KATI ATIK DEPON SIZINTI SULARININ ANAEROBK VE FZKOKMYASAL
KATI ATIK DEPONİ SIZINTI SULARININ ANAEROBİK VE FİZİKOKİMYASAL YÖNTEMLERLE ARITIMI Doç. Dr. Ayşe KULEYİN
A) BİYOLOJİK PROSESLER 2. ANAEROBİK ARITIM Şekil 5. Anaerobik Proseslerde Ayrışma Süreci (Gujer ve Zehnder, 1983)
Sızıntı sularının anaerobik arıtımında iki farklı tip arıtım kullanılmaktadır. 1. Depo sahası dışında uygulanan havasız çamur yataklı ve sabit depo üzerine film yataklı reaktör tipleri. 2. Saha içinde sızıntı suyunun geri devrettirilerek anaerobik arıtımı Anaerobik arıtma ; 1. Hidroliz: Çözünmeyen yüksek moleküllü maddeler çözünebilir, enerji ve karbon hücresi kaynağı organik maddelere dönüşür. 2. Asit Oluşumu (asitojenik): Hidroliz kademesinde oluşan ürünler düşük moleküllü ara ürünlere, asetik asit, CO 2 ve H 2’ye dönüşür. 3. Metan Oluşumu (metanojenik): Asit oluşumu safhasında oluşan ürünler CH 4 ve CO 2’ye dönüşür. Yüksek verimli anaerobik arıtım sağlanabilmesi için: a). Besi Maddesi Dengesi b). İz Elementler c). Oksitleyiciler d). Toksik Maddeler e). Sıcaklık f). p. H
Son 10 yılda, çamurları ve yüksek kirlilik içeren suları arıtmak için geliştirilen anaerobik arıtma proseslerinden en çok kullanılanları aşağıda verilmiştir.
Sızıntı sularının havasız arıtımı Genç depo alanlarında oluşan sızıntı suları genellikle büyük miktardaki uçucu yağ asitleri ile karakterize edilirler. Kolay ayrışabilir uçucu asitler genç sızıntı sularının KOİ sinin büyük kesimini oluşturmaktadır. Bu nedenle BOİ 5/KOİ oranı yüksektir ve sızıntı sularının yüksek hızlı anaerobik arıtma sistemlerinde arıtılmasını mümkün kılar.
Sızıntı sularının anaerobik arıtımında iki farklı tip arıtım uygulanmaktadır. Birincisi depo sahası dışında uygulanan havasız çamur yataklı ve sabit depo üzerine film yataklı reaktör tipleridir. İkincisi ise saha içinde sızıntı suyunun geri devrettirilerek anaerobik arıtımıdır. Anaerobik proses, uygun sıcaklığı ve doğru bir dizaynı gerektirmektedir. Anaerobik reaktörlerde çamurun anorganik içeriği indirgenme hızına ve zamana bağlı olarak artmaktadır. Anaerobik arıtımda çıkış suyunda 1000 -4000 mg/l KOİ ve BOİ 5/KOİ>0, 3 gibi yüksek miktarda kirlilik bulunmaktadır. Bunun için çöp sızıntı suyu anaerobik arıtımdan sonra çıkış standartlarını sağlayacak şekilde aerobik arıtıma alınmalıdır
Şekil 6. Sızıntı Suyu Anaerobik Arıtma Sistemi Örneği
F/M oranı, anaerobik biyoflokülasyonu etkileyen önemli parametrelerden biridir. Düşük F/M oranlarında, biyokütle iyi yumaklaşır, hızlı çöker ve çıkışta az miktarda askıda katı madde almasını sağlar. Diğer taraftan reaktör hacmini azaltmak amacıyla, arıtma yüksek hızlarda yapılmalıdır. Bu, mikroorganizma kütlesini maksimuma yükseltme ve F/M oranını değiştirmek suretiyle gerçekleştirilebilir. Çeşitli yüksek hızlı sistemler, sızıntı suyunu farklı verimlerle arıtabilmektedirler. Anaerobik reaktörde organik azotun amonyak azotuna hidrolizi neticesinde çıkışta ham sızıntı suyuna oranla daha yüksek amonyak konsantrasyonu elde edilmektedir. Ancak bu akış anaerobik lagünden sonra yer alan aerobik süreçte işletme koşulları ayarlanarak nitrifikasyon/denitrifikasyon reaksiyonu sonucunda azaltılabilmektedir.
