Su ve Atıksu Arıtımı

Prof. Dr. Halil Hasar

Fırat Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü

1. Giriş

Kentsel alanlardan kaynaklanan atıksular iki sınıfa ayrılır: evsel ve endüstriyel

atıksular. Kentlerde, evsel atıksuları toplamak amacıyla inşa edilmiş kanalizasyon

şebekelerine çoğu durumda ön arıtmadan geçmiş endüstriyel atıksular da

verilmektedir. Endüstriyel atıksuların debi değeri küçük olsa da, içerdikleri kirleticiler

bakımından evsel atıksu karakteristiğini değiştirip hem kirletici çeşitliliğini hem de

konsantrasyonlarını arttırırlar. Genellikle bu istnmeyen bir durum olup merkezi kensel

atıksu arıtma tesisleri üzerinde negatif etkilere sahip olurlar. Evsel ve endüstriyel

kaynaklı atıksular, eğer hiç veya yeterli derecede arıtma yapılmadan alıcı ortama

verilirse çeşitli problemlere neden olurlar. Bu problemler;

Ötrofik olduğu belirlenen veya gerekli önlemler alınmazsa yakın gelecekte

ötrofik hale gelebilecek tatlı su kaynaklarının organik madde ve nütrientler ile

yüklenmesi,

haliçler ve kıyı sularını kirletmeleri,

içme suyu temini amaçlanan yüzeysel tatlı sularının kirlenmesi,

Sulama amaçlı yüzeysel suların kirlenmesi

Dolaylı olarak yer altı sularının kirlenmesi

Yukarda ifade edilen problemlerin etkileri hem canlı hem de cansız varlıklar üzerinde

olumsuz etkilere sahiptir. Örneğin, atıksularda bulunabilecek kanserojenik

mikrokirleticilerin besin zincirine müdahil olarak insalara ulaşması olası etkenlerden

biridir. Yüzeysel suların kirlenmesi ile bir göl veya nehirdeki çözünmüş oksijen

konsantrasyonunun azalması, o ortamda yaşayan canlıların ölümüne ve ekolojik

yapısının bozulmasına yol açacaktır. Bunun gibi birçok nedenden dolayı, atıksular

alıcı ortama verilmeden önce arıtma sistemleri ile arıtılmak zorundadır. Arıtma işlemi,

herhangi bir ortamda mevcut olan kirleticilerin uzaklaştırılması veya az

zararlı/zararsız ürünlere dönüştürülmesi işlemidir. Su arıtımı; içme suyu olarak

kullanılacak olan yer altı veya yüzeysel suların içilebilir hale getirilmesi işlemidir.

Atıksuların arıtımı ise, çeşitli aktiviler sonucunda farklı amaçlar için kullanılan suların

alıcı ortama verilmeden önce çeşitli mühendislik işlemleri uygulanarak bünyesinde

bulunan kirleticilerin giderilmesi veya zarasız ürünlere dönüştürülmesidir. Atıksu

arıtma yöntemleri, atıksu karakteristiğine göre çok değişken olabilmektedir.

Atıksuların, Su Kirlenmesi Kontrolü Yönetmeliğindeki ilgili deşarj standartlarını

sağlayacak şekilde, uygun bir arıtma sistemi ile arıtılmaları gerekmektedir.

Su kaynaklarının giderek azalması nedeniyle, arıtılan atıksuların yeniden kullanılma

alternatifleri değerlendirilmelidir. Kaynakta azaltma, endüstrilerde temiz üretim

teknolojilerinin kullanılması gibi atık azaltıcı tedbirler de göz önünde

bulundurulmalıdır.

2. Su arıtımı

İçme suyu arıtımındaki temel amaç, suyu içilebilir kaliteye getirmektir. İçme suyunda

aranan bazı özellikler bulunmaktadır. Bunlar;

Sularda fenoller, yağlar gibi suya kötü koku ve tat verecek maddeler olmamalı;

sular, renksiz, berrak ve içimi serinletici olmalıdır. Suda en düşük çözünmüş

oksijen konsantrasyonu 5 mg/l olmalıdır.

Su hastalık yapıcı mikroorganizma içermemelidir. Suda Shigella dysenterial

organizması Basili dizanteri hastalığına, Salmonella typhi Tifo hastalığına,

entamoeba histolytica Amibli dizanteri hastalığına, hepatitis virüsü sarılığa yol

açmaktadır. Bunlardan başka, çeşitli virüslerin su ortamında bulunması ile

birçok hastalık bulaşabilir. Sudaki zararlı organizmaları yok etmek için,

ülkemizde en yaygın kullanılan teknik klor dezenfeksiyonudur. Suyun bakiye

klor miktarı 0.1-0.2 mg/l olacak şekilde ve uygun temas süresi ile bağırsak

patojen bakterilerini ve 0.3-0.4 mg/l oranında klorla dezenfeksiyon halinde

virüslerin yok edildiği bilinmektedir.

Suda sağlığa zararlı olacak miktarda ve çeşitlilikte kimyasal maddeler

bulunmamalıdır. Bu kimyasallardan Arsenik, toz halinde iken zehirsiz iken, su

veya havadaki nem ile Arsenik trioksite (AS2O3) dönüşerek oldukça zehirli bir

forma dönüşür. Ayrıca, en fazla kanserojen olduğu düşünülen ağır metaldir.

Civa da suda bulunduğu taktirde, baş ağrısı, yorgunluk, kol ve bacaklarda ağrı

oluşturması yanı sıra diş etlerinde iltihaba neden olur, ruhi bozukluklar, duyu

bozukluklarına neden olur. Kadmiyum, ilk etapta baş ağrısı, boğazda kuruluk,

sinirlilik, boğazda kuvvetli tahriş öksürüğü gibi rahatsızlıklara neden olur.

Krom, ülser, bronşit, akciğer ve böbrek hastalıklarına yol açar. Kurşun ilk

etapta iştahsızlık, karın ağrısı, yorgunluk hissettirir, akabinde felç ve duyu

organlarının bozulmalarına yol açar. Baryum kas ve kalp adalelerine, damar

ve sinir sistemine direk zarar verir. Nitrat, özellikle bebeklerde ölümlere yol

açar. Florür diş çürümelerine karşı etkili olsa da fazla bulunduğu taktirde zehirli

olup kişide iştah azalmasına omurga ve bacak kemiklerinde sertleşmelere yol

açar.

Su kullanma maksatlarına uygun olmalıdır. Özellikle kuyulardan çekilen sular

demir (Fe+2) ve mangan (Mn+2) bakımından zengindirler. Demir (+2) oksijen

ile buluştuğunda Fe(+3)’e yükseltgendiğinden su sarımtırak bir renk alır. Su

dağıtım şebekelerinde Fe bakterilerinin oluşmasına ve tıkanmalara da yol

açar. Diğer taraftan Mangan da benzer şekilde oksijen ile buluştuğunda suda

siyah çökeleklere yol açar.

Sular agresif olmamalıdır. Suyun agresifliği serbest CO2 ile HCO3 - iyonunun

dengede olmamasından ileri gelir. Suların agresifliği, boruların korozyonuna

yol açar. Boru materyalinin bileşenleri bu şeklide suya geçerek besin zincirine

katılmış olur.

2.1. Su arıtımının Amaçları:

İçme suyu arıtımının genel amaçları şunlardır:

Su sıcaklığının düşürülmesi/yükseltilmesi

Renk bulanıklık, koku giderilmesi

Mikroorganizma giderilmesi

Demir ve Mangan giderilmesi

Amonyum giderilmesi

Oksijen konsantrasyonunun yükseltilmesi

Suya CO2 verilmesi/giderilmesi

Hidrojen sülfür/metan giderilmesi

Asitlerden temizleme

Su yumuşatma

Suyun korrozif özelliğinin kaldırılması

Tuzluluğun giderilmesi

Zararlı kimyasalların giderilmesi

Nitrat giderilmesi

Klorlu halojenlerin giderilmesi

2.3. Su Arıtımında Temel Üniteler

2.3.1. Gaz Transferi ve Havalandırma

Suya oksijen veya CO2 kazandırmak veya CO2, H2S, CH4, uçucu organikler gibi

gazları su ortamından uzaklaştırmak için kullanılırlar. Su ve kullanılmış su arıtımında

kullanılan havalandırıcıları dört sınıfta toplamak mümkündür. Bunlar;

Cazibe ile çalışanlar

o Kademeli kaskat havalandırıcılar

o Eğik düzlem şeklindeki havalandırıcılar

o Düşümlü havalandırıcılar

o Damlatmalı filtreler

Püskürtücüler: su püskürtücüden düşey eğimli şekilde yukarı doğru

püskürtülür. Bu sırada su damlalarla ayrılır, temas yüzeyi artar ve havadan

oksijeni alır.

Basınçlı hava ile (kabarcıklı) havalandırma: havuzun veya reaktörün tabanına

veya belli bir yüksekliğine yerleştirilen delikli borular veya gözenekli tüp veya

difüzörlerden basınçlı hava verilir. Hava blower ile verilir. Gerekli hava miktarı

ve basıncı boru ve difüzörlerdeki yük kayıplarına bağlı olarak hesaplanır. Kış

şartlarında don problemi yoktur.

Mekanik Havalandırıcılar: bir tahrik ve dişli tertibatına bağlı bir

havalandırıcıdan ibaret olup, su ile temas eden aksam koni, plaka veya fırça

şeklinde olur.

2.3.2. Izgaradan Geçirme

Yüzücü ve iri maddeleri tutmak için uygulanır.

2.3.3. Mikro-eleklerden Geçirme:

Süspansiyon halindeki maddeleri ve algleri tutmak için uygulanır.

2.3.4. Biriktirme:

Su kalitesini iyileştirmek, konsantrasyondaki salınımları dengelemek için kullanılır.

Faydaları şunlardır:

Suda bulunan iri daneler çökelir

Suyun bulanıklığı azalır

Su sertliğinde azalma olabilir, çünkü suda çözünmüş halde bulunan CO2

algler tarafından alındığında aşağıdaki reaksiyon sola doğru kayar.

Organik oksidasyon nedeniyle, koku ve tad bakımından iyileşme ve BOİ

azalması gerçekleşebilir.

Koliform sayısında veya hastalık yapan mikroorganizma sayısında azalma

görülebilir.

Su kalitesinde dengeleme olabilir

Ayrıca su kalitesinde bozulmalarda olabilir:

Alg büyümesi problem olabilir, koku ve tad problemlerine neden olur, kısa

sürede filtrelerin tıkanmasına yol açabilir, daha az verimli dezenfeksiyona yol

açabilir.

Bazı kirleticiler tekrar oluşabilir. Tabana biriken organik maddelerin, anaerobik

ayrışması sonucunda metan, H2S vb oluşabilir.

Sıcaklık tabakalaşması nedeniyle su kalitesi bozulabilir.

2.3.5. Nötralizasyon

Suya asit veya baz ilave edilerek suyun pH’sının istenilen değere getirilmesi için

uygulanır.

2.3.6. Hızlı Karıştırma ve Yumaklaştırma

Alimünyum ve demir tuzları gibi yumaklaştırıcı maddeleri ham suya ilave ederek

çökemeyen ve koloidal maddeleri çökebilen yumaklar haline getirerek sudan ayırmak

için uygulanır. İki tip yumaklaştırma vardır:

Perikinetik Yumaklaşma: Brownia hareketleri ile oluşan yumaklaşma çeşididir.

Ortokinetik yumaklaşma: Danecik sayısındaki azalma hızı, hız gradyantı,

danecik çapı ve danecik sayısına bağlıdır.

Yüzey suları 10-7 – 0.1 mm büyüklüğündeki danecikleri ihtiva eder. Bu danecikler,

çözünmüş maddeler, kolloidler ve askıdaki maddeler olarak sınıflandırılırlar.

Çözünmüş maddeler çapları 0.001 µm’den küçük olan maddelerdir. Kolloidlerin

çapları ise 0.001-1 µm arasındadır. Kil, SiO2, Fe(OH)3, virüsler (0.03-0.3 µm) kolloid

sınıflandırmasına dahildir. Askıdaki maddelerin çapları 1 µm’den büyüktür. Bir

daneciğin çökelme hızı danenin yoğunluğuna, dane çapına ve sıvı viskozitesine

bağlıdır. Dane çapı küçüldükçe çökelme hızı azalır. O halde daha hızlı bir çökelme

için bu danecikler yumak haline getirilmelidir. Yumaklar daha sonra yumkalaştırıcıdan

sonra gelen çökeltim havuzlarında veya filtrasyon ünitesinde giderilir.

Metal oksitler (Al+3, Fe+2) pozitif yüke sahiptirler. Metal olmayan oksitler, kil vb ise

genelde negatif yüke sahiptirler. İçme suyunda karşılaşılan kolloidler genellikle

negatif yüke sahip olduğundan alum ve demir tuzları kullanıldığında suda stabil halde

bulunan kolloidler destabilize olarak yumak oluşturmaya meyilli hale gelirler. Sudaki

kolloidlerin yüküne zıt yüke sahşp iyonlar, danecik çevresinde birikecek ve sabit bir

tabaka oluşturacaktır. Daha sonra suda bulunan kolloidler de zıt yüklü bu iyonlar

etrafında sabit bir tabaka oluşturacağından dolayı daha büyük bir yumak tanesi

oluşacaktır.

Atıksudaki kolloidler hidrofobik veya hidrofilik olabilirler.

Hirofobik kolloidler (çamur, vs.) sıvı ortama bir yakınlık göstermezler ve

elektrolit ortamda kararsızdırlar. Bunlar kolayca koagüle olabilirler.

Proteinler gibi hidrofilik kolloidler ise suya yakınlık gösterirler.

Absorbe olan su flokülasyonu geciktirir ve bu yüzden etkin bir koagülasyon için

özel işlem gerektirir.

Kolloid maddeler elektriksel özelliğe haizdirler. Bu özellikleri itici güç

oluşturarak bir araya toplanmayı ve çökmeyi engeller.

Kolloid maddelerin kararlılığı itici elektrostatik güçlere, hidrofilik kolloidler

durumunda ise koagülasyonu engelleyen su tabakasında çözünmeye bağlıdır.

Kolloid maddelerin kararlılığı önemli ölçüde elektrostatik yüke bağlı

olduğundan flokülasyon ve koagülasyon sağlamak için bu yükün

nötralizasyonu gerekir.

Zeta potansiyeli, elektrostatik yükün büyüklüğü dolayısı ile stabilizasyonun

derecesi ile ilgilidir. Kolloid bir çözeltide Stabilizasyonun bozulması dolayısı ile

çökmenin sağlanması için zeta potansiyelinin düşürülmesi gerekir. Endüstriyel

atıksuların çoğunda kolloid maddeler negatif yüklü olduğundan atıksuya

yüksek değerlikli katyon ilavesi ile zeta potansiyeli düşürülür.

Arsenik oksidin çöktürülmesinde katyon değerliğinin çöktürme gücüne etkisi

aşağıdaki durumda gerçekleşir.

Na+ :Mg+2 : Al+3 = 1 :63 :570

Optimum koagülasyon, zeta potansiyeli 0 olduğunda ortaya çıkar, Bu

izoelektrik noktası olarak adlandırılır. Etkin bir koagülasyon ±0.5 mV zeta

potansiyeli aralığının üstünde oluşur.

Koagülasyon Prosesi Mekanizması:

Koagülant Özellikleri:

Atık arıtma uygulamalarında en çok kullanılan koagülant alüminyum sülfattır

(Al2(SO4)3.18H2O). Alkalinite bulunan bir ortamda suya alum ilave edildiğinde

aşağıdaki reaksiyon olur:

Al2 (SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 →3CaSO4 + 2Al(OH)3 +18H2O

Alüminyum hidroksit Al2O3.x H2O kimyasal formunda olup amfoterik yapıdadır. Yani

asit ya da baz gibi davranır. Asidik şartlarda:

[Al+3][OH- ]3 =1.9x10-33

pH 4 de çözeltide 51.3 mg/l Al+3 mevcuttur. Alkali şartlarda ise susuz

alüminyum oksit çözünür:

Al2O3 + 2OH-→2AlO2- + H2O

[AlO2-][H+] = 4x10-13

pH 9.0 da çözeltide 10.8 mg/l alüminyum vardır

Alum flokları pH 7.0 de çok az çözünür. pH 7.6 nın altında flok yükü pozitif, pH

8.2 nin üstünde ise negatiftir. Bu limitler arasında flok yükü karışıktır.

Demir tuzları da yaygın olarak kullanılan bir koagülanttır. pH 3.0-13.0

aralığında çözünmeyen sulu demir oksit oluşur:

Fe+3 +3OH- → Fe(OH)3

[Fe+3][OH-]3 =10-36

Asidik pH da flok yükü pozitif alkali pH da negatif, pH 6.5-8.0 aralığında ise karışık

yüklüdür. Ortamda anyonların bulunması flokülasyon derecesini etkiler. Sülfat iyonu

asit aralığında flokülasyon yükseltir, alkali aralığında ise düşürür. Klorür iyonu hem

asit hem bazik pH da biraz yükseltir. Kireç gerçek bir koagülant değildir ancak

bikarbonat alkalinitesiyle birleşerek kalsiyum karbonat, ortofosfat ile birleşerek

kalsiyum hidroksiapatit oluşturur. Magnezyum hidroksit yüksek pH seviyelerinde

çöker. İyi ayırma için ortamda bir miktar jelimsi Mg(OH)2 olması gerekir, ancak bu

durumda oluşan çamurun susuzlaştırılması zorlaşır. Kireç çamuru genellikle

sıkıştırılabilir, susuzlaştırılabilir ve tekrar kullanım için kalsiyum karbonatı kirece

dönüştürmek üzere kalsinleştirilir.

Koagülant Yardımcıları:

Bazı kimyasalların ilavesi ile daha büyük hızla çöken flok oluştuğundan koagülasyon

hızlanır.

Aktifleştirilmiş silika çok ince alüminyum hidrat parçacıklarını birbirine

bağlayan kısa zincirli bir polimerdir. Silika yüksek dozlarda, elektronegatif

özelliğinden dolayı flok oluşumunu engeller. En uygun doz 5-10 mg/l dir.

Polielektrolitler yüksek molekül ağırlıklı polimerlerdir. İçerdikleri

adsorplanabilen gruplardan dolayı partiküller veya yüklü floklar arasında köprü

oluştururlar. Alum veya demir klorür ile birlikte düşük dozlarda (1-5mg/l)

polielektrolit ilavesi ile büyük floklar (0.3-1mm) oluşur. Polielektrolitler pH dan

etkilenmeksizin koloidin etkin yükünü azaltarak koagülasyonu sağlarlar.

Koagülant Ekipmanları:

Endüstriyel atıkların flokülasyon ve koagülasyonu için iki temel ekipman kullanılır.

Konvansiyonel sistemde hızlı karıştırma tankı, bunu takiben yavaş

karıştırmanın yapıldığı pedallı flokülasyon tankı bulunur.

Floklaşmış karışım konvansiyonel çöktürme tankında çöktürülür. Çökebilen

flokların oluşma süresini ve koagülant dozunu azaltmak için çöken çamur geri

döndürülür. Böylece kimyasal madde miktarı azalır, ayrıca çamur yatağı filtre

görevi görerek çıkış suyunun berraklaşmasını sağlar.

2.3.7. Çöktürme

Çökebilen katıları uzaklaştırmak için uygulanır.

2.3.8. Flotasyon (Yüzdürme)

Yağ ve sudan hafif yüzücü maddeleri sudan ayırmak için uygulanır.

