Atıksu Arıtma Tesisleri Tasarımına Yaklaşım
Transkript
Atıksu Arıtma Tesisleri Tasarımına Yaklaşım
C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc 8. ATIKSU ARITMA SİSTEMİ 8.1 Giriş Raporun bu bölümünde, önce mevcut Tatlar Atıksu Arıtma Tesisi tasarım esasları özetlenmiş, daha sonra tesisin olası genişleme ve / veya yeni ünitelerin ilavesi durumunda yapılacak tasarıma esas olmak üzere kullanılabilecek kriterler ayrıntılı olarak incelenmiştir. Mevcut tesis bir "askıda kültür arıtma sistemi" olan "aktif çamur sistemi" olduğundan, kriterler de sadece bu sistem için verilmiştir. İleride yapılacak çalışmalar sonucunda ortaya çıkabilecek ihtiyaçlar doğrultusunda, "tutunmuş kültür (biyofilm) sistemler" e ait tasarım esasları da verilecektir. Bu bölümde ele alınan atıksu arıtmalara ait kullanılan terminoloji aşağıda verilmektedir: ilk arıtma atıksudaki kum, çakıl, moloz ile yüzer yağları ve gresi gidermek için uygulanan arıtmadır; birinci derece arıtma atıksudaki askıdaki katı maddeleri fiziksel çökeltme suretiyle gidermek için uygulanan arıtmadır; gelişmiş birinci derece arıtma atıksudaki askıdaki katı maddelerle birlikte diğer bazı kirletici maddelerin -örneğin fosforun- kimyasal madde katkısı ile daha etkili çalışan bir çökeltme sistemi yoluyla giderildiği arıtmadır; biyolojik veya ikinci derece arıtma atıksudaki çözünmüş organik maddelerin ve bunların ölçüsü BOI5 veya KOİ' nin arıtılması için mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilen arıtmadır; üçüncü derece arıtma atıksudaki besi maddelerini ( azot ve fosfor ) gidermek için uygulanan arıtmadır; ve ileri arıtma üçüncü derece arıtma çıkış sularının ek fiziksel/kimyasal ayırma işlemlerinden geçirildiği arıtmadır. Akarsu deşarjı arıtılmış atıksuları bir boru hattı ile akarsu derinliğinin ve akıntılarının uygun olduğu bir noktaya taşıyan ve/veya arıtılmış atıksuyu akarsu ile seyrelmesi için difüzörler vasıtasıyla deşarj eden bir uzaklaştırma sistemidir. Tatlı, tuzlu veya acısu gölleri (alıcı ortam) fiziksel, biyolojik ve bakteriyolojik göstergelere göre deşarj açısından önemli aşağıdaki özelliklere sahip olabilir: Piknoklin acısu göllerinde farklı yoğunluktaki iki su tabakası arasında doğal olarak oluşan sınırdır; Piknoklin, nisbeten az tuzlu üst tabaka göl sularının tuzlu alt tabaka sularından daha düşük yoğunlukta olmasından kaynaklanmaktadır. Termoklin piknoklin'in sadece sıcaklık farklarıyla oluşan biçimi olup tatlısu göllerinde, haloklin ise piknoklin'in tuzluluk farklarıyla oluşan biçimi olup acısu göllerinde görülmektedir. Akarsularda ve göllerde biyolojik aktivite çeţitli göstergelerle ölçülür. Bunlardan en önemlisi birincil üretim olup, ortamdaki planktonların organik karbon üretiminin ölçütüdür; klorofil-a ise plankton veya alg konsantrasyonunun ölçütüdür; azot ve fosfor ise ötrofikasyonu (alg gruplarının aşırı gelişmesiyle kendini belli eden biyolojik aktivite hali) etkileyen sınırlayıcı besi maddelerinin ölçütüdür. Atıksuyun sebeb olduğu bakteriyolojik kirlenme derecesi ve buna bağlı olarak insanlara hastalık geçmesi riski toplam koliform ve fekal koliform gibi gösterge niteliğindeki organizmalarla ölçülür. Sıcak kanlı hayvanların sindirim sisteminde yaşayan bu mikrobiyolojik canlıların gösterge olarak kullanılmasının sebebi bunların çok sayıda olmaları ve dış ortamlarda hastalığa yol açan mikropların çoğundan daha yavaş ölmeleridir. IGEM Page 1 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc 8.2 Tatlar Atıksu Arıtma Sistemi 8.2.1 Planlamalar ve Kati Proje Mevcut tesisin kavramsal tasarımı, avan proje ve ihale dosyası Ekim 1988 ile Ocak 1990 arasında GKW Consult ve Su Yapı tarafından hazırlanmıştır. Tesisin müşavirlik hizmetleri için Nisan 1990' da GKW Consult ile yapılan anlaşma sonucu, tüm Kati Projeler Ekim 1992' de tamamlanmıştır. Bu arada ASKİ tesisin inşaat ve montajı için PREUSSAG NOELL / AEG / BROCHIER / YÜKSEL Konsorsiyumu ile Haziran 1992' de sözleşme yapmış ve bu sözleşmeye göre tesisin 1. Aşama inşaatı tamamlanarak işletmeye alınmıştır. Proje alanı Ankara Metropolitan Alanı olarak tanımlanan yatırım 3 aşamalı bir plan dahilinde yürütülmektedir. Bu plan GKW tarafından; 1. Aşama: 2002 yılında 3.920.000 eşdeğer nüfusa hizmet verecek ve organik madde giderimi yapacak tesisin inşaatı 2. Aşama: Bu tesisin 4.833.000 eşdeğer nüfusa hizmet edecek şekilde genişletilmesi 3. Aşama: Tesise, 6.228.300 eşdeğer nüfusa hizmet edecek ve organik maddeyle birlikte azot / fosfor giderecek ünitelerin ilave edilmesi şeklinde verilmiştir. Tesiste, 1. Aşama kapsamında yeralan ve Şekil 8.1' de gösterilen üniteler aşağıda sıralanmıştır. Bu ünitelerin inşaat aşamalarının ayrıntıları Tablo 8.1' de verilmiştir. Fonksiyonel Yapılar Atıksu Arıtma Üniteleri • • • • • İlk Arıtma Üniteleri Kaba ve İnce Izgaralar Havalandırılmış Kum Tutucu Kum Ayırıcılar ve Tambur Elekler İlk Çökeltme Havuzları Havalandırma Havuzları Son Çökeltme Havuzları Çamur Geri Devir Pompa İstasyonları Çamur Arıtma Üniteleri • • • • • • Ham Çamur Yoğunlaştırıcı Havasız Çamur Stabilizasyonu Gaz Depolama Tankları Stabilize Çamur Yoğunlaştırıcılar Bant Filtre Presler Çamurun Depolanma ve Uzaklaştırılması İçin Sistemler Fonksiyonel Olmayan Yapılar Giriş Kontrol Binası, İdari Bina, Kantin/Büfe, Isı Merkezi, Soyunma Odaları, Atölye, Garaj, Cami, Spor Sahası, Lojmanlar, Yollar. IGEM Page 2 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Tesisin GKW tarafından hazırlanan Avan ve Kati Projeleri ve çeşitli raporlara göre tasarım kriterleri aşağıda ayrıntılı olarak incelenmektedir. 8.2.2 Arıtma İhtiyacı Bir atıksu arıtma tesisinin tasarımında ilk adım, arıtılacak su ile alıcı ortama deşarj edilecek suyun karakteristiklerinin belirlenmesidir. Atıksu arıtma tesisinin üniteleri, atıksuyu istenilen karakteristiğe dönüştürecek çok sayıda alternatif sistem arasından, yerel özellikler gözönüne alınarak, elde edilebilir teknoloji ve yatırım maliyetleri değerlendirilerek seçilmektedir. Nitekim Tatlar Atıksu Arıtma Tesisi için de aynen bu prosedür uygulanmıştır. 8.2.2.1 Atıksu Karakteristikleri Kati Proje Raporu' na göre mevcut sistemin tasarımında esas alınan atıksu debileri Tablo 8.2' de ve atıksu özellikleri Tablo 8.3' de verilmektedir. 8.2.2.2 Arıtılmış Su Karakteristikleri Arıtmadan çıkan su Ankara Çayı' na deşarj edilecektir. Yürürlükteki Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (SKKY) çerçevesindeki deşarj standartlarına göre, nüfusu 10.000' den büyük yerleşimlerin deşarj suyu BOI = 45 mg/l KOI = 100 mg/l AKM = 30 mg/l pH = 6-9 özelliklerini sağlamalıdır. Aynı yönetmelikte, Kıtaiçi Yüzeysel Sular yararlı kullanım amaçları ve kalitelerine göre sınıflandırılmış olup, bu sınıfların herbiri için akarsu havzalarında alınacak önlemler veya alıcı ortam standartları da aşağıdaki şekilde verilmektedir. • Sınıf I sularda, içmesu havzaları uzun mesafeli koruma alanı için verilen tedbirler geçerlidir, • Sınıf II sulardan içmesu temini amacıyla kullanılacak olanlara hiçbir şekilde atıksu boşaltımı yapılamaz. Bunun dışındaki kullanımlar için, kaliteyi korumak esastır, • Sınıf III sularda, teknik ve ekonomik açıdan tutarlı ise kaliteyi iyileştirmeye çalışmak esastır, • Sınıf IV sularda ise amaç, bir havza yönetim planı çerçevesinde kaliteyi iyileştirmektir. Ankara Çayı, Ankara’dan yaklaşık 140 km sonra Sakarya Nehri’ne dökülmekte ve Sakarya Nehri birleşimden hemen sonra Sarıyar Baraj rezervuarına boşalmaktadır. Bu rezervuar halen hidroelektrik enerjisi sağlamak ve sulama suyu temini için depolama amaçlı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca rekreatif kullanımlara hizmet etmektedir. Rezervuardan içmesu kaynağı olarak yararlanılması düşünülmemektedir. SKKY' ne göre bu tür kullanımlara hizmet eden göllere yapılacak deşarjlarda, ötröfikasyon kontrolü açısından azot ve fosfor giderimi yapılması ve gölde su kalitesinin aşağıdaki değerleri sağlaması önerilmektedir. pH = 6.5-8.5 KOI = 3-8 mg/l ÇO = 5.0-7.5 mg/l AKM = 5-15 mg/l Toplam Koliform = 1000 EMS/100 ml Toplam Azot = 0.1-1.0 mg/l Toplam Fosfor = 0.005-0.1 mg/l IGEM Page 3 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Ankara Çayı uzun yıllar Ankara batısındaki tarım alanlarının sulanmasında kullanılmıştır. Ancak, giderek artan kirlilik nedeniyle, doksanlı yıllardan sonra sulama amaçlı su çekimleri durdurulmuştur. GKW ve Su Yapının planlamaları sırasında Ankara Çayı’ nda yapılan izleme çalışmaları, arıtmasız doğrudan yapılan atıksu deşarjları nedeniyle Ankara Çayı su kalitesinin Sınıf IV olduğunu göstermektedir. SKKY' ne göre, bu durumda bir havza yönetim planı çerçevesinde kaliteyi iyileştirmek esastır. Nitekim, GKW bu amaçla bir akarsu modeli kullanarak menbadan Sarıyar Barajı' na kadar Sakarya Nehri’ nde ve kolları olan Porsuk Çayı ile Ankara Çayı' nda su kalitesini, havzadaki çeşitli yerleşim merkezlerine yapılabilecek arıtmalar için incelemiştir. Tüm bu incelemelerin ışığında; • Kısa vadede (1. Ve 2. Aşamalar) Ankara arıtma deşarjında; BOI = 30 mg/l ve AKM = 30 mg/l ( Bu değerler SKKY deşarj standartlarından düşüktür). • Uzun vadede ise, Havzadaki diğer kirletici kaynakların da arıtmalarını tamamlamış olacağı varsayılarak, Sarıyar baraj Göl' ünde ötrofikasyonu önlemek amacıyla Ankara arıtma deşarjında; Toplam Azot < 5 mg/l ve Toplam P< 2 mg /l olacak şekilde Tatlar Atıksu Arıtmanın planlanmasına karar verilmiştir. 