Arıtma çamuru nedir? Atıksu arıtımında, fiziksel ve kimyasal arıtma süreçlerinde atıksu içinden yüzdürülerek veya çökeltilerek uzaklaştırılan maddeler Biyolojik arıtma sonucunda çözünmüş haldeki maddelerin mikroorganizma bünyesine geçirilmesiyle, mikroorganizmaların sistemden yüzdürülerek/çökeltilerek alınması sonucu ortaya çıkan %95-99.5 oranında su içeren akışkan özellikteki atıklardır.
GENEL Arıtma çamurları uygun bir şekilde uzaklaştırılıp, zararsız hale getirilmezse, arıtma işlemi tamamlanmaz. Gerekli üniteler, yatırım ve işletme maliyetleri açısından, tüm arıtma tesisinin yarısını oluşturur. Günümüzde gelişen çevre bilinci ve çevreye duyarlı baskılar sonucunda, geri kazanım, geri kullanım ve geri dönüşüm felsefesi ile uyumlu çamur arıtma teknolojileri geliştirilmektedir. Çamur arıtımı ve yönetimi açısından, atık azaltma, daha az çamur üreten arıtma seçeneklerinin tercih edilmesi, kimyasalların doğru seçimi ve kullanımı sürdürülebilir ve etkin bir çamur yönetim yaklaşımıdır. Atıksu arıtımı ve çamur arıtımı beraberce değerlendirilerek, gerektiğinde atıksu için daha büyük hacimler ve kapasiteler sağlayarak, çamur arıtımından tasarruf elde edilmelidir. Bu düşünülmediği takdirde, işletimi zor ve yüksek maliyetli tesisler ortaya çıkmaktadır. Günümüzde gelişen arıtma teknolojileri ile hem az yer kaplayan, hem de az çamur üreten arıtma tesisleri yapılabilmektedir.
ÇAMURUN KAYNAKLARI ve MİKTARI Atıksu içindeki askıda, kolloidal ve çözünmüş haldeki katılardan oluşur. Yüzebilir veya çökelebilir nitelikteki katı maddeler ön çökeltim havuzu veya yüzdürme ünitesinden Kolloidal ve çözünmüş maddeler, biyolojik veya kimyasal döngüler sonucu biyolojik veya kimyasal arıtma ünitelerinden Kaynaklardaki çamurun özellikleri farklı olmakla beraber, çamur uzaklaştırma için benzer yöntemler kullanılır.
Ön çökeltim çamuru Ön çökeltme havuzlarından elde edilir. Tipik bir evsel atıksu arıtma tesisi için oluşan çamur, grimsi siyah renkte ve rahatsız edici bir kokuya sahiptir. Atıksu içindeki çökelebilen AKM lerin bir fonksiyonudur. Evsel atıksu uygulamalarında kişi başına 40-50 gr katı madde/kişi.gün alınabilir. Ayrıca AKM konsantrasyonundan da çamur miktarı hesaplanabilir. Bu durumda debi ile AKM konsantrasyonu çarpılmalıdır. Özellikle endüstriyel tesislerin ön çökeltim çamur miktarının bulunması için eşdeğer nüfus esasına göre hesaplama yapılmamalıdır. Çamur miktarının bulunmasında hacim de önemlidir. Hacim belirlenirken, su muhtevası veya karşıtı olan katı madde oranı %KM önemli olmaktadır. Çünkü, çamur denildiği zaman içinde çok büyük oranlarda su içeren bir karışımdan söz edilmektedir. Ön çökeltim havuzu çamurlarında %4-8 KM değeri geçerlidir. Katı maddenin %60-70 oranı organik ve uçucu maddedir. Organik kısım yağlar, bitkisel yağlar, yiyecek kalıntıları, dışkı, kağıt ve deterjandan oluşur. İnorganik kısım ise başlıca silisli kum içerir.
Kimyasal çamur Kimyasal çamurun miktarının belirlenmesi için Jar testlerinin yapılması tavsiye edilir. Kullanılan kimyasal madde miktarı ve özelliklerine bağlı olarak %KM değeri değişebilmektedir.