2.3.9. Filtrasyon

Suyu daneli malzeme ile teşkil edilmiş filtrelerden geçirerek sudaki koloidal ve

askıdaki katı maddeleri tutmak için uygulanır.

2.3.10. Dezenfeksiyon

Suda bulunan zararlı mikroorganizmaları bertaraf etmek için uygulanır. Sterilizasyon,

dezenfeksiyondan daha ileri bir kademe olup sporlar dahil bütün canlı organizmaların

öldürülmesi işlemidir. İçme sularının dezenfekte edilmesinin gayesi sudan geçen

hastalıkların önlenmesidir. Dezenfeksiyon birkaç şekilde yapılabilir.

Kaynatma ve benzeri fiziki işlemler

Ultraviyole ışınlarıyla dezenfeksiyon

Ozon ile dezenfeksiyon

Klor ile dezenfeksiyon

Dezenfektan seçiminde ve kullanımında aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.

Dezenfektanın cinsi ve dozu

Gerekli temas süresi

Suyun sıcaklığı ve kimyevi özellikler

Giderilecek mikroorganizmaların cins ve özellikler

Amonyum ihtiva eden su klorlandığında, aşağıdaki reaksiyonlar oluşur.

Monokloramin

Dikloramin

Trikloramin

Suda bromin olduğu taktirde;

Bromat

2.3.11. Adsorpsiyon

Aktif karbon gibi maddelerle sudaki koku ve tat veren maddeleri tutmak için

uygulanır.

2.3.12. İyon değiştirme

Suyun iyon değiştiricilerden geçirilmesiyle istenmeyen iyonların başka iyonlarla yer

değiştirmesi işlemidir.

2.3.13. Membran Prosesler

Sudaki geniş zararlı kitlesi için mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon ve ters

osmoz sistemlerinin uygulanmasıdır. Membran proseslerin avantajları arasında

başlıca;

kesiksiz ve otomatik işletme sağlayan sürekli prosesler olmaları, ne faz ne de sıcaklık değişimlerinden etkilenmesi, az enerji kullanımı, belirli bir boyut sınırlandırılması olmaması, modüler olarak tasarımının yapılabilmesi, kirleticinin formu ve kimyası üzerinde etki yapmaması, kimyasal katkı ihtiyacının olmaması, çok az yer ihtiyacının olması, çok yüksek konsantrasyonlarda uygulanabilmesi, taşınabilir olması, herhangi bir inşaat gerektirmemesi ve maliyetinin gün geçtikçe daha da aşağılara çekilmesi

sayılabilir.

Aşağıdaki şekilde de bir membranın şematik gösterimi verilmiştir. Membran

proseslerde, üç faz vardır. Bunlar;

1. Beslenme (Feed)

2. Süzüntü (Permeate veya filtrate)

3. Konsantre (Retentate)

Faz IBeslenme(Sürücü

Kuvvetler)

Faz III Konsantre

Faz II - Süzüntü

Şekil Membran ile arıtmanın şematik gösterimi

Arıtma işlemi, I. Fazdaki (besleme fazı) bir bileşenin, membran tarafından belli bir

oranda tutulması esasına dayanır. Membranda akım iki kısma ayrılır. Membrandan

geçen akım süzüntü, geçemeyen akım ise konsantre akım olarak adlandırılır.

Membrandan süzüntü tarafına doğru bir geçişin olması için bir sürücü kuvvetin

uygulanması gerekmektedir. Membranlar sürücü kuvvetlerine göre,

1. Basınç (P)2. Konsantrasyon (C)3. Elektriksel potansiyel (E)4. Sıcaklık farklılığı (T)

olmak üzere dört ana grupta toplanır. Membranların sürücü kuvvetlerine göre

sınıflandırılması Tablo 1’de verilmiştir.

Membran proseslerin en çok kullanılanları basınç uygulamalı olanlarıdır. Bunlar, boşluk

büyüklüklerine bağlı olarak;

1. Ters Osmoz (RO)2. Nanofiltrasyon (NF)3. Ultrafiltrasyon (UF)4. Mikrofiltrasyon (MF)

Basınç kuvveti altında çalışan membran proseslerine ait ayırma mekanizması

Aşağıdaki şekil’de gösterilmiştir.

Tablo 1 Membran proseslerinin sürücü kuvvetlerine göre sınıflandırılması

Membran ProseslerFaz I

Faz II Sürücü Kuvvet

Mikrofiltrasyon (MF) Sıvı Sıvı PUltrafiltrasyon (UF) Sıvı Sıvı PNanofiltrasyon (NF) Sıvı Sıvı PTers osmoz (RO) Sıvı Sıvı P

Gaz Ayırma Gaz Gaz PDializ Sıvı Sıvı COsmoz Sıvı Sıvı CPervaporasyon Sıvı Gaz PElektrodializ Sıvı Sıvı ETermo-osmoz Sıvı Sıvı T/PMembran distilasyonu Sıvı Sıvı T/P

Şekil 2. Basınç sürücü kuvveti altında çalışan membran prosesle

Su Bazı tuzlar Su

Tuzlar Makromoleküller

SuTuzlar

Makromoleküller

Askıda Katılar ve Kolloidler Makro moleküller

Su Tuzlar

a) Mikrofiltrasyon b) Ultrafiltrasyon

Çözünmüş Tuzlar

c) Nanofiltrasyon d) Ters Osmoz

MF UF

NF RO

Figure 3. Farklı Membran Ayırma Proseslerinin Tutma Yetenekleri

Tablo 2. Basınç sürücülü membran proseslerin özellikleri (Scott, 1995)

Memb. Proses

Membran Tipi Uygulanan Basınç Türü

Uygulamalar Membran kalınlığı

MFSimetrik ve asimetrik mikroboşluklu

Hidrostatik basınç (<2 bar)

Partikül Ayrımı, Steril filtrasyonu

10-150 m

UFAsimetrik,mikroboşluklu

Hidrostatik basınç (1-8 bar)

Makromolekül ayrımı 0.1-1.0 m

NF AsimetrikHidrostatik basınç (10-30 bar)

Küçük organik bileşiklerin ve bazı tuzların ayırımı

0.1-1.0 m

ROAsimetrik, ince film kompozit

Hidrostatik basınç (10-100 bar)

Küçük moleküler ağırlıklı çözünmüş maddelerin ayırımı

0.1-1.0 m

2.4. Su Arıtımındaki Akım Şemaları

a) Çökebilen madde miktarı yüksek ve mevsimlere göre kil muhtevası ve rengi

değişen nehir suları

Metre10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5

Moleküller Ağırlık ( Dalton) 200 20.000 500.000

SerbestAtomlar

Küçükorganikmonomerler

Şeker

HerbisidPestisid

ÇözünmüşTuzlar

Endotoksin/Pirogenler

Koloidler:Albumen ProteinKolloidal Silica

Virüsler

Bakteri (40 m)

K ırmızıKanHücresi

Kriptosporid

Ters OsmozNanofiltrasyon

ULTRAF İLTRASYON

M İKROFİLTRASYON

DerinYataklıFiltrasyon

Biriktirme müddeti 10-20 gün alınır.

b) Ötrofik Göl ve Su Haznelerinin Suları

Bu sular bazı mevsimlerde yüksek alg, kil ve diatoma ihtiva ederler. İri Çakıl ve kum

daneleri yoktur, az miktarda mil bulunur.

c) Su Kalitesi iyi olan Göller

d) Rengi fazla fakat askıdaki madde muhtevası as sular

Cl2 K.M

pH kont

Hızlı Karıştırm

Yumaklaştırma

Çöktür-me

Filtre

Hazne

Cl2

BiriktirmeIzgara

Nehir

Cl2 K.M

pH kont

Hızlı Karıştırm

Yumaklaştırma

Çöktür-me

Filtre

Hazne

Cl2

Göl

Cl2 K.M

pH kont

Hızlı Karıştırm

Yumaklaştırma

Filtre Hazne

Cl2

Göl

K.M

pH ayarlama

Hızlı Karıştırm

Yumaklaştırma

Filtre Hazne

Cl2

Rengi fazla su

3-10 dakikaOpsiyonel

Hız: 5-10 m/st

e) Yer altı suları için akım şemaları

e) Sert Yer altı suları için akım şemaları

3. Atıksu Arıtımı

3.1 Mekanik ön arıtma birimleri (Birincil Arıtma)

3.1.1 Izgaralar

Atıksu içerisinde bulunan büyük parçaların pompa, boru ve teçhizata zarar

vermemesi, diğer arıtma kısımlarına gelen yükün hafifletilmesi ve yüzücü maddelerin

sudan ayrılması gibi amaçlarla ızgaralar kullanılır. Izgaralar, atıksu arıtma tesisi

girişlerine yerleştirilmektedirler. Izgaraların seçiminde su derinliği, çubuklar

arasındaki açıklık, tarama sıklığı, müsaade edilen yük kaybı, serbest akış alanı,

ızgaraların önünde veya arasında çökelme ihtimali, yaklaşım kanalının şekli, ızgara

kanalının göz sayısı, tutulacak çöp miktarı ve türü, kapaklar önünde oluşacak su

K.M

Havalandırma Bekletme Filtre Hazne

Cl2

Kuyu suyu

Soda

Havalandırma Karıştırma Filtre Hazne

Cl2

Kuyu suyu

Kireç

Çöktürme

GAC

yükü ve ızgaradan sonra uygulanacak proses rol oynamaktadır. Izgaraların serbest

açıklığı, maksimum debiyi geçirecek ve hatta biraz daha fazlasını geçirebilecek

büyüklüğe sahip olmalıdır. Izgaralar, kaba ızgara ve ince ızgara olmak üzere iki

çeşittir.

Kaba Izgaralar: arıtma tesisinin en başında ve 40 mm’den iri maddelerin mevcut

mekanik ekipmanlara zarar vermemesi ve boru hatlarında tıkanıklık yaratmaması

(çöp, naylon, ahşap malzeme v.b) için tutulması ve uzaklaştırılması için kullanılırlar.

Üç değişik tipte inşaa edilirler. Bunlar, sabit çubuk ızgaralar, hareketli bant ızgaralar

ve öğütücülerdir. Çubuk ızgaralar, pompaların ve terfi merkezlerinin önüne

yerleştirilirler. Elle temizlemeli veya mekanik temizlemeli olabilirler. Büyük arıtma

tesislerinde, mekanik, küçük arıtma tesislerinde elle temizlemeli olanlar kullanılır.

Hareketli bant ızgaralar (mikroelekler), çubuk ızgaraya göre daha küçük parçacıkların

uzaklaştırılmasında kullanılır. Düz, sepet, kafes ve disk tiplileri vardır. Izgaralar

kanaldan çıkartılarak temizlenip yerine takılırlar. Yeni tipleri hareketli eleklerdir.

Tasarımları ince ızgaralara benzer. Uzaklaştırılacak maddelerin boyutuna bağlı

olarak aralıkları, 3-20 mm arasında olabilir. Öğütücüler, kaba eleklerle birlikte

kullanılırlar. Izgaralarda tutulan katı maddeleri öğütürler. Dönen veya titreşen bir

merdane üzerinde kesme dişleri veya doğrama kısımları vardır. Öğütücüler tamamen

batmış konumdadırlar.

İnce ızgaralar: çubuk aralığı, 2.3–6 mm mertebesindedir. Bu tip ızgaralar mekanik

temizleme mekanizmalarına sahip olup, ızgarada tutulan katı maddeler zaman

zaman otomatik olarak temizlenerek katı madde konteynerlerinde depolanır ve daha

sonra uygun alanlara dökülür. Son yıllarda ikinci kademe arıtma çıkış suyunu

iyileştirmek amacıyla mikroelekler de üretilmiştir. İnce ızgaralar, hareketli ve

hareketsiz eleklerden oluşmuştur. Hareketsiz veya statik elekler dik, eğik veya yatay

olarak monte edilirler. Hareketli elekler, çalışma sırasında sürekli olarak temizlenirler.

Her iki tip ince elekte de, % 20-25 oranında askıda katı madde ve BOI 5 giderimi

sağlanır.

Elle temizlenenler 1.7 m boyundaki bir adamın boyuna göre, tırmığı rahat çekmesi

göz önünde tutularak, yatayla 35 ile 450 açı yapacak şekilde tertiplenmektedir.

Mekanik ızgaralar ise 60 ile 800 açı ile düzenlenmektedir. İnce ızgaralarda tırmık

sıyırma hızı, 0.10-0.15 m/sn alınabilir. Tırmığın bir tur yapması (çalışma devresi),

ızgara boyuna bağlı olarak 2 ile 5 dakika arasında değişmektedir.

Genel halde, ızgara çubuklar arasındaki ortalama su hızı 0.75 m/sn, maksimum su

hızı 1.25 m/sn olmalıdır. Daha büyük hızlar çöpleri sürükleyeceği için

istenmemektedir. Yaklaşım kanalındaki hız ise çökelmeye meydan vermeyecek

şekilde, maksimum debide, 1 m/sn değerini geçmemesi ve minimum debide 0.3 m/sn

değerinden küçük olmaması gerekir. Izgara kanalının minimum genişliği, 60 cm

olmalıdır.

Izgaralar giriş-çıkış su seviyeleri arasındaki fark belirli bir değere (mesela 15-25 cm)

ulaştığı zaman temizlenmelidir. Ancak seviye farkı bu değere ulaşıncaya kadar uzun

bir süre geçerse bu halde ızgara üzerindeki çöpler kuruyarak otomatik temizleme

aletine zorluk çıkarmaya başlar. Bu sebeple, ızgaraların temizleyicileri hem seviye

farkına hem de zaman saatine göre devreye girmelidir.

3.1.2 Dengeleme Havuzu

Arıtma sistemlerinde dengelemenin amacı atıksu karakteristiklerindeki değişiklikleri

minimize ederek arıtma kademelerinde optimum şartları sağlamaktır. Dengeleme

ünitesinin boyutu ve tipi, atıksuyun miktarı ve değişimi ile ilgilidir. Dengeleme tankı,

atıksu debisindeki farklılıkları ve üretimden dolayı zaman zaman atılan veya

istemeyerek dökülen bazı konsantre atıksu akımlarını biriktirebilecek boyutta dizayn

edilir. Dengeleme ünitesinde, konsantrasyonun dengelenmesi ve çökelmenin

önlenmesi amacıyla karıştırma uygulanır. Buna ilaveten karıştırma ve havalandırma

ile yükseltgenebilen maddelerin ve BOI’nin kısmi oksidasyonu gerçekleşir.

Dengeleme tanklarında karıştırma, giriş akımının dağıtımı ve perdeleme, türbinlerle

karıştırma, difüzörle havalandırma ve mekanik havalandırıcılarla havalandırma gibi

tekniklerle yapılmaktadır. Atıksu debisi gözönüne alındığında, dengeleme

havuzlarının hacimlerine günlük maksimum ve minimum atıksu debilerini

dengeleyecek şekilde karar verilir. Bunun dışında dengeleme havuzları özellikle

Ardışık Kesikli Reaktör (AKR) gibi kesikli çalışan sistemlerin uygun işletilmesinde de

kullanılabilir.

Debi dengelenmesinde gerekli hacim, toplam akış hacminin zamana karşı çizilmesi

ile hesaplanır. Aynı diyagrama ortalama günlük akış hızı (orijin ile son noktanın

birleştirildiği düz çizgi) da çizilir. Kütle akış eğrisine teğet, ortalama günlük akış hızı

eğrisine paralel bir doğru çizilir. Gerekli dengeleme hacmi, teğet çizilen noktanın

ortalama günlük akış hızı doğrusuna dik doğrultudaki uzaklığıdır. Eğer akış hızı

grafiği, ortalama akış hızı doğrusunun üstüne çıkıyorsa gerekli dengeleme hacmi, iki

teğet doğru arasındaki dik uzaklıktır. Uygulamada dengeleme tankı hacmi teorik

olarak hesaplanan değerden daha büyük tutulur. Genellikle, bekletme süresi 2 ile 8

saat arasında olacak şekilde bir bekletme süresi seçilir. Bazı durumlarda 12 saat,

hatta daha fazla olabilir.

Dengeleme tankının ön arıtmadan sonra, biyolojik arıtmadan önce bir yerde olması

uygundur. Ön arıtmadan hemen sonra dengeleme, çamur ve köpük problemlerini

azaltacaktır. İlk çöktürmeden ve biyolojik arıtmadan önce yapılacak dengeleme

ünitelerinde, katı maddelerin çökmesini ve konsantrasyon dalgalanmalarını önlemek

için yeterli karışım, koku problemine karşı da yeterli havalandırma sağlanmalıdır.

Karıştırma, tank içeriğinin karışmasını sağlamak ve tankta katıların çökmesini

önleyecek düzeyde olmalıdır. 220 mg/l askıda katı madde içeren orta kuvvette bir

evsel atıksu için karıştırma gereksinimi, 0.004-0.008 kW/m3 dür. Havalı şartları

korumak için de 0.01-0.015 m3/m3.dak debide hava verilmelidir. Ön çöktürme sonrası

ve kısa kalma süreli (iki saatten daha az) dengelemede havalandırma

gerekmeyebilir.

Dengeleme tankı inşasında dikkate alınacak hususlar, inşaatın yapıldığı malzeme,

tank şekli ve teçhizattır. Mevcut bir havuz kullanılacaksa gerekli değişiklikler yapılır.

Genellikle borulama ve yapısal değişiklikler gerekmektedir. Dengeleme havuzları

toprak, beton veya çelikten inşa edilebilir. Toprak havuzların maliyeti daha düşüktür.

Yerel şartlara bağlı olarak yanal eğim 3:1 ve 2:1 olmalıdır. Yeraltı suyu kirliliğini

önlemek için havuz geçirimsiz bir malzeme ile kaplanır. Havasız şartların oluşmasını

önlemek için difüzörler veya yüzer havalandırıcılar ile havalandırma yapılır.

3.1.3 Kum tutucu

Kum, çakıl gibi inorganik maddeleri atık sudan ayırmak, arıtma tesislerindeki pompa

ve benzeri teçhizatın aşınmasına ve çökeltim havuzlarında tıkanma tehlikesine engel

olabilmek, hareketli mekanik ekipmanın aşınmasını önlemek, boru ve kanallarda

birikintileri engellemek ve kum birikiminden dolayı çamur çürütücünün temizlenme

periyodunu azaltmak için kum tutucular kullanılır. Bu çeşit maddeler genellikle,

yağmur suları ile sürüklenerek kanalizasyon sistemlerine karışmaktadır. Kum

tutucularda sadece, inorganik malzemelerin çökelmesi istenir. Çökelmesi halinde

koku problemine sebep olabilecek organik maddelerin çökelmesi istenmez. Özellikle,

yoğunluğu 2650 kg/m3 ve tane çapları 0.1-0.2 mm’den daha büyük olan katı

maddelerin tam olarak tutulmasını sağlamak için kullanılır. Kum tutucular genellikle

kaba ızgaradan sonra ilk çöktürmeden önce kullanılırlar.