8.2.2.3 Arıtma İhtiyacı Yukarıda belirlenen atıksu ve deşarj suyu karakteristiklerine göre arıtılması gerekli parametreler ve ihtiyaç duyulan arıtma oranları Tablo 8.4' te verilmiştir. Tablo 8.4 Ankara Metropolitan Alan Arıtma İhtiyacı Parametre Giriş Kısa dönem Uzun dönem Çıkış Kısa dönem Uzun dönem Arıtma oranı ( % ) Kısa dönem Uzun dönem BOI KOI AKM PH Top. N Top.P 308 275 Kullanılmamış 300 300 Verilmemiş 50 10 30 10 Kullanılmamış 30 Verilmemiş 5 2 90 Kullanılmamış 90 Verilmemiş - 8.2.3 96 90 80 Tatlar Atıksu Arıtma Tesisi Karakteristikleri ve Tasarım Kriterleri 8.2.3.1 Genel Bilgiler Hazırlanan Kati Projelere göre tesisin konumu ve genel vaziyet planı, sırasıyla Şekil 8.2 ve Şekil 8.3' de gösterilmiştir. Şekil 8.4' te ise tesisin 3. aşamasındaki genel vaziyet planı verilmiştir. Tesisin ilk arıtma sonrası, 2.aşama sonunda 4 kola ayrılarak ikinci derece arıtmaya alınması düşünülmüştür. Bu kolların herbirinde 4 ilk çökeltme, 4 havalandırma ve 8 son çökeltme havuzu bulunmaktadır. 1. aşamada, 1. ve 2. kollar ile 3. kolun yarısı IGEM Page 4 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc devreye alınmıştır.Tesisin toplam yerleşim alanı 180 ha olarak düşünülmüştür. Tesisteki ünitelerin özellikleri aşağıda özetlenmiştir. 8.2.3.2 İlk Arıtma Üniteleri İlk arıtma öncesi tesiste • ana kanal • kum-çakıl kapanı • bypass savağı yeralmaktadır. Ana kanal, 4.8*3.6 m boyutlu ve yan duvarları 1/3 eğimli bir trapez kesitli açık kanal olup, akar kotu 767.00 m dir. Akar kotun max. 768.96 m 'ye çıkması halinde bir bypass savağı devreye girerek fazla suyu Ankara Çayı' na boşaltmaktadır. Büyük parçalı katılar kanal başlangıcında kum-çakıl kapanında tutulmaktadır. Tesisin İlk Arıtma Üniteleri • • • Kaba ve ince ızgaralar ile atık iletim, taşıma ve su alma üniteleri Havalandırılmış kum tutucu Kum ayırıcılar ve yağ/köpük ayırıcı tambur elekler olup, bunların herbirinin tasarım kriterleri ve bu kriterlere göre seçilen boyutları Tablo 8.5 ve Tablo 8.6' da verilmiştir. Izgaralarda tutulan atıklar bir bantla konteynerlere ve filtre preslere taşınmaktadır. Kum tutucularda çökelen inorganik ve organik maddeler, kum ayırıcılara gönderilmekte ve burada yıkanarak biribirinden ayrılmakta; kum tutucuda yüzen yağ/köpük ise sıyrılarak tambur eleklere gönderilmekte ve burada suyundan ayrılmaktadır. Bu suların tamamı arıtma tesisine geri gönderilmektedir. 8.2.3.3 İlk Çökeltme Havuzları İlk arıtmadan alınan sular, önce her 4 çökeltme havuzuna bir adet olmak üzere düzenlenmiş dağıtım odalarına gönderilmektedir. Çökeltme havuzlarının tasarım kriterleri ve buna göre yapılan boyutlandırma Tablo 8.7' de verilmektedir. 8.2.3.4 Havalandırma Havuzları Her kolda 4 havalandırma havuzu bulunmaktadır. Bunlar, ikişerli olarak düzenlenmiş olduğundan yapı olarak her kolda 2 havalandırma havuzu görülmektedir. Bu havuzlar, Tablo 8.8' de gösterildiği gibi, biyolojik organik madde gideriminde kullanılan klasik tasarım krıterlerine göre boyutlandırılmışlardır. Herbir tankta özellikleri Tablo 8.9' da verilmiş 9 adet yüzeysel havalandırıcı bulunmaktadır. 8.2.3.5 Son Çökeltme Havuzları Aktif çamur çökelmesinde kullanılan son çökeltme havuzlarının boyutlandırılmasında kullanılan tasarım kriterleri ve havuz boyutları Tablo 8.10'da verilmiştir. 8.2.3.6 Gelecekte Azot ve Fosfor Giderimi Tesis son aşamada N ve P giderecek şekilde yeniden düzenlenecektir. Bunun için 1. ve 2. aşama sonunda inşaa edilmiş tüm havalandırma havuzları, gerekli iç düzenlemeler yapılarak denitrifikasyon yapan anoksik havuzlara dönüştürülecek, nitrifikasyon için ise IGEM Page 5 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc herbiri 18500 m3 hacmında, 32 adet yeni havalandırma havuzu inşaa edilecektir. Sisteme ait tasarım kriterleri ve seçilen boyutlar Tablo 8.11' de verilmiştir. Hernekadar GKW Kati Proje Raporu' nda biyolojik fosfor gideriminden sözediyorsa da, bununla ilgili herhangibir boyutlandırma yapılmamış, ancak fosfor giderimi için kimyasal çökeltmede kullanılacak FeCl3 hesabı verilmiştir. Buna göre sisteme günde 200 ton FeCl3 dozlanmalıdır. 8.2.3.7 Çamur Arıtma Üniteleri Seçilen çamur arıtma düzeni, ikinci derece arıtma için klasik ünitelerden oluşmaktadır. Ancak üçüncü derece arıtma için bu ünitelerde olası değişiklikler Kati Proje Raporunda verilmemiştir. Çamur Karakteristikleri İlk çökeltmeden gelen ham çamur ile son çökeltmeden gelen atık aktif çamur özellikleri Tablo 8.12' de verilmiştir. Bu iki çamur karıştırılarak yoğunlaştırıcılara verilmekte ve bu durumda oluşan çamur karakteristikleri de Tablo 8.12' de gösterilmektedir. Ham Çamur Yoğunlaştırıcı Tasarım kriterleri ve bu kriterlere göre hesaplanan boyutlar Tablo 8.13' de verilmiştir. Havasız Çamur Stabilizasyonu Tasarım kriterleri ve bu kriterlere göre hesaplanan boyutlar Tablo 8.14' de verilmiştir. Çamur dengesi ve biyogas üretimi ise Tablo 8.15' de gösterilmiştir. Stabilize Çamur Yoğunlaştırıcılar Tasarım kriterleri ve bu kriterlere göre hesaplanan boyutlar Tablo 8.16' de verilmiştir. Bant Filtre Presler Tasarım kriterleri ve bu kriterlere göre hesaplanan boyutlar Tablo 8.17' de verilmiştir. Çamurun Uzaklaştırılması GKW çamurun uzaklaştırılması için bir strateji geliştirmemiş, ancak 1.Aşama çamurunun katı atık döküm alanına gönderilmesini planlamıştır. Çamur uzaklaştırma stratejisi geliştirmeden, çamur arıtma ünitelerinin gerekçesini anlayabilmek mümkün olmamıştır. 8.2.4 Arıtma Tesisi İşletme Sonuçları Bu konuda ele geçen bilgiler halen değerlendirilmektedir. 8.3 Türkiye Metropol Kentlerinde Atıksu Arıtma Tesisleri Tasarım Kriterleri Bu konuda halen bilgi ve döküman eksikliği bulunmaktadır. Bu eksik giderildiğinde gerekli değerlendirmeler yapılabilecektir. IGEM Page 6 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc 8.4 Uluslararası Tasarım Kriterleri 8.4.1 Genel Bilgiler Mevcut TATLAR Atıksu Arıtma Tesisi planlamasında nihai hedef olarak azot ve fosfor giderimi verilmiştir. Tesis üniteleri bu hedefe ulaşacak esnekliğe sahip olacak şekilde boyutlandırılmış olup, halen sadece BOI ve AKM giderimi yapılmaktadır. Uluslararası uygulamalara bakıldığında N ve P giderimi için çok değişik sistem seçenekleri olduğu görülmektedir. Ancak bunların çoğu Ankara' da mevcut sisteme uygulanamayacağından, bu bölümde sadece gelecekte mevcut sistemle integrasyonu sağlanabilecek seçenekler üzerinde durulmaktadır. 8.4.2 Askıda Kültür Sistemlerde Organik Madde, Azot ve Fosfor Giderimi Bu rapor aşamasındaki ilk izlenim ve değerlendirmelere göre, gelecekte mevcut sistemle integrasyonu sağlanabilecek ana alternatif sistemin proses akım şeması Şekil 8.5' de verilmiştir. Bu sistem biyolojik fosfor ve azot giderimi yapan ve düşük fosfor çıkış değerleri için kimyasal fosfor çökeltiminin simültane uygulandığı bir sistemdir. Ham atıksu önce kaba ve ince ızgarlardan daha sonra havalandırmalı kum tutuculardan geçer ve kum ve yağ giderilir. Havalandırmalı kum tutucularda bekletme süresi yaklaşık 3 dk. ( mak. saatlik debiye göre) seçilir. Daha sonra ilk çökeltme havuzuna geçer. Burada katı madde çökelmesi ile %60 AKM ve %30 BOI5 giderimi sağlanır. İlk çökeltme için bekletme süresi 1-2 saat ( ortlama debide) alınır. Atıksu daha sonra anaerobik, aerobik ve anoksik olmak üzere üç bölümden oluşan biyolojik arıtma sistemine geçer. Anaerobik tanklarda; mikroorganizmalar tarafından aerobik kısımda biyolojik olarak giderilmek üzere, fosforun biyokimyasal reaksiyonlarla serbest kalması sağlanır. Biyolojik fosfor giderimi için anaerobik tanklarda bekletme süresi 2 saat ( mak. saatlik debiye göre) seçilir. Anoksik kısımda denitrifikasyon olurken, aerobik kısımda ise BOI5 ile biyolojik fosfor giderimi ve nitrifikasyon süreçleri gerçekleşir. Nitrifikasyon için gerekli çamur yaşı atıksu sıcaklığına bağlıdır. Çamur yaşı ile sıcaklık arasında ilişki vardır. Örneğin atıksu sıcaklığının 10 oC olması halinde gerekli çamur yaşı 10 gündür. Bu değer 15 oC için 5 güne kadar düşer. Nitratça zengin atıksuyu aerobik kısımdan denitrifikasyona alabilmek için atıksu anoksik bölgeye 4-5 kez geri devir yaptırılır. Atıksu