. Üç adet ardşk kesikli reaktör AKM 34606090 mg/lt arasnda değişmektedir. Şekil 5de verilen değerler, ayn tarihte ölçülmüş üç adet havuzun ortalama AKM değerleridir. ō :._, u ) 300 250 J: 200,, :e so. 00 50! j 0 + 6.04.2C()3 23.04.2003 ll04.:rn3 07.ffi.I03 letme Zaman Şekil 2. Atksu artma tesisi Kimyasal Oksijen ihtiyac (KOl) değerleri! 77

8.Cilt,.Say (Mart 2004) Endüstriyel Atksularn Ardşk Kesikli Reaktörler ile ArtJmas ve Kinetiği H.Gezer, R İleri C") (T Cl CJ 00 NN Işletme Zamana Şekil 3. Atksu artma tesisi ph çkş degerieri Tablo 3. Aydn Örme tekstil endüstrisi atksu artma tesisi işletme parametreleri Işletme Parametreleri 4.04.2003 2.04.2003 9.04.2003 26.04.2003 28.04.2003 05.05.2003 Tavsiye 03.05.2003 0.05.2003 Edilen Aralk Ortalama Aralk Ortalama Aralk Ortalama Aralk Ortalama değer değer değer değer değer değer değer değer Değerler Çözünmüş Oksijen (Ç.O) (mg/i) 3 2 3 2 3?. 3 2 3 Çamur Hacim İndeks i (ÇHİ) (ml/g) 47 59 47 200 83 64 44 57 48 53 0050 72 60 Hücre konsantrasyonu (AKM) (mg/) 3460 399 3550 4600 6090 4008 3920 4223 3820 4467 3000 4900 5300 6000,. 75, 70 5ffi i 00! ro ] 40 E j ü c :: lll E (O (} (T)(T)(T)l"l(T) 00000 00000 NNNNN t q"!ot llt 00000 Ul"IDmo O O OOr i i,. 5000. s. 4500 : 4000 3500 3000 E 2500 e 2ooo tel._, g 500 000 500 A...,....... o Q} t :c letme Zama m Şekil 4. Atksu antma tesisine ait üç adet havuzun ortalama Çamur Hacim lndeksi(svi) (mug) değerleri 78 işletme Zaman Şekil 5. Atksu artma tesisine ait üç adet havuzun ortalama hücre konsantrasyonu (AKM) (mg/i) değerleri

8.Cilt, I.Say (Mart 2004) Endüstriyel Atksularn Ardşk Kesikli Reaktörler ile Antlmas ve Kinetiği Aydn Örme tekstil endüstrisi atksu artma tesisine ait So, Q, Vb, Va, V ab. Se parametrelerinin ortalama değerleri belirlenmiş ve (3) denkleminden doldurma sürecinin sonundaki substrat konsantrasyonu (Sf) elde edilmiştir. Elde edilen değerler doğrultusunda ( 4) denkleminde farkl reaksiyon süreleri (tr) uygulanarak çkş suyu (Se) konsantrasyonlar elde edilmiştir. Bulunan sonuçlarn; AKR çkş suyunun (Se), reaksiyon süresi (tr) ile değişimine etkisi, grafklere aktarlmştr. Çalşlan tekstil endüstrisi atksuyunun, çkş BOis konsantrasyonu (Se) kinetiğinin literatürden [ 4] seçilerek adapte edilen teoik Ardşk Kesikli Reaktör (AKR,) kinetiği ile uyumunu anlayabilmek amacyla, 3 adet kinetik deneyi çalşmas mevcut tesiste yaplmştr. Deney ve Deney 2de başlangç substrat konsantrasyonu (S0) 350 mg BOis/I iken, Deney 3de bu değer 2700 mg BOI5/ldir. Bu çalşmalara ait veriler Tablo 4 de verilmiştir. Bu değerlere dayan larak üretilen grafikler ise Şekil 6 ve Şekil 7 de gösterilmiştir. Burada deney,2,3 değerleri