Kum tutucularda, istenen büyüklükteki katı maddeler tutulacak, arzu edilmediği halde

tabana çökelen daha küçük çaplı katı maddeler ve organik maddelerin tekrar suya

karışacak şekilde projelendirilmesi gerekmektedir. Bunun için yatay akış hızı belli bir

değerin altına düşürülmemelidir. Yatay akış hızı, 0.25-0.4 m/sn (ortalama 0.3 m/sn)

olacak şekilde projelendirilir ve kum tutucuların boyutlandırılmasında kullanılan en

önemli parametredir. Bu akış hızı organik maddelerin kum tutuculardan dışarıya

sürüklenmesini temin eder. Kum tutucuların boyutlandırılmasında kullanılan ikinci en

önemli parametre, yüzey yüküdür. 0.1 mm ve daha büyük çaptaki daneciklerin

çöktürülmesi için yüzey yükü, 24 m/st değerinin altında olmalıdır.

Kum tutucular, yatay akışlı dikdörtgen planlı, havalandırmalı, daire planlı ve düşey

akımlı kum tutucular olarak sınıflandırılmışlardır. Yatay akışlı kum tutucular uzun

havuzlardan ibarettir. Yatay akışlı kum tutucularda, bekletme süresi 1 dak, yatay akış

hızının 0.3 m/sn ve yüzey yükünün 24 m3/m2.st olması gerekmektedir. Küçük

tesislerde kum temizleme el ile mümkündür. Bu durumlarda temizlenecek olan havuz

devre dışı kalacağı için en az iki gözlü olarak boyutlandırılması gerekmektedir. Büyük

tesislerde mekanik temizleme ekipmanının teçhiz edilmesi gerekmektedir. Yatay

akışlı kum tutucularda atıksu, kum tutucuyu yatay doğrultuda geçer, çizgisel hız, kum

tutucunun boyutu, girişte dağıtım mekanizması ve çıkışta çeşitli savaklarla kontrol

edilir.

Havalandırmalı kum tutucularda, havalandırma basınçlı havalandırma ile

yapılmaktadır. Havalandırmalı kum tutucular, saatlik pik debilerde, 0,2 mm

boyutundaki partikülleri, 2-5 dakikalık kalma süresinde gidermek üzere

tasarlanmışlardır. Havalandırma difüzörleri, kum tutucu havuz tabanının 0.45-0.60 m

yukarısına yerleştirilir. Endüstriyel atıksuların da karıştırıldığı kentsel atıksuların

havalandırmalı kum tutucularda arıtımında, havalandırmadan dolayı UOK (Uçucu

Organik Karbon) oluşumu dikkate alınmalıdır. UOK oluşumu, arıtma tesisi

işletmecileri açısından sağlık riski teşkil eder. UOK oluşumu önemli miktarlarda ise

kum tutucu üzerine kapak yapılmalı veya havalandırmasız kum tutucular tercih

edilmelidir. Havalandırmalı kum tutucular spiral akışlı havalandırma tankından oluşur.

Spiral hız, tank boyutu ve verilen hava miktarı ile kontrol edilir. Havalandırmalı kum

tutucuların derinliği 2 m ve 5 m, boyu 7.5 m ve 40 m arasında, genişliği 2.5 m ve 7 m

arasında, hava debisi 3-10 m3/st.m arasında değişmektedir.

Daire planlı kum tutucular, giriş ve çıkışı ayarlamak sureti ile akıma dairesel bir

yörüngenin verildiği kum tutuculardır. Kumlar, merkezkaç kuvvetinin etkisi ile

merkezdeki kum bölmesinde birikirler. Atıksu girişi teğetsel olarak giriş yaparak

girdap oluşturur. Santrifüj ve yerçekimi kuvvetleri kumun çökmesine neden olur.

Dairesel kum tutucunun boyutlandırılması, yüzey yükünün seçilmesi sureti ile

gerçekleştirilir. Yüzey yükü olarak 24 m3/m2.st alınması tavsiye edilmektedir. Pik

debide hidrolik bekletme süresi 30 sn alınabilir. Çapı, 1.5 ile 7 m aralığında,

yüksekliği ise 3 m ile 4.5 m aralığında seçilebilir.

Tutulan kum miktarı, 0.004-0.21 m3/103m3 aralığında değişmektedir. Kişi başına ise

günlük, 5 ile 15 gr arasında kumun oluştuğu belirtilmektedir. Kum tutucularda

toplanan kum, kireçle stabilize edilip düzenli çöp depolama alanlarında bertaraf

edilebilir. Kum tutucu tabanında biriken maddeler az da olsa bir miktar organik

madde ve patojen mikroorganizma ihtiva ettiğinden bunların gelişigüzel atılmaları

sakıncalıdır. Bunlar da ızgara atıklarında olduğu gibi evsel katı atıklarla beraber

bertaraf edilirler.

3.1.4 Yağ ve gres tutucu

Atıksuda bulunan ve yoğunluğu sudan küçük olan yağ, gres, solvent ve benzeri

yüzen maddeleri sudan ayırmak için yağ tutucular kullanılır. Evsel atıksu arıtma

tesislerinde yağlar, ön çökeltme havuzu yüzeyindeki yağ sıyırıcıları ile

uzaklaştırılırlar. Bu nedenle ön çöktürme havuzlarında, köpük ve yağ toplama

tertibatı teşkil edilir. Ön çökeltim havuzunun olmaması veya bu gibi maddelerin

oranının çok yüksek olması halinde, gerek bu maddeleri geri kazanmak, gerekse

arıtma verimini yükseltmek amacıyla yağ tutucular yapılmalıdır.

Yağ tutucuda serbest yağ tankın yüzeyine toplanır ve daha sonra sıyırma ile

ortamdan uzaklaştırılır. Yağ tutucu tasarımı, yoğunlukları 0.80 gr/cm3 ve çapı 0.015

cm’den büyük serbest yağ taneciklerinin giderilmesi esasına dayanmaktadır.

Yağ tutucu verimini artırmak için içerisine plakalar da yerleştirilmektedir. Levhalı yağ

tutucu, paralel ve oluklu levhalardan oluşur ve 0.006 cm’den büyük yağ

damlacıklarını ayırmak için tasarlanmıştır. Burada problem, yüksek yağ

yüklemelerinde, yağ taneciğinin kesme kuvvetinden dolayı arıtma veriminin

düşmesidir. Bu durumda atıksu girişi levhanın zıttı yönünde yapılmalıdır. Böylece

ayrılan yağ tanecikleri akışın tersi yönünde hareket ederek yükselir (burada levhalar

45o açılı ve 10 cm aralıklı yerleştirilir). Hidrolik yük, sıcaklık ve yağın özgül ağırlığı ile

değişmektedir. Yağ, 20 oC sıcaklık ve 0.9 gr/cm3 özgül ağırlığında en düşük debiye

sahiptir. 0.5 m3/m2.st’lik hidrolik yüklemelerde, 0.006 cm boyutundaki yağ

damlacıkları tutulabilmektedir. Tasarımda belirlenen büyüklük, % 50 emniyet faktörü

ile büyütülmelidir.

Emülsifiye yağ, ortamda kolloidal halde bulunan yağdır. Emülsifiye yağın

uzaklaştırılması için serbest forma dönüştürülmesi gerekmektedir. Serbest forma

dönüşmesi için ise asit ilavesi yapılmakta veya emülsiyon kırıcı polimerler

kullanılmaktadır. Daha sonra serbest yağ, yüzdürme ile yüzeyden alınmaktadır.

Emülsiyon halindeki yağı ayırmak için ise, disperse hava flotasyonu ya da çözünmüş

hava flotasyonu gibi üniteler kullanılır.

3.1.5 Ön Çöktürme Havuzu

Ön çöktürme, organik ve inorganik yapıda çökelebilme özelliğine sahip askıda katı

maddelerin yerçekimi etkisiyle sudan ayrılması işlemidir. Ön çöktürme işlemi

uygulanan atıksu sonraki arıtma ünitelerine yönlendirilir. Ön çöktürme işlemini takip

eden diğer arıtma ünitelerinin organik madde ve katı madde yükleri azaltılmış

olmaktadır. Ham atıksuyun içindeki çökelebilen maddeler sudan yüksek yoğunlukta

ön çöktürme çamuru olarak uzaklaştırılır. Önçöktürme havuzunda askıda katı madde

giderimi bekletme süresinin bir fonksiyonudur.

Atıksuda organik madde, etkin biyolojik azot ve fosfor giderimi için istenmektedir.

Özellikle biyolojik nütrient giderimi için tasarlanan aktif çamur sistemlerinde ön

çöktürme tanklarının projelendirilmesi aşamasında organik madde gideriminin tesisin

çıkıştaki azot ve fosfor standardının sağlanmasında olumsuz bir durum yaratıp

yaratmayacağı da tahkik edilmelidir. Ön çöktürme havuzları dikdörtgen ve dairesel

planlı olarak projelendirilir. Ön çöktürme havuzları suyun üniform dağıtımını ve

akımını sağlayacak giriş-çıkış savak yapıları ile donatılması gereklidir. Yüzeydeki

köpük ve tabandaki çamur birikintilerinin uzaklaştırılması için uygun bir yüzey ve

taban sıyırma tertibatı bulunmalıdır. Çamur haznesinin büyüklüğü çamurun

özelliklerine ve çamur boşaltma aralıklarına uygun olmalıdır.

Ön çöktürme çamurları organik madde içeriği zengin olduğundan yoğunlaştırma

aşamasından sonra çamur stabilizasyon işlemine (anaerobik, aerobik vb.) tabi

tutulması gerekmektedir. Özellikle eşdeğer nüfusu büyük olan yerleşimler için ön

çöktürme çamurunun anaerobik stabilizasyonundan elde edilen biyogaz ile enerji geri

kazanımı ekonomik bir çözüm olabilmektedir.

Ön çöktürme havuzları, ızgaralar ve kum tutuculardan sonra inşaa edilir. Ön

çöktürme tanklarının üç ana fonksiyonu vardır. Bunlar, çöktürme ile sıvıdan katıları

(çamur) ayırma, yüzdürme ile sıvıdan katıları (köpük, yağ, yüzen birikintiler) ayırma

ve katıları yoğunlaştırmadır. Ham atıksu kalitesi ve debisi dengelenmektedir. Ön

çöktürme havuzunun yapılıp yapılmayacağı, KOİ/TKN oranına bağlıdır. KOİ/TKN

oranı 7’nin üzerinde ise genellikle ön çöktürme havuzu yapılmakta, 7’den düşük ise

yapılması gerekmemektedir. Bir diğer kriter debidir. Ön çöktürme tankları genellikle

büyük kapasiteli (>3800 m3/gün) atıksu arıtma tesislerinde kurulur. Daha küçük

tesislerde eğer ikinci kademe arıtma ünitesi tüm yükü kaldırabilecekse ve köpük, yağ

ve yüzen kalıntılar işletme problemi yaratmayacaksa (kum tutucuda

giderilebilecekse) ön çöktürme ünitesi kurulmaz. Damlatmalı filtre, döner biyolojik disk

ve batmış biyolojik reaktör gibi ikinci kademe arıtma üniteleri mevcutsa ekipmanın

zarar görmemesi için mutlaka sistemin önüne ön çöktürme tankı konulmalıdır.

Ön çöktürme havuzunda, AKM giderimi % 50-65’ler, BOİ giderimi ise % 25-40

seviyelerinde olmaktadır. Böylece biyolojik arıtma ünitesinde arıtılacak organik yük

azaltılmış olmakta, organik yükteki azalma biyolojik arıtma ünitesinde sisteme

verilmesi gerekli oksijen miktarının azalmasına, dolayısı ile enerji gereksiniminin ve

oluşan fazla aktif çamur miktarının azalmasına neden olmaktadır. Ham atıksudaki

köpüğün giderilmesi ile de havalandırma tankı ve çöktürme tanklarında köpük

oluşumu azalmaktadır. Endüstriyel atıksu durumunda ise atıksudaki çözünmüş BOI5

miktarı farklı olduğundan bu oranlar değişir. Ön çöktürme tankına kimyasal ilavesi

yapılırsa arıtım oranları yükselir. Çöktürme tankında hidrolik kısa devre, atıksu

debisindeki aşırı değişiklikler, çok yüksek ya da düşük atıksu sıcaklıkları, yüksek geri

devir oranları BOI5 ve askıda katı madde giderimlerinin tipik değerlerin altına

düşmesine neden olmaktadır.

Toplam katı maddelerin homojen özellikte olması sebebiyle ön çöktürme işlemi,

serbest çökelme ve yumaklı çökelme olmak üzere iki şekilde olmaktadır.

Ön çöktürme tanklarının tipleri, yatay akışlı, katı madde temaslı veya eğri yüzeyli

olabilmektedir. Yatay akışlı havuzların avantajı, daha az yer kaplaması, birden fazla

uniteler halinde olabilmesi, birden fazla unitelerde aynı duvar kullanılarak ekonomi

sağlanması, koku kontrolünün daha kolay olması, daha uzun çökelme zamanı, giriş-

çıkış yapılarındaki kayıpların az olması ve çamur toplama için daha az enerji

harcanmasıdır. Dezavantajlar ise ölü bölgelerin oluşabilmesi, debi değişimlerine

hassas olması, çamur toplama ekipmanı için genişliğin kısıtlayıcı faktör olması, savak

yükünü azaltmak için birden fazla savak yapılması ve yüksek bakım masraflardır.

Yatay akışlı havuzlar hem dairesel hemde dikdörtgen şeklinde yapılabilmektedir.

Hangi türün seçileceği, tesisin büyüklüğü, yerel arazi şartları, mevcut birincil arıtma

ekipmanı, ilgili mühendisin kararı, mal sahibinin tercihi, yatırım ve işletme maliyeti gibi

faktörlere bağlıdır.

Dairesel ön çöktürme tanklarında besleme merkezden yapılmaktadır. Atıksu

merkezden dış duvarlara doğru hareket etmekte ve dış çevre boyunca uzanan

savaktan çıkış yapmaktadır. Çöken çamur sıyırıcılarla merkeze doğru itilmektedir.

Üstte toplanan yüzer maddeler ise döner bir sıyırıcı ile toplanarak bir haznede

biriktirilmektedir.

Dikdörtgen ön çöktürme tanklarında atıksu beslemesi bir uçtan yapılmakta, atıksu

uzun kenar boyunca hareket ederek diğer uçtan tankı terk etmektedir. Çöken çamur,

dip kısımda atıksuyun ters yönünde hareket eden sıyırıcılar vasıtasıyla çamur

toplama bölümüne iletilmektedir. Su yüzeyinde dolaşan köpük toplayıcılar, yüzeydeki

köpüğü toplayarak atıksu çıkışı tarafındaki köpük toplayıcı hazneye ulaştırmaktadır.

Dikdötgen planlı ön çöktürme havuzlarının derinliği 3 ile 4.5 m arasında, uzunluğu, 15

ile 90 m, genişliği 3 ile 24 m ve sıyırıcı hızı ise 0.6 ile 1.2 m/dak arasında

değişmektedir.

Katı madde temaslı ön çöktürme havuzlarında, katı maddeler yükselerek çamur

battaniyesi oluştururlar. Gelen katı maddeler burada birleşerek tutunurlar. Sıvı faz ise

yükselerek savaklara doğru ilerler. Aynı giderme verimindeki yataş akışlı ön çöktürme

tanklarına göre daha iyi hidrolik performans gösterirler. Dairesel ya da dikdörtgen

planlı olarak tasarlanırlar. Septik koşullar oluşturduğu için biyolojik çamurlar için

kullanılması uygun değildir.

Eğri yüzeyli ön çöktürme havuzlarında, eğri yüzeyler çok daha kısa çökelme zamanı

sağladığı için verimlidir. Yaygın olarak aşırı yüklü ilk ve son çöktürme tanklarının

yenilenmesi/geliştirilmesi için kullanılır. Eğri yüzeyler (geniş yüzey alanı

sağlamaktadır.), tüp şeklindeki yapı veya plakalar ile sağlanabilmektedir. Böylelikle

tank hacmi küçülmektedir. Bu şekilde daha az rüzgar etkisi olmakta ve laminer akım

oluşmaktadır. Dezavantajı ise septik koşulların oluşabilmesi ve tüplerin ya da

kanalların tıkanmasıdır.

Ön çöktürme havuzlarının hesabı, yüzey yükü, bekletme süresi ve derinliğe bağlıdır.

Ön çöktürme tanklarının boyutlandırtılmasında kullanılan en önemli parametre yüzey

yüküdür. İyi bir performans elde etmek için bunun dışında tank derinliği, bekletme

süresi, çamur sıyırıcı taşıma kapasitesi gibi parametrelerin de dikkate alınması

gereklidir. Yüzey yükü ortalama debide, 33 ile 49 m3/m2.gün ve pik debide ise 81 ile

122 m3/m2.gün aralığında değişmektedir. Savak yük ise 124 ile 496 m3/m/gün

aralığında değişmektedir. Savak yükünün ön çöktürme tankı performansına etkisi çok

azdır. Aşırı su hızını önlemek üzere yeterli tank derinliği ve çıkış suyu olukları

arasında yeterli mesafe olması önerilmektedir. Böylece dipte toplanan çamurun

hareketlenip çıkış suyu ile sürüklenmesi önlenmiş olmaktadır.

Ortalama tasarım debisinde bekleme süresi 2.5 saati geçmemelidir. Uzun kalma

sürelerinde septik şartlar oluşmakta, bu da çöktürme tankı performansının düşmesine

(havasız çürüme şartlarında oluşan gazlar çamurun çökmesini engellemekte) ve

koku oluşmasına sebep olmaktadır (havasız çürüme sırasında çıkan gazlar). Uzun

çamur yaşı ise çöken organik katıların çözünmesine neden olmakta, bu da takip eden

arıtma üniteleri için daha yüksek organik yüklemeye sebep olmaktadır. Düzgün

tasarlanmış çamur toplama üniteleri, toplanan çamurun uygun sürede nakli ile tankın

dibinde çamur birikimini önleyecektir. Çamur kalınlığı, septik şartların oluşumunu ve

uzun çamur yaşını önlemek üzere minimize edilmelidir.

Çöktürme işlemlerinde çöken çamurun akışkan tarafından sürüklenmemesi için

akışkanın yatay hızı büyük önem taşımaktadır. Akışkanın yatay hızının belirli bir

değerden büyük olması durumunda akışkanın çöktürme tankı tabanında birikmiş

çamuru sürükleme riski vardır.

Dairesel çöktürme havuzlarında derinlik, 3 ile 4.5 m arasında (ortalama 3 m), çap, 3

ile 60 m arasında, taban eğimi, 62 ile 167 mm/m arasında ve sıyırıcı devir sayısı ise

0.02 ile 0.05 devir/dak arasında değişmektedir. Çöktürme havuzundaki ortalama yük

kaybı 0.4 m ile 0.6 m arasında değişmektedir.

Çökeltim havuzları suyun üniform dağıtımını ve akımını sağlayacak giriş-çıkış yapıları

ile teçhiz edilmiş olmalıdır. Çamur haznesinin büyüklüğü çamurun özelliklerine ve

çamur boşaltma aralıklarına uygun olmalıdır.

3.2 Biyoloijk Arıtma Birimleri (İkincil Arıtma)

Atıksuda bulunan organik kirleticilerin, mikroorganizmalar tarafından besin ve enerji

kaynağı olarak kullanılmak suretiyle atıksudan uzaklaştırılmaları esasına dayanan

arıtma yöntemleridir. Biyokimyasal süreçlerin sonunda, ayrışabilen organik madde

elektron verip yükseltgenerek (oksitlenme) kararlı son ürün olan CO2 ve H2O’ya

dönüşür. Dolayısı ile ayrışabilen organik maddelerin bir kısmı biyokütleye, diğer kısmı

da enerjiye dönüşür.

