MİKROBİYAL BİYOTEKNOLOJİ Su Arıtma Tesisleri İle İlgili Sorular

ATIK SU ARITMA SÜREÇLERİ


Dünyada yılda 40.000 km³ tatlı su okyanuslardan karalara transfer olmaktadır. Bu suyun büyük bir kısmı taşkın vb. nedenlerle kaybolurken kullanılabilir su miktarı yıllık olarak 9.000 km³ olmaktadır. Dünya nüfusunun yıllık su gereksinimi kişi başına ortalama 350 m³ civarındadır. Ancak su kirlenmesi nedeni ile su gereksinim kişi başına 700 m³ değerine ulaşmaktadır. Şuan dünya üzerindeki suyun ancak 13 milyar insana yeteceği düşünülmektedir. Dünya nüfusunun zaman içinde artışı ve su kaynaklarının dünya üzerinde eşit olarak dağılmaması (Afrika ve Ortadoğu vb.) gibi nedenlerle su kirliliği önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır.
Atık su arıtma sistemlerinde kullanılan atık su arıtma üniteleri dört ana başlık ve alt başlıklar halinde sunulmuştur.
Atıksu içerisindeki kirletici maddelerin fiziksel işlemlerle atık sudan alınması amacı ile kullanılan proseslerdir. Uygulamaları; ızgaralar, elekler, kum tutucular, yüzdürme sistemleri, çöktürme havuzları, dengeleme havuzlarıdır.
Izgaralar: Büyük hacimli maddelerin atıksudan ayrılarak pompa ve diğer teçhizata zarar vermelerini önlemek ve diğer arıtma ünitelerine gelecek yükü hafifletmek amacı ile kullanılan arıtım üniteleridir. İnce ve kaba ızgaralar olmak üzere aralık miktarlarına bağlı çeşitleri bulunmakta ve manuel veya otomatik temizlemeli olarak dizayn edilebilmektedirler.
Elekler: Atıksu içerisindeki katı maddelerin tutulması ve arıtma sistemine giriş kirlilik yüklerinin azaltılması amacı ile kullanılırlar.
Dengeleme Havuzları: Atıksuyun debi ve kirlilik yüklerinin dengelenmesi amacı ile kullanılırlar.
Kum Tutucular: Atıksu içerisinde bulunan kum, çakıl vb. ayrışmayan maddeleri sudan ayırarak makine ve teçhizatın aşınmasını önlemek, çöktürme havuzlarında kum ve çakıl birikiminin önüne geçmek amacı ile kullanılırlar.
Yüzdürme Sistemleri: Yüzdürme işlemi, çökeltme işleminin tersidir ve sudan daha düşük özgül ağırlığa sahip taneciklerin yükselmesi esasına dayanır. Yüzdürme sistemleri, atık su içerisinde bulunan yağ, sabun, gres, ahşap parçaları gibi sudan hafif maddeleri tutmak için kullanılırlar.
Çöktürme Havuzları: Sudan daha fazla yoğunluğa sahip katı maddelerin durağan koşullarda yer çekimi etkisi ile çöktürülerek uzaklaştırılması amacı ile kullanılırlar. Çöktürme havuzları, ön çöktürme veya biyolojik ve kimyasal arıtım işlemi ardından son çöktürme amacı ile kullanılabilirler.
BİYOLOJİK ARITMA SİSTEMLERİ
Aktif çamur: Aktif çamur sistemi dengeleme, havalandırma, çöktürme ve dezenfeksiyon ünitelerinden oluşmaktadır. Aktif çamur tekniğine göre çalışan sistemler uygulamada en çok kullanılan sistemlerdir. Aktif çamur kolloidal çözünmüş maddelerin mikroorganizmalar ile çökebilir biyolojik floklara dönüştürüldüğü prosestir ve bu proseste havalandırma havuzu içindeki mikroorganizmaların askıda tutulması esastır. Biyolojik arıtma ünitesi havalandırma sonucu, organik maddelerin askıda büyüyen mikroorganizmalar tarafından parçalanması prensibiyle çalışır. Askıda büyüyen mikroorganizmalar suyun içerisinde bulunan organik maddeleri parçalayarak H2O ve CO2’e çevirirler. Mikroorganizmaların organik maddeleri oksitlemesi sonucu organik maddeler ya okside olur, yada biyokütleye dönüşür. Havalandırma havuzunda gereken arıtma veriminin sağlanması amacıyla havuz içerisinde faaliyet gösteren mikroorganizma sayısını (MLSS) sabit bir değerde tutmak gerekmektedir. Bu nedenle biyokütlenin bir kısmı çöktürme kademesinde fazla çamur olarak sistemden atılırken diğer kısmı havalandırma bölümüne geri devrettirilir. Aktif çamur sistemlerinde bakteriler en önemli mikroorganizmalardır. Çünkü organik maddelerin parçalanmasından sorumludurlar. Aktif çamur sistemlerinin dizaynında çeşitli parametreler kullanılır. Bu parametrelerden bazıları çamur yükü, çamur yaşı ve bekletme süresidir.