Anaerobik çürütücülerin arıtma mekanizması lagünler ile aynıdır. Anaerobik lagünlerden farkı kapalı ve sürekli karıştırılan sistemler olmasıdır. Çürütücü içerisinde karışım mekanik veya uygulamada genellikle yapıldığı üzere biyogazın geri döndürülmesi ile sağlanmaktadır. Anaerobik çürütücünün içerisinde dolgu yatağı teşkil edilerek biyolojik arıtma veriminin artması, büyük hacimleri küçültülmesi gibi avantajlarının görülmesi üzerinde çeşitli anaerobik filtreler ortaya çıkmıştır. Sabit yataklı ve akışkan yataklı, aşağı veya yukarı akımlı olarak işletilebilen filtreler modifiye edilerek yeni düzenekler geliştirilmektedir. Bunlar;
Anaerobik yukarı akımlı çamur yatağı olarak isimlendirilen (UASB) reaktörleri Yukarı akışlı sabit yataklı filtreler (UFF) Aşağı akışlı sabit yataklı filtreler (OFF) Havasız hibrid yataklı filtre (AHBF) Anaerobik ardışık kesikli reaktör (ASBR)
Anaerobik yukarı akımlı çamur yatağı sistemlerinde (UASB), çökelme özellikleri iyidir. Yoğun aktif granüler çamur yatağından yukarı doğru bir akış vardır ve yatağın üzerinde atık su daha az yoğun askıdaki flokların arasından (çamur örtüsü) geçer. Arıtılmış atık su, reaktörü üst kısmındaki katı-gaz ayırıcıdan terk eder. Bu sistemin hacimsel yükü, granüler çamurun çökelme özellikleri ile sınırlıdır. Bu sistemlerin, aerobik sistemlere oranla yüksek organik yüklerde çalışabilmesi, hidrolik alıkonma süresinin kısa olması bu nedenle arıtma tesisi için gerekli alan ihtiyacının az olması gibi avantajları bulunmaktadır. Bunlara ek olarak, çamur üretimi ve nütrient gereksinimi düşük olup biyogaz üretimi nedeniyle enerji kazanımı maliyetine gerek duymasıdır. verilmektedir.
Bu sistemlerin olumsuz yanı başlangıçta yüksek yatırım maliyetine gerek duymasıdır. Ancak bunun düşük işletme gideri ve biyogazdan elde edilen ile sağlanacak tasarruf ile dengelenmesi mümkündür. Literatürde UASB reaktörünün uygulandığı bir arıtma tesisine ait bilgi olmamakla birlikte, laboratuar ölçekli bazı çalışmalar yer almaktadır. En verimli işletim organik yüklenmenin 10 kg KOİ/m 3 gün’den küçük olduğu koşullarda elde edilmiştir. Bu durumda biyogaz oluşum hızı ortalama olarak 0, 4 m 3 CH 4/kg KOİ olarak bildirilmiştir.
Yukarı akışlı sabit yataklı filtrelerde (UFF), yüksek oranda katı madde içeren atık sular arıtılırsa askıda katı madde birikmesi ve tıkanma problemleri ile karşılaşılır. Aşağı akışlı sabit yataklı filtreler (OFF), atık su, karışımın en yoğun olduğu reaktörün üst kısmından girer. Reaktörün sıvı hacmi tabandaki tıkanmayı minimuma indirip biyofilmi korurken, reaktör içindeki karışımı iyileştirir. Yukarı akışlı sabit yataklı filtreler çoğunlukla çözünebilir organiklerle sınırlı olmasına karşın, aşağı akışlı sabit yataklı filtreler, hem çözünebilir hem de askıda organiklerin arıtılmasını sağlar. Diğer yandan, aşağı akışlı sabit yataklı filtrelerde, çıkışta kaçan askıda katılar, arıtılmamış atık maddeler ile birlikte aktif askıda biyokütleyi de içerir. Bu da hidrolitik, asitojenik ve metanojenik aktivitenin kaybı demektir.
Havasız hibrid yataklı filtre (AHBF), diğer sistemlerin mahzurlarını azaltırken, avantajlarını kendinde toplayan etkili bir sistemdir. Anaerobik hidrid yataklı filtre, alt kısmında yukarı akışlı çamur yatağı ve üst kısmında katı-gaz ayırıcısı olarak çalışan bir anaerobik filtreden oluşur. Anaerobik hidrid yataklı filtre, kısa devre gibi problemlere yol açmaksızın katıların tutulmasını artırır.