Son çökeltim çamuru Biyolojik çamur miktarının hesaplanmasında, biyolojik arıtma tesisinin türü, aerobik/anaerobik proses seçimi önemlidir. Katı madde oranları açısından son çökeltim havuzundan alınan çamur için %0,5-1,5 değerleri verilmektedir. Sistem için belirlenen F/M oranından, oluşacak çamur miktarı hesaplanabilmektedir. Örnek olarak, uzun havalandırmalı bir aktif çamur sisteminde düşük F/M oranı, dolayısıyla düşük kg KM/kg BOİ giderimi ve düşük miktarda çamur oluşumu gerçekleşir. Anaerobik süreçlerde de hücre üretim hızı düşük olmasından dolayı oluşan çamur miktarı da azdır.
i. Damlatmalı filtre çamuru: Biyolojik filtreyi takip eden son çökeltme havuzundan alınan çamurdur. Kahverengi ve toprak kokusu vardır. Bu çamur %2 civarında katı madde içerir, %65-70 organik madde içerir. Katı madde içinde böcekler, kurtlar dahil biyolojik kalıntılar bulunur. ii. Fazla aktif çamur: Bir kısım geri devir ile havalandırma havuzuna döner. Rengi griden koyu kahverengiye değişir, topraksı kokusu vardır. %70-80 organik madde içerir ve katı madde oranı %1 den azdır.
Çamurun hacmi Çamurun hacmi ise aşağıdaki eşitlikten faydalanılarak bulunur: V= [M (kg KM)] / [%KM x çamur yoğunluğu] V : çamurun hacmi, m 3 M : çamurun kütlesi, kg KM : katı madde oranı (%) Çamur yoğunluğu yaklaşık 1000 kg/m 3 olarak alınabilir.
SORU: Ön çökeltim çamurunda organik madde içeriği nispeten düşük, katı madde oranı nispeten yüksektir. Son çökeltim çamurunda organik madde içeriği nispeten yüksek, katı madde oranı nispeten düşüktür. Ön çökeltim ve son çökeltim havuzlarından alınan çamurları karıştırılmalı mı? Hangi aşamadan sonra karıştırılmalıdır? CEVAP : Çamurun özelliklerine, tasarımcının deneyim ve gözlemlerine bağlıdır.
Çürütülmüş çamur Anaerobik olarak çürütülmüş çamur siyah renktedir, rahatsız edici keskin bir kokusu vardır. Aerobik olarak çürütülen çamur genellikle koyu kahverengidir, topraksı ve rahatsız edici olmayan bir kokusu vardır.
Önemli çamur içerikleri Anaerobik çürütme için ph, alkalinite, organik asit içeriği önemlidir. Yakma veya arazide kullanım için ağır metaller, pestisit ve hidrokarbon önemlidir. Isı ile arıtım için enerji içeriği önemlidir. Faydalı kullanımlar için organik madde içeriği, besinler (N, P, K), patojenler, metaller ve toksik organikler önemlidir.
Atıksu arıtma tesisinde oluşan çamurun arıtılması ve uzaklaştırılması için uygulanan işlemler Yoğunlaştırma: Arıtılacak çamur hacminin azaltılması için çamur suyunun ayrılmasını içerir. Yerçekimi ile Yüzdürme (flotasyon) ile Döner tambur ile Santirfüj ile
Stabilizasyon: Oluşan çamurun oksijenli veya oksijensiz ortamda çürütülmesini içerir. Anaerobik Aerobik Lagünlerde bekletme ile Isı arıtımı ile
Susuzlaştırma: mekanik veya doğal yöntemlerle çamurun KM içeriği yükseltilir ve suyun atılması sağlanır. Çamur kurutma yatakları Çamur lagünleri / çamurun araziye yayılması Belt filtre Santirfüj Vakum filtreler Filtre pres
Kısmen uzaklaştırma: Yapılan işlemlerle dönüşüm sağlanır, bazen faydalı bir son ürün elde edilir veya hacim azaltılır. Yakma Oksidasyon Kompost üretimi
Nihai uzaklaştırma: Arıtma çamurunun son vardığı noktadır. Arazide depolama/ arazide uygulama Kimyasal kenetleme ve kullanım Yakıt katkısı ve yeni ürün oluşturma amaçlı
