3. HAFTA

Bazı Tanımlar

Havalı (aerobik) Prosesler: Oksijenin bulunduğu ortamda faaliyet gösteren biyolojik arıtma istemidir.

Havasız (anaerobik) Prosesler: Oksijenin olmadığı ortamda faaliyet gösteren biyolojik arıtmasistemidir.

Anoksik Denitrifikasyon: Oksijenin olmadıgı ortamda nitrat azotunu biyolojik olarak azot gazınaçeviren prosestir. Bu proses havasız denitrifikasyon olarak ta bilinmektedir.

Biyolojik Besi Maddesi Giderimi: Biyolojik arıtma prosesinde azot ve fosforun giderilmesidir.

Fakültatif prosesler: Organizmaların moleküler oksijenin bulunduğu veya bulunmadığı ortamlardafonksiyon gösterebildiği biyolojik arıtma prosesleridir.

Karbonlu BOI giderimi: Atıksudaki karbonlu organik maddelerin yeni hücrelere ve çeşitli gazformundaki son ürünlere biyolojik olarak dönüşümüdür. Bu dönüşümde, çeşitli bileşiklerde bulunanazot amonyuma dönüştürülür.

Nitrifikasyon: Amonyağın önce nitrit daha sonra nitrata dönüştürüldüğü biyolojik prosestir.

Denitrifikasyon: Nitratı azot ve diger gaz formundaki son ürünlere dönüştüren biyolojik prosestir.

Substrat: Biyolojik arıtımda dönüştürülen organik madde veya besi maddesi anlamında

kullanılır.

Askıda Büyüyen Prosesler: Biyolojik arıtma sisteminde organik ve diger maddeleri dönüştürmektensorumlu mikroorganizmaların sıvı ortamda askıda bulunması halidir.

Tutunarak Büyüyen Prosesler: Biyolojik arıtma sisteminde organik ve diger maddeleridönüştürmekten sorumlu mikroorganizmaların taş, cüruf veya özel tasarlanmış seramik veya plastik

dolgu malzemelerinin üzerine tutunarak sıvı ortamda bulunmasıdır. Bu arıtma sistemleri sabit-filmprosesleri olarak da bilinirler.

1.7. Biyolojik Arıtma Proseslerinin Uygulamaları

Bu proseslerin temel uygulamaları;

• Atıksuda özellikle BOI, TOK (toplam organik karbon) veya KOI olarak ölçülenkarbonlu organiklerin gideriminde,

• Nitrifikasyon,

• Denitrifikasyon,

• Fosfor giderimi

• Atık stabilizasyonudur.

1.8. Biyolojik Arıtma Sistemlerinin Tasarımı

Biyolojik prosesler, atıksudaki biyolojik olarak parçalanmış ve çözünmüş organik maddeleri çöktürmehavuzunda çöktürerek gidermek üzere, çökebilen biyolojik ve inorganik floklara dönüştürmekamacıyla kullanılırlar. Bir çok durumda ikinci kademe prosesler olarak tanımlanan biyolojik prosesler,fiziksel ve kimyasal proseslerle birlikte çalıştırılır. Birinci kademe arıtma (ön çöktürme), çökebilenkatıları ayırma da etkin olmasına karşılık, biyolojik prosesler koloidal veya çözünmüş haldeki organikbileşikleri gidermede etkindirler. Bu proseslerden, havalandırmalı lagünler, stabilizasyon havuzları veuzun havalandırmalı sistemler ön çöktürmeye tasarlanırlar.

En çok kullanılan biyolojik prosesler;

• Aktif çamur prosesleri,

• Havalandırmalı lagünler,

• Damlatmalı filtreler,

• Döner biyodiskler ve

• Stabilizasyon havuzlarıdır.

Aktif çamur prosesleri veya onun modifikasyonları daha çok büyük tesislerde,stabilizasyon havuzlarıise küçük tesislerde kullanılmaktadır.

Tablo 6. Atıksu arıtımında kullanılan önemli biyolojik arıtma prosesleri

2. BÜYÜME VE SUBSTRAT GİDERİM KİNETİKLERİNİN BİYOLOJİK ARITIMA UYGULANMASI

Arıtmada kullanılan biyolojik proseslerden tek tek bahsetmeden önce biyolojik büyüme ve substratgiderim kinetiklerinin uygulama esaslarından bahsedilecektir. Bunun amacı;

1- mikroorganizma ve substrat dengesini oluşturmak,

2- arıtılmış suda mikroorganizma ve substrat konsantrasyonlarını tahmin etmektir.

Burada tam karışımlı, çamur geri devirsiz havalı arıtma prosesleri esas alınacaktır.

