AMUR YOUNLATIRMA AMUR STABLZASYONU amur Artm Basamaklar Evsel
ÇAMUR YOĞUNLAŞTIRMA & ÇAMUR STABİLİZASYONU
Çamur Arıtım Basamakları
Evsel Kaynaklı Çamurlar için Tipik Arıtım Akım Şeması
ÇAMUR YOĞUNLAŞTIRMA
ÇAMUR YOĞUNLAŞTIRMA � Yoğunlaştırma, çamur karışımındaki sıvıyı gidererek katı içeriğinin arttırılması işlemidir. � Sistemde oluşan çamuru daha konsantre hale getirmek, dolayısıyla daha küçük hacimdeki çamurla uğraşmak ve ekonomi sağlamak için çamur yoğunlaştırma sistemleri kullanılır. � Çamurun katı madde konsantrasyonunda sağlanan artış başlangıçtaki hacminin azalmasını sağlar.
Genel olarak ham Çamur Yoğunlaştırma tankına merkezden beslenmektedir. Tabanda yer alan sıyırıcı bıçaklar ile çamur tank merkezindeki çukura itilirken, çamur buradan susuzlaştırma için emilir. Çoğunlukla Yoğunlaştırıcılarda çamurun hafif karışımını temin etmek için sıyırıcı kollarına düşey çubuklar yerleştirilmektedir. Sürekli beslemeli tip Yoğunlaştırıcılarda çamur üst suyunun uzaklaştırılması için dalgıç perde ve savak sistemi kullanılmaktadır.
� Yoğunlaştırıcılar yardımıyla bu şekilde sağlanan çamur azalması çamur bertaraf tesislerinin boyutlarının küçülmesini ve maliyetlerinin azalmasını sağlamaktadır. � Yoğunlaştırma da özellikle ağırlıklı çökeltme iyi sonuçlar vermektedir. � Çökeltimin hızlandırılması için kimyasal koagülantlar ilave edilebilir.
� Birincil çamur, fazla aktif çamur, damlatmalı filtre humusu veya karışık çamurların (birincil çamur + aktif çamur) katı içeriği, çamur özelliğine, çamur giderim ve iletim yöntemine ve işletme metoduna bağlıdır. � Çamurun önemli bir uzaklığa transfer edildiği büyük tesislerde, çamur hacminde azalma, boru çapında ve terfi maliyetinde azalmayı sağlar.
� Yoğunlaştırıcılarda başlıca çamur hacmini azaltma sağlanmasının yanında, sistemde daha sonra gelen üniteler(çürütme, susuzlaştırma, kurutma ve yakma) için başka avantajlarda sağlar. Bunlar; Ø Gerekli tank ve ekipman kapasitesinin azalması Ø Çamur şartlandırma için gereken kimyasal miktarının düşmesi Ø Çürütücü için gereken ısı, ısıl kurutma ve yakma için gerekli yakıt miktarının azalması olarak sayılabilir.
� Çamur çürütücüden çıkan çamur çıkan çürütülmüş çamur suyunun BOİ 5 değeri 1500 mg/lt ve amonyum(NH 4+) ise 800 mg/lt’ dir. Bu nedenle son çamur yoğunlaştırıcının yüzeyinde oluşan su, arıtma tesislerinde mümkün olduğu kadar dengeli ve gece geç saatlerinde(yükün fazla olmadığı saatler) sisteme geri verilmelidir.
� Çamur yoğunlaştırma prosesinin projelendirmesinde; Ø çamurun tipi Ø yoğunlaştırılacak çamurun konsantrasyonu Ø stabilitesi Ø kimyasal arıtma ihtiyacı Ø konsantre çamurun pompalanması, Ø ilk yatırım ve işletme maliyeti Ø kesikli veya sürekli bir sistem olup olmadığı dikkate alınmalıdır.