içindeki azotun bir kısmı biyolojik prosesler sırasında oluşan çamurun içinde tutulur. Tutulma miktarı biyolojik çamur üretiminin %4 'ü olarak kabul edilir. Atıksu içinde kalan azot ise anoksik koşullarda oluşan denitrifikasyon prosesi ile giderilir. Denitrifikasyon hızı karbon kaynağına ve atıksu sıcaklığına bağlıdır. Aktif çamur tankları 2 ila 7 kg AKM/m3 askıda madde konsnatrasyonlarında işletilebilirler. Yüksek askıda madde konsantrasyonlarında proses tank hacimi azalırken, son çökeltme havuz hacmi artar. Buna karşılık düşük askıda madde konsantrasyonlarında proses tank hacmi artarken, son çökeltme havuz hacmi azalır. Bunun için askıda madde konsatrasyonu ekonomik optimizasyon ile seçilmelidir. Normal aralık 3-5 kg AKM/m3' tür. Mikroorganizmalar ( aktif çamur) atıksudan son çökelme tanklarında ayrılır. Son çökeltme havuzları çıkış max. askıda madde konsantrasyonu ve çökeltme havuzu max. çamur hacmi yüzeysel yüküne göre projelendirilir. Hacimsel çamur yüzeysel yükü; hidolik yüzeysel yük ( m3/m2/h) ile çamur indeksi ( SI ) ve proses tankında askıda katı madde konsantrasyonu çarpımıdır. Bilinen aktif çamur sistemi askıda madde konsantrasyonu (MLSS) ve çamur indeksi için hidrolik yüzeysel yük ve çıkış askıda madde konsantrasyonları arasında lineer bir ilişki bulunur. Konvansiyonel biyolojik IGEM Page 7 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc arıtma için SI genellikle yaklaşık 75 ml/g'dır. Biyolojik azot giderimini içeren arıtma tesislerde de yüksek değerler beklenir. Biyolojik olarak fosfor giderilen ve çökelmenin aynı anda gerçekleşmediği sistemlerde SI isE genelde yaklaşık 105 ml/g dir. Demir tuzlarının ilave fosfor giderimi için eklenmesi durumunda SI değeri azalır. Çökeltilen çamur prosese geri devredilirken, arıtılmış atıksu cazibeyle Ankara Çayı’na deşarj edilir. Biyolojik çamur üretiminde ürün faktörü aktif çamur sistemindeki çamur yüküne ( kg BOI5/Kg MLSS) bağlıdır. Kimyasal çamur üretimi ise proses tankına ilave edilen kimyasal madde miktarına bağlıdır. Örneğin her bir kg FeSO4.7H2O ilavesinde 0.55 kg AKM oluşur. İlk çökeltme tanklarından alınan ham çamurun, ağırlıklı yoğunlaştırıcı ile suyu kısmen azaltılır. Biyolojik fosfor giderimi sebebi ile susuzlaştırma aşamasına kadar çamur, aerobik koşullarda tutulmalıdır. Bu sebeple çamur, aktif çamur havalandırma havuzlarının aerobik kısmından çekilerek, çözünmüş hava flotasyon (DAF) sistemlerinde yoğunlaştırılır. İlk çökeltme havuzu çamurları ile biyolojik çamur yoğunlaştırma sonrası birleştirilerek santrifuj veya filte preslerde susuzlaştırılır. Ancak bu susuzlaştırma işlemine çamur uzaklaştırma stratejisinden sonra karar verilmelidir. Ana alternatifin GKW önerisinden başlıca farkları; • • • biyolojik fosfor gideriminde gerekli anaerobik bölme ilavesi çamur arıtımında, anaerobik ortamı önleyen ve böylece çamurda tutunmuş fosforun tekrar serbest kalmasını engelleyen, atık aktif çamur için çözünmüş hava yüzdürmesi ile yoğunlaştırma çamur arıtımında, anaerobik ortam nedeniyle çamurda tutunmuş fosforun tekrar serbest kalmasını sağlayan anaerobik stabilizasyon tesisinin devre dışı kalması Bu ana alternatiften değişik seçenekler çıkartmak mümkündür. Örneğin biyolojik fosfor gideriminden tamamen vazgeçilerek, sadece kimyasal fosfor giderimi yapılabilir. Genellikle infiltrasyonun yüksek olduğu veya kısmen birleşik eski kanal sistemlerinde görülen, BOI konsantrasyonlarının düşük olması halinde biyolojik fosfor giderimi ile beklenen çıkış değerleri sağlanamayacaktır. Bu durumda kimyasal fosfor giderimini içeren bu seçenek tercih edilmelidir. Bu seçenekte ızgara ve kum tutuculardan sonra atıksu denitrifikasyon için anoksik tanka, daha sonra BOI5 giderimi ve nitrifikasyon prosesi için aerobik tanka geçer. Aerobik tanktan nitratça zengin atıksuların denitrifikasyon prosesi için anoksik tanka iletimini sağlamak için 4-5 kez geri devir işlemi yapılır. Aktif çamur, çıkış suyundan son çökeltme tanklarında ayrılır. Kimyasal fosfor giderimi için anoksik tanka demir tuzları ilave edilir. Çamur sisteme geri devrettirilirken, atıksu cazibeyle uzaklaştırılır. Biyolojik ve kimyasal çamur aerobik tanktan veya çamur geri devir hattından çekilerek ağırlıklı yoğunlaştırıcılarda yoğunlaştırılır ve santrifuj veya filte preslerde susuzlaştırılır. Aneorobik çamur stabilizasyonu yine uygulanmaz. Bunun tersine sadece biyolojik fosfor giderimi de kullanılabilir. Bu sistemde en az çamur üretimi, enerji kullanımı ve fosfor giderimi için kimyasal madde kullanılmazken çamurun yakılması halinde verimi de en yüksektir. Diğer taraftan, azot ve fosfor giderim verimi BOI/N ve BOI/ P oranlarının yüksek olmasına bağlıdır. Ancak bu ikinci durumda, şayet bugün olduğu gibi giriş atıksuyunda düşük BOİ' ler oluşur ve biyolojik P ve N giderimi için gerekli BOI/P ve BOI/N oranları sağlanmaz ise, biyolojik fosfor gideriminde bir diğer seçenek ilk çökeltme havuzlarının devre dışı bırakılmasıdır. Bu durumda biyolojik çamur aerobik tanktan veya çamur geri devir hattından çekilerek ağırlıklı yoğunlaştırıcılarda yoğunlaştırılır ve santrifuj veya filte preslerde susuzlaştırılır. Aneorobik çamur stabilizasyonu yine uygulanmaz. Tüm bu konular çalışmanın ilerleyen aşamalarında ayrıntılı olarak incelenecektir. IGEM Page 8 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Şekil 8.5 Ana alternatif sistem. Kimyasal Madde İlavesi Giriş Açık Kanal Izgaral ar Kum Tutuc u İlk Çökeltm e Havuzu Anaer Anoksik Aerobi obik k Geri Son Çökeltm e Tankı Çıkış devir Çamur geri devri Çözünmüş Hava Flotasyonu Ham Çamur Yoğunlaştıcı Çamur Akışı Atıksu Akışı Çamur Susuzlaştırma IGEM Page 9 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc 8.4.3 Organik Madde, Azot ve Fosfor Arıtma Tesisleri Tasarımı İçin Modeller Yukarıda arıtma tesisinin tasarımı için kullanılabilecek genel kriterler verilmiştir. Ancak biyolojik N ve P giderimi konusunda son 10 yıldır yapılan yoğun çalışmalar sonucu tesislerin tasarımı için çeşitli modeller geliştirilmiş olup, bunlardan ençok kullanılan başlıca modeller aşağıda sıralanmıştır: • • • • IAWQ Dinamik ve Kararlı Denge Modeli, Almanya Üniversiteleri Modeli, Almanya ATV Modeli, USEPA Modeli. Bunların arasında sistemin kinetiğinden yola çıkarak, son derece ayrıntılı hesap yapma olanağı sağlayan model IAWQ modelidir. Ancak bu modelin kullanılması için, atıksuyun son derece spesifik parametrelerinin ve sistemdeki tüm mikroorganizmaların gelişme kinetiğine ait katsayıların belirlenmesi gerekmektedir. Ayrıca simültane çözülmesi gerekli bağıntılar için bir bilgisayar modeli kullanma gereksinimi vardır. Buna karşın diğer modellerin bu gereksinimi olmadığından, mühendislerce son derece yaygın olarak kullanılmakta ve sistem kinetiğinde yapılan kabuller, pratikten kazanılan deneyimlerle, bazı amprik ifadeler kullanılarak dengelenmektedir. Nitekim TATLAR Arıtma Tesisi tasarımı ATV modeli kullanılarak yapılmıştır. Bu modellerin veri gereksinimleri Tablo 8.18' de biribirleriyle karşılaştırılmaktadır. Tüm yöntemlerde yapılan hesaplar ve bu hesaplarda kullanılan bağıntılar ise Tablo 8.19' da biribirleriyle karşılaştırılmaktadır. IGEM Page 10 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Tablo 8.18 Modeller İçin Gerekli Veriler IAWPRC ÜTY A131 USEPA-SEDLAK Atıksu debisi Ort./Pik atıksu debisi Ort./Pik atıksu debisi Atıksu Debisi Giriş akımındaki toplam KOİ Giriş akımındaki toplam BOİ Giriş akımındaki toplam BOİ Giriş akımındaki çözünmüş inert KOİ - - Giriş ve çıkış akımındaki BOİ - Giriş akımındaki partiküler inert KOİ - - - Giriş akımındaki kolay ayrışabilir KOİ - - - Giriş akımındaki AKM Giriş akımındaki AKM Giriş akımındaki AKM - Giriş akımındaki TKN Giriş akımındaki Ort./Max.TKN Giriş akımındaki TKN Giriş akımındaki NH4-N - Giriş akımındaki Ort./Max.TKN - - Giriş akımındaki NO3-N Giriş akımındaki NO3-N Giriţ akımındaki NO3-N - Giriş akımındaki çöz. inert org.N - - - Çıkış akımındaki NH4-N Çıkış akımındaki NH4-N Çıkış akımındaki NH4-N - Çıkış akımındaki NO3-N Çıkış akımındaki NO3-N Çıkış akımındaki NO3-N - Oksijen konsantrasyonu - Oksijen konsantrasyonu Atıksu sıcaklığı Atıksu sıcaklığı Atıksu sıcaklığı Oksijen konsantrasyonu Atıksu sıcaklığı pH Alkalinite Alkalinite Alkalinite Heterotrofik biyokütle dönüşüm oranı Heterotrofik biyokütle dönüşüm Heterotrofik biyokütle oranı dönüşüm oranı Ototrofik biyokütle dönüşüm oranı Ototrofik biyokütle dönüşüm Ototrofik biyokütle dönüşüm oranı oranı Çözünmüş kalıcı ürün oluşum katsayısı İçsel solunum yaklaşımında biyokütlenin inert fraksiyonu Aktif biyokütlenin azot içeriği Aktif biyokütlenin azot içeriği Aktif biyokütlenin azot içeriği İnert biyokütlenin azot içeriği İnert biyokütlenin azot içeriği İnert biyokütlenin azot