2. 1. Mikroorganizma Ve Substrat Kütle Dengesi

Mikroorganizma kütle dengesi aşağıdaki şekilde ifade edilir:

Birikim= giren-çıkan + net büyüme (2.1)

'0 **** grr rVXQXQV

dt

dX

(2.2)

Burada;

dX/dt= Reaktördeki mikroorganizma konsantrasyonunun değişme hızı,

(kütle UAKM/hacim.zaman)

Vr= Reaktör hacmi

Q= Debi, hacim/zaman

Xo= Giriş akımındaki mikroorganizma konsantrasyonu, kütle UAKM/hacim

X= reaktördeki mikroorganizma konsantrasyonu, kütle UAKM/hacim

rg’= Net mikroorganizma büyüme hızı, kütle UAKM/hacim.zaman

(1.11) eşitliğindeki rg’ yerine yazılırsa aşağıdaki eşitlik elde edilir:

Xk

SK

XSVXQXQV

dt

dXd

s

mrr

**** 0

(2.3)

Burada S= reaktör çıkışındaki substrat konsantrasyonu, mg/L

Çıkış akımında mikroorganizma konsantrasyonu ihmal edilir ve kararlı şartlar sağlanırsa

dX/dt=0 olacağından;

d

s

m

r

kSK

S

V

Q 1

(2.4)

Burada; θ= Hidrolik kalış süresi, V/Q

1/ θ net özgül büyüme hızına karşılık gelir. Aynı zamanda 1/ θc’ ye karşılık gelir. Bu durumda çamuryaşı eşitliği de aşağıdaki gibi yazılabilir.

Sistemdemikroorganizmabirikme hızı =

Sisteme girenmikroorganizmadebisi -

sistemden çıkanmikroorganizmadebisi +

Sistemdenetbüyüme

Q

Vrc

(2.5)

substrat kütle dengesi de mikroorganizma kütle dengesine uygun olarak yazılırsa aşağıdaki denklemelde edilir:

SK

kXSVSQSQV

dt

dS

srr **** 0

(2.6)

Kararlı durumda ise;

0)( 0

SK

kXSSS

s

(2.7)

Burada; θ=Vr/Q dur.

2.2. Arıtılmış atıksuda mikroorganizma ve substrat konsantrasyonları

Kararlı halde mikroorganizma konsantrasyonu aşağıdaki ifadeden bulunur:

)1(

)(

)1(

)( 00

dd

m

k

SSY

kk

SSX

(2.8)

Benzer şekilde substrat çıkış konsantrasyonu da aşağıdaki ifadeden bulunur:

1)(

)1(

d

ds

kYk

kKS

(2.9)

Böylece kinetik katsayılar bilinirse çıkış suyundaki mikroorganizma ve substrat konsantrasyonlarıtahmin edilebilir. Burada önemli olan burada hesaplanan çıkış konsantrasyonları (BOİ, KOİ) çözünmüşformda olup giriş atıksuyunda bulunabilecek askıda katıları hesaba katmaz. Arıtma tesisinde gerçekteçıkan substrat ve askıda katı madde konsantrasyonları çöktürme tankı verimliliğine bağlıdır.

Gözlenen verim ise;

)1( cdgöz k

YY

(2.10)

4.HAFTA

3. AKTİF ÇAMUR PROSESLERİ

Bu metot ilk defa Ardern ve Lockett’ın çalışmaları sonunda 1913-1914 yıllarında Manchester’ de

keşfedilmiştir. Metot çökeltilmiş atıksuyun havalandırılması esasına dayanır. Bu esnada suyun

içindeki mikroorganizmalar, kısmen çözünmüş, kısmen de askıda organik maddeleri hücrelerini

kurmak ve enerji elde etmek için kullanırlar. Bu esnada da hızla çoğalırlar. Bu sırada organik

maddelerin bir kısmı yanarak CO2 haline gelir. Diğer kısım hücre teşkilinde kullanılır. Çoğalan

mikroorganizmalar birbirlerine ve suda askıda bulunan maddelere tutunarak yumaklar (floklar) teşkil

ederler. Kesikli reaktörlerde havalandırma işlemine son verilerek bu yumaklar çöktürülürse üstte

kalan berrak sıvı suyun temizlenmiş olduğunu gösterir. Sürekli sistemlerde ise çöktürme işlemi ayrı

bir tankta (son çöktürme havuzu ) gerçekleştirilir. Tabana çöken bu katı maddelere aktif çamur adı

verilir. Aktif çamur canlı mikroorganizmalardan ve onlara yapışmış asılı ve ipliksi maddelerden

meydana gelir. Organik maddenin bu şekilde aerobik olarak ayrışması, atıksu ile ne kadar çok

mikroorganizma temas haline getirilirse o kadar hızlı bir şekilde cereyan eder. Bu sebeple son

çöktürme havuzunun tabanına çökelmiş canlı çamurlar geri devrettirilerek sisteme tekrar verilmek

yoluna gidilir. Ancak bu geri devir ve sirkülasyon sürekli yapılamaz. Bu durumda havalandırma

havuzunda çamur konsantrasyonu çok artar. Buna engel olmak için fazla çamur sistemden atılır.