Biyolojik arıtma, atıksu içerisindeki çözünmüş organik maddelerin bakteriyolojik faaliyetlerle ayrıştırılarak giderilmesi işlemidir. Bakterilerin arıtma işlemini gerçekleştirebilmeleri için pH, sıcaklık, çözünmüş oksijen, toksik maddeler gibi parametrelerin kontrol altında tutulması gerekmektedir. Uygulamaları; aktif çamur sistemleri, biyofilm sistemleri, stabilizasyon havuzları, havalandırmalı lagünler ve damlatmalı filtrelerdir
Biyofilm: Damlatmalı filtre sistemlerinde üst kısımdan verilen atık sular damlatmalı filtre içine yerleştirilen dolgu malzemelerinin arasından aşağı doğru akar. Dolgu malzemeleri üzerinde mikroorganizmalar oluşur. Damlatmalı filtre tabanından verilen hava mikroorganizmaların yaşamı için gereklidir. Mikroorganizmalar da atık sudaki organik maddeleri tüketirler. Filtre malzemesi taş dolgu yada plastik dolgu malzemesidir. Biodisk sistemleri seri olarak yerleştirilmiş dairesel disklerden oluşur. Disklerin malzemesi polystrene veya polyvinyl kloriddir. Diskler atık suya batmıştır ve yavaş olarak dönerler. Mikroorganizmalar disklerin yüzeyine tutunup tabaka oluştururlar. Disklerin dönmesi biyokütleyi atık sudaki organik maddelerle temas ettirilir. Diskler sonra da atmosferdeki oksijenle temas eder. Disklerin dönmesi ile aerobik şartlar sağlanır.
Stabilizasyon Havuzları: Stabilizasyon havuzlarının işletilmesi basittir ve fazla mekanik ekipmana ihtiyaç göstermezler. Bu sistemler aerobik, anaerobik ve fakültatif stabilizasyon havuzları olarak sınıflandırılır.
Havalandırmalı Lagünler: Diğer Bu sistemler havalandırma için doğal alanları kullanır. Gerekli oksijen difüzör veya yüzeysel havalandırıcılar vasıtasıyla temin edilir.
Anaerobik Arıtma Sistemleri
Anaerobik arıtma sistemleri havasız ortamda gerçekleştirilen arıtma prosesleridir. Uygulamaları; sürekli karışımlı reaktörler, anaerobik filtreler ve akışkan yataklı sistemlerdir.
Sürekli Karışımlı Tank Reaktörü: Sürekli karıştırılan tank tipinde olan bu reaktör atık suların anaerobik arıtılmasında kullanılan ve katı resirkülasyonu olmayan ilk kuşak reaktörlerden birisidir.
Anaerobik Filtre (Yukarı akışlı dolgu sütunu): Hareketsiz hücre reaktörlerinin bir uyarlaması olarak geliştirilen anaerobik filtre tipinde kullanılan dolgu malzemesi biyofilm gelişmesi için gerekli olan temas yüzeyini sağlar.
Akışkan Yataklı Sistemler: Bu sistemde yukarı akışlı reaktör, kısmen bir taşıyıcı malzeme (genellikle kum) ile doldurulur. Söz konusu reaktörde kum tanecikleri üzerinde biyofilm oluşturularak arıtmanın gerçekleştirilmesi amaçlanır.
KİMYASAL ARITMA SİSTEMLERİ
Kimyasal arıtma sistemleri suda çözünmüş veya askıda halde bulunan maddelerin fiziksel durumunu değiştirerek çökelmelerini sağlamak üzere uygulanan arıtma prosesleridir. Kimyasal arıtma işleminde, uygun pH değerinde atıksuya kimyasal maddeler (koagülant, polielektrolit vb.) ilave edilmesi sonucu, çöktürülmek istenen maddeler çökeltilerek çamur halinde sudan ayrılır. Uygulamaları; nötralizasyon, flokülasyon ve koagülasyondur.
Nötralizasyon: Asidik ve bazik karakterdeki atıksuların uygun pH değerinin ayarlanması amacı ile yapılan asit veya baz ilavesi işlemidir.
Koagülasyon: Koagülant maddelerin uygun pH’da atıksuya ilave edilmesi ile atıksuyun bünyesindeki kolloidal ve askıda katı maddelerle birleşerek flok oluşturmaya hazır hale gelmesi işlemidir.