içeriği Heterotroflar için maksimum spesifik Heterotroflar için maksimum Heterotroflar için maksimum çoğalma hızı spesifik çoğalma hızı spesifik çoğalma hızı Ototroflar için maksimum spesifik Ototroflar için maksimum Ototroflar için maksimum çoğalma hızı spesifik çoğalma hızı spesifik çoğalma hızı Heterotroflar için spesifik bozunma hızı Ototroflar için spesifik bozunma hızı Heterotrof çoğalmada yarı doygunluk sabiti Ototrof çoğalmada yarı doygunluk sabiti Ototrofların oksijen yarı doygunluk sabiti Denitrifikasyon yapabilen mikroorganizma oranı - IGEM - - - - - - - - Çamur arıtımında geri Çamur arıtımında geri devrettilen suyun oranı devrettilen suyun oranı Giriş akımındaki biyolojik Giriş akımındaki biyolojik olarak ayrışmayan partiküler olarak ayrışmayan madde fraksiyonu partiküler madde fraksiyonu Ototrofik çoğalma için sıcaklık Ototrofik çoğalma için düzeltme faktörü sıcaklık düzeltme faktörü Heterotrofik çoğalma için Heterotrofik çoğalma için sıcaklık düzeltme faktörü sıcaklık düzeltme faktörü Anoksik solunum düzeltme Anoksik solunum düzeltme faktörü faktörü Karbon oksidasyonu için ţok faktörü Azot oksidasyonu için ţok faktör Emniyet faktörü Emniyet faktörü Page 11 Ototrofik biyokütle dönüşüm oranı Ototroflar için spesifik bozunma hızı Ototrof çoğalmada yarı doygunluk sabiti Ototrofların oksijen yarı doygunluk sabiti Emniyet faktörü 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Tablo 8.19 Biyolojik N ve P giderilen askıda kültür sistemlerin tasarımında kullanılan modeller Alkalinite Hesabı: IAWPRC ∆S ALK = S ALKO + ÜTY 1 S − S NHO + S NOO − S NO 14 NH [ ] S ALK = S K + A131 1 S + S NOO − S NO 14 NH [ ] USEPA-SEDLAK S ALK = S ALKO − 0.007( S NHO − S NH + S NO ) S ALK = 7.14( N OX ) Salınım Faktörü: IAWPRC Hesaplanmıyor. ÜTY Nüfus <20000 kiţi ise S=2 Nüfus >20000 kiţi ise S=1.7 A131 Hesaplanmıyor. USEPA-SEDLAK Hesaplanmıyor. Aerobik Çamur Yaşı: IAWPRC 1 θ XA = ) µ A − bA ÜTY θ XA = f ′ ∃ µA A131* 1 S NH max f − b A f T ,bA S K NH + S NH max T , A min θ XA = f 1 µ∃A 1103 . T −15 USEPA-SEDLAK θ XA = 1 f′ µ N − k Nd *) Hizmet nüfusu 100000’den büyük sistemler için. VD/V Seçimi: IAWPRC VD/V≤ 0.5, seçim IGEM ÜTY VD/V seçilmektedir. Page 12 A131 0.2< VD/V<0.5, seçim 09.03.2009 USEPA-SEDLAK - C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Tablo 8.19 devamı Toplam Çamur Yaşı: IAWPRC θX = ÜTY θ XA θX = 1 − VD / V A131 θ XA min θ X = 1 − VD / V USEPA-SEDLAK min θ XA 1 − VD / V θX = θ XA Vaerobik Hızlandırma Faktörü: IAWPRC a=2.95 (100.VD/V)-0.235 ÜTY a= 2.95 (100.VD/V)-0.235 A131 Hesaplanmıyor. USEPA-SEDLAK Hesaplanmıyor. Karbon Oksidasyonu İçin Oksijen İhtiyacı: IAWPRC OI H = QE C S 0* OIH=(1-YN-YP)Q(CSO-SS) ÜTY A131 0.5 + 0.24YH θ X f T ,bH 0144 . θ X 1072 . T −15 1 + 0.08θ X 1072 . 1 + bH f T ,bH θ X USEPA-SEDLAK T −15 OI H = QE C S 0* IAWPRC gibi. Azot Oksidasyonu İçin Oksijen İhtiyacı: IAWPRC OIN=4.57 Q NOX IGEM ÜTY Hesaplanmıyor. Page 13 A131 OIA=4.6 SNO+1.7ND 09.03.2009 USEPA-SEDLAK IAWPRC gibi. C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Tablo 8.19 devamı Toplam Oksijen İhtiyacı: IAWPRC ÜTY V OI = A OI H + 4.57QN OX cV A131 [ Hesaplanmıyor. OI = OI H f C + (4.6S NO USEPA-SEDLAK Csa + 17 . ND) Csa − C x ] OI = 4.33 N OX Denitrifikasyon Potansiyeli: IAWPRC ND = 1 OI HR V D η (OI H − OI HR ) + Q 2.86 V c 2.86 ÜTY A131 0.24YH θ X f T ,bH af V N D = D E C S 0* D (0.5 + ) V 1 + bH f T ,bH θ X 2.86 N D = S 0* 0.8.0.75 V D OI H 2.9 V USEPA-SEDLAK* ND=RN.t *) Nitrifikaston kapasitesi Biyokütle Bünyesindeki Azot: IAWPRC NX = ÜTY 1 (i P + i P ) Q XB XH XE XE N X = i XB VX H θX + i XB A131 VX A θX + i XB VX E θX Tablo 8.19 devamı IGEM Page 14 09.03.2009 N X = bAS 0* USEPA-SEDLAK A 131 gibi. C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Oksitlenen Azot: IAWPRC N OX = C NTO − S NT − N X ÜTY A131 N OX = C NTO + rX N X + N FK − S ION − S NH − N X N OX = C NTO − S NH − S ION − N X USEPA-SEDLAK N OX = S NH 0 − N X İndirgenmesi Hedeflenen Azot: IAWPRC Hesaplanmıyor. ÜTY A131 N D* = N OX + S NOO − S NO N D* = N OX + S NOO − S NO USEPA-SEDLAK Hesaplanmıyor. Atılan Çamur: IAWPRC ÜTY PXT = PXH + PXE + PXA + PXI PXT = VX T θX = V θX (XH + X A + XE) PXT = VX T θX A131 V = (XH + XA + XE) USEPA-SEDLAK A 131 gibi. θX Toplam Hacim1: IAWPRC V = PXT ÜTY θX V = PXT XT A131 θX V = PXT XT 1 ) Daha önce seçilen VD/V oranından aerobik ve anoksik bölgelerin hacimlerini bulmak mümkündür. Tablo 8.19 devamı Biyokütle Konsantrasyonu: IGEM Page 15 09.03.2009 θX XT USEPA-SEDLAK A 131 gibi. C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc IAWPRC Seçim* *) Genellikle 2000-3000 mg/l arasında seçilmektedir. ÜTY Seçim* A131 Seçim* USEPA-SEDLAK Seçim* ÜTY A131 USEPA-SEDLAK Hesaplanmıyor. Çamur Yükü: IAWPRC Hesaplanmıyor. * 0 * 0 QS F = M X TV S F 1 = = M X T θ YN θ X Geri Devir Oranı: IAWPRC R= IGEM ÜTY ND S NO A131 N R= D S NO Page 16 R= 09.03.2009 ND S NO USEPA-SEDLAK R= S NH 0 − S NHe −1 S NOe C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Tablo 8.19 için Notasyon Listesi: Q: Debi, m³/gün, CTO:Giriş akımındaki toplam organik madde, mg/lt KOİ, SIO: Giriş akımındaki çözünmüş inert organik madde , mg/lt KOİ, XIO: Giriş akımındaki partüküler inert organik madde, mg/lt KOİ, SSO: Kolay ayrışabilir organik madde konsantrasyonu, mg/lt KOİ, S 0* : Giriş akımındaki ortalama organik madde konsantrasyonu, mg/lt BOİ5, AKMO: Giriş akımındaki AKM, mg/lt KOİ, CS: Ayrışabilir organik madde, mg/lt, CNTO: Giriş akımındaki ayrışabilir organik azot ve amonyak azotu toplamı, mg/lt, SNHO: Giriş akımındaki amonyak konsantrasyonu, mg/lt, SNOO: Giriş akımındaki nitrat azotu konsantrasyonu, mg/lt, SION: Giriş akımındaki çözünmüş inert organik azot konsantrasyonu, mg/lt, SNHe: Çıkış akımındaki amonyak azotu konsantrasyonu, mg/lt, SNOe: Çıkış akımındaki nitrat azotu konsantrasyonu, mg/lt, SO: Oksijen konsantrasyonu, mg/lt, T: Sıcaklık, °C , YN: Gözlenen dönüşüm oranı, YH: Hetotrofik biyokütle dönüşüm oranı, YA: Ototrofik biyokütle dönüşüm oranı, YP: Çözünmüş kalıcı ürün oluşumu katsayısı, fE: İçsel solunum yaklaşımında biyokütlenin inert fraksiyonu, iXB: Aktif biyokütlenin azot içeriği, grN/grUAKM, iXE: Inert biyokütlenin azot içeriği, grN/grUAKM, µ, µN:Spesİfİk çoğalma hızı, 1/gün, µH: Heterotroflar için maksimum spesifik çoğalma hızı, 1/gün, µA: Ototroflar için maksimum spesifik çoğalma hızı, 1/gün, bH: Heterotrofların spesifik bozunma hızı, 1/gün, bA, KNd: Ototrofların spesifik bozunma hızı, 1/gün, Ks: Hetetrofik çoğalmada yarı doygunluk sabiti, mg/lt, KNH: Ototrofların yarı doygunluk sabiti, mg/lt, KOA: Ototrofların oksijen yarı doygunluk sabiti, mg/lt, η: Denitrifikasyon yapabilen mikroorganizma oranı, θ: Hidrolik bekletme süresi, θX: Çamur bekletme süresi, gün, θXA: Aerobik çamur bekletme süresi, gün, OI: Oksijen ihtiyacı, kg/gün, OIH: Karbon oksidasyonu için gerekli oksijen miktarı, kg/gün, OIHR: Kolay ayrışabilen substratın oksijen ihtiyacı, kg/gün, SALK: Alkalİnİte konsantrasyonu, mg CaCO3/lt, NX: Biyokütle bünyesine geçen azot miktarı, mg/lt, NOX: Oksitlenen azot miktarı PXT: Net üretilen biyokütle miktarı, gr/gün, PXA: Sistemde üretilen ototrofik biyokütle miktarı, gr AKM/gün, PXH: Sistemde üretilen hetetrofik biyokütle miktarı, gr AKM/gün, PXE: Sistemde üretilen biyokütle miktarı, gr AKM/gün, ND*: Indİrgenmesİ hedeflenen nitrat azotu miktarı, mg N/lt, ND: Denitrifikasyon potansiyeli, mg/lt, XT: Biyokütle konsantrasyonu, mg/lt, XA: Hetetrofik biyokütle konsantrasyonunu, mg AKM/lt, XH: Ototrofik biyokütle konsantrasyonunu, mg AKM/lt, XE: Inert biyokütlekonsantrasyonu, mg AKM/lt, VA: Aerobik aktif çamur havuzu hacmi,m³, VD: Anoksik aktif çamur havuzu hacmi, m³, V: Toplam hacim,m³, c: Hacim düzeltme faktörü, a: Anoksik solunum hızlandırma faktörü, F/M: Organik yükleme oranı, grKOİ/grUAKMgün, f′: Emniyet faktörü, fT,A: Ototrofik çoğalma için sıcaklık düzeltme faktörü, fT,bA: ototrofik bozunma için sıcaklık düzeltme faktörü, fD: Anoksik solunum düzeltme faktörü, fC: Karbon oksidasyonu için sok faktörü, fN: Azot oksidasyonu için ţok faktörü, EC: Karbon giderim verimi, SK: Giriş akımındaki karbonat sertliği, mg/lt, Csa: Oksijen doygunluk sabiti, mg O2/lt, CX: Ortamdakİ oksijen konsantrasyonu, mg O2/lt, rX: Çamur arıtımında devretirilen suyun oranı, R: Geri devir oranı, Vaerobik : Aerobik hacim fraksiyonu IGEM Page 17 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc 8.4.4 Çamur Arıtma ve Uzaklaştırma Yöntemleri Bu bölümde TATLAR Atıksu Arıtma Tesisine ait çamur yönetim stratejilerinin oluşturulmasında gerekli olabilecek çamur arıtma ve uzaklaştırma yöntemleri tanıtılmakta ve bu yöntemler biribirleriyle karşılaştırılmaktadır. 