ölçümlerle, teori,2,3,4 değerleri ise hesap yolu ile bulunmuştur. Seçilen değerler deneysel sonuçlara uygun teorik sonuçlar verebilen k reaksiyon sabitleri değerlerini kapsamaktadr. Deney,2 de başlangç So konsantrasyonu 350 mg/i olduğu durumda giderme verimi % 94 bulunnuştur. Başlangç So konsantrasyonu 2700 mg/i olduğunda ise yaklaşk % 98lik giderme verimi elde edilmiştir. Bu durum genellikle antma tesisinin optimum işletme şartlannda işletilip işletilmemesi ile igilidir. İşletmede optimum şartann sağlanmas durumunda her iki konsantrasyon için yüksek verimler elde edilebilnektedir. Deney 2 de başlangç konsantrasyonu ayn olmasna rağmen değişik sürelerde farkl giderme verimlerinin elde edilmesi artma tesisi işletmelerinde skça rastlanabilen bir durumdur. istenen esas durum reaksiyon sonundaki çkş değerlerinin deşarj standartlar değerinin altnda olmuş olmasdr. bi0 4. Tekstl endüstrisi atksuyunun çkş BOis konsantrasyonu (Se) kiiletiğinin deneysel ve teorik karşlaştrlmas k=0.2 k=0.5 saaf J k=0.2 I saaf k=o.s saaf Sr386.9 SF358.5 saat SF56.9 mg/ mg/l SF 89.5 mg/i mg/i tr (saat) Teorik I Deneyi Deney2 Teorik 2 Teorik 3 Teorik 4 DeneyJ Se(mg/) Se(mg/) Se( mg/i) Se (mg/) Se (mg/) Se (mg/i) Se(mg/) o 350 350 350 2700 2700 2700 2700 0.5 5.2 2 79 359.3 322.8 27 600 46..5 4.5 55 30 309.3 26.6 57. 59? 37.4 44 29 287 235.5 38.3 2.5 33.6 28 266 22 25.7 54 3 30.3 36 247 9 7.2 50 27.2 228.9 72.5 4 24.6 32 26 22.4 54.7 7.7 53 97 39.4 5.2 3.5 4.5 22. 79 45 333.4 290.5 85.2 72 27 5 9.9 30 25 82.7 25.4 3.5 52 5.5 7.9 39.2 3 2.3 6 6. 23 20 57.3 0.7.5 50 55 79

SAU Fen BiJiroleri Enstitüsü Dergisi 8.Cilt, l.say (Mart 2004) Endüstriyel Ataksularan Ardşk Kesikli Reaktörler ile Arttlmas ve Kinttiği B.Gezer, R. İleri 400 350 300 ::: 250 CD E 200 C) 50 0 00 Teorik Deney Deney 2 50 o tr (saat) 2700 2400 200 e 800 O) 500.s 200 900 600 300 o +.or O O, 5 2 5 Deney 3 TeoriK 2, k=0.5 Teorik 3, k=0.2 Teorik 4, k=o.s 2, 3 3, 4 4, 5 5 5 tr (saat) 5 5, 6 6, 5 5 Şekil 6. Tekstil endüstrisi atksuyunun, çkş BOI5 konsantrasyonu (Se) kinetiinin deneysel ve teorik karşlaştrlmas (80=350 mg/, Q=60 m 3 /saat, k=0.2 saar, Vb=955 m 3, Vh=l60 m 3, Va=500 m 3, Sr56.9 mg/) Şekil 7. Tekstil endüstrisi atksuyunun, çkş BOis konsantrasronu (Se) kinetiine reaksiyon sabiti (k) nin etkisi (So2700 mgll, Q=60 m 3 /saat, Vb=955 m 3, V ab=60 m 3, V.= SOO m 3 ) Çalşma alan olarak seçilen Sakarya ili, Akyaz ilçesinde faaliyet gösteren Aydn Örne San. ve Tic. A.Ş. ne ait atksulann ardşk kesikli reaktör ile.5 saatlik reaksiyon süresi ve.5 saatlik çökelme süresi sonucunda çkş suyu BOis konsantrasyonu (Se) ortalanalarnn yaklaşk 43 mg BOis/I olduğu tespit edilmiştir. 