Anaerobik ardışık kesikli reaktörler (ASBR), aynı reaktör içerinde hem katıların tutulmasını hem de organik maddelerin giderilmesini sağladıkları için ayrıca bir çöktürme havuzu gerektirmezler. Anaerobik proseslerde katı-sıvı ayrımı genellikle büyük bir problem oluşturur. Beslenme periyodu (tankın doldurulması) tamamlandıktan hemen sonra hangi mikroorganizma konsantrasyonunda olursa olsun F/M oranı yüksektir. Bu, metabolik aktiviteyi arttırıcı bir itici güç ve atığın biyogaza dönüşümü için yüksek reaksiyon hızları sağlar. Reaksiyon periyodunun sonlarına doğru substrat konsantrasyonu, biyokütle flokülasyonu için düşük F/M oranı sağlayacak şekilde en düşük seviyededir. Böylece, anaerobik ardışık kesikli proses, ilave işlemlere ihtiyaç olmaksızın sistemdeki yavaş çoğalan metan bakterilerini koruyabilmektedir.
özetle; Anaerobik Yukarı Akışlı Çamur Yatağı ( UASB ) Çökelme özellikleri çok iyidir. Yoğun aktif granüler çamur yatağından yukarı doğru bir akış vardır ve yatağın üzerinde atık su daha az yoğun askıdaki flokların arasından geçer. Arıtılmış su reaktör üst kısmındaki katı-gaz ayırıcıdan terk eder. Yukarı Akışlı Sabit Yataklı Filtreler ( UFF ) Yüksek oranda katı madde içeren atık sular arıtılırsa askıda katı madde birikmesi ve tıkanma problemleri olur. Aşağı Akışlı Sabit Yataklı Filtreler ( OFF ) Atık su, reaktörün üst kısmından girer. Reaktörün sıvı hacmi tabandaki tıkanmayı minimuma indirip biyofilmi korurken, reaktör içindeki karışımı iyileştirir. Hem çözünebilir hem de askıda organiklerin arıtılmasını sağlar. Havasız Hibrid Yataklı Filtreler ( AHBF ) Alt kısımdan yukarı akışlı çamur yatağı ve üst kısımda katı-gaz ayırıcısı olarak çalışan anaerobik filtrelerden oluşur. Anaerobik Ardışık Kesikli Reaktör ( ASBR ) Aynı reaktör içinde hem katıların hem de organik maddelerin giderilmesini
Anaerobik arıtımın avantajları: Yüksek miktarda organik madde içeren suların arıtılmasında etkilidir. Çünkü aerobik arıtma için gerekli olan yüksek oksijen transferi çok kirli su için mümkün değildir. Tüketilen organik madde başına üretilen biyokütle (çamur) miktarı azdır. Bu da azot ve fosfor ihtiyacının aerobik arıtmaya göre daha az olmasındandır. Anaerobik arıtmada gerekli N ve P oranı aerobik arıtmadaki ihtiyacının % 10’u kadardır. Tüketilen her kg KOI için 0, 35 m 3 civarında metan üretilir. Havalandırma teçhizatına ve havalandırma için enerjiye ihtiyaç yoktur. Anaerobik biyokütle, tesise atık su girişi olmasa da aylarca canlı kalabildiğinden mevsimlik (kesikli) arıtma için de uygundur. Tesis komple kapalı olduğundan koku problemi yoktur. Ortamdaki ve çıkıştaki ürünler ölçülebildiğinden ve kontrol edilebildiğinden biyolojik yüklemeyi otomatik olarak kontrol etmek mümkün olmaktadır.
Anaerobik arıtımın Dezavantajları: Mevcut ortam sıcaklığında (düşük sıcaklıklarda) anaerobik faaliyet çok düşüktür. Örneğin; 20°C’nin altında bekleme zamanı 30 gündür. (Aerobik arıtmada ise 0, 5 gündür). Ayrıca tesis dizaynında emniyet faktörü olarak 2 -3 katı düşünülürse bekleme süresi 60 -90 gün olmalıdır. Anaerobik bakterilerin büyüme hızı yavaş olduğundan tesisin işletmeye alınması için uzun süre gerekmektedir. Anaerobik bakteriler (özellikle metanojenler) bir çok bileşiklerden (toksik maddeler içeren endüstriyel atık sular ve ya anaerobik faaliyeti durduran sentetik organik kimyasal) dolayı inhibitasyona hassasdırlar. Mikroorganizmalar (özellikle metan bakterilerinin) asidik p. H değerlerinden kolayca etkilenirler. İyi bir arıtma için 15 -35 °C gibi yüksek sıcaklıklara ihtiyaç gösterirler. NH 4 -N indirgemesi sınırlıdır. Tam olmayan organik madde giderimi mevcuttur.