8.4.4.1 Çamur Arıtma Yöntemleri Yoğunlaştırma Yoğunlaştırma çamurun hacminin azaltılması için içindeki suyun kısmen giderilmesi olarak tanımlanabilir. Ancak yoğunlaştırılmış çamurlar genellikle % 4 ila % 6 katı madde ihtiva eder ve halen akışkandırlar. Yerçekimi, yüzdürme veya santrifüj teknikleri ile uygulanmakta olan yoğunlaştırma proseslerinin şu fayda ve mahzurları vardır: Faydalar • • • • İleri arıtma gerektiren çamurların hacmini azaltarak ilk yatırım ve işletme maliyetlerini azaltır. Çökeltme tanklarından daha sık çamur atılmasına imkan tanıyarak, bu ünitelerin performansının artmasını sağlar. Gelen çamurun karışımını ve debi salınımını düzenler. Anaerobik stabilizasyondan önce kullanılması durumunda stabilizasyon verimini ve gaz üretimini arttırırken, ısıtma gereksinimini ve bakım masrafını azaltır. Mahzurları • • • • • Koku problemine sebep olabilir. Çamur bayatlayabileceği için şartlandırma için gereken kimyasal gereksinimini arttırabilir. Çamurun tipine bağlı olarak aşırı yoğunlaşma oluşması durumunda cazibeli akışa veya pompalama verimine engelleyici etki yapabilir. Oluşan su (süpernatant) genellikle geri devredildiği için arıtma sistemine ek bir yük getirir. Bu suda anaeorobik koşullar nedeniyle çamurdaki fosfat çözünür. Çürütücülerde karıştırma ve ısı transferinde problemlere yol açabilir. Stabilizasyon Çamur stabilizasyonu, çamurda bulunan patojenleri, organik maddeyi, dolayısıyla da kokuyu azaltmak için yapılır. Patojen azaltımı yüksek ısılarda veya uygun kimyasal maddelerde (yüksek pH) patojenleri öldürmek suretiyle gerçekleştirilir. Patojen azalımı, mikrobik gelişmeleri desteklemeyecek şekilde çamur yapısını değiştirerek sağlanır. Bu ayrıca koku ve çürüme potansiyelini de azaltır. Yaygın kullanıma sahip stabilizasyon prosesleri arasında sayılabilecek anaerobik çürütme, aerobik çürütme ve kireç stabilizasyonuna ait fayda ve mahzurlar aşağıda sıralanmıştır. Faydalar • • Anaerobik çürütme metan üretir, toplam çamur kütlesinin ve koku seviyesinin azalmasını sağlar. Anaerobik stabilizasyon ile toprak şartlandırıcısı olarak kullanılabilecek çamur üretmek mümkündür. IGEM Page 18 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc • • • • Anaerobik çürütme patojenleri etkisiz hale getirir. Aerobik çürütme sistemleri, anaerobik çürütme sistemlerine göre genelde daha düşük yatırım maliyeti ve işletme kolaylığı sağlar.. Aerobik sistemler, patojen miktarlarını azaltır, anaerobik sistemlerle yaklaşık olarak eşit miktarda uçucu katı madde giderimi sağlar ve ayrıca çamurdaki yağ ve çözünmüş hekzanların azaltılmasında etkili olurlar. Kireç stabilizasyonu düşük maliyetli, susuzlaştırılması kolay çamur üreten, tekil bir prosestir. Mahzurları • • • • • • • • Anaerobik çürütücülerin yüksek yatırım maliyeti vardır ve bozulmalara karşı hassastır. Anaerobik çürütücüler metan üreten bakterilerin büyümesini düţük bir seviyede tutar. Aneorobik ortamda çamurdaki fosfat çözünür ve arıtmaya geri devirle döner. Bu nedenle biyolojik fosfor giderim tesislerinde anaerobik çürütücü kullanılmaz. Aerobik sistemler kullanıldığında oksijen takviyesi için yüksek enerji maliyetleri ile karşılaşılabilir. Mekanik susuzlaştırma için son derece zayıf karakteristikli stabilize çamur üreten aerobik sistemler, aynı zamanda yoğunlaştırma için de çökelme karakteristiklerinin zayıf olması yüzünden zorluklarla karşılaşılmasına sebeb olabilir. Anaerobik sistemlerde sıcaklık, konum, tank imalatında kullanılan malzemenin türü verimi etkiler. Kireç stabilizasyonu, kireç ilavesiyle kimyasal olarak kararlı olmayan ve daha fazla kütleye sahip çamur ortaya çıkarır. Kireç stabilizasyonu daha yüksek ulaşım ve uzaklaştırma maliyetleri gerektirir. Çamurun Suyunun Alınması Susuzlaştırma, suyun kek oluşturmak üzere çamurdan ayrılması olarak tanımlanabilir. Yoğunlaştırma prosesleri ile ulaşılandan daha fazla hacim azalması elde etmek mümkündür. Susuzlaştırma, öncelikle son arıtma, uzaklaştırma veya faydalı kullanım proseslerinin yatırım ve işletme maliyetini azaltmak için yapılır. Çamurun susuzlaştırılması işleminde, katı madde konsantrasyonu %5'den %20'ye yükseltilirse, dörtte üçlük bir hacim azalması ve akışkan olmayan bir madde elde edilmesi sağlanır. Susuzlaştırma, çamur arıtma prosesinin yalnızca bir elemanıdır ve bütün sıvı ve katı arıtma kademelerinin performansı en elverişli duruma getirilecek ve toplam maliyetler en aza indirilecek şekilde atıksu arıtma sistemi içine entegre edilmelidir. Çoğunlukla kullanılan susuzlaştırma teknikleri; - Kurutma Yatakları - Kurutma Lagünleri - Pres Filtresi - Yatay Bant Filtre - Bant Pres ile Filtrasyon - Santrifüjle Su Alma Faydalar • Eğer kafi miktarda arazi varsa ve iklim koşulları uygunsa, kurutma yatak veya lagünleri en düşük yatırım maliyetine sahiptir. IGEM Page 19 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc • • • • • • • • • • • • Kurutma yatakları ve lagünleri çok az bir işletme tecrübesi, düşük enerji ve kimyasal madde tüketimi gerektirmekte ve çamur kararsızlığına karşı daha az hassasiyet göstermektedir. Kurutma yatakları tamamıyla mekanik olan metotlara nazaran daha yüksek katı madde konsantrasyonu sağlamaktadır. Kurutma lagünleri çamur akımı için tampon görevi görebilmektedir. Arıtma tesisindeki problemlerden kaynaklanan şok yüklemeler minimal etkiye yol açarak lagünlere sevk edilebilir. Kurutma lagünlerinde organik maddeler daha kararlı hale getirilir. Pres filtreleri ile su almada en yüksek katı madde konsantrasyonunu sağlanmakta, en aza indirilmiş üretim maliyeti ve sadece vasat miktarda enerji harcayarak filtre suyunda düşük AKM konsantrasyonuna (350 mg/lt) imkan tanımaktadır. Yatay bant filtreler çok kuru kek üretirken benzer performanstaki ekipmanlara kıyasla düşük enerji, düşük bakım ve ilk yatırım maliyeti ile asgari işletme tecrübesi gerektirmektedir. Yatay bant filtreler, sessiz, hızlı, otomatik, sürekli ve kompakt ekipmanlardır ve minimum düzeyde ek yapı gerektirmektedirler. Vakum filtrelerin bakım ihtiyacı diğer sürekli sistemlere kıyasla düşük, ilk yatırımı normal ve kalifiye operatör ihtiyacı azdır. Vakum filtreler ile birçok çamur çeşidine hizmet vermek, filtre suyunda düşük AKM konsantrasyonlarına ulaşmak ve toprağa uyumlu kekler üretmek mümkündür. Santrifüj filtreler temiz görünümlü, koku problemi hiç bulunmayan ya da az bulunan, işletmeye alınması ve devreden çıkarılması hızlı olan ve kolaylıkla kurulabilen ekipmanlardır. Basınçlı veya vakumlu filtrasyon sistemleri hariç tutulduğunda, santrifüj filtreler, diğer bütün çamur su alma işlemlerinde olduğundan daha fazla kuru kek üretmekte ve dar yüzey alanında yüksek işletim miktarı sağlamaktadır. Kapasite oranlarına karşı en düşük sermaye maliyetlerinden birine sahip olan santrifüjler, devamlı bir işletme dikkati de gerektirmemektedir. Mahzurları • • • • • • • • Kurutma yatakları, iklim şartlarından etkilenebilmekte ve ham çamurlar sebebiyle koku problemi ortaya çıkmaktadır. Kurutma yatakları ve lagünleri için etkili mühendislik analizlerine imkan tanıyan rasyonel mühendislik tasarım verileri yoktur, tamamen mekanik sistemelere göre daha fazla yer ihtiyacı göstermekte ve toplum açısından göze çarpıcı ve estetik olmayan nitelikleri bulunmaktadır. Kurutma lagünlerinde peryodik koku ve sineklenme problemleri ve ile karşılaşmak mümkündür. Pres Filtreler kesikli olarak çalışır ve ürettikleri keklerin bir yüzdesi parçalanması zor olan kireç ve metal tuzları ihtiva etmektedir. Pres Filtreler yönteminde yüksek işgücü ve sermaye maliyeti, özel destek yapıları, daha geniş işletme ve depolama alanı ihtiyacı, ve kimyasal ön arıtma gerekmektedir. Yatay bant filtreler besleme karakteristiklerine son derece hassas, hidrolik olarak işlenecek miktarla sınırlı çalışan ve şartlandırmanın gerektiği ekipmanlardır. Filtre bezi olarak kumaş kullanan diğer birimlerle karşılaştırıldığında daha az ömürlüdür. Bant preslerin yıkanması ve oluşturduğu kokular problem olabilir. IGEM Page 20 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc • • • • • Vakum filtreler diğer proseslere nazaran susuzlaştırılmış çamur kütlesi başına en fazla enerjiyi tüketen ekipmanlardır ve sürekli operatör dikkati gerektirmektedir. Vakum filtreler kullanıldığında filtre malzemesinin tıkanması ve pompa gürültüsü sorunlarıyla karşılaşılabilir. Vakum filtrelerin çalıştırılması için en az %3 katı madde konsantrasyonuna sahip çamurları sisteme vermek, şartlandırma için yüksek dozda kireç kullanmak gereklidir ve sonuçta elde edilen kekler nispeten daha ıslaktır. Santrifüjler bakım için büyük potansiyele sahiptir ve bakım personelinin tecrübeli olması gerekir. Santrifüjlerde besleme akımı için kum giderme ekipmanı veya öğütücü gerektirmektedir. 