Flokülasyon: Flokülasyon (yumaklaştırma), atıksuyun uygun hızda karıştırılması sonucunda koagülasyon işlemi ile oluşturulmuş küçük taneciklerin, birbiriyle birleşmesi ve kolay çökebilecek flokların oluşturulması işlemidir.
İLERİ ARITMA
Dezenfeksiyon: Arıtma tesisi çıkış suyu alıcı ortama verilmeden önce, suda bulunan bakteri ve virüslerin uzaklaştırılması işlemidir.
Azot Giderme: Atık suyun içerdiği amonyum iyonları azot bakterileri yardımıyla nitrifikasyon kademesinde önce nitrite ve sonra nitrata dönüştürülür. Daha sonra denitrifikasyon kademesinde anoksik şartlar altında azot gazı halinde sudan uzaklaştırılır.
Fosfor Giderme: Fosfor bileşiklerini gidermek için kimyasal ve biyolojik metotlar ayrı ayrı veya birlikte kullanılır. Kimyasal arıtmada kimyasal maddeler kullanılarak yüksek pH değerinde fosfor, fosfat tuzları halinde çöktürülür. Biyolojik metotlarla fosfor arıtımı, biyolojik arıtma sırasında fosfatın mikroorganizmalarca alınması ile sağlanır.
Filtrasyon: Biyolojik ve kimyasal arıtma işlemlerinde yeterince giderilemeyen askıda katı maddelerin ve kollidlerin tutulması amacıyla uygulanır.
Adsorbsiyon: Suda çözünmüş maddelerin elverişli bir ara yüzeyde toplanması işlemidir.
İyon Değiştirme: Endüstriyel atık su arıtımında kullanılan atık su bünyesinde istenmeyen anyon ve katyonların uygun bir anyon ve katyon tipi iyon değiştirici kolonda tutulması işlemidir.
Ters Osmoz: Atıksuyun yeniden kullanılabilmesini sağlamak amacıyla, genellikle endüstriyel atık su arıtımında kullanılan çözünmüş anorganik ve organik maddelerin sudan uzaklaştırılması yada geri kazanılması amacıyla yüksek basınç uygulanan bir sistemdir.
Ultrafiltrasyon: Yarı geçirgen membranların kullanıldığı ters osmoz işlemine benzeyen basınçlı membran filtrasyon metodudur. Bu yöntemde yağ/su emülsiyonu içerisinde disperse olan yağ damlacıkları ince bir membran yardımı ile filtre edilerek su fazından ayrılır. Ultrafiltrasyondan önce arıtılması düşünülen emülsiyonun bir ön arıtma işlemine tutulmasında fayda vardır. Bu işlem emülsiyon kırma maddeleri ile gerçekleştirilir ve yağ su fazı ayrılır.
Soru 1 : Atıksudaki krom nasıl giderilir ?
Krom metali +3 ve +6 olmak üzere atıksu içerisinde iki farklı iyon halinde bulunabilir. +6 değerlikli krom mikrobiyolojik faaliyetler için oldukça toksik etki yaratır. +6 değerlikli krom anyon olup, genellikle kromat fromunda olur. Kromu kimyasal olarak gidermek mümkündür. Öncelikle +6 değerlikli kromun +3 değerliğe indirgenmesi gerekir. Daha sonra ise +3 değerlikli krom hidroksit bileşiği olarak çöktürülebilir. +6 değerlikli kromun +3 değerliğe indirilmesi, +4 değerlikli sülfürün bir tank içerisinde pH <3 seviyesinde ve en az 5dk lık bir bekletme süresinde reakisoyona girmesi ile gerçekleştirilir. Tank içerisindeki mikser devri dakikada 2.5 - 3 tur (tank içerisinde) dönecek şekilde olamlıdır. Reakisyonun gerçekleşmesi ORP (Oxidation - Reduction Potential) ile gözlemlenebilir. +4 değerlikli sülfür için Sodyum metabisülfit veya sülfür dioksit gazı kullanılabilir. Daha sonra ayrı bir tank içerisinde pH değeri kireç veya kostik ile 8.5 a getirilir. Böylece atıksu içerisindeki krom hidroksit olarak tabana çöker.
Soru 2 : Ağır Metaller nasıl giderilir ?
Atıksudan ağır metal giderimi yüksek pH ta hidroksit çöktürmesi esasına dayanır. Ağır metal olarak adlandırabileceğimiz bakır, çinko, nikel ve kurşun ortalama olarak pH 10 - 11 aralığında kireç veya kostik yardımıyla atıksudan bertaraf edilebilir.