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM Fiziko- kimyasal arıtım yöntemler organik kirliliği yüksek olmayan sızıntı suları için tek kademeli; biyolojik arıtılabilirliği yüksek olan sızıntı suları için biyolojik ön arıtma işleminin ardından kullanılmaktadır. Kentsel katı atık sızıntı suyunda organik madde uzaklaştırılması için belirlenen kriterler (Chian ve De Walle, 1977) KOI (mg/l) > 10000 500 -10000 < 500 KOI/TOC 2, 7 2, 0 -2, 7 2, 0 BOI/KOI 0, 5 0, 1 -0, 5 0, 1 Dolgunun yaşı Genç Orta Yaşlı Biyolojik arıtılabilirliği İyi Orta Zayıf Kimyasal Çöktürme Orta Zayıf Ozon Orta-Zayıf Orta Ters Ozmoz Orta İyi Aktif Karbon Orta-Zayıf İyi-Orta İyi İyon Değiştirme Zayıf İyi-Orta
Sızıntı suyu karakteristiğine bağlı olarak önerilecek fiziko-kimyasal arıtma tekniklerinin irdelenmesi (Chian ve De Walle) Parametre KOI ( mg/l ) BOI / KOI Arıtma Yöntemi > 10000 500 -10000 < 500 0, 5 0, 1 -0, 5 0, 1 Kimyasal Çökeltim Orta Zayıf Ozon Orta-Zayıf Orta Ters Ozmoz Orta İyi İyi Aktif Karbon Orta-Zayıf Adsorpsiyonu İyi-Orta İyi Orta-Zayıf İyi-Orta İyi İyon Değiştirme İyi-Orta Zayıf
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 1. PIHTILAŞTIRMA- YUMAKLAŞTIRMA-ÇÖKTÜRME Su ve atık suda bulunan süspanse veya çözünmüş organik maddeler, renk ve bulanıklık yaratan kolloidal maddeler, ağır metaller vb. formdaki kirliliklerin uzaklaştırılması amacıyla kullanılan temel işlemdir. o Atık suya ilave edilen bazı kimyasal maddeler ile taneciklerin taşıdıkları yükler kırılarak destabilizasyon sağlanır, böylece daha kolay bir araya gelerek yumak oluşturmaları temin edilir ve yumaklar graviteyle çökeltilerek uzaklaştırılır. o Yumaklaştırma- çöktürme maddesi genellikle kireç, demir ve alüminyum tuzları; bunun yanında çeşitli polielektrolitler, silika ve kil gibi maddeler kullanılır. o Çöktürme başlıca metal hidroksit veya metal sülfit oluşumuyla metallerin giderimine veya Al ve Fe koagülantları içeren katyonik metaller ile çözünmeyen bileşiklerin oluşturulmasıyla fosfor giderimine uygulanır. o Demir tuzları p. H=4, 5 -4, 8 ve alüminyum tuzları p. H=5 -5, 5 aralığında etkili olmaktadır (Ehrig, 1998). o Çökelme verimi, kütle transferi, adsorpsiyon, difüzyon ve biyokimyasal reaksiyonlar partikül boyutlarından etkilenir. o
SIZINTI SUYUNUN KİMYASAL ARITIMI
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 2. KİMYASAL OKSİDASYON Kimyasal oksidasyonla sızıntı sularının arıtımında ozon, UV ışını, klor bileşikleri, potasyum permanganat ve kalsiyum hipoklorit, sodyum hipoklorit gibi kuvvetli oksitleyiciler kullanılarak uzun zincirli olan ve biyolojik olarak parçalanamayan organik maddelerin yapısı değişir (Ho vd, 1974; Stense, 1997) Sızıntı suyu düşük akış oranı olan bir atık su olduğu için çözünmeyen orgnik bileşiklerin giderimi için kimyasal oksidasyon amaçlanmıştır. Arıtım kullanılan oksitleyici maddeler şu amaçlar için kullanılmaktadır. Koku iyileştirme v Organik ve inorganik maddeli suların dezenfeksiyonu v Renk giderimi v Fe ve Mn oksidasyonu v Atık sularda zehirlilik azaltımı v KOI ve BOI giderimi v Organik maddelerin biyolojik parçalanmasında artış temini v