2 saatlik ve 24 saatlik konpozit numuneler için standart BOI5 değerleri (SKKY Tablo 0.7) sras ile, 00 ve 80 mg BOI5/Jdir. tr=l.5 saatlik süre içerisinde standart değerler sağlandğndan dolay, uygulamada reaksiyon süresinin.5 saat seçilmesinin uygun olduğu görülmüştür..5 saat reaksiyon süresi;.5 saat çökelme süresi; saat boşaltma süresi olnak üzere toplam 4 saatlik bir seans zaman seçilmiştir. Bu dunjmda sistem günde 6 seans olarak çalştrlmaktadr. Her seansta ortalama 60 m3 atksu antlmak suretiyle, 6 seansta toplam 960 m3 /gün atksu bir ardşk kesikli reaktörde artlmaktadr. Teorik çalşmada (S0=350 mg/i, k=0.2 sa) ise, ardşk kesikli reaktörün kinetiğini temsil edecek şekilde oluşturulan teorik denklemden ayn reaksiyon süresi (tr.5 saat) için elde edilen BOis değeri 4 I.5 mg BOlsil bulunmuştur. Faaliyette olan sistemin BOis değeri ( 43 mg BOis/I) ile teorik denklemden elde edilen BOis değerinin ( 4.5 mg BOis/) birbirlerine yakn olduğu gözlemlenmektedir. Diğer bir teorik çalşmada ise (S0=2700 mg/, k=0.8 sa), ardşk kesikli reaktörün kinetiğini temsil edecek şekilde oluşturulan teorik denklemden ayn reaksiyon süresi (tr=.5 saat) için elde edilen BOis değeri 57. mg BOI5/ bulunmuştur. Faaliyette olan sistemin BOis değeri (59 mg BOis/I) ile teorik denklemden elde edilen BOI5 değerinin (57. mgbois/) birbirlerine yakn olduğu gözlemlenmektedir. Sonuç olarak, ardşk kesikli reaktörün (AKR, SBR), tekstil endüstrisi atksulannn artmnda ve teorik çalşmada kullanlan denklemin de ardşk kesikli reaktör kinetiğini temsil etmede kullanlabileceği görülmektedir. 80 m. ENDÜSTRİYEL ATlKSULARIN ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRLER İLE ARITILMAsi UYGULAMALARI m.t Türkiyedeki uygulamalan Endüstriyel atksularn ardşk kesikli reaktörler ile antlmas uygulamalan için Türkiye den seçilen değişik endüstriler; Gemsan Kimya Sanayi, Teklas Kauçuk Sanayi, Aydn Örme Tekstil Sanayi ve Tuzla Organize Deri Sanayi Bölgesi atksu artma tesisidir. Gemsan kimya endüstrisi Tesise gelen ve toplanan tüm atksularn ph, ph metreye bağl olarak otomatik çalşan dozai pompalanndan dozlanan asit ve b azla ayarlanarak, 3. dengeleme tankndan seviye kontrolüne bağl olarak biyolojik üniteye baslmaktadr. Herbir biyolojik ünite günde I ila 3 kez doldurol up, boşalt Iabilmektedir. Havalandrna işlemi tamamlandktan sonra hava üfleyici kapatlarak, aktif çamurun çökmesi sağlanmakta ve artlan su deşarj edilmektedir. Tesise ait atksu artma akm şemas Şekil 8, değerler ise Tablo 5 de verilmiştir. L.ab. akulan 5 mji;on r Pro&ct atbulan s.s mlccn EVX:labdm O a3j. DENOELEME KESlKLI l. DENGELEME l. DD\OEID.IE TANKJ. IŞLEM TANK.! PH AYAR TANKJ TANKJ FLOTASYON TANKJ t HAV ALANDIRMAl çöcrot\fe TAl<.Kl TA.ollel Ftl. Lti Şekil 8. Gemsan Kimya Sanayi Atksu Artma Tesisi Akm Şemas

