Biyolojik Arıtma

Biyolojik arıtma atıksuda bulunan organik kirleticilerin, mikroorganizmalar tarafından besin ve enerji kaynağı olarak kullanılmak suretiyle atıksudan uzaklaştırılmaları esasına dayanmaktadır. Biyolojik arıtma ile Biyokimyasal süreçlerin sonunda, ayrışabilen organik madde elektron verip yükseltgenerek (oksitlenme) kararlı son ürün olan CO2 ve H2O’ya dönüşmektedir. Dolayısı ile ayrışabilen organik maddelerin bir kısmı biyokütleye, diğer kısmı ise enerjiye çevrilmektedir.

Biyolojik arıtmada kullanılan en yaygın yöntem aktif çamur sistemleridir. Bu sistem organik kirliliğin, askıda tutulan mikroorganizmalar (heterotrofik bakteriler) yardımıyla giderildiği bir arıtma metodudur.

Deşarj standartlarına bağlı olarak aktif çamur sistemleri karbonlu organik madde giderimi ve nitrifikasyon, denitrifikasyon; aşırı biyolojik fosfor giderimi için uygun reaktör konfigürasyonları ile etkin olarak çalıştırılabilir ve proses şartlarına bağlı olarak aktif çamur reaktörü havalı, anoksik ve havasız şartlarda olabilir. Son çöktürme tankında çökelen çamur aktif çamur havuzuna geri devrettirilmek sureti ile uygun biyokütle konsantrasyonu sağlanmış olur. Öngörülen biyokütle miktarından fazlası ise fazla çamur olarak sistemden atılır.

Havalı prosesler oksijenli ortamda organik madde giderimi ve/veya nitrifikasyon prosesleri için kullanılmaktadır. Nitrifikasyon prosesinde ototrof bakteriler amonyum azotunu oksijenli ortamda nitrata kadar yükseltgemektedir. 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.

Aktif Çamur Sistemi

Bu arıtma sisteminde ön arıtmadan geçirilmiş atıksu havalandırma tanklarına alınır. Bu tanklara dışarıdan oksijen verilerek (yüzeysel havalandırıcılar veya difüzör havalandırıcılar ile) aerobik mikroorganizmaların atıksu içindeki çözünmüş ve kolloid organik maddeleri ayrıştırarak arıtım işlemini gerçekleştirmesi temin edilir.

Ardışık Kesikli Reaktörler

Ardışık kesikli reaktörler (AKR), özellikle küçük ve orta nüfuslu yerleşim yerlerinde yaygın olarak kullanılan aktif çamur sistemleridir. Atıksu miktarına bağlı olarak ardışık kesikli reaktörler de tek ya da birden çok reaktör paralel olarak kullanılabilir. Ardışık kesikli reaktörler: 1. doldurma, 2. havalandırma/karıştırma, 3. çöktürme, 4. boşaltma ve 5. dinlendirme fazlarından oluşmaktadır. Bu fazların sürelerinin toplamı çevrim süresini 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 sürdürülebilir. Fazlardan boş faz, paralel çalıştırılan AKR sistemlerinin faz sürelerinin ayarlanmasında ve fazla çamur atılması işlemleri için kullanılmaktadır.

AKR sistemlerinde reaktörün başlangıç ve doldurma hacmi arasındaki oran ayarlanarak nitrat geri devri yapılmış olur. Reaktördeki havasız koşulların oluşabilmesi için nitratın olmaması gerekmektedir. Biyolojik fosfor giderimine yönelik olarak havasız koşulları sağlayacak işletme düzenine (nitrat geri devrinin azaltılması, atıksudaki uçucu yağ asiti (VFA) potansiyelinin kullanılması, uygun karıştırma süreleri vb) ihtiyaç duyulmaktadır.

ÖRNEK BİYOLOJİK ARITIM PROSESİ
İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesislerindeki ünitelerde, atıksuyun tesise ilk giriş yaptığı noktadan itibaren deşarj edilen noktaya ulaşana kadar genel yapılanması ve işleyiş süreci aşağıdaki gibi özetlenebilir:
• Terfi Ünitesi
• Kum Tutucu Ünite
• Bio-Fosfor Ünitesi
• Havalandırma Ünitesi
• Son Çökeltim Ünitesi
• Geri Devir Ünitesi
• Çamur Susuzlaştırma Ünitesi
• Dezenfeksiyon Ünitesi

Giriş (Terfi) Ünitesi

Bu ünite, atıksuyun tesisine ilk giriş yaptığı noktadır. Terfi ünitesi atıksu arıtma tesisi için en önemli ünitedir. Üniteye kolektör hattından giriş yapan atıksu önce 5cm tırnak aralığı bulunan “kaba ızgara”dan geçer.