Biyolojik arıtmada en yaygın kullanılan yöntem aktif çamur sistemleridir. Organik

kirliliğin, askıda tutulan mikroorganizmalar (heterotrofik bakteriler) yardımıyla

giderildiği bir arıtma metodudur.

Deşarj standartlarına bağlı olarak aktif çamur sistemleri organik madde giderimi ve

nitrifikasyon; denitrifikasyon; aşırı biyolojik fosfor giderimi için uygun reaktör

konfigürasyonları ile efektif olarak çalıştırılabilir. Proses şartlarına bağlı olarak aktif

çamur reaktörü aerobik (havalandırmalı), anoksik ve anaerobik şartlarda

çalıştırılabilir. Son çöktürme tankında çöken çamur aktif çamur havuzuna geri

devrettirilmek sureti ile uygun biyokütle miktarı sağlanmış olur. Öngörülen biyokütle

miktarından fazlası ise çamur işleme ünitelerine biyolojik fazla çamur olarak

gönderilir.

Aerobik prosesler oksijenli ortamda organik madde giderimi ve/veya nitrifikasyon

prosesleri için kullanılmaktadır. Nitrifikasyon prosesinde ototrof bakteriler amonyum

azotunu oksijenli ortamda nitrata kadar yükseltger. Bu prosesler,

mikroorganizmaların konumuna göre askıda çoğalma, yüzeyde çoğalma ve ikisinin

birlikte uygulandığı kombine sistemler olarak sınıflandırılır. Birden fazla prosesin

ardarda kullanıldığı ardışık sistemler de mevcuttur.

Biyolojik atıksu arıtımının temel amaçları:

Temel olarak çözünmüş ne partiküler biyolojik olarak parçalanabilen

bileşenleri (organik madde) kabul edilebilir son ürünlere dönüştürmek

veya okside etmek (H2O, H2S, CO2, CH4)

Askıda ve çökelemeyen kolloidal katıları biyolojik bir floga yada biofilm

tarafından yakalanmasını veya bir araya gelmesini sağlamak.

Azot ve fosfor gibi nütrientleri dönüştürmek ve uzaklaştırmak.

Bazı durumlarda spesifik iz (eser) organik bileşenleri ve bileşikleri

uzaklaştırmak.

Yukarıda söylediklerimiz evsel atıksular için geçerlidir. Endüstriyel atıksular için

amaç (biyolojik arıtım) organik ve inorganik bileşiklerin konsantrasyonunu azaltmak

veya uzaklaştırmaktır. Endüstriyel atıksularda bulunan bileşenlerin ve bileşiklerin bir

kısmı mikro organizmalara toksik olduğundan dolayı endüstriyel atıksular evsel

kanalizasyon sistemine deşarj edilmeden önce ön arıtımının yapılması gerekir.

Tarımsal sulama amaçlı geri kullanılan atıksular için amaç azot ve fosfor gibi

nütrientleri uzaklaştırmaktır (bunlar aquatik bitkilerin büyümesini teşvik eden

bileşiklerdir). Biyolojik atıksu arıtma sahasında kullanılan yaygın terimler Tablo 1’de

sunulmuştur.

Tablo 1. Biyolojik atıksu arıtma sahasında kullanılan yaygın terimler

Terim Tanımlar

Metabolik FonksiyonAerobik (oksik) Prosesler Oksijen mevcudiyetinde gerçekleşen biyolojik arıtım

prosesleri

Anaerobik Prosesler Oksijen yokluğunda gerçekleşen biyolojik arıtım prosesleri

Anoksik Prosesler Nitrat azotunun oksijen yokluğunda biyolojik olarak N2

gazına dönüştürüldüğü prosestir. Bu proses aynı zamanda

denitrifikasyon olarakta bilinir.

Fakültatif Prosesler Hem moleküler oksijen varlığında hem de oksijen

yokluğunda mikro organizmaların faaliyet gösterdiği

biyolojik proseslerdir.

Kombine Aerobik/ Anoksik/

Anaerobik Prosesler

Spesifik bir arıtma amacını gerçekleştirmek için aerobik,

anaerobik, anoksik proseslerinin birlikte kullanılmalarıdır.

Arıtım ProsesleriAskıda-Büyüme Prosesleri Atıksudaki organik madde veya diğer bileşenlerin gazlara

ve hücre dokusuna dönüşümü için sorumlu olan mikro

organizmaların sıvıdaki süspansiyonda olduğu biyolojik

arıtım prosesleridir.

Bağlı-Büyüme Prosesleri Atıksudaki organik maddelerin veya diğer bileşenlerin

gazlara ve hücre dokusuna dönüşümü için sorumlu mikro

organizmalar, taş, cüruf veya özellikle tasarlanmış seramik

maddeler bir kısım inert maddelere bağlandığı biyolojik

arıtım prosesleridir. Bağlı büyüme arıtma prosesleri sabit

filmli prosesler olarakta bilinir.

Kombine Prosesler Kombine prosesleri tanımlamak için kullanılan prosestir

(kombine askıda ve bağlı büyüme prosesleri).

Lagün Prosesleri Farklı uzunluk ve derinlikleri olan havuzlarda veya

lagünlerde meydana gelen arıtma prosesleri için kullanılan

genel bir terimdir.

Arıtma Fonksiyonları

Biyolojik Nütrient Uzaklaştırma Biyolojik arıtma proseslerinde azot ve fosforu

uzaklaştırılmasında uygulanan ifade veya terimdir.

Biyolojik Fosfor Uzaklaştırma Biomass birikimle ve biomasstan ayrılmasıyla fosforun

biyolojik gideriminde kullanılan terim.

Karbonlu BOİ5 Uzaklaştırma Atıksudaki karbonlu maddelerin hücre, doku ve çeşitli gaz

formundaki son ürünlere biyolojik dönüşümü

Nitrifikasyon Amonyağın önce nitrite sonra nitrata dönüştüğü iki

basamaklı biyolojik proses.

Denitrifikasyon Nitratın azota ve diğer gaz formunda olan son ürünlere

indirgendiği biyolojik proses

Stabilizasyon Atıksuların biyolojik arıtımında ön çökeltmeden üretilen

çamurdaki organik maddenin, çoğunlukla gazlara ve hücre

dokularına stabilize edildiği biyolojik prosesler. Bu

stabilizasyonun aerobik veya anaerobik şartlarda

gerçekleştirilip gerçekleştirilmediği proses aerobik veya

anaerobik çürütme olarak bilinir.

Substrat Biyolojik arıtım esnasında dönüştürülen veya biyolojik

arıtımına sınırlayıcı olabilen organik maddeleri veya

nütrientleri göstermek için kullanılan terimdir. Örneğin

atıksudaki karbonlu organik maddeler, biyolojik arıtım

esnasında dönüştürülen substrat olarak adlandırılır.

Atıksu arıtımında mikroorganizmaların rolü:

Atıksuda bulunan organik maddelerin stabilizasyonu ve çözünmüş ile partiküler

karbonlu BOİ nin giderimi temel olarak bakteri ve çeşitli mikroorganizmalar

kullanılarak biyolojik olarak başarılır. Mikro organizmalar çözünmüş ve partiküler

karbonlu organik maddeleri basit son ürünlere ve yeni oluşan biomassa okside etmek

veya dönüştürmek için kullanılır. Organik maddelerin aerobik biyolojik oksidasyonu

için aşağıdaki denklem kullanılabilir.

V1 (organik madde) + V2O2 + V3NH3 + V4PO4 V5 (yeni hücreler) + V6CO2 +

V7H2O

V= stokiometrik katsayılar

Bu denklemle O2, NH3, PO4, organik maddenin basit son ürünlere (CO2, H2O)

dönüştürmek için gerekli nütrientleri göstermede kullanılır. Oksidasyon prosesinin

olması için mikro organizmlar gösterilir.

Yeni hücre terimi organik madde oksidasyonu sonucu olarak üretilen biomassı

göstermek için kullanılır. Mikro organizmalar aynı zamanda atıksu arıtma

proseslerinde azotun ve fosforun uzaklaştırılması içinde kullanılır. Spesifik bakteriler

amonyağı nitrit ve nitrata okside edebilir. Diğer bakterilerde okside olan azotu gaz

formundaki azota indirgeyebilir. Fosfor giderimi için büyük miktarda inorganik fosforu

alabilmek ve depolayabilmek kapasitesi olan bakterilerin büyümesini gerçekleştirmek

için biyolojik prosesler tasarlanır. Biomass sudan daha büyük yoğunluğa sahip

olduğundan dolayı biomass yerçekimi çökelmesiyle arıtılmış sudan uzaklaştırılabilir.

Organik maddeden üretilen biomassın sudan tamamen ayrılması önemlidir. Aksi

takdirde çıkış suyuyla birlikte sistemi terk edecektir. Çıkış suyunda boi olarak

ölçülecektir.

Atıksu Arıtımında Biyolojik Proses Tipleri:

Atıksu arıtmak için kullanılan temel biyolojik prosesler iki temel kategoriye

ayrılabilir. Bunlar askıda büyüme ve bağlı büyüme prosesleridir. Askıda ve bağlı

büyüme prosesleri için temel proses uygulamaları tablo 2’de verilmiştir. Tablo 2’de

listelenen proseslerin tam tasarımı ve işletimi, proseste yeralan mikro organizma

türlerinin ve gerçekleştirdiği spesifik reaksiyonların, performanslarını, nütrient

gereksinimlerini ve reaksiyon kinetiklerini etkileyen çevresel faktörlerin anlaşılmasını

gerektirir.

TİP ORTAK İSİM KULLANIM

Aerobik Prosesler

Askıda büyüme Aktif çamur prosesi C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon

Havalandırmalı lagünler C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon

Aerobik çürütme Stabilizasyon, C’lu BOI giderimi

Bağlı büyüme Damlatmalı filtreler C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon

Dönen biyodiskler C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon

Paket yataklı reaktörler C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon

Kombine Askıda ve Bağlı

Büyüme Prosesleri

Damlatmalı Filtreler / Aktif

Çamur prosesleri

C’lu BOI giderimi , Nitrifikasyon

Anoksik Prosesler

Askıda Büyüme Askıda Büyüme

Denitrifikasyon

Denitrifikasyon

Bağlı Büyüme Bağlı Büyüme

Denitrifikasyon

Denitrifikasyon

Anaerobik prosesler

Askıda Büyüme Anaerobik Kontak C’lu BOI giderimi

Prosesler

Anaerobik Çürüme Stabilizasyon,katı imhasında

patojen giderimi

Bağlı Büyüme Anaerobik Paketleme ve

akışkan yataklı Prosesler

C’lu BOI giderimi, atık

stabilizasyonu,denitrifikasyon

Çamur Yatağı Yukarı akışlı anaerobik

çamur yatağı

C’lu BOI giderimi

Özellikle yüksek gerilimli atıklar

Hibrit Yukarı akışlı yatak/bağlı

büyüme

C’lu BOI giderimi

Kombine Aerobik, Anaerobik ve Anoksik Prosesler

Askıda büyüme Tek veya çoklu prosesler,

çeşitli özellikli prosesler

C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon,

Denitrifikasyon ve P giderimi

Hibrit Tek veya çoklu prosesler,

bağlı büyüme için

paketleme ile

C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon,

Denitrifikasyon ve P giderimi

Lagün Prosesler

Aerobik lagünler Aerobik lagünler C’lu BOI giderimi

Maturation(tertiary)

lagünler

Maturation(tertiary)

lagünler

C’lu BOI giderimi, Nitrifikasyon,

Fakültatif lagünler Fakültatif lagünler C’lu BOI giderimi

Anaerobik lagünler Anaerobik lagünler C’lu BOI giderimi, atık

stabilizasyonu

3.2.1 Askıda Büyüyen Sistemler

Aktif çamur havuzu içindeki biyokütle havalandırma ya da mekanik karıştırma ile

askıda tutulması ve atıksu ile homojen karıştırılarak uygun koşullarda istenilen

reaksiyonların oluşturulması esasına dayanır. Bu amaçla, genellikle difüzörler veya

yüzeysel havalandırıcıların kullanımı oksijen transferi ve tam karışımın sağlanması

açısından yeterli olmaktadır. Havalandırma havuzuna oksijen transferi günlük ve

mevsimlik ihtiyacı karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır.

Tam karışımlı veya piston akımlı reaktör olarak projelendirilebilen aktif çamur

havuzlarında atıksu biyolojik üniteyi takiben son çöktürme havuzuna yönlendirilir. Son

çöktürme tanklarında yerçekiminden faydalanılarak arıtılmış su biyokütleden ayrılarak

sonraki arıtma ünitelerine (dezenfeksiyon, filtrasyon vb.) iletilir veya deşarj edilir.

Burada dikkat edilmesi gereken bir husus, aerobik aktif çamur tanklarının kullanıldığı

sadece organik madde ve amonyum azotu gideriminin (nitrat azotuna çevrilmesi)

sağlanmasıdır. Dolayısı ile yalnızca aerobik sistemlerin kullanıldığı arıtma “Hassas

Bölgeler” için uygulanabilecek bir yöntem değildir.

Askıda çoğalan aktif çamur sistemleri organik madde giderimi ve nitrifikasyon prosesi

sistemin (aerobik) çamur yaşına bağlıdır. Organik madde giderimi yapan heterotrofik

bakteriler, nitrifikasyonu sağlayan ototrofik bakterilere göre daha az hassastır.

Dolayısı ile normal şartlarda, nitrifikasyonun sağlandığı koşullarda organik madde

giderimi de sağlanmaktadır. Öncelikle, nitrifikasyon prosesi için gerekli olan (aerobik)

çamur yaşı soğuk hava şartları gözönüne alınarak hesaplanmalı ve reaktör hacmi

buna göre hesaplanmalıdır. Pratikte nitrifikasyon organik karbonlu maddenin

giderilmesi için kullanılan reaktörde gerçekleştirilebileceği gibi, ayrı bir reaktörde de

sağlanabilmektedir.

Nitrifikasyon prosesinde 1 gram amonyum azotunun (NH4-N) oksitlenmesi sonucu

7.14 gram CaCO3 alkalinitesi tüketilmektedir. Dolayısı ile nitrifikasyon prosesi için

atıksudaki alkalinitenin kontrol edilmesi gerekmektedir.

Biyolojik çamurun stabilizasyonu, reaktörün içinde yani yüksek çamur yaşlarında

uzun havalandırma yöntemine göre işletilmesi ya da oluşan fazla çamurun reaktör

dışında seçilen bir çamur stabilizasyon prosesi ile sağlanmaktadır. Arıtma tesisi

tasarımı aşamasında tesisinin tümünün ele alınarak ilgili tasarım parametreleri

açısından kütle dengesinin oluşturulması gerekmektedir.

3.2.2 Yüzeyde Büyüyen sistemler

a) Damlatmalı Filtreler

Organik maddelerin bir yüzeye bağlı mikroorganizmalar tarafından giderildiği klasik

bir arıtma metodudur. Damlatmalı filtreler taş veya plastik dolgu malzemesinden

oluşurlar. Taş dolgu malzemelerde filtre malzemesi derinliği 1.8-2.4 m, plastik madde

için 3.0-12.2 m aralığında önerilmektedir. Atıksu bu filtre yatağından geçerken; dolgu

malzemesi üzerinde bakteriler bir biyofilm tabakası oluşturur. Kullanılan dolgu

malzemesinin arasında boşluklar bulunur. Böylece, mikroorganizmaların dolgu

malzemesi üzerinde bir tabaka halinde yaşamaları, organik maddelerle beslenmeleri

ve hava geçişi ile oksijen trasferi sağlanır. Mikroorganizmalar belirli bir kalınlığa

ulaştıktan sonra, dolgulardan koparlar, çıkış suyundaki bu biyofilm parçacıkları son

çöktürme havuzlarında çökeltilerek sudan ayrılırlar. Damlatmalı filtrelerin

boyutlandırılması yüzeysel hidrolik yük (m3/m2/gün), hacimsel organik yükleme (kg

BOİ5/m3/gün) ve geri dönüş oranı esas alınarak yapılır. Filtrenin yıkanmasını

sağlamak ve minimum debilerde akışı sağlayacak geri devir düzenekleri teşkil

edilmelidir. Damlatmalı filtreler ünitede sağlanan yüzeysel hidrolik yük; hacimsel ve

organik yükün büyüklüğüne göre düşük, orta ve yüksek hızlı olmak üzere üç tip

olabilmektedir. Hacimsel organik madde ve azot (TKN) yükleme hızı oranına bağlı

olarak organik madde giderimi; organik madde ile birlikte nitrifikasyon sağlanabilir.

Yaz ve kış koşullarında optimum oksijenlenmeyi sağlayacak havalandırma sistemi

(havalandırma delikleri ve kanalları) teşkil edilmelidir.

b) Biyodisk

Biyodisk sistemleri, bakterilerin üzerinde üremesi için uygun bir yüzeyi sağlayacak

şekilde yapılmış, gelen atıksuyun muhtemel korozif özelliğinden etkilenmeyecek,

mesela plastik (stropor gibi) malzemelerin diskler halinde, döner bir şaft üzerine

yerleştirildiği veya içi dolgu malzemesi ile dolu tambur şeklindeki silindirik bir yapıdan

oluşur. Bu silindirlerin genelde uygulanabilir çapları 1.5-3.0 metredir. Şaftın her 1

metresine 2 cm aralıklarla 20-30 adet disk yerleştirilebilir. Şaftın uzunluğu 6 m’ye

kadar olabilir. Dolgulu tambur tiplerinde ise istenen toplam yüzey sağlanacak şekilde

boyutlandırma yapılır. Bunların her biri ayrı bir silindir haznesine, % 45’i su içinde

batık olacak şekilde monte edilir.

c) Dolgu Yataklı Reaktörler

Dolgu yataklı reaktörler, mikroorganizmaların tutunması için bir dolgu maddesi içeren

biyofilm sistemleridir. Tipik bir dolgu yataklı reaktörde hava alt kısmından

havalandırıcılar yardımıyla verilir.

3.2.3 Biyolojik Azot ve Fosfor Giderimi Sistemleri

a) Anoksik Prosesler

Heterotrofik (fakültatif) bakteriler oksijensiz ortamda ayrışabilen organik maddeyi ve

bağlı oksijeni (nitrat, nitrit vb.) kullanarak organik madde oksidasyonunu

gerçekleştirmektedir. Denitrifikasyon prosesi yardımıyla anoksik koşullarda nitratın

azot gazına dönüştürülmesi sonucu azot giderimi gerçekleştirilmektedir. Anoksik

koşullar askıda ya da yüzeyde çoğalan sistemlerde sağlanabilir. Ancak,

denitrifikasyon veriminin yüksek olması, proses stabilitesi ve proses kontrolünün

kolaylığı açısından anoksik koşullar askıda çoğalan sistemlerde kolaylıkla

sağlanmaktadır. Denitrifikasyon prosesinin verimi anoksik reaktöre giren organik

madde miktarı, aerobik ünitelerden geri devrettirilen nitrat miktarı ve ortamdaki

oksijen konsantrasyonuna bağlıdır.

Askıda çoğalan sistemlerde denitrifikasyon: Askıda çoğalan sistemlerde

denitrifikasyon, aktif çamur sistemlerinde oksijenin olmadığı aerobik tanklardan geri

devredilen nitrat yardımıyla anoksik havuzlarda gerçekleştirilir. Nitratın yanında

bakteriler için gerekli olan organik karbon kaynağı sağlanmalıdır. Gerekli olan organik

madde ham atıksudaki organik maddeden ya da dışsal karbon kaynağından sağlanır.