8.Cilt,.Say (Mart 2004) Endüstriyel Atksulann Ardşk Kesikli Reaktörler ile Arttlmas ve Kinetiği Tablo 5. Gemsan Atksu Artma Tesisi 7..2003 tarihine ait değerler Kimyasal Kimyasal Biyolojik Biyolojik Parametre Giriş Çkş Giriş Çkş AKM (mg/i) 256 < 0 KOI (mg/) 8075 5340 558 IPH 6.35 6.79 6.92 7.30 2 Teldas kauçuk endüstrisi Tüm atksular seviye kontrollü olarak ardşk kesikli biyolojik üniteye baslr. Biyolojik artrnn çalşahilmesi için attksu scaklğ 35 C üstünde olmayacaktr. Bu ünitede havalandrma ve çöktürme işlemi ayn tankta yaplmaktadr. Ardndan atksular 3.dengeleme tankndan biyolojik üniteye baslr. Ardşk kesikli sistemde her bir ünite 30 dakika çöktürülecek, 60 dakika doldurulacak ve 270 dakika havalandrtlmak üzere 4 kez doldurulup, boşaltlacak.tr. Oluşacak fazla çanur pompa yardmyla 2. dengeleme tankna alnp kimyasal çamur içine katlacaktr. Tesise ait artma akm şemas Şekil 9, değerler ise Tablo 6de verilmiştir. JeNtJELtM!!AlIXJ i l.oefc!lt!tl: 7AUYJ 35 A.tksular zgaradan geçirildikten sonra ph ayarlamas yaplr. İçindeki kirlilik kaynağ çözünmüş karbonun biyolojik olarak antlmas için atksu havalanduna havuzuna alnr. Ardşk kesikli olarak dizayn edilen bu havuzlarda aeratörler durdurularak havuz içindeki bakteriler çöktürülür. Çökelme zaman zaman ayarlayc araclğ ile kontrol edilmektedir. Tanklar günde üçer kez dolup boşalarak günlük toplam atksuyu artr. Sistemde üreyen fazla çamur yoğunlaştnlmak üzere yoğunlaştrcya baslr. Burada hacmi azalan atk skştnlarak su içeriği düşürülen çamur kat (kek) olarak uzaklaştnlmaktadr. Filtre presten çkan süzüntü sular ise tekrar antlmak üzere artma tesisi girişine verilir. Tesise ait çkş suyu değerleri Tablo 7de verilmiştir. Tablo 7. Aydm Örme Tekstil Fabrikas Artma Tesisi 052003 Tarihine Ait çkş Değerleri I.Hav. Havuzu Parametreler Çkş Suyu Il.Hav. Havuzu Çkş Suyu BOis (mg/) 45 50 KOİ (mg/) 230 226 j p H 6.8 7. Ill.l.4 Toprak ilaç endüstrisi III.Hav. Havuzu Çkş Suyu 5 230 7.4 Tesise ait atksu artma şemas Şekil O, giriş ve çkş değerleri Tablo 8de gösterilmiştir. Endüstriyel ve evsel kanşk olan atksularn farbrika laboratuannda yaplan deneyler sonucu ardşk kesikli reaktörlerin verimi % 80 dir. flla)a TAft:J To:: 4!!tTflt Çuuu Kki fö:t.oi.a.