Kaba ızgaralar SCADA üzerinden otomatik ve manuel olarak çalıştırılır. Otomatik çalışma, seviye sensörlerine bağlı olarak ve zaman ayarına bağlı olarak iki ayrı şekilde kontrol edilebilir veya Izgaranın kendi Lokal panosu üzerinden manuel olarak kumanda edilebilir. Ultrasonik seviye sensörleri ızgaraların ön ve arkasında bulunur ve iki sensör arasındaki seviye farkına göre yada ızgaraların kumanda panosundan yapılan zaman ayarına göre çalışır. Kaba ızgara sonrasında tırnak aralığı 1cm olan “İnce Izgaralar” bulunmaktadır. İnce ızgaralar otomatikte kaba ızgaradan gelen bilgiye göre çalışır ya da manuel olarak lokal panosundan kumanda edilebilir.

Kaba ve ince ızgaralardan çıkan kaba atıklar konveyör bant ile uzaklaştırılarak konteynırlarda toplanır. Izgaralardan geçen ve kaba pislikleri uzaklaştırılan atıksu, terfi haznesine gelir. Terfi haznesinde tesisin kapasitesine göre seçilmiş uygun güçte ve sayıda terfi pompaları bulunmaktadır. Pompa sayıları tesis tasarımına ve kapasitesine göre değişmekte, 3+1, 4+1, 5+1 olmak üzere yedekli olarak çalışmaktadır. Bu pompalar atıksu için üretilmiş dalgıç tip pompalardır. Sıcaklık ve nem sensörleri ile koruması bulunan su soğutmalı pompalardır. Tesis kapasitesine göre mevcutta bulunan pompa güçleri 9 kW ve 48 kW, basma kapasiteleri 115 m³/h ile 750 m³/h, basma yükseklikleri 5mss (metre su sütunu) ile 12 mss aralığında değişmektedir. Terfi pompaları, haznede bulunan ultrasonik seviye sensörünün okuduğu bilgiye göre devreye girer veya devreden çıkar. Pompalar eşit yaşlandırma usulüne göre çalışır. Pompalar periyodik olarak hazneden çıkarılır, temizlik ve bakımları yapılır. Her bir pompadan gelen basma hattı ana kollektörde birleşir ve atıksu ana kolektörden geçerek bir sonraki üniteye ulaşır. Ana kolektör üzerinde bulunan elektromanyetik tip debimetre ile tesise giren atıksuyun anlık ve toplam debi bilgisi okunur.

Kum Tutucu Ünite

Terfi Ünitesinden “Kum Tutucu Ünite”ye giden atıksu, burada içerisinde bulunan kumdan ayrıştırılır. Kum Tutucu Ünite üzerinde hareketli doğrusal tip sıyırıcı köprü bulunmaktadır. Köprü üzerinde sabit olarak bulunan dalgıç tip atıksu pompaları ve yüzey sıyırıcıları bulunmaktadır. Bu ünitedeki atıksuyun dibe çökmesini engelleme amacıyla hava üfleyiciler ile havuza hava verilmektedir. Hava üfleyiciler ayrı bir bina içerisinde bulunmaktadır ve havuzun kapasitesine göre 150 m³/h ve 1200 m³/h hava basma kapasitesi, 3 kW ile 90 kW arasında farklı güçlerde ve sayılarda 2+1, 3+1 olmak üzere yedekli şekilde çalışmaktadır. Atmosferden aldıkları havayı filtre edip kum tutucu havuza basmaktadırlar.

Kum tutucu blower’lar eşit yaşlandırmalı olarak otomatikte (SCADA’dan) veya manuel olarak çalıştırılmaktadır. Gezer köprü ileri ve geri gidişlerini ayarlanan süre üzerinden otomatikte yaptığı gibi, manuel olarak da yapabilir. Kum tutucu köprü ileri gidiş yönünde iken sıyırıcılar su yüzeyindedir ve yüzeyde biriken tabakayı toplama haznesine iter, dönüşte sıyırıcılar yukarı hareket ederek beklemeye geçer, köprüde sabit olan pompalar ile dipte biriken kumlu su kum ayırıcı hazneye iletilir ve burada kum ve su birbirinden ayrıştırılarak, kum helezon yapı ile konteynırlara dökülür, kumdan ayrışan su tekrar havuza gider. Kumundan da ayrışan atıksu bir sonraki üniteye iletilir.