Biyolojik azot giderimi için tasarlanan aktif çamur sistemlerinde ön çöktürme

tanklarının verimi organik maddenin denitrifikasyon prosesinin yeterliliği açısından

kontrol edilmelidir. Denitrifikasyon hacminden önce nitrifikasyonun sağlandığı aerobik

reaktör hacmi belirlenmeli daha sonra arıtılmış suda deşarj edilen toplam azot

konsantrasyonunu sağlayacak anoksik hacim oranına göre denitrifikasyon hacmi (VD)

seçilmelidir. Anoksik reaktörlerin boyutlandırılmasında anoksik hacim oranının, VD/V

(anoksik reaktör hacminin toplam reaktör hacmine oranı) %50 değerini aşması

istenmemektedir. Denitrifikasyon prosesinde 1.0 gram nitrat azotunun (NO3-N) azot

gazına çevrilmesinde 3.56 gram CaCO3 alkalinitesi kazanılmaktadır. Nitrifikasyon

prosesinde kaybedilen alkalinite denitrifikasyon ile geri kazanılmaktadır.

Yüzeyde çoğalan sistemlerde denitrifikasyon: Yüzeyde çoğalan sistemlerde

denitrifikasyonu, içerisinde taş veya plastik dolgu malzemesi bulunan bir ortamda

gerçekleştirilir. Dolgu maddesinin boyutlarına bağlı olarak, bu işlem bir çöktürme

havuzu tarafından izlenebilir. Dolgu yatakta tıkanmaların engellenebilmesi için

periyodik olarak geri yıkama gerekebilir. Bu işlemde de, askıda büyüme

denitrifikasyonunda olduğu gibi, dışsal karbon kaynağı genellikle gereklidir.

Günümüzde özellikle büyük sistemler için yüzeyde çoğalan sistemlerde etkin

denitrifikasyon sağlamak oldukça zordur.

3.2.4 Fosfor Giderme Yöntemleri

Atıksularda bulunan fosforu (orto-fosfat, PO4-P) arıtmak için kimyasal ve biyolojik

yöntemler birlikte veya ayrı ayrı kullanılmaktadır. Genellikle aşırı biyolojik fosfor

giderimi yapan tesislerde kimyasal fosfor arıtma ünitesi emniyet açısından teşkil

edilmektedir.

a) Kimyasal Yöntemler

Fosforun kimyasal olarak arıtılmasında alüminyum tuzları, demir tuzları ya da kireç

kullanılabilir. Kimyasal çöktürmede, fosfat metal-fosfat tuzları halinde çöktürülerek

uzaklaştırılmaktadır. Fosfor giderimi için eklenen kimyasal maddeler arıtma tesisi ön

ve son çöktürme tankları öncesinde kullanılabileceği gibi arıtılmış suda da

uygulanabilmektedir. Ancak kimyasal madde eklenmesinden sonra bir çöktürme

işlemine tabi tutulması gerekmektedir. Kimyasal madde eklenmesi durumunda arıtma

tesisinin alkalinite dengesinin kontrol edilmesi gerekmektedir.

b) Biyolojik Yöntemler

Heterotrofik bakteriler çoğalma sırasında nütrient ihtiyacı olarak fosforu bünyelerine

almaktadır. Bu durumda fosfor giderimi %10-30 mertebesinde olmaktadır. Ancak,

biyolojik aşırı fosfor gideriminde, fosfor depolayan mikroorganizmalar fosfatı nütrient

ihtiyacından daha fazlasını depolamakta olup sistemin fosfor giderimi %85-95

mertebesine kadar ulaşmaktadır. Fosfor depolayan heterotrofik mikroorganizmalar

nitrat ve çözünmüş oksijenin bulunmadığı anaerobik koşullarda atıksudaki uçucu yağ

asitlerini depolayarak bünyesinde tuttuğu fosforu hücre dışına salmaktadır. Bunu

takibeden anoksik ve/veya aerobik koşullarda ise depolama ürünlerini hücre

sentezinde kullanarak saldığı fosfordan daha fazlasını bünyesinde depolamaktadır.

Biyolojik aşırı fosfor giderimi için biyolojik denitrifikasyonun yapıldığı anoksik

reaktörlerin yanında anaerobik reaktörlerde reaktör konfigürasyonuna eklenmelidir.

Diğer aktif çamur ünitelerinden geri devir akımları (içsel geri devir ve çamur geri

devri) ile anaerobik reaktörlere dönen nitrat ve oksijen konsantrasyonları minimum

seviyede tutulmalıdır.

Biyolojik aşırı fosfor giderimi için giriş suyundaki kolay ayrışabilen organik madde

miktarı (fermente olabilen maddeler, uçucu yağ asitleri vb.) büyük önem taşımaktadır.

Özellikle düşük konsantrasyonda kolay ayrışabilen organik madde miktarı içeren

atıksular için uygun proses konfigürasyonu seçilmesi gereklidir. Biyolojik çamur

stabilizasyonunun biyoreaktör içinde gerçekleştirildiği uzun havalandırmalı aktif

çamur sistemleri yalnız biyolojik aşırı fosfor giderimi (BAFG) için uygulanmamalıdır.

Fosfor içeriği yüksek biyolojik çamura stabilizasyon (aerobik, anaerobik) işlemi

uygulandığında çamur yoğunlaştırma ve susuzlaştırma ünitelerinden arıtma tesisine

geri dönen tüm geri devir akımlarındaki nütrient yükleri açısından kütle dengesi

hesaplanması gereklidir. Gerekli görüldüğünde arıtma tesisine dönen çamur geri

devir akımlarında uygun arıtma işlemleri (kimyasal madde dozlaması vb.) de

uygulanmalıdır.

Biyolojik nütrient (azot ve fosfor) giderimi için tasarlanan atıksu arıtma tesisleri

“Kentsel Atıksuların Arıtılması Yönetmeliği’ nde yeralan “Hassas Bölgeler”

kapsamındaki yerleşimler için mutlaka uygulanmalıdır. Ancak, gerekli görüldüğü

takdirde biyolojik azot ve/veya fosfor giderimi “Hassas Olmayan Bölgeler” için de

uygulanabilir.

Atıksu arıtma tesisleri tasarımında prosese uygun online ölçüm cihazları, proses

kontrol ekipmanları ve bilgisayar kontrol sistemleri de teşkil edilmelidir.

c) Askıda ve Yüzeyde Çoğalan Aktif Çamur Ardışık Sistemleri

Yukarıda bahsedilen arıtma metotlarının kombinasyonlarını yapmak suretiyle çok

sayıda arıtma akım şeması oluşturmak mümkündür. Özellikle mevcut arıtma

tesislerinin genişletilmesi (geliştirilmesi) ile biyolojik azot ve fosfor giderimi sağlayan

tesisler haline dönüştürülmesi mümkündür. Böylece tek başına yeterli arıtmayı

sağlayamayan aktif çamur ya da damlatmalı filtre sistemleri yeni konfigürasyonlarla

bir arada kullanılarak uygun arıtılmış su kalitesini sağlamak mümkün olabilmektedir.

Tablo 3.1’de, karbon giderimi yapan aktif çamur prosesleri için tasarım parametreleri,

Tablo 3.2’de ise biyolojik azot ve fosfor giderimi için önerilen temel tasarım

parametreleri vrilmiştir.

Tablo 3.1 Aktif çamur prosesleri için tasarım parametreleri

Proses çeşitleri

Θc, gün

F/M,kgBOI/kgTAKM.g

kgBOI/ m3.g

TAKM,mg/l

V/Q,saat

Qr/Q

Konvansiyonel

Tam karışımlı

Kademeli besleme

Değiştirilmiş havalandırmalı

Temas stabilizasyonu

Uzun havalandırmalı

Yüksek-hızlı havalandırma

Kraus prosesi

Saf oksijenli

Oksidasyon hendeği

AKR

Derin shaft reaktörü

5-15

5-15

5-15

0,2-0,5

5-15

20-30

5-10

5-15

3-10

10-30

1

2

8-20

15-100

0,2-0,4

0,2-0,6

0,2-0,4

1,5-5.0

0,2-0,6

0,05-0,15

0,4-1,5

0,3-0,8

0,25-1,0

0,05-0,3

0,05-0,3

0,5-5

0,1-0,25(0,02-0,15)3

0,05-0,2(0,04-0,15)4

0,32-0,64

0,8-1,92

0,64-0,96

1,2-2,4

0,96-1,2

0,16-0,4

1,6-16

0,64-1,6

1,6-3,2

0,08-0,48

0,08-0,24

2

0,08-

1500-3000

2500-4000

2000-3500

200-1000

(1000-3000)a

(4000-10000)b

3000-6000

4000-10000

2000-3000

2000-5000

3000-6000

(1500-5000)d

2

2000-3500

2000-3500

4-8

3-5

3-5

1,5-3

(0,5-1)a

(3-6)b

18-36

2-4

4-8

1-3

8-36

12-50

0,5-5

6-15

3-6

0,25-0,75

0,25-1

0,25-0,75

0,05-0,25

0,5-1,5

0,5-1,5

1-5

0,5-1

0,25-0,5

0,75-1,5

1

2

0,5-1,5

Tek kademeli nitrifikasyon

İki kademeli nitrifikasyon

0,32

0,05-0,144

0,5-2,0

1 uygulanamaz, 2 bilgi yok a kontakt birimde , b katı stabilizasyon birimi

Tablo 3.2 Biyolojik azot ve fosfor giderimi için önerilen temel tasarım parametreleri

Aktif Çamur Sistemi

X* MLSS

**H

*** (saat) Çamur Geri Devri

İçsel Geri Devir

Proses gün g/L Toplam

Anaerobik

Reaktör

Anoksik

Reaktör

Aerobik

Reaktör

% QGiriş % QGiriş

Azot GiderimiÖn

denitrifikasyon7-20 3-4 5-15 1-3 4-12 50-100 100-

200Ardışık Kesikli

Reaktör10-30

3-5 20-30 Değişken

Değişken

- -

Bardenpho (4-kademeli)

10-20

3-4 8-20 1-3 4-12 50-100 200-400

(1. tank)

(2. tank)

2-4 0.5-1(3.

tank)(4.

tank)Oksidasyon

Havuzu20-30

2-4 18-30 Değişken

Değişken

50-100

BiodenitroTM 20-40

3-4 20-30 Değişken

Değişken

50-100

Orbal 10-30

2-4 10-20 6-10 3-6 50-100 Opsiyonel

(1. tank)2-3(2.

tank)

Biyolojik Fosfor GiderimiA/O 2-5 3-4 0.5-1.5 - 1-3 25-100A2/O 5-25 3-4 0.5-1.5 0.5-1 4-8 25-100 100-

400UCT 10-

253-4 1-2 2-4 4-12 80-100 200-

400(anoksi

k)100-300

(aerobik)

VIP 5-10 2-4 1-2 1-2 4-6 80-100 100-200

(anoksik)

100-300

(aerobik)

Bardenpho (5-kademeli)

10-20

3-4 0.5-1.5 1-3 4-12 50-100 200-400

(1. tank)

(1. tank)

2-4 0.5-1(2.

tank)(2.

tank)AKR 20-

403-4 1.5-3.0 1-3 2-4

* Çamur yaşı; ** Reaktördeki askıda katı madde konsantrasyonu; *** Hidrolik

bekletme süresi

3.2.5 Son Çöktürme Havuzları

Son çöktürme havuzları biyolojik arıtmadan sonra arıtılmış atıksuyu biyokütleden

yerçekimi etkisi ile fiziksel olarak ayıran dairesel ya da dikdörtgen plana sahip

havuzlardır. Dairesel havuzlarda biyokütle atıksu karışımı besleme şekli olarak

merkezden ya da çevreden yapılmakta; arıtılan su radyal doğrultuda hareket

etmektedir. Dikdörtgensel havuzlarda ise karışım yatay hareket ederek çöktürme

tankından çıkmaktadır. Giriş yapısı ve çamur toplama sisteminin tasarımı çöktürme

tankındaki laminer akım koşullarına ve çamurun çökelme özelliğini bozmayacak

şekilde yapılmalıdır. Ayrıca, giriş yapısı ve köprünün hızı, karışımın enerjisini

(momentum) kırıcı düzenekler ile donatılmalı ve gerekli hız tahkikleri yapılmalıdır.

Çökeltilmiş su, son çöktürme havuzlarından savaklar yardımı ile toplanır. Birim savak

yükleri hesaplanarak gerekli olan toplam savak uzunluğu ve savak sayısına karar

verilir. Gerekli görüldüğü takdirde tek taraflı ve çift taraflı savaklar teşkil edilir. Kanal

ile suyu toplayan savaklar genellikle dikdörtgensel, V-tipi olarak seçilmektedir. Savak

yapıları minimum ve maksimum yükü kaldıracak şekilde planlanmalıdır.

Yüzeydeki köpük ve tabandaki biyolojik çamur birikintilerinin uzaklaştırılması için

uygun bir yüzey ve taban sıyırma tertibatı bulunmalıdır. Tabandan çamur toplama

işlemi köprüye bağlı sıyırıcı ya da emme tipli olarak projelendirilir. Çamur haznesinin

büyüklüğü çamurun özelliklerine ve çamur boşaltma aralıklarına uygun olmalıdır.

köprüye bağlı sıyırıcı olan sistemlerde uygun havuz tabanı teşkil edilmelidir. Emme

tipi sıyırma tertibatında son çöktürme tankının tabanı düz olmalıdır. Son çöktürme

tankındaki yan duvar su yüksekliğinin en az 3.2 m olması öngörülmektedir.

Özellikle biyolojik nütrient (azot ve fosfor) giderimi yapan sistemlerde son çöktürme

tankının tasarımı, sistemin verimi açısından büyük önem taşımaktadır. Son çöktürme

tankında bekletme süresi ve besleme şekli, denitrifikasyondan dolayı serbest azot

gazının ortaya çıkmasına izin vermeyecek şekilde seçilmelidir. Bunun sebebi serbest

azot gazı biyolojik çamurun yüzmesine neden olmasıdır. Ayrıca çamurun son

çöktürme tankında çok beklemesi sonucu anaerobik koşulların oluşması fosfor

depolayan bakterilerin bünyesine aldığı fosforu tekrar salmasına neden olmakta ve

çıkış kalitesini bozmaktadır. Dolayısı ile projelendirmede bu hususlar gözönüne

alınmalıdır.

Son çöktürme havuzları için ana tasarım parametreleri katı madde yükü (qM),

yüzeysel hidrolik yük (qH) ve kenar net su yüksekliğidir (HS). Bu parametrelerden katı

madde yükü havalandırma havuzundan son çöktürme tankına gelen (atıksu ve çamur

geri devir debileri ile birlikte) toplam katı madde yükünün havuzun etkin yüzey

alanına bölünmesi ile bulunmaktadır. Yüzeysel hidrolik yük ise havuzun yüzeyinden

savaklanan arıtılmış su debisinin havuzun yüzey alanına bölünmesi ile

bulunmaktadır. Son çöktürme tankının tasarım kriterleri maksimum debi koşullarında

da kontrol edilmesi gereklidir. Biyolojik fazla çamur, geri devir akımından (ya da

biyolojik reaktörden) düzenli olarak atılmalı ve çamur işleme ünitelerine hemen

ulaştırılmalıdır.

3.2.6 Havalandırmalı Lagünler

Havalandırmalı lagünler, 2.5-5 metre derinliğinde toprak yapılardır. Havalandırma,

dubalar veya sabit kolonlar üzerine yerleştirilen mekanik havalandırıcılar vasıtasıyla

yapılır. Bu havuzlar, stabilizasyon havuzlarına göre daha kısa bekletme sürelerine

sahip ve daha derindirler. Bundan dolayı, stabilizasyon havuzları ile kıyaslandığında

%10-20 daha küçük hacimlere sahiptirler. Mekanik ekipman olarak, yüzeysel

havalandırıcılara ihtiyaç vardır.

İnşaatları, stabilizason havuzlarınınkine benzemektedir. Bu havuzların tasarımında

büyük esneklikler vardır. Bu tip lagünler bir taraftan basit fakültatif tipte, diğer taraftan

da çamur geri devrinin yapıldığı daha verimli ve kompleks üniteler olarak

projelendirilebilirler. Her durumda da bunların inşaatları ve işletilmeleri çok kolaydır.

Bu nedenle hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde yaygın kullanım alanına

sahiptirler. Havalandırmalı lagünlerin tasarımında gözönüne alınan faktörler, BOİ

giderimi, çıkış suyu özellikleri, oksijen ihtiyacı, sıcaklık etkisi, karıştırma için gerekli

enerji ve katı ayırma sistemidir. Lagün çıkış atıksuyunda önemli parametreler BOİ ve

AKM konsantrasyonudur. Çıkış suyundaki BOI ve AKM konsantrasyonları bazen

küçük miktarda alg’i de kapsamaktadır. Oksijen ihtiyacı aktif çamur tasarımında

kullanılan yöntemlere göre belirlenir. İhtiyaç duyulan oksijen miktarı giderilen BOI’nin

0.7 ile 1.4 katı olarak hesaplanır. Havalandırmalı lagünler geniş iklim şartları ve

sıcaklık değişimlerinde kurulup ve işletileceği düşünülerek tasarlanırlar. Burada

sıcaklığın iki önemli etkisi, biyolojik aktiviteyi azaltması ve arıtım verimini düşürmesi

ile buz oluşturmasıdır.

Havalandırmalı lagünler evsel ve endüstriyel atıksuların arıtımında başarı ile

kullanılmaktadırlar. Lagünler başlıca üç tipe ayrılabilirler: Fakültatif, havalı, sürekli

beslemeli ve havalı, çamur geri devirli. Her üç tip havalandırmalı lagünde de biyolojik

arıtma prensipleri aynıdır. Her üç havuz için tasarım kriterleri Tablo 3.3’de verilmiştir.

Fakültatif havalandırmalı lagünlerde birim hacme düşen enerji yoğunluğu, gerekli

oksijen miktarının sıvıya verilmesi için yeterlidir. Fakat bu enerji girdisi, bütün katıları

askıda tutmak için yeterli değildir. Bunun sonucunda, lagüne giren askıda katı

maddelerin bir kısmı ve substrat giderimi sonucunda oluşan katı maddeler, tabana

çökmeye çalışırlar ve tabanda havasız bozunma meydana getirirler. Lagündeki

aktivite kısmen havalı, kısmen de havasız olduğundan bu tip lagünlere “fakültatif”

denir.

Havalı Lagünlerde enerji yoğunluğu, sadece istenilen miktarlardaki oksijeni sıvı

içerisine verecek seviyede değil, aynı zamanda aktif çamur havalandırma tanklarında

olduğu gibi bütün katı maddeleri askıda tutacak seviyede de olmalıdır. Bu nedenle,

bu tip lagünlerde askıda katı çökelmesi olmaz. Arıtım verimi fazla yüksek değildir.

Çıkış suyunda çok miktarda askıda katı madde bulunduğundan verim yaklaşık % 50-

60 seviyesindedir. Daha iyi BOI ve katı madde giderim istenirse ilave arıtma gerekir.