$yçn lt T AlYJ Ç)Yfl)lM! taoj l. :ôr AAI.C!AS <;m TA}J Şekil 9. Teklas Kauçuk Sanayi Atksu Artma Tesisi Akm Şemas Evsel Atksu Proses Auksu Terfi Tank Kaba _ Jzgara Rogar. \! m pa, \. Biyolojik Artma Sistemi ( SBR) İnce lzg ara 65 m3 ""\ _ Kanalizasyon Sistemi L J _j Rogar r Tahliye Tablo 6. Teklas Artma Tesisi 7. l.2003 tarihine ait değerler Şekil O. Biyolojik Atksu Artma Tesisinin Akm Şemas [6] Kimyasal l(jmyasal Biyolojik Biyolojik Parametre Giriş Çkş Giriş Çkş AKM (mg/) 240 < 0 85 < 0 KOi (mg/i) 2076 328 50 20 ph 7.28 8.40 8.0 7.90 3 Aydn örme tekstil endüstrisi Bu fabrikada, sentetik tekstil terbiyesi ve üretimi yaplmaktadr. Oluşan boyal atksu artm AKR ile sağlanmaktadr. Üç adet paralel olarak yaplmş olan reaktörden oluşan bu sistemde ihtiyaca göre biri veya diğerleri de çalştrlabilmektedir. 8 Tablo 8. Toprak İlaç Endüstrisine Ait Giriş ve Çkş Değerleri Parametreler Giriş BOİ s (mg/) 9030 KOI (mgll) 200300 AKM (mg/i) 900 IPH 6.46.8 H3(mgll) 26 P043 (mg/i) 8.5 Çkş 38 2537 92 7.37.6 8.

8.Cilt, l.say (Mart 2004) Endüstriyel Atksularn Ardşk Kesikli Reaktörler ile Antlmas ve Klftigi RGezer,R İleri ID5. Tuzla organize deri endüstrisi Tarihi Kazlçeşme deki dericilerin Tuzlaya taşnmasyla oluşturulan organize sanayi bölgesinin artma tesisi 36000 m3 /gün kapasiteye sahiptir. Şu anda 07 dericiden gelen atksulan artan tesis 30004000 m3/günlük kapasite ile çalşmaktadr [7]. Deri endüstrisi atksuyu karakterizasyonu Tablo 9, çkş değerleri ise Tablo loda gösterilmiştir. Tesis üç ayr atksu akmna göre tasann ve inşa edilmiştir. Buna göre kromlu atksulara kimyasal oksidasyon uyguladktan sonra genel atksularla birleştirilerek ve bu şekilde srasyla dengeleme, basit çöktürme ve aktif çamur birimlerinde antlmas planlanmaktadr. Henüz akm ayrm sağlanamadğndan basit çöktünne ve biyolojik artma birleşik atksulara uygulanmaktadr [8]. Tablo 9. Deri atksuyu karakterizasyonu [9].Parametreler Değerler Toplan KOI ( mg/i ) 0502900 Süzülmüş KOl ( mg/ ) 7508 o ph 7,28,4 Ala ( mg/) 790 70 N (mg/i ) 3054 Süifiir 2777 l(j or ( mg/ ) 080 Krom ( mg/) 46 problem köpük oluşumundan kaynaklanmaktadr. Bu sebeple haftada 5 gün, günde 8 saat atksu üreten tesisler için atksuyun biriktiği bir biriktirme tank ve 200 lt hacminde bir AKRden oluşan pilot tesisler kurulmuştur. Bal kutulama ve karldes işleme tesisine ait atksulann antlmas ile ilgili atksu karakterizasyonu Tablo ll, çkş sulan kalitesine ait değerler ise Tablo 2de gösterilmiştir. Tablo l. Bal kutulama ve Karides işleme Endüstrilerinin Anksu Karakterler [9] Parametreler Bal Kutulama Karldes 4teme IPH 5.3 KOİ (mg/i) 302700 60 7600 Süzülmüş KOI (mg/i) 202000 60 2000 Tablo 2. Bal kutulama ve Karides işleme Endüstrileri Reaktörleainin Çkş Suyu Kalitesi [9] Parametre I er Bal Kutulama Karldes Işleme. AKM (mgll) 32 24 BOİ 5(mg/) 38 26 KOi mg/) 76 40 Süzülmüş KOi (mgll) 29 09 Bu çalşmada, çkş suyunun kalitesinin istenenden daha iyi olmasna rağmen giriş değerleri çok geniş bir aralllrta değiştiğinden sistemin verimi belli değildir. 