8.4.4.2 Nihai Çamur Arıtma Prosesleri Yüksek Sıcaklıkta Kireç Stabilizasyonu Kirecin yüksek sıcaklıkta stabilizasyonunda pH ve sıcaklığı arttırmak için çamura kireç katılır. pH ayarlaması kirecin alkali yapısına bağlı olarak yapılabilmektedir. Sıcaklığın artması ise kirecin çamurdaki su ile karıştırılması veya bir tür egzotermik reaksiyon olan kirecin hidrasyonu neticesidir. Bu maksatla iki yöntem izlenir: ya kireç tek başına sıcaklığı arttırmak için kullanılır ya da çamurun sıcaklığı kirece ek olarak elektrik ısısıyla arttırılır. Bu iki yöntem de yüksek derecede stabilize çamur üretilmesini sağlayacak niteliktedir. Faydalar • • • Yüksek sıcaklıkta kireç stabilizasyonu son derece güvenilir bir prosesdir. Kireç stabilizasyonu daha optimum maliyetler sağlamakta, daha az kireç sarfederek daha az çamur üretmektedir. Kireç stabilizasyonunda kullanılan sistemde koku kontrol ve önleme ekipmanları ile otomatik kontrol özelliği bulunur. Mahzurlar • • • Yüksek sıcaklıkta kireç stabilizasyonunda yüksek kimyasal madde ve daha fazla alan ihtiyacı ortaya çıkar. Yüksek sıcaklıkta kireç stabilizasyonunda açık proses koku problemini ortaya çıkarır ve nihai ürünler yüksek miktarda olabilir. Isıtmalı kireç stabilizasyon proseslerinde enerji maliyetleri yüksektir. Isıyla Kurutma Isıyla kurutma, çamurdan suyun ısısal yollarla buharlaşması prosesidir. Bu tür kurutma işleminde sıcaklık, suyu buharlaştıracak düzeyde olmasına rağmen organik maddeyi uzaklaştırmaya yetecek kadar yüksek değildir. Bu gibi şartlar sıcaklığın %80'ine erişildiğinde ve nem %10'un altına indirildiğinde sağlanır. Faydalar • • Isıyla kurutma proseslerinde kuru kek %90-%95 mertebesinde kuru katı içermekte hatta Carver-Greenfield prosesi ile %98'e kadar ulaşılmaktadır. Nihai ürün toprak ţeklindedir. IGEM Page 21 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc • Temassız kurutmada öğütücü çamur geri çevrimi gerekli değildir ve gaz emisyonları azaltılmıştır. Mahzurlar • • • Temaslı kurutmada öğütücü çamur geri çevrimi gereklidir ve bol miktarda gaz emisyonları bulunmaktadır. Temassız kurutmada kondanse sularının oluşturduğu yan akıntılar mevcuttur. Carver-Greenfield prosesleri yüksek enerji maliyetleri, bol miktarda işletme ve bakım gereksinimleri, karmaşık işletmeleri ve kullanılması güç nihai ürünleri ile karakterize edilebilir. Yakma Bir yakma sisteminin gayesi tüm uçucu katıları yok ederek yakıt yardımı ile ısı açığa çıkarmak ve bunu gerçekleştirirken yanma ve ısınma prosesleri ile ilgili sorunları en aza indirmektir. Yakma önce kurutma daha sonra da yanmadan oluşan iki adımlı bir oksidasyon prosesidir. Kurutma, genellikle yakmadan önce yapılan ön susuzlaştırma ile karıştırılmamalıdır. Girişteki çamur keki normalde % 55-85 su ihtiva eder. Kekin nem oranı %50'nin altına düşürülmediği sürece yanması mümkün değildir. Çamurun yakılmasının genel olarak 4 adımda gerçekleştiğini söylemek mümkündür. • • • • Genel çamur sıcaklığının 100 °C'ye çıkarılması, Çamur suyunun buharlaştırılması, Su buharı ve havanın sıcaklığının yükseltilmesi, Kurumuş çamur uçucuları sıcaklığının ateşleme noktasına kadar arttırılması. Yakma, fırın içinde değişen zamanlarda, sıcaklıklarda ve yerlerde meydana gelen ısıl ve kimyasal reaksiyonları içeren karmaşık bir prosestir. Çamurun yakılması ile açığa çıkan ısı, enerji üretimi, mekanik ekipmanlara enerji temini veya elektrik üretimi ile değerlendirilebilir. Çok gözlü fırınlar ve akışkan yataklı fırınlar genellikle tercih edilen yakma fırınlarıdır. Faydalar • • • Yakma steril, kokusuz ve inorganik atık üreten bir prosesdir, Organik kirleticiler, klorlu hidrokarbonlar da dahil olmak üzere etkili olarak yok edilirler, Yakma hacimde maksimum azalmayı sağlar, değerlendirilebilir enerji üretir ve iklim şartlarına bağımlı değildir. Mahzurlar • • • Yakma, yüksek ilk yatırım, işletme ve bakım masrafları gerektirir, Yakma hava kirliliği kontrol tertibatı, son derece dikkatli bir işletme ve yetenekli bakım personeli bulundurmayı gerektirir, Giriş çamuru iyi derecede susuzlaştırılmış olmalıdır. Kompostlaştırma Kompostlaştırma, termofilik bakterilerce organik maddelerin nisbeten stabil, humusa benzer son ürünlere dönüşümü için, aerobik olarak parçalanması ile sağlanan bir stabilizasyon prosesidir. Çamurun, bazı yardımcı maddelerle karıştırılarak, daha iyi IGEM Page 22 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc havalanmayı sağlamak üzere porozitesi arttırılır, nem oranı azaltılır ve C/N oranı yükseltilir. Çoğunlukla her üç maksat tek bir madde ile sağlanır, mesela; saman, ağaç yongası, pirinç kabuğu veya evsel katı atıklar gibi. İlaveten pek çok kompostlaştırma işleminde, bir miktar önceden kompost haline dönüşmüş malzeme de kullanılır. Kompostlaştırma proseslerinin çoğunda kompostlaştırma işleminin sonunda elde edilen ürünün bir bölümü prosese geri döndürülerek tekrar kullanılır. Buna göre kompostlaştırma çamurların azaltılması ve geri kazanımıyla ilgili olarak uygulanabilecek bir yöntemdir. Kompostlaştırma işleminde mikroorganizmalar, aerobik olarak organik maddeleri karbondioksit ve suya ayrıştırırır. Çağdaş kompostlaştırma sistemlerinde, optimum nem ve oksijen konsantrasyonunu sağlamak ve sıcaklığı denetlemek için mekanik havalandırma ve karıştırma kullanılır. Kompost karışımının içinde meydana gelen biyolojik aktivite ısı üretir ve üç gün süre ile sıcaklık 55°C'de tutularak ileri seviyede patojenik stabilizasyon sağlanır. Uçucu katıların yaklaşık %20-30'u karbondioksit ve suya dönüştürülür. Doğru bir şekilde işletildiği takdirde kompostlaştırma sırasında ulaşılan yüksek sıcaklıklar tüm patojen ve parazitlerin ortadan kaldırılmasını sağlar. Bununla birlikte, bu organizmaların yeniden üremesi de olasıdır. Uçucu katıların ve suyun proses sırasında giderilmesine karşın kompost hacmi, kompostlaştırmada katkı maddesi ilavesi ve kompostun düşük yoğunlukta oluşu nedeniyle daha büyüktür. Kompostlaştırma işlemleri iki kategoriye ayrılır: "Windrow" ve "in-vessel". "Windrow" kompostlaştırma havalandırmalı statik yığın halinde, karıştırma malzemeleri ile yapılmaktadır. Kapalı sistemler, "in-vessel", yatay veya düşey olmaktadır. Kompostlaştırma zamanları seçilen proses bağlı olarak 21-45 gün arasında değişir. Kompostun bir miktar gübre değeri vardır ancak çoğunlukla toprağın organik içeriğinin ve nem tutma potansiyelinin arttırılmasında kullanılır. Son ürün genellikle satışa sunulur. Kompostlaştırmanın geçerli bir çamur arıtma alternatifi olabilmesi için aşağıdaki kriterlerin sağlanması gerekmektedir. (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi) Son ürün patojen ihtiva etmemelidir, Değerlendirilebilir bir ürün ortaya çıkarmalıdır, Güvenilir olmalıdır, Enerjiyi verimli kullanmalıdır, Optimum maliyette olmalıdır, Estetik olarak kabul edilebilir olmalıdır. Atıksu çamurlarının kompostlanmasında temel husus patojenlerin imha edilmesi olmalıdır. Uçucu katı maddelerin ayrışması ve koku kontrolüne karşı stabilizasyon bu nedenle birinci önem sırasında, ortaya çıkacak nihai malzemelerin değerlendirilmesi de ikinci sırada gelmektedir. Kompostlaştırmaya karar verme aşamasındaki en önemli hususlardan ve ekonomik faktörlerden biri nihai ürün için uygun bir pazarın var olup olmadığıdır. Üretilecek malzemenin yararı, faaliyetin bulunduğu yere, ağır metal içeriğine ve diğer yerel kompost kullanımlarına bağlıdır. Kompostlar parkların oluşturulmasında, bozulmuş veya işlenmiş arazilerin yeniden bitkilendirilmesinde, sebze ve meyve yetiştirilmesinde, bahçecilik ve fidanlık mahsullerinde, özellikle ABD ve İskandinav ülkelerince uzun yıllardır uygulanmaktadır. IGEM Page 23 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Faydalar • • • • Özellikle sınırlanmamış kompost sistemleri (havalandırılmış yığınlar) düţük maliyette arazi bulunabilirse son derece ekonomiktir. Yatay sistemler sınırlanmamış sistemlere göre daha az yer gerektirirken, düşey sistemler arazi kullanımında en verimli olan sistemlerdir. Düşey sistemlerdeki kapalı reaktörlerde koku tutulur ve kontrol edilir. Düţey sistemler yatay sistemlerden daha az düzeltme gerektirir. Mahzurlar • • • • • Kompostlaştırma büyük hacimli bir nihai ürün ortaya çıkarır. Sınırlandırılmamış sistemler geniş alan gerektirmektedir. Sınırlandırılmamış sistem işletimi mevsimsel koţullardan etkilenir. Yatay sistemler ve "windrow" sistemlerde koku problemi ile karşılaşılabilir. İşletilen ekipmanlar nedeniyle yatay ve düşey sistemlerde ilk yatırım maliyetleri yüksektir. 