Çamur geri devirli havalı lagünler, uzun havalandırmalı sistemlere benzerler. Enerji

girdisi hem oksijen ihtiyacını karşılayacak, hem de bütün katıları askıda tutacak

şekilde olmalıdır. Bu lagünlerdeki çamur geri devrinden dolayı katı madde

konsantrasyonu da oldukça yüksektir. İşletmeyi kolaylaştırmak için, lagün içerisinde

bir çöktürme bölgesi oluşturulabilir veya alternatif kullanım amacıyla iki paralel bölüm

yapılabilir. BOI giderimi yüksek olup %95-98 aralığındadır. Sistemde aynı zamanda

nitrifikasyon da gerçekleşmektedir.

Bu havuzların boyutlandırılmasında, uygun bekletme süresi seçilerek hacim

hesaplanır. Seçilen mekanik havalandırıcı için uygun su derinliği seçilerek boyutlar

bulunur. Bu boyutlara göre dispersiyon katsayısı belirlenir. Dispersiyon sayısı için

dispersiyon katsayısı bilinmelidir. Havuz şekline ve akıma göre dikdörtgen havuzlar

için D=(16.7-33).B arasında alınabilir. Havuz sıcaklığı hesaplanır ve bu sıcaklıktaki KL

değeri hesaplanarak, Wehner-Wilhelm denkleminden veya bu denklemin

kullanılmasıyla elde edilen tablo veya diyagramdan çıkış konsantrasyonu belirlenir.

Mekanik havalandırmalı havuzlarda havalandırıcı gücü, fakültatif olanlarda havuz

hacmi başına 1.0-1.2 Watt/m3 ve havalı olanlarda 2.75 Watt/m3 den büyük alınarak

hesaplanır.

Tablo 3.3 Evsel atıksuları arıtan faklı tipteki lagünlerin tasarım kriterleri

Özellik Fakültatif Havalı sürekli akışlı

Havalı geri devirli

Katı madde kontrolü

Lagündeki AKM

konsantrasyonu, mg/l

UAKM/AKM (%)

Çamur yaşı Өc, gün

BOI giderim hızı(20oC’de günlük, filtrelenmiş), kg/m3/gün

Sıcaklık katsayısı, Ө

Hidrolik kalış süresi, gün

BOI giderim verimi (%)

Nitrifikasyon

Yoktur (bir kısmı çöker, diğer kısmı arıtılmış su ile çıkar).

50-150

50-80

Yüksek

0.6-0.8

1.035

3-12

70-90

Yok

Kısmen (katılar çökmez, arıtılmış su ile çıkar).

100-350

70-80

Genellikle 5

1-1.5

1.035

Genellikle 5

50-60

Uygunsuz

Tam kontrol (fazla çamur kontrollü olarak sistemden çekilir).

3000-5000

50-80

Sıcak iklim:10-20Ilık iklim:20-30

Soğuk iklim:30

20-30

1.01-1.05

0.5-2

95-98

Az

Koliform giderimi (%)

Lagün derinliği, m

Arazi ihtiyacı,(m2/kişi) Sıcak iklim Ilık iklim

Güç ihtiyacı, kW/kişi-yıl hp/1000

Min.güç(kW/103 m3lagün hacmi)

Çamur

Çıkış yapısı

60-993

2.5-5

0.3-0.40.45-0.9

12-156

2-2.56

0.75-1(eşit O2

yaymak)

Birikir ve birkaç yıl sonra

uzaklaştırılır.

Arıtılmış su savakla dışarı

verilir.

şartlar

60-90

2.5-5

0.3-0.40.35-0.7

12-142-2.5

2.75-5(bütün katıları askıda tutmak)

Birikim olmaz. Katı maddeler arıtılmış su ile

çıkar.

Kısmi veya tam boru kullanılır.

60-90

2.5-5

0.15-0.250.25-0.55

18-243-5

15-18(bütün katıları askıda tutmak

için)

Fazla çamur günlük

uzaklaştırılır.

Savak veya boru.

3.2.7 Stabilizasyon Havuzları

Stabilizasyon havuzları, en basit ve işletilmesi kolay arıtma sistemleridir. Bu

havuzlarda, enerji ve mekanik teçhizata ihtiyaç yoktur. Ayrıca yetişmiş işletme

elemanına da ihtiyaç yoktur. Bu sistemde atıksular sığ havuzlarda uzun süre bekletilir

ve organik maddelerin ayrışması sağlanır. Ancak yukarda belirtilen çok büyük

üstünlüklerinin yanında, geniş araziye ihtiyaç göstermeleri bir mahzur olarak

alınabilir. Dolayısıyla, stabilizasyon havuzları ancak arazinin ucuz ve iklim şartlarının

müsait olduğu bölgeler için uygun arıtma sistemi olarak düşünülebilir. Stabilizasyon

havuzları, reaksiyon kinetikleri ve akım şekilleri yönünden reaktörlere benzemektedir.

Arıtım verimi, BOI giderimi ile birlikte mikroorganizma ve besi maddeleri (N ve P)

arıtımında da istenilen şartları sağlayacak şekilde tasarlanabilir. Stabilizasyon

havuzlarını üç sınıfta toplamak mümkündür. Bunlar, aerobik stabilizasyon havuzları,

anaerobik stabilizasyon havuzları ve fakültatif stabilizasyon havuzlarıdır. Bunlara ait

boyutlandırma kriterleri Tablo 3.4’de verilmiştir.

Tablo 3.4 Havalı, havasız ve fakültatif stabilizasyon havuzları için tasarım parametreleri

Parametre Havalı Fakültatif HavasızHidrolik Kalış süresi, günSu derinliği, mBOI5 yükü, kg/ha.günÇözünmüş BOI5 giderimi,%Toplam BOI5 giderimi,%Alg konsantrasyonu, mg/lÇıkış AKM, mg/l

5-200.3-1

40-12090-97

40-801

100-120100-250

10-301-2

15-12085-95

70-9020-80

40-100

20-502,5-5

200-50080-95

60-900-5

70-120

Aerobik stabilizasyon havuzlarında derinlik, ışık geçirimi ve fotosentezle alg

oluşumunu en yüksek seviyede tutmak için oldukça sığdır. Derinlikleri, 0.5 m

civarındadır. Anaerobik stabilizasyon havuzlan ise daha derin inşaa edilirler.

Anaerobik ve fakültatif mikroorganizmalar, nitratlar ve sülfatlardaki oksijeni kullanırlar.

Bu tip havuzlar yüksek organik yükleri kabul edebilirler ve alg fotosentezi olmadan

çalışabilirler. Işığın geçirimi bu havuzlarda önemli olmadığından, 3-5 m derinlikler

kullanılır. Ancak günümüzde bu havuzlar yerine daha verimli oldukları için havasız

çamur yataklı reaktörler (HÇYR) ve havasız çamur battaniyesi (AAÇB) sistemleri

kullanılabilir.

Fakültatif stabilizasyon havuzları ise ne tam aerobik ne de tam anaerobiktir. Bu

havuzların derinlikleri 1 ile 2 m arasındadır. Fakültatif stabilizasyon havuzlarında iki

tabaka mevcut olup, yüzeye yakın kısımlarda alglerin faaliyeti sonucu oksijen

mevcuttur. Üst tabaka aerobiktir. Organik maddeler çökeldiği için alt tabaka

anaerobiktir. Bu tip havuzlar kısmen havalı, kısmen de havasız olarak

çalışmaktadırlar. Bu nedenle hem alg hem de fakültatif mikroorganizma gelişimi olur.

Gündüz güneş ışığında havuz ağırlıklı olarak havalı karakterde iken, gece havuz

tabanındaki su havasız karakterli olur. Dünyadaki mevcut havuzların çoğu fakültatif

tiptedir. Bekletme süreleri iklim durumuna göre 20 - 40 gün, hatta daha fazla

alınabilir. BOİ giderme verimi, iklime, bekletme süresi ve karışım şekline bağlı olarak

% 70 ile 90 arasında ve koliform giderme verimi % 60 ile % 99.9 arasında

değişmektedir.

Stabilizasyon havuzlarının boyutlandırılması şu kademelerden oluşmaktadır: Oksijen

üretimi hesaplanır. 20 °C için Kp tahmin edilir ve havuz sıcaklığı seçilir ve sıcaklık

düzeltmesi yapılır. d seçilir. Gerekli verim veya S/So değerlerinden Kp.t hesaplanır ve

t, bekletme süresi bulunur. En sonunda, havuz hacmi bulunur ve boyutlar seçilir.

Fakültatif stabilizasyon havuzları için BOİ yüklemeleri, Akdeniz Bölgesinde 150 kg

BOİ/ha.gün, Ege, Marmara ve Karadeniz Bölgelerinde 100 kg BOİ/ha.gün, İç

Anadolu Bölgesinde, 80 kg BOİ/ha.gün ve Doğu Anadolu Bölgesinde 50 kg

BOİ/ha.gün alınabilir. Fakültatif stabilizasyon havuzlarının boyutlandırılmasında iklim

(sıcaklık, güneş ışığı, bulutluluk, rüzgar vb) ve tasfiye edilecek atıksuyun özelliklerinin

tesiri olduğu dikkate alınmalıdır.

Çamur birikimi 0.03-0.05 m3/çamur/kişi.yıl’dır. Bu durum gözönünde tutularak çamur

birikimi için fazladan bir hacim dikkate alınmalıdır. Hacim hesabında, çamurlann 5-10

yılda bir defa temizleneceği kabul edilmelidir.

Stabilizasyon havuzları, tabii zeminde inşa edilirler. Havuz tabanının su

sızdırmaması, dolayısıyla yeraltı sularını kirletmemesi için havuz tabanı geçirimsiz

yapılmalıdır. Zemin sıkıştırılıp, killi toprak serilmesi gerekebilir. Havuz yan yüzleri,

2-2.5 yatay ve 1 düşey olacak şekilde şevli inşa edilir. Yan yüzler, beton veya taş

ile kaplanacaksa eğim, 1-1.5 yatay ve 1 düşey alınabilir.

Hiçbir arıtmadan geçmemiş atıksuları kabul eden havuzlara ham veya birinci kademe

stabilizasyon havuzları denir. Ön çöktürmeden geçmiş veya biyolojik olarak arıtılmış

atıksuların geldiği havuzlara ise ikinci-kademe stabilizasyon havuzları adı verilir.

İkinci kademe stabilizasyon havuzlarına örnek olarak olgunlaştırma havuzları

sayılabilir. Stabilizasyon havuzlarında veya diğer konvansiyonel arıtma tesislerinde

arıtılan atıksular, daha iyi hale getirilmek üzere (özellikle, bakteri sayısı azaltılmak

üzere) belli bir süre (yaklaşık 5-7 gün) olgunlaştırma havuzlarında ilave arıtmaya tabi

tutulurlar. Olgunlaştırma havuzları, organik yük yönünden oldukça hafif yüklenirler.

Sıcak iklimlerde olgunlaştırma havuzları, klorla dezenfeksiyona ekonomik yönden

fizibil bir alternatif olmaktadır.

3.2.8 Havasız Arıtma Sistemleri

Havasız (anaerobik) arıtma, organik atıkların oksijensiz ortamda biyolojik süreçlerle

ayrıştırılarak metan (CH4) ve karbondioksite (CO2) dönüştürülmesi olarak

tanımlanmaktadır. Çoğunlukla arıtma çamurları ve yüksek konsantrasyonda organik

madde içeren endüstriyel atıksular için uygulanan bu arıtma sistemi son yıllarda

kentsel atıksuların arıtılmasında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Oluşan biyolojik

çamur miktarının düşük olması, havalı sistemlere göre daha az alan kaplaması,

biyoenerji eldesi, mekanik-ekipman maliyetinin düşük olması, reaktörlerin

beslemeksizin aktivitelerini uzun süre koruyabilmeleri havasız arıtma sistemlerinin

üstün taraflarıdır. Ancak bu arıtma sistemleri ile alıcı ortama deşarj kriterlerinin

sağlanması mümkün değildir. Bu nedenle havasız ve havalı arıtmanın birlikte

uygulanması daha uygun olabilir.

Havasız arıtmayı gerçekleştiren gerçekleştiren mikroorganizma toluluğunun

kapasitesinden yüksek oranda yararlanabilmek için reaktörde uygun çevre şartlarının

sağlanması gereklidir. Bunlardan en önemlisi sıcaklıktır. Evsel atıksuların arıtımı

sırasında sıcaklık dışındaki parametreler çok önem taşımazlar. Üç farklı sıcaklık

sınıfına göre havasız sistemler işletilebilir. Bunlar sakrofilik (<20°C), mezofilik (25-

40°C) ve termofilik (>45°C)’tir. Evsel atıksuların KOİ konsantrasyonu nisbeten düşük

olduğu için bu sistemlerden elde edilen gaz miktarları küçük tesislerde ekonomik

olarak değerlendirilemeyecek miktardadır. Bu nedenle reaktör işletme sıcaklığı

seçilirken ısıtma için dışarıdan enerji kaynağına ihtiyaç duyulacağı göz önünde

bulundurulmalıdır. Enerji gereksinimini azaltmak için havasız arıtma hava sıcaklığının

yüksek ve gece ile gündüz arasındaki sıcaklık değişiminin düşük olduğu yerleşim

yerlerinde tercih edilmelidir. Havasız arıtma özellikle mevsimlik arıtmanın söz konusu

olduğu turistik tesislerde büyük bir potansiyele sahiptir.

Reaktörler genellikle silindirik veya yumurta kesitli olarak yapılırlar. Reaktör tipi

havasız sistemlerde atıksu reaktör tabanından beslenerek yukarı doğru akış sağlanır.

Mikroorganizmalar reaktör tipine bağlı olarak askıda veya yüzeyde çoğalırlar. Kentsel

atıksu arıtımında yaygın olarak kullanılan havasız arıtma tipleri Havasız Fıltre,

Havasız Çamur Yatağı ve Havasız Lagün’dür.

a) Havasız Filtre

Dolgu malzemesi boşluklarında ve yüzeyindeki mikroorganizma ile atıksuyun etkin

temasının sağlandığı bir arıtma sistemidir. Dolgu malzemesi biyokütleyi sistemde

tutan en iyi sistemdir. Reaktördeki biyokütle belli oranda filtre dolgu malzemesi

üzerinde ince bir biyofilm tabakası halinde tutunur, ancak sistemdeki toplam

biyokütlenin çok büyük kısmı malzeme içinde ve arasındaki boşluklarda biriken

granüler ve floküler çamur halindedir. Damlatmalı filtrelere benzerler, ancak havasız

filtrelerde giriş suyu tabandan verilir. Mahzuru ise sistemin oluşan biyokatılar, giriş

akımındaki askıda katı madde ve çökelen mineraller tarafından tıkanma ihtimalidir.

Bu nedenle çözünmüş organik maddelerin arıtılması için uygun bir sistemdir. Diğer

konvansiyonel arıtma tesislerinde olduğu gibi, bu sistemde de ham atıksu önce

ızgaralardan ve kum tutucudan geçirilir. Anaerobik filtreler diğer anaerobik işlemlere

göre daha düşük sıcaklıklarda çalışırlar.

Hidrolik bekletme süresi 4-36 st arasında değişir. Evsel atıksuların yüksek verimlerde

havasız olarak arıtılabilmeleri ve reaktör içersinde iyi bir karışımın sağlanabilmesi için

sistemin yüksek hidrolik yüklerle beslenmesi gerekmektedir. Bu sebeple, düşük kirlilik

yüklerine sahip atıksuların havasız arıtımları sırasında gerekli reaktör hacimleri

genellikle hidrolik bekleme süresi ile belirlenmelidir. Bu tesislerde kentsel atıksu için

hacimsel yük 0.1 ila 1.2 kg KOİ/m3.gün’dür ve KOİ giderme verimi %50-70’tir.

Havasız filtreler daire veya dikdörtgen enkesitli, çapı veya genişliği 6-26 m, yüksekliği

ise 3-13 m arasında değişen reaktörlerdir. Dolgu malzemesi özgül yüzeyi, sentetik

malzeme tipinden bağımsız olarak ortalama 100 m2/m3 alınabilir.

Aynı zamanda alt kısmında dolgu malzemesi bulunmayan hibrid filtrelerin kullanımı

da yaygındır. Bu tip reaktörlerde alt kısım granüler çamurlu havasız çamur yatağı,

dolgu malzemeli üst kısım ise yüzeyde çoğalan biyokütlenin hakim olduğu ve daha

ziyade lamelli çökeltici gibi havasız filtre yer alır. Havasız filtre reaktör yüksekliğinin

üst 2/3 lük kesimini kaplamalı ve dolgu yüksekliği asgari 2 m olmalıdır.

b) Havasız Çamur Yatağı

İyi çökelen floklardan oluşan çamur yatağının kendine has özellikleri dolayısıyla

sistemde kolaylıkla tutulan yukarı akışlı bir sistemdir. Sistemin akışkanlık özelliği

atıksu ile biyokütlenin temas yüzeyini artırdığından yüksek KOİ giderim verimleri elde

edilmektedir. Diğer konvansiyonel arıtma tesislerinde olduğu gibi, ızgara ve kum

tutucudan geçirilen atıksu dağıtım yapısı ile çok sayıda düşey borularla taşınarak

havasız çamur yatağı reaktörüne alınır (Şekil 3.1). Bu reaktör tipinde çapı 1-5 mm

olan granüler biyokütle ile birlikte flok yapıdaki biyokütle de gözlenmektedir. Granüller

yüksek yoğunluğa sahip olup yüksek çökelme hızına ve yüksek metanojenik

aktiviteye sahiptirler. Biyokütlenin granüler ya da flok yapıda olması sistemin verimini

etkilememektedir. Reaktördeki biyokütleyi muhafaza etmek için ortalama debide

yukarı akış hızı 0.5 m/st ve pik debide ise 1.2 m/st’i geçmemelidir.

Bu tip arıtma sistemleri genellikle 20°C ve üstü olduğu iklim koşullarında tercih edilir.

Reaktördeki ortalama biyokütle konsantrasyonu 70 kg/m3 olarak alınabilir.

HÇYR’lerin önemli diğer bir tasarım parametresi olan hidrolik bekleme süresi de

ortalama debide h 810 gün alınır. Kentsel atıksuların arıtıldığı HÇYR’lerde

toplam derinlik 4.5-5.0 m olup çamur örtüsü kalınlığı 2.0 / 2.5 m’dir. Üst kısımdaki

çökelme bölmesi yüksekliği 2.0 / 2.5 m alınır. Yeterli seviyede çamur çökelmesi için

maksimum yüzeysel hidrolik yük 11.2 m/st sınırlarını aşmamalıdır. Organik yük 0.3-

1.0 kg KOİ/kg UKM.gün, hacimsel yük ise 1-3 kg KOİ/m3.gün olarak alınmalıdır.

Floklu tip çamur ihtiva eden sistemin enkesit tayininde de yüzeysel hidrolik yükün 1-

1.5 m/st’i aşmaması tavsiye edilmektedir.