7.5 l l Tablo O. Kimyasal çöktüane sonras parametrelerin değişim aralklan [ O] Parametreler Değerler KOİ ( mg/) 845 932 KOi giderimi {%) 558 AKM ( mg/) 90330 PH 78.2 Dünyadaki uygulamalar Endüstriyel atksulann ardşk kesikli reaktörler ile antlmas uygulamalar için dünyadan seçilen değişik endüstri ler; Bal kutulama ve K arides İşleme Endüstrileri Atksular, Kağt Endüstrisi Atksulan, Deri Endüstrisi Atk Sular tesisleridir. ITI.2. Bal kutulama ve karldes işleme endüstrileri m.2.2 Kağt endüstrisi Wilderer ve arkadaşlarnn çalşmasnda ön artmadan geçmiş kağt endüstrisi atk sular kullanlmştr [l ]. Atksu KOI konsantrasyonunun 0003600 mfl arasnda değiştiği belirtilmiştir. Çkş suyunun renkli, fakat askda kat maddesinin (AKM) çok düşük olduğu belirtilmiştir. Çamur hacim indeksinin (SVI) 20220 mllg arasnda değiştiği ifade edilmiştir. Çamur çökelmesinin, çkşta oldukça duru bir fazda elde edecek kada: iyi olduğu belirtilmektedir. O, 20 ve 30 günlük çamur yaşnn KOI giderne verimini çok fazla etkilemediği görülmüştür. Sistemin BOİ gideme v.eriminin ortalama %98, KOI giderimin ise %8094 arasnda değiştiği belirtilmektedir. Biyolojik olarak kolay aynşabilir yapdaki kağt endüstrisi atksulannn 8 saatlik süresi uygulanan AKR ile arttlmas sonucunda elde edilen giderme verimlerinin tatmin edici olduğu görülmilştür. Her iki endüstri atksulan doğrudan belediye kanalna deşarj edilmekteydi. Bal kutulama endüstrisi atksularnn gittiği artma tesisinde çamur kabanna problemi yaşanrken, karides işleme tesisi atksularnda ise esas 82

8.Cilt, l.say (Mart 2004) Endüstriyel Atksularn Ardşk Kesikli Reaktörler ile Artlmas ve Kioetiği III.2.3 Deri endüstrisi Japonyada ardşk kesikli reaktör presesinin fizibilite çalşmas, kuvvetli organik madde ve krom içeren deri endüstrisi atksularnn artmnda laboratuar ölçekli bir uygulama gerçekleştirilmiştir [ 2]. Uygulanan çevrimin toplam süresi 8 saattir. saat doldurma, 5 saat reaksiyon, 0.5 saat çökelme ve.5 saat boşaltna fazna aynlruşr. Havalandrma sadece reaksiyon faznda uygulanmş ve reaksiyon süresinin sonlarnda saat boyunca kapatlarak sonraki sürede havalandrmaya devam edilmiştir. Deri atksuyu karakterizasyonu ait değerler lablo 3 de gösterilmiştir.! Tablo 3. İşletme Parametreleri ve Atksu Kalitesi Giriş Çkş Giriş Çikş Paranetrel er Atksu Atksu \tksu Atksu KOl ( mg/) 2960 86 9580 328 Verin () 93.7 96.6 NH,N 05 45.3 73 26.3 o OrgN 45 6.5 4.7 5.2 NON 0.2 9 0.4 6.4. N03N 3.8 0.4 4.0 2.0 Toplam Azot Giderimi (o/o) 53.9 72.6 Krom ( mg/i) 25.3.08 25. 