Laboratuarlarda yapılan deneylerde, UV ışınları ile organik maddelerin oksidasyon KOI ve AOX gideriminde verim arttırdığı görülmüştür. UV ışınının etkisiyle arıtım % 40 -50’den % 80 -90’a kadar artmaktadır. Tablo 9. Baswold Depolama Sahasında Elde Edilen Arıtım Verimleri (Gebhardt, 1990). Parametre Giriş Biyolojik Arıtım UV/Ozon KOI, mg/l 2300 600 300 BOI 5, mg/l 300 20 100 NH 4 -N, mg/l 600 10 10 AOX, μg/l 1500 1100 400
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 3. İYON DEĞİŞTİRME İyon değiştirme organik anyonların, özellikle inorganik maddelerin sudan uzaklaştırılmasında etkilidir. Papadopoloulos vd. (1996), teorik iyon değiştirme kapasitesi 1, 7 vd. (1996), meq/g olan doğal zeolitleri kullanarak 2100 -3257 mg/l konsantrasyonunda amonyum içeren sızıntı sularının % 5559’luk bir verimle arıtılabileceği belirtilmişlerdir. A. Farkas (2004), Sızıntı suyu içeriğinde 820 mg/l amonyum (2004), bulunan Krapia bölgesinde amonyum iyonlarının değiş-tokuşu için zeolit ve aktif karbon kullanılmıştır.
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 4. AKTİF KARBON ADSORPSİYONU Yüksek molekül ağırlıklı organik maddeleri ayırmanın mümkünlüğü yaşlı depo sızıntı suyu için veya biyolojik ön arıtımı yapılmış sızıntı suyu için bu proses düşünülebilir. Toz aktif karbon yukarı akışlı ve düşük bekletmeli reaktörlerde tercih edilirken, granül aktif karbon uzun temas süreli sabit yataklı reaktörlerde kullanılır. Yüksek teknolojili tesislerde yapılan deneylerde karıştırmalı reaktörlerdeki toz karbonun, granül olanlara göre daha iyi sonuçlar sağladığı belirtilmiştir. Literatürdeki değerlendirmeler genellikle biyolojik ve kimyasal olarak arıtılmış sızıntı sularında yapılmıştır. Biyolojik arıtma çıkış suları 200800 mg/l KOI değerlerinde iken kimyasal arıtma çıkış suları 2000 -3000 mg/l KOI konsantrasyonlarına ulaşmaktadır. Sürekli akışlı sistemlerde 115 dk bekletme sürelerinde KOI ve TOK giderimi % 30 -70’e kadar ulaşmıştır.
Şekil 8. Aktif Karbonla Fiziko-kimyasal Arıtma Sistemi Örneği
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 5. MEMBRAN FİLTRE YÖNTEMİ Sızıntı sularının membran teknolojisi ile arıtılmasında öncelikle; Ø Sızıntı suyu kalitesi Sızıntı suyu miktarı Ø Membrandan süzüldükten sonra süzüntü suyunu belli kalitede tutmak için gerekli konsantrasyon faktörü Ø Membran modül tipi Ø Membran malzemesi Ø Membran temizleme prosedürü Ø İşletme parametreleri Ø Oluşan konsantre akımın uzaklaştırma türü gibi bilgilere ihtiyaç duyulur. Ø
Ekonomik işletme sağlayabilecek iyi bir membran filtre sistemi Ø Yüksek süzme verimi ve iyi bir tutma özelliği Ø İyi bir seçicilik Ø Yüksek mekanik mukavemet Ø Kimyasal ve mikrobiyolojik direnç Ø Sıcaklığa karşı dayanıklılık Ø Arıtma ve sterilizasyona karşı direnç Ø Uzun kullanma süresi Ø Düşük maliyet gibi özelliklere sahip olmalıdır. Membran filtre yöntemlerinin basınca göre ayrılma sınırları; Ø Mikrofiltrasyon ( 1 -4 bar ) Ø Ultrafiltrasyon ( 2 -10 bar ) Ø Nanofiltrasyon ( 10 -40 ) Ø Ters Ozmoz ( 10 -80 bar ) Sızıntı suyu arıtımında kullanılan mebran proseslerinin başlıcaları “ters ozmoz” ve “ultrafiltrasyon”dur.