Şekil 3.1 Havasız çamur yatağı sistemi akış şeması

c) Havasız Lagün

Havasız ortamı sağlayacak çözünmüş oksijenin olmadığı derin havuzlardan oluşan

sistemdir. Geçirimsiz kil tabakasından oluşturulmuş bu havuzlar genellikle kentsel

atıksuların ön arıtımında kullanılmaktadır. Endüstriyel atıksulardan dolayı artacak

organik yüke de cevap vermesi açısından ideal bir ön arıtma sistemi olarak

düşünülebilir. Bu ön arıtmada, çökelebilen katı maddelerin tabanda birikmesi,

çürümesi ve sıvı fazdaki organik maddelerin ayrışması sağlanmaktadır. Havasız

lagün çıkış suyu alıcı ortama deşarj için uygun değildir. Deşarj standartlarını

yakalamak için gerekli arıtma genellikle aerobik veya fakültatif lagünler kullanılarak

yapılır. Arazinin çok ve maliyetinin düşük olduğu küçük ve kırsal yerleşim yerlerinde

uygulanan bir sistemdir. Düşük ilk yatırım ve işletme maliyetlerinden dolayı havasız

lagünler diğer arıtma sistemlerine göre daha caziptir. Havasız arıtma sistemlerinde

sıralanan üstünlüklerin dışında en önemlisi değişken organik yüklemelere hızlı ve

HÇYR

Gaz

Fazla Çamur

Aerobik Arıtma Sulamaya Ham Atıksu

Oksidasyon havuzu Fakültatif lagün

Stabilizasyon havuzu

Kum tutucu

etkili bir şekilde cevap verebilmesidir. Havasız lagünlerde herhangi bir havalandırma,

ısıtma veya karıştırma yapılmaz. Bu nedenle enerji gereksinimi de yoktur. Buna

karşın geniş arazi ihtiyacı, istenmeyen kokuların oluşması ve uzun bekletme süreleri

ise mahzurlarıdır.

Havasız lagünlerin girişine çubuk ızgara ve sonrasında debi ölçümü için Parshall

savağı yerleştirilir. Lagünlerin üzeri, üretilen metan gazının toplanması ve kullanımı

için kapatılabilir. Ancak bu uygulama pratik değildir. Havasız ortamın oluşturulması ve

yüzeyden oluşacak oksijen difüzyonunu azaltmak için lagün derinliğinin en az 2.4 m

olması gereklidir. Uygulamada genellikle 6 m seçilmektedir. Derinliğin artması ile

lagünün yüzey alanı azaltılır ve lagündeki ısı korunmuş olur. Tipik kabul edilebilir

organik yükleme hızı sıcaklığa bağlı olarak 0.04 ila 0.3 kg BOİ5 /m3.gün arasında

değişmektedir. Hidrolik bekletme süresi 1- 50 gün’dür. Yüzey alanı 0.2-0.8 ha

seçilmelidir. Tabanda birken katı maddelerin yılık ölçümler yapılarak miktarı

belirlenmelidir. Genellikle 5-10 yılda bir biriken katı maddelerin lagünden çekilmesi

gerekir.

3.2.9 Membran Biyoreaktörler

Membran biyoreaktörler (MBR), klasik aktif çamur sistemlerinin geliştirilmiş şeklidir.

Biyolojik reaktörler ile membran teknolojisinin birleştirilmiş halidir. Biyolojik arıtmadan

sonra, çöktürme havuzu yerine ultrafiltrasyon (UF) veya mikrofiltrasyon (MF)

membranları kullanılarak, ayırma işlemi gerçekleştirilmektedir.

Membran biyoreaktörlerde elde edilen süzüntü suyu, askıdaki maddeler, bakteri ve

virüslerden arındırılmış, geri kullanılabilecek mertebede temiz sulardır. Membran

biyoreaktörlerin iki değişik tertip tarzı vardır. Bunlardan birincisinde, ayrışma ve

ayırma işlemi aynı tankda, ikincisinde ise, ayrı tanklarda gerçekleşmektedir (Şekil

3.2). Şekil 3.2a’da görüldüğü üzere, iki işlemin aynı tankda gerçekleştiği birleşik

sistemde, plaka ve çerçeve ile tubular membranlar kullanılmaktadır. Bu sistemlerde,

süzüntü akımı vakum ile çekilmektedir. Ayrık sistemde, sipiral sargılı ve boşluklu elyaf

membranlar kullanılmaktadır. Biyolojik sistemden çıkan atıksu bir pompa ile

membranlara gönderilmektedir. Membranda akım ikiye ayrılmakta, süzüntü kısım

uzaklaştırılmakta, konsantre akımı ise biyolojik reaktöre geri devir ettirilmektedir

(Şekil 3.2b). Evsel atıksuların arıtımında son yıllarda, birleşik sistem MBR sistemleri

yaygın hale gelmiştir. Ayrık sistem ise daha çok endüstriyel atıksuların arıtımında

kullanılabilmektedir.

Özellikle debisi az olan, otel ve tatil köyü gibi yerleşim yerleri için çok uygun bir

sistemdir. Evsel atıksuların geri kazanılmasında yaygın bir kullanımı söz konusu

olduğu gibi endüstriyel atıksuların arıtılmasında da bir çok alanda kullanılmaktadır.

Şekil 3.2. Membran biyoreaktörlerde uygulanan değişik tertip tarzları

Giriş

Fazla Çamur

Çıkış(Süzüntü)

Giriş

Çıkış(Süzüntü)

Fazla Çamur

a) Ayrık sistem b) Birleşik sistem

Biyoreaktör

Biyoreaktör

Membran biyoreaktörlerin en önemli özelliği, yüksek organik yükleme oranlarını

karşılayabilmesidir (10 kg COD / m3. gün’e kadar). Membranın tipine bağlı olarak,

havalandırma havuzunda biyokütle miktarı, 40000 mg/l mertebesine çıkabilmektedir.

Bundan dolayı, havalandırma havuzunun hacmi çok azalmaktadır. Bunun yanında

oluşan çamur miktarı da çok az olmaktadır. Dönüşüm oranı, klasik aktif çamur

sistemlerinde, 0.5 kg SS/kg CODgiderilen mertebesinde iken, membran biyoreaktörlerde,

0.05-0.2 kg SS/kg CODgiderilen civarındadır.

MBR prosesinin optimum tasarımı oldukça komplekstir. Çünkü membran performansı

ve maliyeti, enerji tüketimi ve çamur arıtımı gibi birçok bağımlı faktör göz önünde

tutulmalıdır. Ayrıca, bunların çoğunluğu birbiri ile alakalı olup yatırım ve işletme

masraflarını olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Bu faktörlerin birbirlerini nasıl

etkileyebildiklerine ve nasıl birbirlerine bağımlı olduklarına bir örnek verecek olursak,

biyokütle konsantrasyonunun MBR tasarımında sahip olduğu etki göz ardı edilemez.

Önceden belirtildiği gibi, oldukça sık gündeme gelen MBR'nin avantajı yüksek

biyokütle konsantrasyonunda sistemi kullanabilme imkanıdır. Bu nedenle, hacimsel

yükü arttırmak da mümkündür. Yüksek biyokütle konsantrasyonu ise, oksijen transferi

ve çamur viskozitesini dolayısıyla da enerji masraflarını etkilemektedir.

Membran seçimini etkileyen en önemli faktör, membranın akısıdır. Diğer önemli bir

faktör de, membranın maliyetidir. Atıksuyun türüne bağlı olarak da, membran seçimi

değişebilir. Arıtılacak atıksu geri kazanılacaksa, daha iyi kalitede su üreten

membranlar seçilebilir. Büyük ölçekli tesislerde, maliyeti azaltmak için, maliyeti ucuz

yeni membranlar geliştirilebilir. Ayrıca, membranların tıkanma eğilimi az olmalıdır

(Hidrofilik olmalıdırlar) ve kolay temizlenebilmelidirler.

Membran biyoreaktörlerde, içi boş ince fiber membranlar (hollow fiber) ve levha

halindeki membranlar kullanılabilmektedir. MBR sistemlerinin boyutlandırılmasında

kullanılan en önemli parametre akıdır. Boyutlandırmada, ince boşluklu membranlar

için akı değeri olarak 10-25 l/m2.st (ortalama 13 l/m2.st), levha halindeki membranlar

için ise 10-30 l/m2.st (ortalama 17 l/m2.st) değerleri alınabilmektedir. Oksijen transfer

katsayısı, biyokütle konsantrasyonu arttıkça azalmakta, enerji ihtiyacı ise artmaktadır.

Enerji ihtiyacı olarak ince boşluklu membranlar için 0.7-1.0 kWst/m3, levha halindeki

membranlar için ise 0.7-0.8 kWst/m3 değerleri alınabilmektedir. Enerji ihtiyacı, 15000

mg/l biyokütle konsantrasyonuna kadar sabit kalmakta, 15000 mg/l’nin üzerindeki

biyokütle konsantrasyonlarında ise artmaktadır. MBR sistemlerinde gerekli membran

alanını bulmak için akı değeri seçilmekte ve debi, seçilen bu akı değerine

bölünmektedir.

MBR sistemlerinde, azot giderimi de yapılabilmektedir. Havalı reaktör öncesinde,

anoksik bölme ilave edilebilmektedir. Anoksik bölme olmadan bile, havalı reaktördeki

yüksek biyokütle konsantrasyonlarından dolayı, havalı reaktör içerisinde yer yer

anoksik bölmeler oluşabilmekte ve konvansiyonel aktif çamur sistemlerine göre daha

yüksek azot giderimleri meydana gelebilmektedir.

3.2.10 Olgunlaştırma Havuzları

Olgunlaştırma havuzları, fakültatif havuz çıkış suyu kalitesinin özellikle patojenler

açısından iyileştirilmesi amacıyla kullanılan havuzlardır. Olgunlaştırma havuzlarının

BOİ giderim verimi çok az olsa da azot ve fosfor giderimine katkıları büyüktür.

Olgunlaştırma havuzlarında dikey biyolojik ve fizikokimyasal tabakalaşma

gözlenmemektedir. Olgunlaştırma havuzunun yer aldığı tipik bir akım şeması Şekil

3.3’de verilmektedir.

Şekil 3.3. Olgunlaştırma Havuzunun Yer Aldığı Tipik Bir Akım Şeması

Olgunlaşma havuzlarındaki alg popülasyonu fakültatif havuzlardakine oranla

çeşitlidir. Fakültatif havuzlarda kısmen fekal bakteri giderimi gerçekleşirken

olgunlaştırma havuzlarının sayısı ve boyutları çıkış suyundaki fekal bakteri miktarını

belirler. Fakültatif ve olgunlaştırma havuzlarında fekal bakteri giderimi için başlıca

faktörler:

- Süre ve sıcaklık

- Yüksek pH (>9) ve

- Çözünmüş oksijen konsantrasyonu ile birlikte yüksek ışık yoğunluğu.

Zaman ve sıcaklık, olgunlaştırma havuzlarının tasarımında kullanılan iki ana

parametredir. Alglerin hızlı fotosentezi nedeniyle karbondioksit tükenmesi ve bakterial

solunumun gerçekleşmesi sonucu karbonat ve bikarbonat iyonlarının ayrılması ile

olgunlaştırma havuzunda yüksek pH değerleri oluşur. 425-700 nm arasındaki ışık

dalga boylarında fekal bakteri giderilebilmektedir.

Anaerobik

(Seçime bağlı)

Fakültatif Havuz

Olgunlaştırma Havuzu

Dezenfeksiyon

Temas tankı

(Seçime bağlı)

DezenfeksiyonHam Atıksu Çıkış Suyu

Olgunlaştırma havuzunun da yer aldığı bir stabilizasyon havuzu sisteminde

(anaerobik havuz + fakültatif havuz + olgunlaştırma havuzu) olgunlaştırma havuzu

sayısına bağlı olarak, azot giderimi %80’e ulaşırken, amonyak giderimi % 90’ın

üzerinde olmaktadır. Ayrıca, bu tür bir sistemde %50 oranında fosfor giderimi elde

edilebilir.

Olgunlaştırma havuzları fakültatif havuzlardan sığ olup, 1-1.5 m derinlikte dizay

edilebilirler. Olgunlaştırma havuzlarına düşük organik yüklemeler uygulanması

nedeniyle derinlik boyunca iyi oksijenlenme sağlanır. Olgunlaştırma havuzlarının

bekletme süresi 18-20 gün arasında değişmekte olup, organik kirlilik yükü 15 kg

BOİ5/ha.gün’den küçük olmalıdır.

Olgunlaştırma havuz veya lagünlerinde çeşitli su bitkilerinin yetiştirilmesi ve/veya

balık üretimi bu sistemlerdeki arıtma verimlerini arttırabileceği gibi, üretilen bitkisel

veya hayvansal protein de ekonomik olarak değerlendirilebilir.

3.2.11 Yapay Sulak Alan Sistemleri

Doğal sulakalanların kullanılması sırasında, atıksuda bulunan zehirli maddeler ile

patojenlerin olası zararlı etkileri ve atıksu deşarjlarından kaynaklanacak ek besi

maddelerinin yanı sıra hidrolik yüklemeler nedeniyle ortamın uzun süreli bozunmaya

maruz kalması sonucunda yapay sulak alanları uygulamaları önem kazanmıştır.

Yapay sulakalanlar, doğal sulakalanda gerçekleşen sürecin kontrollü bir sistem

içerisinde gerçekleştirilmesi nedeniyle bir üstünlük taşımaktadır. Atıksuyun doğal

koşullarda fiziksel, kimyasal ve biyolojik prosesler ile genellikle derinliği 1 m’den az

olan havuz veya kanallarda, suda yetişen bitkilerin büyütülmesi ile arıtılması esasına

dayanmaktadır. Geçirimsiz kil tabakası veya sentetik tabakalar ile izole edilen

ortamların içine taş, çakıl ve kum gibi gözenekli maddelerin yerleştirilmesi ile

oluşturulan, atıksu akışının, bekletme süresinin ve atıksu seviyesinin kontrol edildiği

yapılardır.

Uygulanabilecek nüfuslara büyüklüğü; mevcut arazi durumu, hidroloji, iklim ve zemin

şartları, toprak geçirgenliği, taşkın riski, çevresel ve düzenleyici şartlar gibi faktörlere

bağlıdır. Buna rağmen kuzey avrupa ülkelerinden Danimarka gibi soğuk ikilme sahip

ülkelerde de kullanılmaktadır. Bu tesisler, nüfus yoğunluğunun düşük olduğu ve

düşük debilerin ileri arıtmaya ihtiyaç duyduğu yerlerde kullanılmaktadır. Genellikle

yatak akımlı tiptedir.

Yapay sulak alanlar, arazi ekonomik değerinin düşük olduğu ve tecrübeli personelin

mevcut olmadığı yerleşimler için uygun bir teknolojidir. Hedeflenen arıtma ihtiyacı

doğrultusunda çeşitli arıtma alternatifleri ile beraber uygulanabilir. Yapay

sulakalanlarının ham atıksu için kullanılması tavsiye edilmemektedir. Arıtma veriminin

iyileştirilmesi için uygun bir ön arıtmanın ardından ikincil arıtma alternatifi olarak

kullanılması yapay sulak alanın verimini arttıracaktır. Yapay sulakalan arıtma

alternatifinin yer aldığı tipik bir akım şeması Şekil 3.4’de görülmektedir.

Şekil 3.4 Yapay sulakalanlar için tipik akım şeması

Ön Arıtma

Yapay Sulak Alan İkincil

Arıtma

Dezenfeksiyon veya üçüncül

arıtma

İkincil Arıtma Çıkışı

Ham Atıksu Ön ArıtmaÇıkışı

Çıkış Suyu

Ön arıtma seçenekleri olarak, kaba partiküllerin giderilmesi için ızgara ünitesinin

ardından ağır katı atıkların giderilmesi ve organik yüklemenin azaltılması için imhoff

tankı, foseptik tanklar, stabilizasyon havuzları, veya ön çöktürme havuzu

uygulanabilir. Atıksu arıtıldıktan sonra uygulanacak nihai işleme bağlı olarak yapay

sulak alan sistemlerinden önce veya sonra diğer arıtma sistemleri eklenerek başarılı

bir arıtma sağlanabilir. Yapay sulak alanları özellikle evsel yerleşimlerde yer alan

foseptik tanklardan gelen atıksular ile havalandırmalı lagünler veya aktif çamur

sistemlerinden çıkan atıksuların 3. kademe arıtılması için kullanılır.

Yüzey akışlı ve yüzey altı akışlı olmak üzere iki tip yapay sulakalan sistemi

mevcuttur. Yüzey akışlı yapay sulak alanında atıksu akışı, toprak tabakasının altına

doğru kök salmış su bitkilerinin gövdesi ve yaprakları arasından geçerek sağlanır.

Yüzeyaltı yapay sulak alanlarda ise taş, çakıl ve kum gibi malzemelerin içerisinde

yetiştirilmiş bitkilerin yeraltı gövdesi ve kökleri ile atıksu temas ettirilerek akış

sağlanır.

Sulakalanlarının başlıca bileşenleri; arıtma hücresine yakın setler, en uygun arıtma

için giriş atıksuyunu dağıtan ve düzenleyen giriş yapısı, açık su alanları ve bütünüyle

bitki büyümesinin gözlendiği alanların kombinasyonu, giriş yapısı tarafından sağlanan

dağılımı tamamlayıcı ve arıtma hücresindeki su seviyesini düzenleyici çıkış yapısıdır.

Elverişli bir ön arıtma ve yapay sulakalan uygulaması ile yüzey akışlı sulakalan ile

aylık ortalama bazında 10 mg/L’den daha az BOİ, TAKM ve TA konsantrasyonlarda

çıkış standartları elde edilebilir. Yüzey altı akışlı sulakalanların çıkışında ise BOİ ve

TAKM konsantrasyonları 30 mg/L altındaki değerlere ulaşabilmektedir.

Yüzey akışlı sulakalanlar için tasarım kriterleri:

Su derinliği, yüzey akışlı sulakalanın dizaynı için önemli bir fiziksel parametre

olmasının yanısıra, sulakalanın performansının değiştirilmesi için kullanılan bir

işletme parametresidir. Yüzey akışlı sulakalanlar için su derinliği için genellikle 0.15-

0.6 arasında değişen tipik değerler kullanılmakla beraber yetişen bitkilerin

yoğunluğuna bağlı olarak yaklaşık 0.1 m’den 2 m’ye kadar seçilebilir. Yüzey akışlı

sulakalanlar için yüzey alanı, tasarım bekletme süresi ve derinliğe bağlıdır. Sistemin

yüzey alanı, iyi bir hidrolik kontrol ve işletme kolaylığı sağlamak amacıyla banketler

ile ayrılan en az iki paralel havuza bölünmelidir.

Yüzey akışlı sulakalanlarda bitkiler, çökelmiş katılar, diğer katı maddeler, su

kolonunun uzunluğu kullanılabilir su alanı azaltabilir. Sulakalanın gözenekliliği veya

boşluk oranı, su akışı için kullanılabilir toplam alanın fonksiyonudur. Bitkilerin yoğun

bulunduğu bölgeler için sulakalanın gözenekliliği 0,65-0,75 arasında kabul

edilebilirken, bitki yoğunluğunun artması ile orantılı olarak daha düşük değerler

kullanılmalıdır. Açık su alanına sahip sulakalanlar için sulakalanın gözenekliliği 1,0

kabul edilebilir.

Yüzey akışlı sulakalanlarda su kolonuna oksijen sağlanması bitki yoğunluğuna bağlı

olarak azalmakta olup organik yükleme oranı 18-116 kg BOİ/ha.gün arasında

değişmekte ve %70-95 arasında giderme verimi elde edilmektedir.

Yüzey altı akışlı sulakalanlar için tasarım kriterleri:

Yüzey altı akışlı sulakalanlarda bitkiler suya gövde/kök sistemi ile oksijen sağladığı

için tasarım derinliği bitki gövdelerine ve köklerine nüfuz etme derinliği ile kontrol

edilmektedir. Su derinliğinin maksimum 0,4 m kabul edilmeli ve girişteki atıksu

seviyesi ile tanımlanan ortam derinliği ise su derinliğinden en az 0.1 m fazla olmalıdır.