Anaerobik (Bio-Fosfor) Ünite

Bio-fosfor havuzlarında biyolojik arıtma işlemi başlar. Bu havuzda hava yoktur, ortama verilen atıksudaki bakteriler, bünyelerindeki fosforu suya verirler. Daha önceden aşılanmış fosfatça zengin bakteri kültürü burada yaşam faaliyetini sürdürür. Uygun karışımı farklı güç ve sayıda (2kW ile 5 kW aralığında), haznelerde bulunan karıştırıcı mikserler sağlamaktadır. Karıştırıcı mikserlerin, jet mikser olarak bilinen kanatları ve gövdeleri paslanmaz malzemeden üretilmiştir. SCADA’dan otomatik ve lokal olmak üzere kumanda edilebilmekte ve sıcaklık ve nem sensörleri ile korunmaktadır. Periyodik olarak temizlik ve bakımları yapılmaktadır.

ANAEROBİK ARITIM SİSTEMLERİ

Atıksu arıtımında son yıllarda uygulamasındaki artışlar sebebiyle anaerobik arıtma teknolojisinin kuvvetli organik madde yüküne sahip tarımsal atık suların (hayvan çiftlikleri atıksuları gibi) gıda sanayi (şeker fabrikaları, nişasta üretim fabrikaları gibi), çöp depolama alanlarında oluşan sızıntı suları ile evsel
karakterli arıtma çamurlarının arıtılmasında yoğun olarak uygulanmaktadır. Bu
gibi atık suların kirlilik yükleri çok yüksektir. Bu tür sanayilerde ve faaliyetlerde
oluşan atık sular arıtılmadan alıcı ortamlara verildiği zaman yüksek miktarda
temiz suyu kirletmektedir.
Tüketimin artması buna paralel olarak da insanların doğrudan temasta olduğu
ekosistemi bozması ve yaşamını sürdürebilmesi için kullanması zorunlu olduğu
kaynakları kirletmesi sonucunda da insanların zarar görmeye başlaması ve
ileride daha çok zarar göreceğinin anlaşılması insanları her türlü israfı minimuma
indirmeye, sanayide en az ve en zararsız atık veren proses teknolojisini
kullanmaya ve atıklardan madde ve enerji kazanımı sağlayan arıtma
teknolojilerini kullanmaya zorlamıştır. Anaerobik şartlarda arıtma da atıklardan
enerji geri kazanımını sağlayan ve nihai olarak uzaklaştırılması gerekli atığı en az
olan bir biyolojik arıtma teknolojisidir.

Havalandırma Ünitesi

Havalandırma havuzlarında, bakterilerin yaşamsal faaliyetini devam ettirmek için atıksuya hava üfleyici blower’larla hava verilir ve uygun karışımın sağlanması için farklı güç ve sayılarda (3 kW ile 9 kW aralığında) karıştırıcı mikserler bulunmaktadır. Bu ünitede kullanılan karıştırıcı mikserler muz kanatlı olarak bilinen genellikle polyester veya poliüretan malzemeden yapılmış, gövdesi ise paslanmaz malzemeden üretilmiş krom ağırlıklı, atıksuya dayanıklı ekipmanlardır. Havalandırma havuzunda suyun çevirimini ve uygun karışımı sağlarken, çamurun dibe çökmesini de engeller. Karıştırıcı mikserler otomatik (SCADA) ya da manuel olarak çalıştırılabilirler.