8.4.4.3 Çamur Değerlendirme ve Uzaklaştırma Arazide Değerlendirme Çamurun arazide değerlendirilmesinin temel olarak üç alternatifi vardır. (i) (ii) (iii) Tarımsal değerlendirme Orman alanlarında değerlendirme Arazi ıslahı Seçeneklerin hepsi için geçerli olan kısıtlayıcı faktör, çamurun yeraltı ve yerüstü sularına ve halk sağlığına zararlı etkiye sahip olabilecek maddeleri içermesidir. Bu tip problemlerden kaçınmak için bölge seçiminin, tasarımın ve arazi ıslahının dikkatle yürütülmesi gerekir. Faydalar • • • • • Arazide çamur değerlendirmesi için bütün alternatifler toprak şartlandırılması ve besi maddesi kaynağı olarak çamurun faydalı geri kazanımına imkan tanımaktadır. Tarım ve orman alanlarında değerlendirme için arazi satın alınması gerekli değildir. Tarımsal uygulamalarda arazi ileriki kullanımlar için bozulmaz. Ormanlarda kullanım, tarımsal uygulamalara göre daha az halk sağlığı endişesi uyandırır. Arazi ıslahı yöntemlerinin çoğu alkalin durumları tamponlama etkisi gösterir. Mahzurlar • • • Tarımsal uygulamalar halk sağlığını korumak için kesin kontrol ve yönetim uygulamaları gerektirir. Düşük çamur uygulama oranları nedeniyle geniş arazi gereksinimleri görülmektedir. Tarımsal uygulama dönemleri dışında çamurun depolanması gereklidir. IGEM Page 24 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc • • • • Orman alanlarında uygulama durumunda halkın bu alanlara giriş çıkışının kontrolu güç olabilir. Orman alanlarında çalışıldığında geleneksel çamur uygulama ekipmanlarının giriş çıkışı güç olabilir. Arazi ıslahı için erozyondan ve aşırı toprak kaybından kaçınmak için kapsamlı bir saha hazırlığı gereklidir. Islah çalışmalarında tekrar bitkilendirme yapılması için bitki seçiminde dikkatli seçim yapılmalıdır. Dağıtım Ve Pazarlama Atıksu arıtma çamurundan yararlanmanın bir yolu olarak dağıtım ve pazarlama oldukça karlı bir yöntemdir. Genellikle, dağıtılan ve pazarlanan atık çamur kompostlanmış ve ısıyla kurutulmuş olup; üst tabaka toprağı ve gübre olarak bahçelerde, golf sahalarında, parklarda kullanılmaktadır. Atık çamur nihai ürünleri için içerdikleri kirletici konsantrasyonlarına yönelik yasal kısıtlamalar getirilmelidir. Dağıtılıp pazarlanacak ürünler patojenik faaliyetlerin neredeyse tamamını durduracak şekilde stabilize edilmelidir. Atıksu çamuru ürünlerinin maksimum uygulama oranı hesaplanmalı ve bu oran ürünün satışında verilen kullanım kılavuzunda belirtilmelidir. Faydalar • • • Eğer pazarlanmışsa elde edilen gelirler, çamur arıtımının sermaye, işletme ve bakım maliyetlerini dengeler. Çamurun besi maddesi ve toprak şartlandırıcısı olarak faydalı geri kullanımı sağlanır. Vatandaşların kullanımı için düşük maliyetli veya maliyetsiz gübre temini sağlanabilir. Mahzurlar • • Çamur son ürünü için uzun dönemli takip ve kararlılık gerektirir. Dağıtım ve pazarlama organizasyonunu gerektirir. Depolama Yöntemleri Atıksu çamurları, arazi kazanımındaki sınırlara, bahçe tarımında kullanılacak malzemelere uygun pazarın bulunmamasına veya çamurların yüksek metal ve toksik madde içeriklerine bağlı olarak her zaman kullanılmayabilirler. Bu durumda etkin bir çamur yönetimi için en ekonomik ve en uygun uzaklaştırma yöntemleri kullanılmalıdır. Depolama için üç temel yöntem mevcuttur: (i) (ii) (iii) IGEM Belirlenmiş uzaklaştırma alanları (eski maden yatakları, derin kuyular, vb.) Katı atık dolgu alanları (evsel katı atık düzenli depolama alanları) Tektip dolgular (monofill) Page 25 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Bütün bu metotlarda depolama öncesinde ileri derece patojen stabilizasyonu gerekmektedir. Çamur arıtma, değerlendirme ve depolama entegre bir çamur yönetim yaklaşımının parçaları olarak ele alınmalıdır. Bu nedenle karar verme aşamasında farklı kombinasyonlarda alternatifler hesaba katılmalıdır. Arıtma metotları, değerlendirme ve depolama alternatifleri için muhtemel kombinasyonlar aşağıda sıralanmıştır: (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi) (vii) (viii) (ix) (x) (xi) Arıtılmış çamurun tarımsal arazilere uygulanması Arıtılmış çamurun orman alanlarına uygulanması Arıtılmış çamurla arazi ıslahı Arıtılmış çamurun özel alanlara uzaklaştırılması Arıtılmış çamurun evsel katı atıkla birlikte uzaklaştırılması Arıtılmış çamurun tektip dolgusu Yüksek sıcaklıkta kireçle stabilize olmuş çamurun dağıtım ve pazarlaması Kompostlaştırılmış çamurun dağıtım ve pazarlaması Isıyla kurutulmuş çamurun dağıtım ve pazarlaması Yakma tesisi külü ve evsel katı atıkların birlikte uzaklaştırılması Çamur Yakma Tesisi külünün tektip dolgusu 8.4.4.4 Çamur Yönetim Stratejileri Genel Kriterler Bağımsız, bölgesel ve birleşik çamur yönetim alternatiflerinin çevreye zarar vermeksizin en uygun metodla uzaklaştırmayı gerçekleştirebilmesi için, maliyetle ilgili olmayan aşağıdaki kriterler kullanılmaktadır. • Güvenilirlik: Güvenilirlik, alternatifin sürekli olarak artıkları işleyebilme ve uzaklaştırma kabiliyetinin ölçüsüdür. Örneğin susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması, nihai bir arıtma gerektirmediği için en güvenilir yöntem olarak değerlendirilebilir. • Esneklik: Esneklik kriteri, alternatifin çamur miktarı ve kalitesindeki değişikliklere uyabilme kabiliyetinin ölçüsüdür. Örneğin; susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması miktardaki değişimlerden önemli ölçüde etkilenmez ve daha fazla esnekliğe sahiptir. • IGEM Arazi Kullanım Tahditleri: Çamur uzaklaştırma için arazinin mevcudiyeti ve uygunluğu önemli bir seçim kriteridir. 2020 yılı için Ankara genelinde kişi başına düşen yıllık katı atık depolama hacim ihtiyacı yaklaşık 0.39 m3 alınsa; %30 katı madde oranına sahip arıtılmış çamurların, tamamının evsel katı atıklarla birlikte depolanması durumunda, kişi başına düşen evsel atıksu çamuru depolama ihtiyacı yaklaşık 0.11 m3 olarak tahmin edilmektedir. Her iki değer arasındaki yakınlık, atıksu çamurlarının yalnızca katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması durumunda, evsel katı depolama sahalarının kapasitesinin oldukça zorlanacağını ortaya koymaktadır. Bu nedenle atıksu çamurlarının düzenli depolama sahalarındaki hacminin azaltılmasını sağlayacak uzaklaştırma ve değerlendirme alternatifleri göz önünde bulundurulmalıdır. Yakma ile bertaraf çamur hacmini büyük oranda azaltacağı gibi, kompostlaştırma ve arazi uygulamaları da çamurun depolama sahaları dışında değerlendirilmesini sağlayacaktır. Page 26 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc • Düzenli Depolama Politikasına Etkileri: Bu kriter altında, örneğin susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması en etkili alternatif olarak değerlendirilebilir. Bunun sebebi; uzaklaştırılacak çamurun çok miktarda ve %25 - 35 katı madde miktarına sahip olmasıdır. Halihazırdaki yönetmeliklerde %25 - 35 olarak verilmiş olan düzenli depolama sahalarına kabul edilecek çamurdaki katı madde miktarının değiştirilmesi, susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması alternatifini olumsuz yönde etkileyebilecektir. • Trafiğe Etki: Trafik etkisi açısından susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması en olumsuz alternatif, yakma ise en olumlu alternatiftir. • Yönetmeliklere Uygunluk: Değerlendirilen çamur yönetim alternatiflerinin her birinin mevcut yönetmeliklere uygun olmasına dikkat edilmelidir. Bu açıdan ilgili olabilecek yönetmelikler ; SKKY Yönetmeliği: Yüzeysel suların korunmasını hedefleyen bu yönetmeliğin ilgili maddeleri içmesu havza koruma alanlarına katı atık ve çamur dökülmesini yasaklamaktadır. 14 Mayıs 1991 tarihli Katı Atık Kontrol Yönetmeliği, Madde 28 (208/4 sayılı Resmi Gazete) : Bu madde evsel arıtma çamurları, çamurun su içeriğinin en çok %65 olması durumunda katı atıklar ile birlikte depolanabileceğini belirtmektedir. Ancak, düzenli depolama işleticilerinin deneyimlerinden elde ettikleri sonuçlara göre depolama alanının stabilitesini bozmayacağına ve koku sorunu yaratmayacağına karar verilmeleri halinde su muhtevası %75'e kadar olan çamurlar da kabul edilebilmektedir. Bu açılardan, örneğin yakma, çevreye muhtemel ters etkileri yüzünden izin alma ve işletme güçlükleri yaratacağından, yönetmeliklere uygunluğu en çok problem yaratacak alternatif olarak değerlendirilir. Öte yandan susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılmasının yaratacağı olumsuz etkiler (yüksek yoğunluklu kamyon trafiği yüzünden araç emisyonlarının artması gibi) yönetmeliklerde yer almakta ya da (yeraltı suyu korunması ve metan emisyonlarının kontrolu gibi) düzenli depolama yönetiminin sorumluluğuna bırakılmaktadır. • Sorumluluk Minimizasyonu: Bu kritere göre, eğer bir yönetim alternatifi yönetmelik standartlarını karşılamıyorsa, alınacak muhtemel sorumluluklar değerlendirilmelidir. Susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması, düzenli depolama alanının işletmesi arıtma tesislerinin kontrolu dışında olduğundan, yüksek derecede sorumluluk riski taşır. Tesiste en fazla kontrolu sağlamak mümkün olacağından, bu açıdan en avantajlısı