Yüzey altı akışlı sulaklalanların kesit alanı hedeflenen hidrolik kapasiteye ve akış

hızına bağlı olarak hesaplanır Akış hızı en fazla 6.8 m/gün olmalıdır.

Başlangıçta sualanının gözenekliliği için tipik değerler olarak 0.18-0.35 arasında

kabul edilirken, sistemin bitki gövdelerinin büyümesi ile olgunlaşması sonucu

gözeneklilik değeri değişmektedir.

Yüzey altı akışlı sulakalanların organik yükleme miktarı en fazla 110 kg/ha.gün

olabilir. Sistemin giriş yapısında BOİ yoğun halde bulunacağı için, tasarım organik

yükleme oranının oksijen transfer hızının bir buçuk katından fazla olmaması tavsiye

edilir.

3.3 Üçüncül Arıtma Birimleri

3.3.1. Dezenfeksiyon Sistemleri

Arıtılan atıksuyun, alıcı ortama verilmeden önce dezenfeksiyonu yapılmalıdır. Su

kirliliği kontrol yönetmeliğinde değişik su kalitesi sınıfları için, rekreasyon amacıyla

kullanılan kıyı ve deniz sularının sağlaması gereken standart değerleri için, derin

deniz deşarjları için uygulanacak kriterler için değişik koliform standartları verilmiştir.

Benzer şekilde, yüzme suyu yönetmeliğinde de koliform standartları için kriterler

belirtilmiştir.

Dezenfeksiyon kimyasal, (Klor ve bileşikleri, brom, iyot, ozon, hidrojen peroksit vb),

fiziksel (Isı, ışık (UV), ses dalgaları), mekanik ve radyasyon (Elektromanyetik, akustik

ve partiküler radyasyon) yöntemleri ile atıksu dezenfeksiyonu yapılabilmektedir.

Dezenfeksiyonun mekanizması, hücre duvarının parçalanması, hücre geçirgenliğinin

bozulması, hücre protoplazmasının kolloid yapısının bozulması ve enzim aktivitesinin

inhibisyonu şeklindedir. Dezenfeksiyona etki eden faktörler, temas süresi,

dezenfektan konsantrasyonu, su içerisinde bulunan diğer bileşiklerin miktarı ve tipi,

sıcaklık, mikroorganizma tipi ve sıvının özellikleridir. Sıcaklık arttıkça dezenfeksiyon

hızı da artmaktadır. Aynı dezenfeksiyon verimini almak için gerekli temas süresi

azalmaktadır.

Atıksu dezenfeksiyonunda en çok, ucuz olduğu için klor kullanılmaktadır. Klorun

dezavantajı, taşınması ve uygulanması sırasında kaza durumunda toksik etkisi,

organik maddelerle teması sonucu koku ve dezenfeksiyon yan ürünü oluşturması,

oluşan bu yan ürünlerin alıcı ortamdaki toksik etkisidir. Gerekli klor dozu, başlangıç

klor gereksinimi (inorganik bileşiklerin indirgenmesi için gerekli klor gereksinimi),

mikroorganizmaların dezenfeksiyonu için gerekli klor dozu ve bakiye klordur. 1 saatlik

temas süresi sonunda suda kalması gereken bakiye klor miktarı 2 – 4 mg/l arasında

olmalıdır. Su ve atıksulardaki organik maddeler klorla reaksiyona girerek klorlu

organik maddeleri oluştururlar. Bu maddelerin alıcı ortam üzerindeki uzun süreli

etkilerinin engellenebilmesi için atıksudaki bakiye klor giderilmelidir. Bu amaçla

kükürtdioksit (SO2), sodyum bisülfit (NaHSO3), sodyum metabisülfit (Na2S2O5),

sodyum tiosülfat (Na2S2O3) ve aktif karbon kullanılabilir. Deklorinasyon amacıyla en

cok kullanılan kimyasal, sıvılaştırılmış SO2’dir. Bu kimyasal 45, 68 ve 908 kg’lık tüpler

halinde satılmaktadır.

Klorlama ve deklorinasyon tesislerinin dizaynında, klor dozajının belirlenmesi, akım

diyagramının belirlenmesi, doz kontrolü, injeksiyon ve ilk karışım üniteleri, klor temas

tankı dizaynı, minumum su hızının kontrolü, çıkış kontrolü ve bakiye klor ölçümü,

nötralizasyon üniteleri ve deklorinasyon ünitelerinin boyutlandırılması gelmektedir.

Klorlamada temas süresi olarak, 30 – 120 dak (Pik debide: 15 – 90 dak)

alınmaktadır. Kısa devreler ve hidrolik olarak ölü bölgelerin oluşmaması için uzun

piston akımlı reaktörler kullanılır. Reaktörün boy/en oranı, 20/1 (tercihen 40/1)

olmaktadır. En az 2 adet klor tankı yapılmalıdır. Klor temas tankında katı maddelerin

çökelmesinin önlenebilmesi için yatay akış hızı 2 – 4.5 m/dakika olmalıdır. Reaktör

içerisinde şaşırtma duvarları ve perdeler kullanılır. Perdeler üzerindeki açıklıkların

toplam alanı, akımın geçtiği kesit alanının % 6-10’u arasında değişmektedir.

Diğer kimyasal dezenfektan yöntemi ozondur. Ozon, arıtma tesisinde ozon

jeneratörleri ile üretilir ve temas tankları vasıtasıyla atıksuya karıştırılır. Ozon temas

tanklarına beslenen gaz içerisindeki ozon konsantrasyonu oldukça düşüktür. Bu

nedenle gaz – sıvı transfer verimi sistemin ekonomisi açısından oldukça önemlidir.

Bu nedenle derin ve kapalı temas tankları yapılır. 3 odalı reaktörler kullanılır. İlk oda

da hızlı ozon reaksiyonları gerçekleşir. 2. odada daha yavaş gerçekleşen

dezenfeksiyon reaksiyonları gerçekleşir. 3. odada reaksiyonlar tamamlanır ve ozonun

bozunması sağlanır. Ozon reaktöre boru hattı üzerine döşenen statik karıştırıcılarla

transfer edilir. Doğru tasarlanmış bir difüzörde ozon transfer verimi % 90’dır. Atıksu

dezenfeksiyonu için pek yaygın değildir.

Son zamanlarda özellikle atıksuların sulama amaçlı olarak geri kazanılmasının

planlandığı durumlarda, UV sistemi kullanılabilmektedir. Fiziksel bir prosestir. Yeni

geliştirilmiştir. Bu konudaki çalışmalar devam etmektedir. Elektromanyetik enerji,

kaynağından (UV lambası) hücrelerin protein ve nükleik asitlerine (RNA-DNA)

transfer edilir. UV ışını, organizma tarafından adsorbe edilmelidir. Ancak bu şekilde

organizmaya zarar verebilir. Organizmaya adsorbe olan UV ışını, yansıma ile ölçülür.

UV ışınının en önemli hedefi, DNA molekülüdür. Organizmaların temel yapısını

bozduğu için, zarar vermesini önler. DNA tarafından emilen ışığın zarar verme

derecesi, UV ışınının dalga boyu ile ilgilidir. Yapılan çalışmalarda en çok zarar, 250-

265 nm dalga boylarında olduğu belirtilmiştir. Bunun optimum değeri olarak, 254 nm

dalga boyu belirtilmektedir. UV lambalarının kaynağı düşük basınçlı civa lambalarıdır.

Bütün dünya tarafından kabul edilmiş en etkili lamba türüdür. Lambaların tüpleri,

0.75-1.5 m uzunluğunda ve 1.5-2 cm çapında olabilir. Enerjinin % 35-40’ı ışığa

dönüşmektedir. Toplam ışığın % 85’inde 254 nm dalga boyu vardır. Bu şekilde

toplam verim, % 35 civarındadır. UV lambaları, atıksu ile temas eden ve etmeyen

şeklinde iki türdedir. UV dezenfeksiyonuna etki eden en önemli husus, atıksu

içerisindeki katı madde konsantrasyonudur.

Yukarıda belirtilen dezenfektantların yanında, deniz deşarjları, stabilizasyon havuzları

da dezenfeksiyon maksadı ile kullanılabilmekte ve iyi bir mikroorganizma giderimi

elde edilebilmektedir.

4. Evsel atıksuların biyolojik arıtımı uygulanabilecek arıtma sistemleri ve akım

şemaları

Atıksu arıtma tesisleri arıtılmış su deşarj kriterleri ve çamur prosesleri dikkate

alınarak teknoloji seçimi gerçekleştirilir. Tasarımdan önce tesis geneli üzerinde KOİ,

AKM, TKN, TP parametrelerine ait kütle dengeleri kurulmalıdır. Özellikle nütrient

(azot, fosfor) gideren sistemler için çamur akımlarından sisteme dönen nütrient

yükleri tesisin verimi açısından büyük önem taşımaktadır.

4.1 Biyolojik Karbon, Azot ve Fosfor Giderimi Sistemleri

Akım diyagramları, 1) organik karbon giderimi ve nitrifikasyon yapan sistemler, 2)

biyolojik azot gideren ve 3) biyolojik azot ve fosfor (nütrient) gideren sistemler olarak

sınıflara ayrılmıştır. Biyolojik arıtma ünitesinden önce ve fiziksel arıtmadan sonra

planlanan ön çökeltme ünitesi de proses akım şemasına eklenebilir. Ön çökeltme

ünitesi aktif çamur tesisi yükünü azaltmak, çamura anaerobik çürütme işlemi

uygulanarak enerji elde edebilmek, çamurdan fermentasyon ürünleri (Uçucu Yağ

Asidi) elde etmek vb. amaçlar doğrultusunda planlanabilir. Ancak ön çökeltme işlemi

sonrasında biyolojik azot ve fosfor giderimi için gerekli olan ayrışabilen organik

maddenin yeterli olup olmadığı tahkik edilmeli, buna yönelik önlemler alınmalıdır.

Aşağıda atıksu arıtma tesislerinin biyolojik karbon, azot ve nütrient (N,P) giderimi için

önerilen akım diyagramları verilmektedir.

4.1.1 Organik Karbon Giderimi ve Nitrifikasyon

Aşağıda, aktif çamur sisteminin konfigürasyonları verilmiştir (Şekil 4.1-4.6). Ayrıca,

yüzeyde tutunan, damlatmalı filtreler ve biyodisk sistemleri (Şekil 4.7-4.8) için de

akım şemaları verilmiştir. Evsel atıksulardan organik karbon ile birlikte nitrifikasyonu

(amonyum azotu oksidasyonu) aerobik (oksijenli) ortamda eş zamanlı olarak

sağlanabilir. Öncelikle tasarım aşamasında nitrifikasyon için emniyetli aerobik çamur

yaşı seçimi ile amonyum azotu oksitlenmiş azot formlarına dönüştürülür.

Nitrifikasyonun prosesi ile birlikte aynı koşullarda organik karbon giderimi de

sağlanmaktadır. Çamur yaşının belirli seviyede seçilmesi ile sadece organik karbon

giderimi de sağlanabilir.

(a)

Şekil 4.1 Klasik bir Aktif çamur sisteminin akım diyagramı.

Şekil 4.2 Piston akımlı aktif çamur sistemi

Şekil 4.3 Kademeli beslemeli aktif çamur sistemi

Şekil 4.4 Temas stabilizasyonlu aktif çamur sistemi

Şekil 4.5 Uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi

Şekil 4.6 Oksidasyon Hendeği

Şekil 4.7 Damlatmalı filtre

Şekil 4.8 Biyodisk sistemi

4.1.2 Biyolojik Azot Giderimi (Nitrifikasyon-Denitrifikasyon)

Evsel atıksulardan biyolojik azot giderimi aerobik ve anoksik koşulların mevcut

olduğu aktif çamur sistemi konfigürasyonları ile sağlanmaktadır. Öncelikle aerobik

şartlarda amonyum azotu nitrata dönüştürülmektedir. Oluşan nitratı denitrifiye etmek

için anoksik reaktöre geri devrettirilmeli (Nitrat geri devri) ve atıksudaki organik

madde ile tam karışması sağlanmalıdır. Benzer olarak Şekil 4.9’da verilen sistem ön

denitrifikasyon prosesidir. Denitrifikasyon aerobik tankın öncesine yerleştirilen

anoksik reaktörde sağlanmaktadır. Geri devir akımı ile birlikte çözünmüş oksijenin

anoksik reaktöre geri devrinin minimize edilmesi gerekmektedir. Şekil 4.10’da ise iki

anoksik reaktörün kullanıldığı Bardenpho tipi aktif çamur sistemi gösterilmektedir.

Aerobik tankı takibeden ikinci anoksik reaktör daha çok bakteriyel içsel solunum

prosesini kullanarak azot giderimini sağlamaktadır.

Şekil 4.9 Önde denitrifilasyonlu aktif çamur sistemi

Şekil 4.10 Bardenpho tipi aktif çamur sistemi

Biyolojik azot giderimi simültane nitrifikasyon ve denitrifikasyon (SNdN) prosesi ile de

sağlanabilmektedir. Uygun çamur yaşı seçilmesi ile hem nitrifikasyon hem de

denitrifikasyon prosesleri birlikte gerçekleştirilebilmektedir. Bunun için çözünmüş

oksijen konsantrasyonu seviyesinin reaktör içinde etkin olarak kontrol edilmesi

gerekmektedir. Biyolojik azot giderimi aynı reaktör içinde sağlanmaktadır. Simültane

nitrifikasyon-denitrifikasyon prosesi aynı reaktör içindeki farklı bölgelerde anoksik ve

aerobik koşulların yaratılması (oksidasyon havuzları vb.) ve/veya aynı reaktör içinde

oksijenin düşük seviyelerde kontrol edilmesi ile de sağlanabilir (Şekil 4.11).

Şekil 4.11 Simültane Nitrifikasyon Denitrifikasyon tipi aktif çamur sistemi

4.1.3. Biyolojik Azot ve Fosfor Giderimi

Atıksulardan biyolojik azot ve fosfor giderimi için anaerobik, anoksik ve aerobik

koşulların sağlandığı aktif çamur sistemi konfigürasyonları gerekmektedir. Yukarıda

bahsedilen biyolojik azot giderimi prosesine ek olarak fosfor depolayan bakteriler için

anaerobik şartların da sağlanması gerekmektedir. Şekil 4.12’da verilen A2O

prosesinde (Anaerobik-Anoksik-Oksik) ön denitrifikasyon proses önüne bir anaerobik

reaktörünün eklenmesi ile elde edilmiştir. Burada nitrat geri devri anoksik reaktöre,

çamur geri devri ise son çökeltme tankından anaerobik reaktöre yapılmaktadır.

Anaerobik koşulların sağlanması için geri devir akımlarındaki nitrat ve oksijenin

minimize edilmesi gerekmektedir.

Şekil 4.12 A2O tipi aktif çamur sistemi

Biyolojik fosfor giderimi için Şekil 4.13’de anaerobik reaktöre nitrat geri devrinin

azaltılabilmesi için anaerobik tank geri devri anoksik reaktörden yapılmaktadır. Nitrat

geri devri ise aerobik tanktan anoksik tanka, çamur geri devri ise son çökeltme

tankından anoksik tanka yapılmaktadır. Şekil 4.14’de verilen VIP prosesinde ise

anaerobik reaktöre nitrat geri devrini en az seviyede tutabilmek için anoksik reaktör

bölümlere ayrılmaktadır. Aynı şekilde anaerobik tank geri devri anoksik reaktörün

sonundan yapılmaktadır. Nitrat geri devri ise aerobik tanktan anoksik tankın başına

yapılmaktadır. Çamur geri devri ise son çökeltme tankından anoksik tanka

yapılmaktadır. Anaerobik tanka yapılan nitrat geri devri seyreltik olduğundan

anaerobik reaktörün bekletme sürelerinin uzun seçilmesi daha uygundur.

Şekil 4.13 UCT (University of Capetown) tipi aktif çamur sistemi

Şekil 4.14 VIP (Virginia Initiative plant) tipi aktif çamur sistemi

Şekil 4.15’da ise biyolojik azot ve fosfor gideren 5 Kademeli Bardenpho prosesi

gösterilmektedir. Biyolojik azot giderimi yapan 4 Kademeli Bardenpho prosesinin

başına anaerobik reaktörün eklenmesi ve çökeltilmiş çamurun bu reaktöre geri

devrettirilmesi ile biyolojik fosfor giderimi de sağlanmaktadır.

Şekil 4.15 Modifiye Bardenpho tipi aktif çamur sistemi

Simültane (Birlikte) nitrifikasyon denitrifikasyon prosesine anaerobik reaktörün

eklenmesi ile azot giderimine ek olarak biyolojik fosfor giderimi de sağlanabilir. Buna

ait aktif çamur sistemi konfigürasyonu Şekil 4.16’ da verilmektedir.

Şekil 4.16 Biyolojik Fosfor gideren Simültane Nitrifikasyon Denitrifikasyon tipi

aktif çamur sistemi

4.1.4 Ardışık Kesikli Reaktörler (AKR)

Ardışık kesikli reaktörler, özellikle küçük ve orta ölçekli yerleşim yerlerinde yaygın

olarak kullanılan aktif çamur sistemleridir. Atıksu miktarına bağlı olarak ardışık kesikli

sistem tek ya da birden çok reaktörü paralel olarak kullanabilir. Atıksu debisinin

sürekli geldiği ve tek reaktörlü konfigürasyonlarda, dengeleme tankının kullanılması

gerekmektedir. Ardışık kesikli reaktörler (1) doldurma TD, (2) havalandırma/karıştırma

TR, (3) çökeltme, TÇ (4) boşaltma, TB ve (5) dinlendirme, TI fazlarından oluşmaktadır

(Şekil 4.17). Bu fazların sürelerinin toplamı çevrim süresini (TC) vermektedir. Fazların

süreleri ayarlanarak organik karbon, biyolojik azot ve fosfor giderimi sağlanabilir.

Doldurma/Karıştırma ve Havalandırma fazlarının (sürelerinin) farklı şekillerde

uygulanması ile etkin organik karbon ve biyolojik nütrient giderimi sağlanabilmektedir.

Örneğin organik karbon kaynağı sağlamak için doldurma süresi

havalandırma/karıştırma fazı boyunca sürdürelebilir. Fazlardan boş faz, paralel

çalıştırılan AKR sistemlerinin faz sürelerinin ayarlanmasında ve fazla çamur atılması

işlemleri için kullanılmaktadır.

AKR sistemlerinde reaktörün başlangıç (V0) ve doldurma (VF) hacmi arasındaki oran

ayarlanarak nitrat geri devri yapılmıştır. Reaktördeki anaerobik koşulların

oluşabilmesi için nitratın olmaması gerekmektedir. Biyolojik fosfor giderimine yönelik

olarak anaerobik koşulları sağlayacak işletme düzenine (nitrat geridevrinin

azaltılması, atıksudaki VFA potansiyelinin kullanılması, uygun karıştırma süreleri vb)

ihtiyaç duyulmaktadır.

Şekil 4.17 Ardışık Kesikli Reaktörün Fazları

Biyolojik azot ve fosfor giderimi yapan aktif çamur sistemleri kısa ve/veya uzun süreli

değişken çevresel koşullara ve kirlilik yüklerine maruz kaldığından dolayı optimum

giderim veriminin sürdürülebilirliğinin sağlanması için uygun online ölçüm cihazları,

proses kontrol ekipmanları ve otomasyon sistemleri ile donatılması gerekmektedir.