� Küçük tesislerde, minimum çap ve hız ihtiyacı, çamura ilave olarak önemli miktarda atık suyu da pompalamak için gereklidir. � Çamur yoğunlaştırma, ön çöktürme, çamur çürütme ve özel tasarlanmış üniteler olmak üzere bütün atık su arıtma sistemlerinde fayda sağlar. 44 L/s’ den düşük kapasiteli arıtma sistemlerinde ayrı bir çamur yoğunlaştırıcı seyrek kullanılır.
YOĞUNLAŞTIRMA METOTLARI; 1 -) graviteli yoğunlaştırıcı; � En çok tercih edilen yerçekimi ile yoğunlaştırma esasına dayanan graviteli yoğunlaştırıcılardır. � Bu yoğunlaştırıcılar sürekli veya kesikli olarak çalıştırılabilirler. � Çamurdan suyun ve gazın uzaklaştırılmasını sağlayan düşey kollu karıştırma teçhizatı bulunmaktadır. � Çalışma prensibi açısından çökeltim havuzlarına benzer
1. 2. 3. Çalışma prensibi bakımından farklı 3 bölge vardır. Bunlar; yoğunlaştırıcı üst suyunun toplandığı temiz bölge: katı maddelerinden ayrılan su savaklar yardımıyla alınır. Bu su içinde katı madde konsantrasyonu çok düşüktür. (%0, 01 KM) besleme bölgesi: üniform katı madde konsantrasyonuna sahiptir. (%0, 5 -2 KM) sıkışma bölgesi: çamurun alındığı bu bölgede, katı madde konsantrasyonu yüksektir. (%5 -10 KM). Bu çamur tabakasının yüksekliği arıtma tesisi operatörü için işletmede ana kontrol parametresidir.
� Genelde çamur tabakasının kalınlığı ve katı madde bekletme süresi doğru seçildiğinde gazlaşma problemine rastlanmaz. � Uzun yoğunlaştırma sürelerinde çamurda gaz ve koku oluşması durumunda yoğunlaştırıcıya floklaştırıcı verilmek suretiyle çamurun yoğunlaşma kapasitesi artırılır. Böylelikle yoğunlaşma süresi kısaltılabilir. � Büyük arıtma tesislerinde ön çökelmeden gelen çamurla biyolojik kademeden gelen çamurun birlikte yoğunlaştırılmasında sorunlarla karşılaşılır.
� Taze çamur aktif çamura göre daha kısa sürede yoğunlaştırılabilmektedir. � Taze çamur için ek bir önlem alınmadan yeteri kadar yoğunlaştırma sağlanamamaktadır. Yoğunlaştırıcıda meydana gelen çürüme olayları çamurun suyundan ayrılmasını zorlaştırmaktadır. Bu nedenle ön çökeltmeden ve son çökeltmeden gelen çamurların ayrı yoğunlaştırılması ve susuzlaştırılmasında fayda vardır. � Atık biyolojik çamurda meydana gelen biyolojik aktivitelerin çökelmeye olumsuz etkilerini önlemek için yoğunlaştırıcıya kireç veya klor ilave edilir.
� Gerekli klor miktarı 0, 2 -0, 5 gr/eşdeğer nüfus. gün ve kireç miktarı 500 gr Ca(OH)2/m 3 çamurdur. � Bu maddelerin ilavesi durumunda atık biyolojik çamurun su muhtevası %57’ ye karışık çamurun su muhtevası %53’ e düşürülür. � Yoğunlaştırıcıda oluşan suyun katı madde konsantrasyonunun kontrol altında tutulması gereklidir. KM artışı olması durumunda suyun sisteme verilişi durdurulmalıdır.