Çamur arıtma ünitelerinden tesis başına dönen suların özellikleri Yerçekimi ile yoğunlaştırma - ön çökeltme çamuru - ön çökeltme + fazla aktif çamur Uygulama BOİ 5 (mg/lt) AKM (mg/lt) Yüzdürme ile yoğunlaştırma 250 300 Santirfüj ile yoğunlaştırma - hava ile havalandırılan aktif çamur - oksijen ile havalandırılan aktif çamur 250 300 800 1400 200 250 800 1600 Aerobik stabilizasyon (çürütme) 500 3400 Anaerobik stabilizasyon (çürütme) - standart hızlı - yüksek hızlı 800 4000 3000 6000 Vakum filtrelerle susuzlaştırma - çürütülmüş çamur - çürütülmemiş çamur 2000 1000 4000 2000 Santirfüj ile susuzlaştırma - çürütülmüş/ çürütülmemiş çamur 5000 5000 Belt filtre ile susuzlaştırma - çürütülmüş/ çürütülmemiş çamur 300 1000
Farklı çamurlar için tipik özellikler Parametre Ön çökeltim çamuru Çürütülmüş ön çökeltim çamuru Aktif çamur aralık Tipik değer aralık tipik değer aralık Toplam KM % 2-8 5 6-12 10 0,83-1,16 Uçucu katılar (% KM) 60-80 65 30-60 40 59-88 Yağ ve gres (% KM) - eter ile çözünür - eter ile ekstrakt 6-30 7-35 - - 5-20 - 18 - - 5-12 Protein (% KM) 20-30 25 15-20 18 32-41 Azot (N, % KM) 1,5-4 2,5 1,6-6 3 2,4-5 Fosfor (P 2 O 5, % KM) 0,8-2,8 1,6 1,5-4 2,5 2,8-11 Potas (K 2 O, % KM) 0-1 0,4 0-3 1 0,5-0,7 Selüloz (% KM) 8-15 10 8-15 10 - Demir 2-4 2,5 3-8 4 - Silis (SiO 2, % KM) 15-20 - 10-20 - - ph 5-8 6 6,5-7,5 7 6,5-8 Alkalinite (mg/lt CaCO 3 ) 500-1500 600 2500-3500 3000 580-1100 Organik asitler (mg/lt) 200-2000 500 100-600 200 1100-1700 Enerji miktarı (Btu/lb) 10000-12500 11000 4000-6000 5000 8000-10000
Bitki besin değerlerinin karşılaştırılması Parametre Bitki besinleri (%) Azot Fosfor Potasyum Tipik tarımsal gübre 5 1 10 Çürütülmüş çamur 3,3 2,3 0,3
Atıksu çamurları içindeki tipik metal içeriği Metal çeşidi Kuru olarak çamur (mg/kg) aralık ortalama Arsenik 1,1-230 10 Kadmiyum 1-3410 10 Krom 10-99000 500 Kobalt 11,3-2490 30 Bakır 84-17000 800 Demir 1000-154000 17000 Kurşun 13-26000 500 Mangan 32-9870 260 Cıva 0,6-56 6 Molibden 0,1-214 4 Nikel 2-5300 80 Selenyum 1,7-17,2 5 Kalay 2,6-329 14 Çinko 101-49000 1700
Farklı atıksu arıtma işlemlerinden ve proseslerinden kaynaklanan çamurların fiziksel özellikleri ve miktarları Arıtma İşlemi veya Prosesi Katı Maddelerin Yoğunluğu kg/m 3 Çamurun Yoğunluğu kg/m 3 Kuru Katı Maddeler (kg/10 3 m 3 ) Aralık Tipik Değer Ön Çöktürme Tankı 1400 1020 110-170 150 Aktif Çamur 1250 1005 70-100 80 Damlatmalı Filtre 1450 1025 60-100 70 Uzun Havalandırmalı Aktif Çamur 1300 1015 80-120 100 a Havalandırmalı Lagünler 1300 1010 80-120 100 a Filtrasyon 1200 1005 12-24 20 Alg Giderimi 1200 1005 12-24 20 Ön Çöktürme Tankında Kimyasal Fosfor Giderimi Düşük Kireç Dozajı (350-500 mg/l) Yüksek Kireç Dozajı 800-1600 mg/l) 1900 1040 240-400 300 b 2200 1.05 600-1300 800 b Askıda Büyüyen Nitrifikasyon - - - - c Askıda Büyüyen Denitrifikasyon 1200 1005 12-30 18 Pürüzlü Filtreler 1280 1020 - - 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
Farklı atıksu arıtma işlemlerinde ve proseslerinde gözlenen katı madde konsantrasyonları Katı Madde Konsantrasyonu (% KM) Uygulanan Arıtma İşlemi veya Prosesi Aralık Ortalama Ön çöktürme Tankı Ön çöktürme çamuru 5-9 6 Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur 3-8 4 Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu 4-10 5 Ön çöktürme çamuru + demir tuzları (fosfor için) 0.5-3 2 Ön çöktürme çamuru+düşük kireç dozajı (fosfor için) 2-8 4 Ön çöktürme çamuru+yüksek kireç dozajı (fosfor için) 4-16 10 Köpük 3-10 5 Son Çöktürme Tankı Ön çöktürme