yerinde yakma alternatifidir. • Karmaşıklık: Karmaşıklık kriteri, alternatiflerin işletmeci becerileri ve özel bakım gereklilikleri açılarından mukayesesi amacıyla kullanılmalıdır. Örneğin yakma, susuzlaştırılmış çamurun katı atıklarla birlikte uzaklaştırılması için nakledilmesine göre çok daha karmaşıktır. Finansman ve Pazarlama Tahditleri Evsel ve Endüstriyel Atık Çamurların Yönetimi çalışmasında kullanılan ve tavsiye edilen çamur yönetimine önemli etkisi olan üç unsur şunlardır: (i) depolama alanına boşaltım ücreti, IGEM Page 27 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc (ii) endüstriyel ön arıtma gereksinimi, (iii) yararlı kullanım seçeneklerinin bulunmayışı Ekonomik analizlerde, depolama alanına boşaltım ücreti gözönüne alınmalıdır. Bu ücret örneğin İstanbulda 20 USD/ton ıslak çamur olarak tesbit edilmiştir. ABD'deki uygulamalarda söz konusu ücretin 25-50 USD/ton olduğu ve yine Amerikan Kongresi Teknoloji Değerlendirme Bürosu'nun (OTA) plastik örtü, süzüntü suyu toplama sistemi, gözlem kuyuları ve gaz toplama sistemi olan bir depolama alanı için boşaltım maliyetini 18-20 USD/ton olarak tesbit ettiği gözönüne alındığında varsayılan ücretin makul olduğu anlaşılmaktadır. Çamur yönetim planının başarısı için kritik olan bir başka nokta, endüstriyel ön arıtma programının yürütülmesidir. Böyle bir program olmadan, atıksu arıtma tesislerinin işleyişi ve çamur kalitesi, arıtma prosesinin duracağı veya planlanan çamur uzaklaştırma teknolojilerinin uygulanamayacağı bir noktaya gelebilir. Bu sebeplerle, ASKİ'nin endüstriyel ön arıtma programını yakından denetlemesi büyük önem taşıyacaktır. Çamur çalışmasında son olarak dikkat çekilecek bir nokta da Ankara Metropolü içerisinde atık çamurların faydalı kullanımı için seçeneklerin olmasıdır. Özellikle tarım sektöründen olumlu talepler gelirse, araziye uygulama, dağıtım ve pazarlama gibi seçenekler önemle değerlendirilebilir. 8.4.4.5 Sanayi Arıtma Sistemleri Atık Çamurları ve Zararlı Atıklar Endüstriyel çamurları evsel çamurlarla birlikte arıtılabilirliklerine göre üç gruba ayırmak mümkündür: N sınıfı çamurlar: NN sınıfı çamurlar: NN sınıfı yağlar: Birlikte arıtmaya uygun zararsız çamurlar Birlikte arıtmaya uygun olmayan zararsız çamurlar Genelde akaryakıt istasyonlarında yağ ayırıcılarda toplanan yağlar H sınıfı çamur ve yağlar: Zararlı atık nitelikli çamurlar N sınıfı çamurlar evsel çamurlarla birlikte arıtılabilir. Bu tür çamurların üretildiği sanayi kolları arasında mandıralar, yiyecek maddesi üreten fabrikalar, sabun ve deterjan fabrikaları, ilaç üreten fabrikalar, tekstil, deri ve ahşap işleri sanayileri bulunmaktadır. Elbette bu endüstri kollarının ön arıtma proseslerinden çıkan bütün çamurlar bu sınıfa girmezler. Ankara’ daki sanayiler içinde bu sanayi kollarında bazı çamurlar da üretilmektedir. NN sınıfı çamurlar asal (inert) madde içeriği yüksek, organik madde içeriği düşük çamurlardır. Bu nedenle, ortak arıtma için uygun değillerdir. NN sınıfı yağlar nihai çamur arıtımı/uzaklaştırma yöntemlerine uygun değillerdir. Organik madde içerikleri yüksek olmakla birlikte geri kazanılıp yeniden kullanılabilirler. H sınıfı sanayi çamurları, zararlı olması beklenen biyolojik, çökmüş ve kimyasal çamurlar ile yağ köpüklerinden oluşur. Ankara’ da uygulanmakta olan endüstriyel ön arıtma programı neticesinde hem zararlı hem de zararsız endüstriyel çamurlar oluşacaktır. Bu program kamu sağlığını ve çevreyi koruyacak şekilde yürütülmelidir. IGEM Page 28 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc Yakılması düşünülen zararsız endüstriyel çamurlar minimum olarak aşağıdaki kriterleri sağlamalıdır: • • • • çamur, arıtma tesisi çalışanlarına ilave ve sağlığa veya güvenliğe aykırı riskler getirmemelidir, çamurlar prosesin işleyişine olumsuz etki yapmamalı, ekipman veya yapılara zarar vermemelidir. çamur, çamur veya kül kalitesini azaltmamalıdır, çamur, yakılmaya uygun olmalıdır. Çalışanların sağlık ve güvenliğiyle ilgili ilk kriter, korozif, reaktif, yanıcı ve zehirli olmayacak şekilde karakterize edilmiş zararsız atıkların kabul edilmesini sağlayacak kapsamlı bir çamur kalitesi izleme programı yoluyla sağlanabilir. İlaveten, zararsız atıklar yine de sağlık ve güvenlik riskleri taşıyabileceğinden çalışanları muhtemel riskler ve uygun tedbirler konusunda eğitmek için etkin bir eğitim programı gerekecektir. Yakma fırınına veya işleyişine zararlı bileşenler kabul edilmeyeceklerdir. Zararlı bileşenler pompalarda veya konveyörlerde tıkanma veya zarara sebep olacak büyük parçalar içeren çamurlar, çamurdaki veya akışkan kum yataktaki silika ile birleşip eriyerek büyük parçalar oluşturup yatağın akışkanlığının bozulmasına neden olacak yüksek konsantrasyonda alkali metal tuzları içeren çamurlar olabilir. Yüzde seksenin üzerinde su içeren çamurlar da yakma için aşırı yakıt tüketimine sebep olacaklarından uygun değildirler. Yukarıda sıralanan üçüncü kriter, özellikle zehirli metal konsantrasyonları ile ilgilidir. Endüstriyel ön arıtmadan çıkan çamurlar, metaller ön arıtma programlarında birinci derecede hedef alınan kirleticiler olduklarından, genellikle yüksek konsantrasyonlarda metal içerirler. Yakma işlemine tabi tutulan çamurdaki metaller yakma fırınını gaz ya da katı şekilde terkederler. Katı metal emisyonları, kontrol teknikleriyle etkin olarak azaltılabilirler. Bu şekilde giderildikleri takdirde, metaller külde bulunurlar. Metaller, katı hale yoğunlaşmadan önce, gaz halinde kaçmaları durumunda atmosfere karışırlar. Amerikan Çevre Koruma Örgütü (USEPA) ve Avrupa'daki benzer kuruluşlar yakma emisyonlarındaki metalleri kabul edilebilir limitlerde tutmak üzere, çamur yakma fırınlarına giren çamurlardaki kurşun, arsenik, kadmiyum, krom, nikel, civa ve berilyum konsantrasyonlarını sağlayabilmek için çeşitli sınırlamalar getirmişlerdir. Böyle bir sınırlama Ankara için de gereklidir. Dördüncü kriter çamurun yakılmaya uygun olması şeklindedir. Yüksek organik içerikli atıklar, az miktarda yakıt tüketimi ile büyük ölçüde hacim azalması sağlanacağından yakma için uygundurlar. Biyolojik arıtmadan, çamur sıyırma ve ayırmadan sonuçlanan çamurlar bu kategoridedirler. Bu kriterlere dayanılarak, birleşik arıtmaya uygun olarak gözönüne alınabilecek bir endüstriyel çamur aşağıdaki şekilde karakterize edilir: • • • • • zararsız, düţük konsantrasyonda metal içeren, homojen olan ve büyük parçalar içermeyen, organik içeriği yüksek olan, su içeriği düşük olan. Sadece uygun, zararsız endüstriyel çamurların yakma tesislerine kabul edilebilmesi için birleşik arıtmada gözönüne alınabilecek endüstriyel çamurların izlenmesi ve kaydedilmesi için kapsamlı bir yönetmelik programı gerekecektir. Bu programda; birleşik arıtmayı düzenleyecek olan gelişmenin uygulanması, emredici hükümlerin yerine IGEM Page 29 09.03.2009 C:\Documents and Settings\ethem.MEMPIS\Belgelerim\IGEMportal\A_TURKISH\ONLINE_KİTAPEVİ\PROJE RAPORLARI\ANKARA MASTER PLAN\TASARIM KRITERLERIKESIN\Bolum10.doc getirilmesi ve kullanıcı tarifeleri için idari, teknik ve hukukla ilgili personel yer alacaktır. Programın bileşenleri arasında şunlar yer alacaktır: • • • • • birleşik arıtmaya dahil edilecek endüstriyel çamurların fiziksel ve kimyasal limitleri, kabul edilen her yükün kaydının tutulmasını sağlayacak, böylece kabul edilemez bir çamurun gelmesi halinde geri gönderilebilmesine imkan verecek, ya da emisyon veya kül kalitesinin bozulmasına sebep olan çamurun belirlenerek kaynağına doğru takip edilebilmesini sağlayacak bir manifesto sistemi, bir hesap ve faturalama sistemi, kalite kontrol ve faturalama amacıyla çamur karakteristiklerini ve miktarını izleme ekipmanı, kapsamlı ve etkin bir personel eğitim programı. Burada diğer bir önemli faktör de, endüstriyel çamurların arıtma tesislerine muhtemelen zararlı çamurları kabul ederek yakma sorumluluğunu yükleyeceğidir. Yukarıdaki gibi bir yönetmelik programı, başlatıldığı ve uygulandığı takdirde riskleri de azaltacaktır. 8.4.4.6 Drenaj Kanalları Çamurları Yağmursuyu sistemlerinde oluşan çoğunlukla inorganik kökenli çamur ve birikintilerdir. Bunların içinde genellikle taş, çakıl, kum gibi maddeler bulunur. Çeşitli çevresel ve meteorolojik şartlara göre çok değişen miktarları hakkında bir tahminde bulunmak mümkün değildir. Yağmursuyu sistemlerinde oluşacak çamur ve birikintilerin çoğunlukla inorganik kökenli olmalarından dolayı diğer çamurlar gibi yakılmaları söz konusu olmayabilir. Bu malzemelerin düzenli depolama alanlarında katı atıklarla birlikte depolanmalarında herhangi bir kısıtlama yoktur. Bunların yağmursuyu sistemlerinden basınçlı su ve küreme ile toplanıp, düzenli depolama alanına taşınarak depolanması en yaygın uygulamadır. IGEM Page 30 09.03.2009