Graviteli yoğunlaştırıcının boyutlandırılması; a) b) geçmiş deneyimlere göre tasarım çökelme testlerine göre tasarım
Bir içme suyu arıtma tesisi çamur yoğunlaştırma tankı örneği
2 -) Santrifüjle yoğunlaştırma; Santrifüjler, hızla dönen bir silindirle sulu çamurları yüksek merkezkaç kuvvetine maruz bırakırlar. Santrifüj yoğunlaştırıcılar, çamuru hem yoğunlaştırmak hem de suyunu almak için kullanılırlar. Genellikle bazı kimyasallarla (polielektrolit, alüm, kireç vb. ) şartlandırılan çamurlar 1600 -2000 dev/dak. Hızlar yatay bir eksen etrafında dönen santrifüjlere verilir. Süzülen su dışarı atılır, koyulaşan çamur ise eksenel yönde ilerleyerek çıkış ucundan alınır. Santrifüjlerden çıkan çamur keklerinde katı madde oranı %20 -25 ve katı madde tutulma nisbeti %90 -95 dir.
q Avantajları; Santrifüjler fiyat ve verim bakımından vakum filtrelerle rekabet edebilir durumdadır. Az yer kaplamaları ve tam kapalı olmaları dolayısıyla koku problemi olmayışı en önemli üstünlükleridir. q Dezavantajları; Bakım zorluğu, mekanik aşınma riski ve maliyetinin yüksek olması ise bu sistemin mahzurları olarak verilebilir.
Santrifüjler için temel işletim parametreleri; giriş çamurunun özellikleri Ø santrifüj dönme hızı Ø hidrolik yükleme Ø santrifüjdeki sıvı derinliği Ø verimi arttırmak için kullanılan polimer miktarı Ø
3 -) çözünmüş hava flotasyonuyla yoğunlaştırma; � Özgül ağırlığı 1’ den küçük olan arıtma çamurlarının yerçekimi ile yoğunlaştırılması zor olduğundan flotasyonlu yoğunlaştırıcılar kullanılır. � Bu tip yoğunlaştırıcılarda sisteme verilen hava kabarcıkları partiküllere(çamur) yapışarak yüzeye yükselmelerini sağlar ve yüzeyde biriken çamur sıyrılarak uzaklaştırılır. � Özellikle askıda büyüme biyolojik sistemlerinde oluşan çamur hafif olduğundan flotasyonlu yoğunlaştırma kullanılır.
Boyutlandırılması; � Flotasyon yoğunlaştırıcıların tasarımı, yüzeysel yükleme, bekleme zamanı ve katı madde yüküne göre yapılır. Yüzey yükü 0, 22 -0, 9 m 3/m 2. sa bekleme süresi yaklaşık 30 dk alınır KM yük miktarı ise min. değerler seçilmek üzere tablodan alınır.
Örnek flotasyon tankı şeması
Flotasyon havuzu paletleri
hava doyurma tanklari
PARALEL TABAKA FLOTASYONU
AÇIK FLOTASYON SİSTEMİ
İNDÜKSİYONLU HAVA FLOTASYONU
ÇAMUR STABİLİZASYONU
ÇAMUR STABİLİZASYONU Stabilizasyon çamurun arıtılmadan çevreye verildiği koşulda sebep olabileceği olumsuz etkileri yok etmek amacı ile yapılan bir dizi biyolojik veya kimyasal işlemdir. Bu işlemlerle çamurun: kokusu, organik madde içeriği, toksisitesi, gaz üretme potansiyeli, vb özelliklerinin iyileştirilmesi hedeflendiğinden çevrede yaratacağı olumsuz etkilerin de önlenmesi
� Mikroorganizmaların çamurda aktif kalması durumunda patojenlerin canlı kalması, koku açığa çıkması ve bozunma meydana gelir. Bu yüzden çamurun uçucu bileşeninin stabilizasyonu gerekir. Stabilizasyon prosesi; ◦ Uçucu bileşiklerin biyolojik parçalanması, ◦ Uçucu bileşiklerin kimyasal oksidasyonu, ◦ Mikroorganizmaları inhibe etmek üzere çamura kimyasal ilavesi, ◦ Çamurun sterilizasyonu veya dezenfeksiyonu için ısı uygulaması , İşlemlerinin en az birini veya birkaçını ihtiva eder. � Stabilizasyon prosesinin tasarımında dikkat edilecek en önemli hususlar , arıtılacak çamur miktarı ve diğer arıtma ünitelerine uygun bir entegrasyonun sağlanmasıdır. Çamur arazide kullanılacak ise, patojen giderimi bilhassa önemlidir. �
Çamur stabilizasyonunda kullanılan başlıca teknolojiler Kireç ile stabilizasyon � Isıl arıtma � Oksijensiz Çürütme � Oksijenli Çürütme � Kompostlama �
Kireç Stabilizasyonu � � Kireç stabilizasyonunda, kireç ham çamura ilave edilerek p. H 12 veya üzerine yükseltilir. Yüksek p. H’nın oluşturduğu ortam mikroorganizmaların canlı kalmasına uygun değildir. Bunun sonucu olarak ortam p. H’ı bu seviyede tutulduğu sürece, çamurda çürüme, kötü koku ve sağlığa zararlı durum oluşmayacaktır. Kireç stabilizasyonunda iki şekilde uygulanır; Çamur susuzlaştırmadan önce kireç ilavesi yapılır, bu işleme kireçle ön stabilizasyon, Çamur susuzlaştırmadan sonra kireç ilavesi, buna da kireçle son stabilizasyon denir. Kireç stabilizasyonunda Ca(OH)2 veya Ca. O kullanılabilir. Bazı durumlarda kül, çimento tozu, karpit kireci de kireç yerine kullanılabilir. Kireçle ön-stabilizasyon: Sulu çamurda istenen p. H seviyesine ulaşabilmek için daha fazla kireç ilavesine ihtiyaç duyulur. Buna ilave olarak, uygun patojen giderimine ulaşmak için susuzlaştırmadan önce yeterli bekletme süresi sağlanmalıdır. Önerilen tasarım kriteri, p. H 12 nin üzerinde yaklaşık 2 saat kalma süresidir. Kireç dozajı çamur tipi ve katı madde konsantrasyonuna göre değişim gösterir
� � � Kireç stabilizasyonu, mikrobiyal büyüme için gereken organik maddeyi parçalamadığından çamur p. H’ında önemli bir düşme olmadan çamur uzaklaştırılmalı veya daha fazla kireç ilave edilmelidir. İlave doz miktarı p. H’ı 12 ye getiren miktarın yaklaşık 1. 5 katı kadardır. Kireçle son stabilizasyon: Organik maddelerin kireç ile stabilizasyonu her ne kadar bilinen bir yöntem olsa da, susuzlaştırılmış çamurun kireç ileri arıtımı yeni bir yöntemdir. Bu proseste, Ca(OH)2 veya Ca. O (sönmemiş kireç) susuzlaştırılmış çamurun p. H’ını yükseltmek amacıyla kullanılır. Sönmemiş kireç çamur suyuyla exotermik reaksiyon verdiğini için tercih edilir. Su karışım sıcaklığını 50 o. C’nin üzerine çıkarır ve bu değer kurt yumurtalarını pasif hale getirmeye yetecek sıcaklıktır. Kireçle ön stabilizasyona kıyasla, son stabilizasyonun üstünlükleri; Kuru kireç kullanılabildiğinden dolayı, susuzlaştırılmış çamura su ilavesi gerekmez. Susuzlaştırma için ilave başka birşeye ihtiyaç yoktur. Kabuk problemi ve çamur susuzlaştırma ekipmanlarının bakım problemleri ortadan kalkar. Kireç ve çamurun iyi karıştırılması durumunda, ufalanabilir iyi bir doku elde edilir. Bu çamur uzun süre saklanabilir veya araziye kolaylıkla yayılabilir.
Isıl Arıtım � Isıl arıtma, stabilizasyon ve şartlandırma proseslerinin her ikisinde de çamurun yüksek basınç altında kısa süreli ısıtılmasını içerir. Kullanım amacı; katıyı koagüle etmek, jel yapısını parçalamak ve katı çamurun bünye suyunu azaltmaktır. Sonuç olarak çamur sterilize olur ve kolaylıkla susuzlaştırılır. Isıl proses daha çok, sterilizasyonu ve şartlandırması zor olan biyolojik çamura uygulanır. Yüksek yatırım maliyeti büyük sistemlerde bu yöntemin kullanımını kısıtlar. Isıl arıtımdan çıkan üst su, yüksek BOI, NH 4 ve P içerdiğinden ana arıtım sistemine verilmeden önce ön arıtımı gerekebilir.