Sızıntı suyu arıtımında membran malzemesi olarak polyamid, polysulfon ve selüloz asetat kullanılır. Membran gözenek boyutu dağılımı, suyun sıcaklığı, basınç, p. H, iyonik güç ve molekül boyutu, şekli ve membrana olan ilgi prosesin verimine etki eden önemli faktörlerdir. (Logan ve Liang, 1990) Membran filtrelerde organik ve inorganik maddelerin tutulması molekül büyüklüğüne bağlıdır. Amonyum ve benzeri bileşikler organik moleküller ve ağır metallere göre düşük değerlerde tutulabilmektedir. Membranların tıkanmasına neden olan kabuk bağlanması özellikle kalsiyum sülfat, silikat ve kalsiyum karbonat olması durumunda önemlidir. Tıkanmaları önlemek için sızıntı suyunun p. H’sını Ca(OH)2 ile p. H=12’ye daha sonra kolloidal maddeleri ve Ca. SO 4’ü gidermek için H 2 SO 4 ile p. H=3 -6’ya ayarlamak gerekir. Birim hacim başına membran yüzey alanı ve sıkıştırmayı arttırmak için 4 tip modül kullanılır (Pohland, 1987) 1. Levha modülü 165 m 2/m 3 2. Boru modülü 335 m 2/m 3 3. Spiral sargılı modül 1000 m 2/m 3 4. İçi boş ince iplikli modül 16500 m 2/m 3
Prosesin Avantajları: Kullanılacak enerji düzenli depo alanlarında toplanan gaz, elektrik enerjisine dönüştürülerek temin edilir. Ø Oluşan konsantre akımı, düzenli depo alanına geri devrettirilerek uzaklaştırma problemi ortadan kalkar. Ø Depo alanında biyolojik aktiviteyi arttırması gibi olumlu etkisi olduğu belirtilmiştir. Ø Sürekli işletme halinde olabilmesi, çok az yer ihtiyacının olması, modüler olarak kullanılabilmesi, çok yüksek konsantrasyonlarda kullanılabilmesi, taşınabilir olması, herhangi bir inşaat gerektirmemesi ve maliyetinin gün geçtikçe daha da aşağılara inmesi Ø Prosesin Dezavantajları: Küçük moleküllerin tutulması tamamen mümkün değildir. Ø Organiklerin yüksek konsantrasyonu ve inorganiklerin çöktürülmesi bozunma ve membran yüzeyinde kabuklanma problemine neden olabilir. Ø Enerji tüketimi, yüksek işletme basıncına (30 -50 bar) bağlı olarak Ø
Peters, (1989), Ihlenberg (Almanya) ters ozmoz tesisi kapasitesi 36 m 3/sa’dir. İki kademeli ters ozmoz membranları vardır. Membranlar 3 yıl sonra değiştirilmiştir. Tesis enerji ihtiyacı 14 k. Wst/m 3 civarındadır. Daha yüksek basınçta çalışan ter ozmoz membranı ilavesiyle kapasite 1993’de 48 m 3/sa’e çıkarılmıştır. Bu uygulama ile geri kazanım % 95 ‘e ulaşmıştır. Parametre Ham atık su TO Süzüntü 1 TO Süzüntü 2 Verim (%) KOI, mg/l 1797 < 15 99, 9 NH 4 -N, mg/l 366 9, 8 0, 66 > 99, 2 Na, mg/l 4180 55, 9 2, 5 99, 9 Ağır metaller, mg/l 0, 25 < 0, 005 99, 9 Cl-, mg/l 2830 48, 4 1, 9 99, 9 p. H 7, 7 6, 8 6, 6 - İletkenlik, μs/cm 17250 382 20 > 98
MEMBRANLA SIZINTI SUYU ARITIMI
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 6. BUHARLAŞTIRMA VE KURUTMA Buharlaştırmada en önemli parametreler şu şekilde özetlenmiştir: (Ehrig, 1987; Theilen, 1989) Yüksek organik seviyeden dolayı köpüklenme Materyallere hasar ile kabuklanma ve korozyon Buharlaşma yüzeyinde kat tabakalar Amonyak ve halojenli hidrokarbonların giderimi için ileri arıtım ihtiyacı Ham sızıntı suyu uygulaması için yüksek enerji maliyeti Buharlaştırma artığı kristallerin bertarafına ilişkin problemler dikkate alınmalıdır. Bunlar: 1. Tuzların (Na. Cl, Na 2 SO 4) geri kazanımı ve kalitesinin yükseltilmesi 2. İmmobilizasyon 3. Yer altı mağaralarında bertaraf etme
