Biyolojik Arıtma

Biyolojik arıtma, atıksuda bulunan organik kirleticilerin, mikroorganizmalar tarafından besin ve enerji kaynağı olarak kullanılmak suretiyle atıksudan uzaklaştırılmaları esasına dayanmaktadır. 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. (Kaynak: Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usüller Tebliği R.G. 20.03.2010 – 27527)

 

Askıda büyüyen sistemler, Aktif çamur havuzu içindeki biyokütlenin havalandırma ya da mekanik karıştırma ile askıda tutulması ve atıksu ile homojen karıştırılarak uygun koşullarda istenilen reaksiyonların oluşturulması esasına dayanmaktadır. 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, havalandırma havuzundan sonra son çöktürme havuzuna yönlendirilir. Son çöktürme tanklarında yerçekimi etkisi ile arıtılmış su biyokütleden ayrılarak sonraki arıtma ünitelerine (dezenfeksiyon, filtrasyon vb.) iletilir veya deşarj edilir. Burada dikkat edilmesi gereken husus, havalı aktif çamur tanklarında sadece organik madde ve amonyum azotu gideriminin (nitrat azotuna çevrilmesi) sağlanmasıdır. 

 

Askıda çoğalan aktif çamur sistemleri organik madde giderimi ve nitrifikasyon prosesi, sistemin (havalı) 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 (havalı) çamur yaşı soğuk hava şartları gözönüne alınarak hesaplanmalı ve reaktör hacmi buna göre hesaplanmalıdır. Pratikte nitrifikasyon karbonlu organik 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. Çamur yaşının belirli seviyede seçilmesi ile (θc≤ 10 gün) sadece organik karbon giderimi de sağlanabilir.

 

Biyolojik çamurun stabilizasyonu, reaktörün içinde yani yüksek çamur yaşlarında uzun havalandırma yöntemine göre işletilmesi veya 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. (Kaynak: Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usüller Tebliği R.G. 20.03.2010 – 27527) 

 

 

• Reaktör tipinin seçimi,

• Yükleme kriterleri,

• Çamur üretimi,

• Oksijen ihtiyacı ve transferi,

• Besi maddesi ihtiyacı,

• Filament (ipliksi) organizmaların kontrolü,

• Çıkış suyu özellikleri (deşarj standartları).

Reaktör Tipinin seçimi: Herhangi bir biyolojik prosesin tasarımında en önemli adımlardan biri kullanılacak reaktör veya reaktörlerin seçimidir. İşletme faktörleri;

 

• Arıtım prosesine hakim olan reaksiyon kinetiği,

• Oksijen transfer ihtiyacı,

• Arıtılacak atıksuyun özellikleri,

• Yerel çevresel koşullar,

• İnşaat, işletme ve bakım maliyetlerini içerir.

 

Bu faktörlerin önemi her uygulama için değişecektir.

Uzun Havalandırmalı : Klasik aktif çamur sistemlerinin değiştirilmiş bir şeklidir. Bu sistemde, çamur yükü çok düşük tutulduğundan mikroorganizmalar, çoğalma eğrisinde ölme fazında faaliyet gösterirler. Uzun süreli bir havalandırma uygulandığı için çamur yaşı yüksek olup daha stabil bir çamur elde edilmektedir. Sistemde oluşan fazla çamur, doğrudan çamur kurutma yataklarına veya mekanik su alma tesislerine verilebilir. Küçük (paket) arıtma sistemleri ve oksidasyon havuzları, uzun havalandırmalı aktif çamur tarzında çalışmaktadır. Uzun havalandırma sistemlerinde ön çökeltme havuzu ve çamur çürütücüler yoktur. Bundan dolayı, bu tip tesislerin inşaatı ve işletmesi konvansiyonel aktif çamur tesislerine göre çok daha kolaydır. Bu sistemde ham atıksu ızgara ve kum tutuculardan sonra doğrudan doğruya havalandırma havuzuna verilir. Atıksuyun havalandırma havuzunda kaldığı sürenin uzun olmasından dolayı bu ad verilmiştir. Bu sistem her ne kadar enerji tüketimi fazla olan bir proses olsa da, işletme kolaylıkları yüksek enerji bedelini dengelemektedir. Konvansiyonel aktif çamur sistemine göre bir diğer avantajı da %97-98 mertebesinde BOI giderim kapasitesidir. Atıksu üçüncü kademe arıtımdan sonra tekrar kullanılacak ise, bu proses özellikle tercih edilen prosestir. (Kaynak: Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usüller Tebliği R.G. 20.03.2010 – 27527)

 

 

Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği’nde biyolojik ünitelerin ve çöktürme havuzunun tasarımını içeren iki ayrı tasarım klavuzu oluşturulmuştur. Bu yöntemlerden birincisi klasik yöntem olup, bu yöntemde mevcut literatürdeki kaynaklar baz alınmıştır İkinci yöntemde ise ATV-DVWK-A 131E, 2000 Kriterleri kullanılmıştır. 

ATV-DVWK-A 131E, 2000 Standardında istenilen kriterleri mevcut olan tesisler için ATV-DVWK-A 131E, 2000 Tasarım Programı kullanılarak uygun arıtma tesis tasarımı yapılabilmektedir.