Isıl arıtımdan çıkan kısmen okside olmuş çamur, vakum filtre, santrifüj, bant filtre veya kurutma yataklarında susuzlaştırılabilir. Bu sistemin başlıca üstünlükleri: � Ulaşılan oksidasyona bağlı olarak susuzlaştırılmış çamurun katı içeriği %30 -50 arasında değişir. � Oluşan çamur için kimyasal şartlandırmaya gerek duyulmaz. � Proses, çamuru stabilize eder ve hastalık yapan bakterileri yok eder. � İşlenen çamurun ısıl değeri 28 -30 k. J/g’dır. � Çamur bileşimindeki değişim proses verimini etkilemez � Uçucu katının tam oksidasyonu, yüksek basınç ve sıcaklıklarda tamamlanır.
Sistemin önemli mahsurları; � Ekipman yoğun olması ve korozyona dayanıklı malzeme kullanımı yüzünden yüksek ilk yatırım maliyetine sahiptir. � Ustalık gerektiren bir işletme, tecrübe ve ciddi önleyici bakım programı gerektirir. � Proseste oluşan atıksu yüksek organik karbon, amonyak ve renk kirliliğine sahiptir. � Arıtım gerektiren kötü kokulu gazlar meydana gelir. � Isı değiştirici, borular ve reaktörde kazan taşı oluşumu problemi görülür. Kabuk kontrolü asitle yıkama ve yüksek basınçlı su püskürtme gerektirir.
Havasız (Anaerobik) Çamur Çürütme � Havasız çürütme, çamur stabilizasyonu için kullanılan en eski proseslerde biri olup moleküler oksijen yokluğunda organik ve inorganik maddelerin parçalanması işlemi olarak tanımlanabilir. Bu sistemlerde meydana gelen biyokimyasal reaksiyonların özellikleri havasız kontakt prosesinin reaksiyonları ile aynı özelliktedir. Atıksu arıtımı sonucu oluşan arıtma çamurlarının biyolojik stabilizasyonunda ve bazı endüstriyel atıksuların arıtımında günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çürüme işlemi hava girişinin önlendiği kapalı bir reaktörde gerçekleştirilir. Havasız çürüme bir seri organizma grubu tarafından yürütülen bir biyolojik bozunma işlemidir
� Havasız çamur çürütücüler düşük hızlı ve yüksek hızlı olmak üzere başlıca iki tiptir. Düşük hızlı (standart) çürütücülerde ısıtma ve karıştırma uygulanmaz. Hidrolik bekleme süresi yörenin iklimine bağlı olarak 30 -60 gün arasında değişir. � Yüksek hızlı çürütücülerde ise havasız ayrışma sürecini hızlandırmak amacıyla ısıtma ve karıştırma uygulanır. Bu tip çürütücüler genellikle seri bağlı 2 reaktörden oluşur. İkinci reaktör katıların çökeltilmesini ve çamur yaşının kontrolünü sağlar.