Hava üfleyici blowerlar tesisin kapasitesine göre uygun güç ve gerekli sayıda seçilmiştir. Hava üfleyicilerden havuzlara gönderilen hava, havuz zemininde bulunan ve havuz yapısına uygun olarak yerleştirilmiş difüzörler ile ortama verilmektedir. Çalışma mantığı kum tutucu ünitesindeki blower’lar ile aynıdır fakat buradaki blower’ların elektrik motorları daha büyük, havuzlara gönderilen, saatteki hava debisi daha fazladır.
Motor güçleri 75 kW ile 355 kW arasında değişmektedir. Blower’lar ayrı bir bina içerisindedir ve 3+1 veya 4+1 olarak yedekli şekilde kullanılmaktadır. Motorlar yıldız üçgen kalkınarak çalışmaktadır fakat yeni yapılan tesislerde (bazılarında kum tutucu blower’ları da dahil olmak üzere) frekans konvertörü ile sürülmektedir. Havalandırma havuzunda aynı zamanda ölçüm cihazları bulunmaktadır. Bu ölçüm cihazları gerekli probları ile sudaki oksijen, iletkenlik, pH.. gibi değerlerini ölçer. Ölçülen değerler cihaz üzerinden okunabildiği gibi, gerekli sinyal kabloları ile PLC’ye taşındığı için SCADA üzerinden de okunabilir. SCADA yazılımında belirtilen Oksijen değerleri alt ve üst limitlerine göre PID programda değerlendirir. Blowerlar otomatik olarak devreye girer ya da devreden çıkar ve eşit yaşlandırma usulü ile çalışırlar. Periyodik olarak hem havuz temizlik ve bakımları (difüzörler, mikserler ve kızakları) hem de blower bakımları yapılmaktadır.

Son Çökeltim Ünitesi

Havalandırma havuzlarından cazibe ile Son Çökeltim havuzlarına gelen proses suyu burada dinlendirilerek sedimantasyona uğratılır. Çökeltim havuzları daireseldir ve tesisin kapasitesine göre farklı çaplarda projelendirilir. Havuzlarda dairesel sıyırıcı köprüler bulunmaktadır. Dibe çökelen sudan ağır maddeler dip sıyırıcılar ile çamur toplama kanallarına itilir ve toplanan çamur buradan Geri Devir ünitesine gider. Köprülerde aynı zamanda yüzey sıyırıcılarda bulunur, bunlar da yüzeyde biriken köpük vb. malzemeleri köpük haznesine toplar, oradan köpük pompalar ile köpük rögarlarına verilir. Dairesel köprünün çalışma hızı prosese göre ayarlanır. Her yıl havuzlar sırayla boşaltılarak, sıyırıcı köprülerin bakımları yapılır. Çökeltim Havuzlarında suyun savaklandığı havuzun iç yüzeyinde paslanmaz çelikten yapılmış üçgen savaklar ve köpük engelleyiciler mevcuttur. Arıtılan su bu yapıdan savaklanarak Deşarj noktasına geçer.

Geri Devir Ünitesi

Geri Devir Ünitesine gelişte teleskopik vanaların olduğu hazne bulunmaktadır. Teleskopik vanalar ne kadar çamur çekileceğini ve havuzların seviyelerini belirlemeye yarar. Vanalar programda atanmış Loop’lara göre açıklık oranın
belirler ve bu bilgiyi haznede bulunan seviye ölçerlerden alır. Kapasiteye göre faklı güçlerde (5 kW ile 11 kW aralığında) ve genellikle 2+1 veya 3+1 olmak üzere yedekli olarak çalışan geri devir pompalarının amacı son çökeltim havuzlarından gelen aktif çamuru aşılamak üzere Bio-Fosfor havuzlarına geri beslemektir. Geri Devir pompaları haznenin seviye bilgisine göre devreye girer, otomatik (SCADA) ve manuel olarak çalıştırılabilir. Buradaki fazla çamur ise çamur toplama tanklarına basılarak orada toplanır. Çamur tankının içinde Aeratör olarak bilinen ve çamurun dibe çökmesini engellemek amacıyla bir nevi karıştırıcı görevi gören ekipmanlar bulunmaktadır. Havalandırma havuzlarında da hem karıştırıcı hem de havuzlara gerekli havayı vermesi amacıyla kullanıldığı gibi, çamur havuzlarında daha uygun kullanıldığı gözlemlenmiştir. Bu ekipman yeni tesislerde kullanılmaya başlanmıştır.
Aeratör dalgıç tip pompa gibi tankın zemininde sabit olarak durmaktadır, ekipmanın ön tarafından havuz zeminine paralel olarak uzanan iki adet çıkış ile ortamdan aldığı havayı havuza verir, böylece çamurun dibe çökmesi engellenir ve karışım sağlanır.