Soru 3 : Sülfat nasıl arıtılır ?
Atıksu içerisindeki sülfat özellikle asit ile uğraşan fabrikalarda (akü fabrikaları) oldukça büyük problemdir. Sülfat değerleri akü fabrikalarında 13000 - 15000 mg/lt ye kadar çıkabilmektedir. İSKİ kanala deşarj yönetmeliğinde sülfat parametresi için 1700 mg/lt sınırı vardır. Lakin bu sınırın sağlanması pek çok zaman mümkün olmamaktadır. Sülfat giderimi için Baryum Klorür en bilinen kimyasaldır. Gerekli baryum klorür miktarının tespiti için jar test çalışmaları yapılmaldır.
Soru 4 : Biyolojik arıtma tesislerinde Çamur Kabarması (Bulking) olarak adlandırılan olay nedir ve nasıl kontrol edilir ?
Çamur kabarması basit olarak filanmentli organizmaların aşırı miktarda bulunmasıdır. Bu organizmalar biolojik flokların zayıf bağlanmasına ve dolayısıylada çamurun çökmeyip tam tersi kabarmasına yol açar. Aktif çamur prosesindeki filamentli organizmalar ağırlıkı olarak Filamentli bakteri, Actinomycetes ve fungi den oluşmaktadır. Çamur kabarmasını engellemek için kullanılan yaygın metotlar geri dervir çamur hattına klor veya hidrojen peroksit ilavesi, havalandırma tankındaki Çözünmüş Oksijen konsantrasyonun değiştirilmesi, F:M oranını artırmak için geri devir yapılan noktaların değiştirilmesi, Azot ve Fosfor gibi temel besi maddelerin ilave edilmesi, veya selektör kullanımıdır.
Soru 5 : Atıksu Arıtma Tesisleri (biyolojik) kokar mı ?
Evet arıtma tesisleri kokar. Önemli olan en az koku oluşumune izin verilmesidir. Atıksu arıtma tesislerinin kokmasının en büyük sebebi sistem içerisindeki çamurun stabil olmamasından kaynaklanır. Sistemden kaynaklanan fazla çamurun bertarafı için ayrı bir stabilizasyon ünitesi yoksa arıtma tesisi kokar. Dolayısıyla arıtma tesisinden kaynaklanan kokuyu azaltmak için Çamur Stabilizasyon Ünitesi gerekir. Yada ortam kokusu için ayrı bir arıtma (gaz arıtımı) düşünülebilir.
Soru 6 : Paket Atıksu Arıtma tesisi ne demek ?
Paket atıksu arıtma tesisi evsel veya endüstriyel nitelikli atıksular için dizayn edilebilen özellikle küçük debilere yönelik taşınabilir tipte, kompakt yapıya sahip modüler arıtma sistemleridir. Genellikle Çelik Konstrüksiyon veya Polipropilenden imal edilirler. “ Siz paket arıtma yapıyormusunuz?” . Evet biz paket arıtma sistemleri yapıyoruz. Ayrıntılı bilgi için AKTİFPAK ve KİMPAK sayfalarına bakınız.
Soru 7 : Atıksu Arıtma Tesisi kaça mal oluyor ? Benim ........de tekstil üzerine çalıştığım küçük bir atölyem var ?
Atıksu Arıtma tesisinin maliyetinin hesplanabilmesi için öncelilkli olarak atıksuyun debisi, atıksuyun özellikleri, arıtma tesisinin yapılacağı yer, tesisin betonarme, çelik konstrüksiyon veya polipropilen hangi malzemeden yapılacağının netleştirilmesi gerekir.
Soru 8 : Evsel Atıksu arıtıldıktan sonra içilebilir mi ?
Evsel atıksular patojen yönünden oldukça zengin sulardır. Evsel atıksu arıtma tesisleri çıkışında genellikle dezenfeksiyon üniteleri bulunur ve atıksuya klor eklenir. Klorun dezenfeksiyon gücü % 99.9 dur. Klora alternatif olarak farklı dezenfektanların kullanılması durumunda bu rakam % 99.999 a kadar çıkabilir. Fakat arıtılmış suda bile milyonlarca virüsün olduğu düşünülürse bu dezenfeksiyonun arıtılmış su için yeterli olmayacağı aşikar olacaktır. Dünyada sayılı olmakla beraber bbirkaçyerde (Amerikada) evsel atıksu arıtma tesislerinin çıkışı yüksek teknolojili sistemlerle dezenfekte edildikten sonra vatandaştan alınan imzalı kağıt neticesinde içme suyu şebeke hattına geri basılmaktadır. İçme suyu kıtlığı yaşanan yerlerde bu durum doğal olarak karşılanabilir.