� � Bu iki sistemden düşük hızlı çürütücüler kesikli olarak çalıştırılmakta olup, genellikle ısıtılarak, gereken çamur bekletme süresi 30 ila 60 güne düşürülmektedir. Bu tip çamur çürütme birimlerinde organik yükleme hızı 0. 5 -1. 5 kg. UAKM/m 3 -gün arasında değişmektedir. Karıştırmanın uygulanmadığı standart hızlı çürütme tankları düşük kapasiteli ( 4000 m 3/gün) biyolojik arıtma tesislerinde kullanılmaktadır. Yüksek hızlı çürütme birimleri iki kademeli olarak işletilmekte, birinci kademede tam karışım sağlanarak çamurların ısıtılması sağlanmaktadır. İkinci tank ise çökeltme ve gaz biriktirme tankı olarak görev yapmaktadır. Bu tip tanklara 2. 4 -6. 4 kg UAKM/m 3 -gün çamur yüklenebilmektedir. Birinci tanktaki çamur bekletme süresi 35 o. C’de 10 -15 gün arasında değişebilir. Çamur çürütme tankları genellikle dairesel olarak inşa edilmektedir. Bu tankların çapı 6 m’den 35 m’ye kadar değişebilir. Tank tabanı ¼ eğiminde olmalıdır. Merkezdeki sıvı derinliği 6 m’den 15 m’ye kadar değişebilir.
� Çeşitli atıkların havasız çürütmesi için kinetik katsayıların tipik aralıkları Tablo’da verilmiştir. Sürekli akımlı tam karıştırmalı çürütücülerde çeşitli sıcaklıkları için tavsiye edilen ortalama çamur yaşı değerleri ise Tablo ‘da verilmiştir.
Havalı (Aerobik) Çamur Çürütme � Çeşitli arıtma işlemlerinden gelen organik çamurların biyolojik stabilizasyonu için kullanılan bir prosestir. Havasız çürütmeye alternatif olarak, atık aktif çamur havalı olarak da çürütülebilir. Atık aktif çamur ayrı bir tank içine alınır ve birkaç gün süre ile havalandırılır. Böylece çamur içindeki uçucu katı maddeler biyolojik olarak stabilize olur. Sonuçta oluşan çamur “havalı çürük çamur” adını alır. Havalı çürütmenin üstünlükleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
� Uçucu katı madde (UKM) giderimi havasız çürütme ile elde edilene yakındır. � Substrattaki BOI konsantrasyonları oldukça düşüktür. � Kolayca bertaraf edilebilecek kokusuz, humusa benzer, biyolojik olarak kararlı ürün elde edilir. � Oluşan çamurun susuzlaştırma karakteristikleri çok iyidir. � Çamurun gübre değeri yüksektir. � İşletme problemleri azdır. � Yatırım maliyetleri düşüktür.
� Havalı çürütmenin üstünlükleri yanında en önemli mahsuru, sisteme gerekli oksijeni sağlamak için yüksek, enerji ihtiyacıdır. Metan gibi yararlı bir son ürünün elde edilememesi de diğer bir sorunudur.
Havalı Çürütme Mekanizması � Havalı çürütme aktif çamur prosesine benzer. Ortamda mevcut besi maddesi miktarı azalırken, mikroorganizmalar hücre bakım reaksiyonları için gerekli olan enerjiyi elde etmek üzere kendi protoplazmalarını yiyip bitirmeye başlarlar. Bu olay başladığında mikroorganizmalar endojen fazda bulunmaktadırlar. Hücre dokusu, havalı ortamda su, karbondioksit ve amonyağa oksitlenir. Gerçekte hücre dokusunun yalnızca %75 -80’i oksitlenir; kalan %2025’lik kısım ise inert maddeler ve biyolojik olarak indirgenemeyen organik maddelerden meydana gelmektedir. Bu oksidasyondan açığa çıkan amonyak, sonuçta nitrata oksitlendiğinde p. H düşebilir. Teorik olarak oksitlenen kg amonyak başına 7. 1 kg Ca. CO 3 alkalinitesi giderilir
� Aktif çamur veya damlatmalı filtre çamuru ön çökeltim çamuru ile karıştırılıp havalı olarak çürütüldüğünde ön çökeltim çamurundaki organik maddenin direkt oksidasyonu ve hücre dokusunun içsel oksidasyonu bir arada gerçekleşir. Havalı çürütücüler kesikli veya sürekli reaktörler olarak işletilebilir
� Klasik havalı çürütme, � Saf oksijenli havalı çürütme,
• Havalı çürütücüler için tasarım kriterleri
- Slides: 67