0.57 Verim (o/o) 95.7 97.7 Tablo 4. Deri atksuyu karakterizasyonuna ait değerler Parametreler Değerler KOI ( mg/) 5002200 BOI5 ( mg/) 80000 Toplam Azot ( mg/i ) 3288 Krom (mg/i) 932 Tablo 3 de görüldüğü gibi KOI ve krom giderimi oldukça yüksektir. KOI giderime verimi %93.796.6 aralğnda deği şi rken, kromda %95.797.7 arasnda verim elde edilmiştir. IV. SONUÇ Bu çalşmada ardşk kesikli reaktörlerin Türkiye ve dünyadaki uygulamalar incelenmiştir. Ayrca endüstriyel atksularn ardşk kesikli reaktörlerle antlma mekaniznas ve kinetiği araştrlmştr. Teorik kinetik denkleminin uygulamas örnek bir tekstil endüstrisi atksulan antlmas üzerine yaplmş olup teorik model ile deneysel sonuçlann kyaslandğnda yakn olduğu gözlemlenmiştir. Ardşk Kesikli Reaktör (AKR) sisteminin debideki büyük değişiklikleri tolere edebilmesi ve ayn zamanda bir dengeleme tank gibi iş görmesinin dşnda AKR sisteminin farkl fazlarnn otonatik kontrol edilebilmesi de sistemi endüstriyel atksularn antlmas için çekici klmaktadr [3]. Bu incelemeler ve araşttmlalar sonucunda; Su Kirliği Kontrolü Yönetmeliği çkş suyu deşarj değerleri standartanna uygunluk, beraberinde tasann ve maliyet kriterleri bakmndan endüstriyel atksulann artmnda Ardşk Kesikli Reaktör (AKR) sisteminin kullanlmasnn uygun olduğu görülmektedir. KA\NAKLAR [ ]. Documented Perfonnanc&Experience, in SBR s, U.S Filter Jet Tech, 990 [2]. Biological Treatment;December, T38, 998 [3]. SBR for Convantional and Advanced Waste Treatment, 988 [4]. DROSTE,R.L.,Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment.NY; John Wiley&Sons ine, 997 [5]. Biyoteknoloji Kongresi Bildiriler Kitab, Çanakkale, S.l9397, 2003 [6]. DAMAR, Y., İlaç Endüstrisi ve Evsel Kanşk Atksuyunun AKR ile Arttlmas hakknda makale, 2002 [7]. ATEŞ, E., Orhon, D., Tünay, 0., Characterization of Tannery Wastewater for PretreatmentSelected Case Studies, 997 [8]. Orhan, D., Artan, N., Modeliing of Activated Sludge Systems, Technomic Publishing Company PP.253 257,994 [9]. BAŞEGMEZLER, B., Deri Endüstrisi Atksularnn Ardşk Kesikli Reaktörlerle Artlmas, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi, 998 [0]. GÜN, Ö., Deri Endüstrisi Atksularnn Ardşk Kesikli Reaktörlerle Artlmas, Yüksek Lisans Tezi İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi, 998 []. Y AMAMATO, K, Win,K.M., Tannery Wastewater Treatment Using a Sequenching Batch Membrane Reactor. Wat. Sci. Tech. Vol.23. Kol pp.l 639648, 99 [2]. WİLDERER, P.A., Sequenching Batch Technology gor Biological Treatment of Industrial Wastewaters. New Dewelopments in Industrial Wastewater Treatment pp. 25 Kluwer Academic Publishers, Printed in the Netherlands., 99 [3]. ECKENFELDER, W.Wesley JR.,D.Sc.,P.E, Activated Sludge Treatment Oflndustrial Wastewater 83