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 7. HAVA İLE AMONYAK SIYIRMA Hava ile sıyırma anaerobik arıtma ile birlikte anaerobik arıtma çıkışında amonyağı gidermek için kullanılır. Bu prosesin avantajı sızıntı suyu miktarındaki ve konsantrasyonlarındaki değişme kolaylıkla adapte olabilmesidir. Dezavantajı ise düşük sıcaklıklarda (0 -5°C) veriminin düşmesidir. Kettern, (1989), giriş suyunda 100 -200 mg/l amonyak konsantrasyonu (1989), ile yaklaşık % 90 amonyak giderimi ve arıtılmış sızıntı suyunun litresi başına 2, 5 m 3 hava tüketimi gözlenmiştir. Tüylüoğlu, (2001), sızıntı sularındaki NH (2001), 4 -N’unun yüksek p. H’da hava ile sıyrılması ile ilgili yaptığı çalışmada; optimum p. H değerinin 12 olduğu ve bu p. H’da 12 -18 saat havalandırma ile % 80 -90 mertebesinde NH 4 -N giderme verimi elde edilmiştir.
HAVA İLE AMONYAK UÇURMA
FİZİKO-KİMYASAL ARITIM 8. KIRILMA NOKTASI KLORLAMASI Azot giderilmesinde kullanılır. Klor ilave edildiğinde oksitlenecek maddeler ( Fe+2 gibi) ve organik madde klor ile reaksiyona girer. Klor amonyak ile eaksiyona girerek kloraminleri oluşturur. Bir kısım azot N 2 gaz olarak ortamdan ayrılır.
ÖRNEK ÇALIŞMALAR Breinermor (Almanya) düzenli depolama alanı sızıntı suyu arıtma tesisi, nitrifikasyon ve denitirifkasyon üniteleri ile tek kademeli ters omoz ünitesinden oluşmaktadır. Ham Alıcı ortama deşarj Atıksu Denitrifikasyon Nitrifikasyon Çöktürme TO Konsantre Şekil. 12. Breinermor Düzenli Depolama Alanı Sızıntı Suyu Arıtma Tesisi Akış Diyagramı (Hasse, 1993) 3 civarındadır. Tesisin işletme basıncı 40 -50 bar Günlük arıtılan su miktarı 120 -150 m Parametre Ham atık su Biyolojik Ön Arıtma TO Süzüntü Suyu Standartlar civarındadır. KOI, mg/l 520 -800 480 -600 < 15 200 BOI 5, mg/l 20 -50 < 15 Belirlenmedi 20 TKN, mg/l 160 -360 35 -80 15 -25 - NH 4 -N, mg/l 80 -250 0, 1 -40 0, 015 -1, 4 50 NO 3—N, mg/l 5 -150 190 -350 6 -40 - NO 2—N, mg/l 0, 04 -1, 0 0, 1 -2, 5 0, 015 -0, 7 - Cl-, mg/l 780 -820 690 -760 10 -20 - AOX, mg/l 400 -650 < 10 500 p. H 6, 9 -7, 8 6, 5 -7, 7 4, 5 -6, 3 6 -8, 5 İletkenlik, ms/cm 4, 5 -7, 0 5, 0 -5, 3 0, 14 -0, 4 - Balık Zehirliliği 16 2, 0 -4, 0 1 -2 2
Courant, (1995) Arnouvilla (Fransa) düzenli depo alanı, membran biyoreaktör (1995) sızıntı suyu arıtma sistemi 10 m 3/gün kapasiteli bir tesistir. 70 m 3’lük havalandırma havuzu ve takiben 0, 1 μm delik çaplı MF membranı kurulmuştur. Membran biyoreaktörden çıkan sular, ters ozmoz membranı ile arıtılıp alıcı ortama verilmektedir. Tesis 1993’den beri devrededir. Giderme verimleri % 99’un üzerinde ve çıkan çamur miktarı da azdır. Parametre Ham Atık Su MF Süzüntü Suyu RO süzüntü Suyu Standartlar Ortalama σ KOI, mg/l 1905 1193 565 - < 10 - 50 TOC, mg/l 578 351 190 - 1, 23 - - AKM, mg/l 230 - <1 - - - 30 NO 3—N, mg/l - - 370 115 34 - - NH 4—N, mg/l 346 187 7 3 2, 5 - 40 İletkenlik, μs/cm 5790 1307 - - 870 - - Toplam tuzluluk, mg/l 3500 2500 - - 138 - Cl-, mg/l 1020 295 - - 57 - -