uygulanmış atık aktif çamur 0.5-1.5 0.8 Ön çöktürme uygulanmamış atık aktif çamur 0.8-2.5 1.3 Ön çöktürme uygulanmış yüksek saflıkta oksijen 1.3-3 2 Ön çöktürme uygulanmamış yüksek saflıkta oksijen 1.4-4 2.5 Damlatmalı filtre humusu 1-3 1.5 Döner biyolojik temas tankı atık çamuru 1-3 1.5 Graviteli Yoğunlaştırıcı Ön çöktürme çamuru 5-10 8 Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur 2-8 4 Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu 4-9 5 Çözünmüş Hava Yüzdürmeli Yoğunlaştırıcı Polimer ilaveli atık aktif çamur 4-6 5 Polimer ilavesiz atık aktif çamur 3-5 4 Santrifüj ile Yoğunlaştırıcı Atık aktif çamur 4-8 5 Graviteli-Bant Yoğunlaştırıcı Polimer ilaveli atık aktif çamur 4-8 5 Havasız Çürütme Ön çöktürme çamuru 2-5 4 Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur 1.5-4 2.5 Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu 2-4 3 Havalı Çürütme Ön çöktürme çamuru 2.5-7 3.5 Ön çöktürme çamuru + atık aktif çamur 1.5-4 2.5 Ön çöktürme çamuru + damlatmalı filtre humusu 0.8-2.5 1.3
Çamur içindeki katıların partikül boyutu
Fazla çamurun atılması Biyolojik arıtma sisteminin kontrol edilebilmesi için genellikle F/M oranı veya Θc parametreleri takip edilmektedir. Bu takibi sürdürebilmek için her gün üretilen fazla çamurun sistemden atılması tesis işletimi için gereklidir. En yaygın uygulama fazla çamurun geri dönüş hattı üzerinden uzaklaştırılmasıdır. Bu hat üzerindeki çamur daha konsantre özelliktedir ve daha küçük çamur pompalarının kullanımını sağlar.
Fazla çamur debisinin hesabı Fazla çamur, yoğunlaştırma işlemi için yoğunlaştırma tankına gönderilebilir veya doğrudan susuzlaştırma işlemi için belt filtre veya filtre prese de yönlendirilebilir. Uygulamadaki alternatif yöntemler fazla çamurun doğrudan havalandırma havuzundan veya havalandırma havuzu çıkış borusundan alınmasıdır. Çıkış borusundan alınan fazla çamurdaki katı madde daha uniform dağılımdadır. Proses kontrolü açısından sistemden alınacak olan fazla çamur debisi uygulanan proses kontrol parametresi ve çamur alım noktasına göre belirlenir. Ayrıca çamur arıtım ünitelerinde çamur içindeki katı madde tutulması 100% verim ile sağlanamadığından belirli miktarda katı maddenin çamur arıtma ünitelerinden geri dönüşü söz konusudur. Buna bağlı olarak tesislerde uygulanan gerçek çamur alım debisi teorik verilerden biraz daha yüksek olmaktadır.
Fazla çamur debisinin hesabı Eğer aktif çamur proses kontrolünde Θc takip ediliyor ve fazla çamur, çamur geri dönüş hattından alınıyor ise fazla çamur debisi aşağıda verilen eşitlikten hesaplanabilmektedir: Vr : havalandırma havuzu hacmi, X: hav. havuzundaki MLSS konsantrasyonu Qw: atık aktif çamur debisi, Ѳc: çamur yaşı, Xr: çekilen fazla çamurdaki AKM konsantrasyonu
Fazla çamur debisinin hesabı Eğer aktif çamur proses kontrolünde Θc takip ediliyor ve fazla çamur, havalandırma havuzundan alınıyor ise fazla çamur debisi aşağıda verilen eşitlikten hesaplanabilmektedir: Vr : havalandırma havuzu hacmi, Qw: atık aktif çamur debisi, Ѳc: çamur yaşı,
Fazla çamur debisinin hesabı Eğer aktif çamur proses kontrolünde F/M takip ediliyor ve fazla çamur, çamur geri dönüş hattından alınıyor ise fazla çamur debisi aşağıda verilen eşitlikten hesaplanabilmektedir: Eğer proses kontrolü başka bir yükleme kriteri ile kontrol ediliyor ise, fazla çamur debisi deneme yanılma metodu ile belirlenebilir.