Çamur Susuzlaştırma Ünitesi

Bu ünitede çamur tanklarından çamur pompaları ile çekilen çamurun susuzlaştırılması işlemi yapılır. Çamur pompaları, 2+1 olarak yedekli olup, 3kW ile 5 kW aralığındadır. Ayrıca bu ünite içerisinde polielektrolit ünitesi bulunmaktır. Polielektrolit çamurla kimyasal bir tepkimeye girerek çamurun sudan kolay ayrışmasını sağlar. Poli tankında su ile poli karıştırılarak uygun çözelti hazırlanır ve genelde 2+1 olarak 1,5 kW ile 3 kW aralığındaki güçlerde olan poli pompaları ile çamur susuzlaştırma ekipmanlarına verilir. Çamur susuzlaştırma ekipmanlarında eski teknoloji Belt-Pres makineleridir. Bu makinelerin çalışma mantığı eskiden kullanılan merdaneli çamaşır makinelerinki gibidir. Çamur pompalarından makineye gelen çamur ve poli pompalarından gelen polimer, makinenin alt ve üst bantları arasında dolaştırılıp, susuzlaştırıldıktan sonra, Çamur konveyörüne verilir ve çıkan çamur tesislerden kamyonlarla alınır. Çamurdan ayrışan su ise tekrar geri çevirim yaptırılarak terfi ünitesine gönderilir. Belt-Pres makinelerinde bulunan hareketli pistonlar ile makinenin çalışması sağlanırken, bantların kaymasını engellemek amaçlı indüktif sensörler ve sviçler kullanılmaktadır. Yeni yapılan tesislerde ise artık bu makineler kullanılmamaktadır. Çamur susuzlaştırma işlemi dekantör adı verilen kapalı tip yatay santrifüjlerle yapılmaktadır. Dekantörlerin içinde birbirine geçmiş iki tambur bulunmaktadır. Dekantörler 18,5 kW ile 220 kW arasındaki güçlerde 1+1 ve 6+1 olmak üzere yedekli olarak çalışmaktadır. Dekantör frekans konvertörleri ile yol alır. Dekantörlerde ayrışan çamur konveyörler ile tesisten bertaraf edilmek üzere kamyonlara aktarlırken, ayrışan su tekrar sistemin başına verilir. Dekantörlerin kendi içinde ayrı bir otomasyonu olduğu için merkezi SCADA’dan çalışmasına müdahale edilmez, sadece izlenir.

Ultraviyole (UV) Ünite

Son Çökeltim havuzlarından savaklanan proses suyu UV Ünitesine gelir, burada ultraviyole lambalar bulunmaktadır, statik hesaplara göre projelendirilen üniteye gelen su lambalardan geçerek, dezenfeksiyona uğrayıp çıkış kanalından deşarj edilir. UV Ünitesi yeni tesislerde projelendirilen önemli bir dezenfeksiyon ünitesidir. Hazne içerisinde bulunan seviye sensörlerinden gelen bilgiye göre lambalar çalışır. Bu ünitenin kendine ait otomasyonu olduğu için merkezi SCADA’dan müdahale edilmez, sadece izleme yapılır. UV dezenfeksiyon teknolojileri dezenfeksiyon için dünyada yaygın olarak kullanılan sistemlerden biridir. UV dezenfeksiyonun pek çok avantajları vardır. Toksik etkileri olan pahalı kimyasallara ihtiyaç yoktur, hızlı dezenfeksiyon sağlanır, çok sık bakım gerektirmez ve işletme maliyetini azdır. Ultraviole ışını kısa dalga boyuna sahip ışık enerjisidir. Özel quartz lamba içinde bulunan civa buharları ile dalga boyu kontrollü ultraviole ışığı elde edilir. Su içinde bulunabilecek virüs, bakteri, mantar ve çeşitli mikroorganizmalar 2537 A dalga boyunda 13000 m W/s/ cm2 şiddetindeki ultra viole ışınları yolu ile protein yapıları bozularak etkisiz hale getirilir. Ultraviole cihazları su dezenfeksiyon yöntemlerinin en etkin ve en güvenli olanıdır. İleri teknoloji ürünü olan bu cihazlar, ultra viole lambanın yaydığı ultraviole ışınları vasıtası ile suya herhangi bir kimyasal enjeksiyon sağlanmadan mikrobiyolojik arıtım yapmaktadır. Bu nedenle suda herhangi bir bakiye kimyasal kalmadığından dolayı, son derece güvenilir bir arıtım elemanıdır.