Sızıntı Suyu İçin Arıtım Metodu Seçilirken: Mevcut atık su kirliliğinin yanında ilerde oluşabilecek kirlilik konsantrasyonları göz önüne alınmalıdır. q Biyolojik olarak sızıntı suyu arıtımında genel olarak bekleme süresi çok yüksektir. q Dengeleme havuzu ve nütrient ilavesi gerekmektedir. q Çamurda yüksek konsantrasyonda ağır metaller ve toksik iz elementler mevcuttur. q Sızıntı suyu özelliği ve miktarı zamanla değişiklik göstereceğinden mümkün olduğu kadar işletme esnekliğine sahip sistem seçilmelidir. q Arıtmanın maliyeti, sızıntı suyu miktarına, kirlilik konsantrasyonuna ve arıtma derecesine bağlıdır. q Aerobik veya anaerobik arıtma kullanılacaksa ayrıca metal giderimine gerek yoktur. Anaerobik arıtımda metaller sülfat olarak çökerler, aerobik arıtımda ise metaller okside olurlar, hidroksit, karbonat olarak çökerler. q Biyolojik çamur, merkezi atık su arıtma tesisi çamur çürütücüsüne gönderilir. Metalik çamurlar ise tehlikeli atık deposuna gönderilmelidir. q Anaerobik arıtımdan çıkan gaz yakılmalı ve ya aktif karbon ile arıtılmalıdır. q Birçok arıtma sistemleri kirletici parametreleri parçalamaktan çok konsantre hale getirme üzerine odaklanır. q Sızıntı suyu iyice analiz edildikten sonra arıtma sistemi seçilmelidir. % 100 q
Tablo 10. Sızıntı Suyu Arıtımının Kapasiteye Göre Maliyetleri Arıtım Kombinasyonu Düşük Kapasite için Maliyet (<10 m 3 h)(DM/m 3) Yüksek kapasite için Maliyet (>10 m 3 h)(DM/m 3) Biyolojik + Membran 18 - 60 14 – 30 Biyolojik + Kimyasal Oksidasyon 25 – 100 18 – 60 Biyolojik + Aktif karbon 5 – 50 2 – 20 Biyolojik + Flokülasyon/Çökeltim 5 – 60 5 – 30 Biyolojik + Ters Ozmoz 10 – 50 5 - 15 Buharlaştırma 12 – 48 Tablo 11. Almanya’da Sızıntı Suyu Arıtma Tesisi Yapımı ( 1993 -Haz. 1997) Yıl Biyolojik+Kimyasal Oksidasyon Biyolojik+Ters Ozmoz Biyolojik+ Aktif Karbon Biyolojik+Nano filtrasyon Toplam 1993 4 5 4 1 14 1994 2 4 11 1 18 1995 8 2 14 2 26 1996 5 1 15 1 22 1997 0 0 6 Toplam 19 12 50 5 8
SIZINTI SUYU İLE İLGİLİ YASAL DURUM Sızıntı suları için, diğer atıklarda da olduğu gibi, iki tür deşarj standardı söz konusudur: 1. Ön arıtmayı takiben şehir kanalizasyon sistemine deşarj standardı 2. Alıcı su ortamına deşarj standardı Şehir atık su kanalizasyon şebekesine izin verilen atık suların ülkemizde Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği’ndeki sınır değerleri, yüzeysel sulara deşarj içinse, ” Katı Atık Değerlendirme ve Bertaraf Tesisleri” için öngörülen standartları sağlaması gereklidir.
İSTANBUL ODAYERİ SIZINTI SUYU ARITMA TESİSİ AKIM ŞEMASI
İSTANBUL ODAYERİ SIZINTI SUYU ARITMA TESİSİ
ODAYERİ ÖN HAVALANDIRMA HAVUZU
KUM FİLTRELER
ENERJİ GERİ KAZANIM REAKTÖRÜ
- Slides: 49