Gerek buradan gerekse ön çökeltim havuzundan alınan çamurlar havasız bir tankta anaerobik

çürümeye maruz bırakılır. Bu esnada ise metan meydana gelir. Geriye ise gübre özelliği taşıyan

çürümüş maddeler kalır. Bunlar tarımda kullanılabilir, dolgu malzemesi yapılabilir ya da katı atık

olarak bertaraf edilebilir. Son çökeltim havuzundan çıkan sular ise istenilen derecede arıtılmış

olduğundan alıcı ortama verilebilir.

Yukarıdaki şekilde geri devirli ve tam karışımlı bir aktif çamur reaktörü ve akış diyagramı verilmiştir.

Burada;

So= çökeltilmiş suyun besi maddesi (substrat ) konsantrasyonu

Q, So

Xo=0

Q+Qr

Si, Xi

Havalandırma

havuzu

Q+Qr

Son çöktürme

havuzu

S, X S, Xe

Q-Qw

Qr+Qw S, Xr

Qw

S, Xr S, Xr

Qr

Qo= Çökeltilmiş suyun debisi

Qr = geri devir debisi

Qw= atılan çamur debisi

S= Havalandırma havuzundan çıkan suyun besi maddesi konsantrasyonu (Çözünmüş maddeler

cinsinden)

X= havalandırma havuzundaki süspansiyon (MLSS) konsantrasyonu

Xr= geri devir çamurundaki MLSS konsantrasyonu

3.1. Aktif çamur sistemlerinde madde korunum denklemlerinin yazılması

Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi havalandırma havuzundan çıkan su bir son çökeltim havuzuna

alınır. Fazla biyokütle geri devir hattından çekilerek uzaklaştırılır. Sistemden atılan debi Qw, sisteme

giren debi Q ile gösterilmiştir. Biyokütlenin teşekkül hızı bu maddelerin sistemden çıkış hızına eşittir.

Asılı katı maddenin bir kısmı da son çökeltim havuzu çıkış savaklarından dışarı kaçar. Katı maddelerin

tamamının reaktörde bulunduğu ve reaktörün tam teşekküllü olduğu kabul edilirse; katı maddelerin

reaktörde kalış süresi θc;

ewrw

cXQQXQ

VX

)(

(3.1)

olur. burada V, reaktör hacmini Xr ve X geri devir hattındaki ve reaktördeki biyokütle

konsantrasyonunu gösterir.

Son çökeltim havuzuna göre kütle dengesi yazılırsa;

Son çökeltim

havuzu Q+Qr

S, X

Q-Qw

S, Xe

S, Xr Qr+Qw

rwrewr XQQXQQXQQ *)(*)(*)( (3.2)

bu denklem düzenlenirse;

rrrewrw XQXQQXQQXQ )()( (3.3)

Bu denklem, denklem 3.1’ de yerine yazılırsa;

xrrr

cP

VX

XQXQQ

VX

)(

(3.4)

Px= birim zamanda sistemden çıkan katı madde miktarı

rrrewrwx XQXQQXQQXQP )()(

Pay ve payda QX ile bölünür ve r=Qr/Q geri devir oranı ve hidrolik bekleme süresi yerine yazılırsa;

X

Xrr r

c

)1(

(3.5)

elde edilir.

Eğer reaktör tam karışımlı olmayıp katı madde konsantrasyonu akış yolu boyunca değişirse bu

denklemler ortalama bir

X konsantrasyonu kullanılarak yazılmalıdır.

rrr

cXQXQQ

XV

)(

(3.6)

pay ve payda Q ile bölünür ve gerekli sadeleştirmeler yapılırsa;

r

crXXr

X

)1(

*

(3.7)

Havalandırma havuzuna göre Madde korunum denklemleri yazılırsa;

Tarifler;

Hidrolik bekletme süresi; rQQ

V

Q

V

Maksimum özgül büyüme hızı; Ykm *

Birim zamanda besi maddesi tüketimi; SK

XS

YSK

kXSr

s

m

s

su

*

Özgül tüketim hızı; SK

kS

X

rU

s

su

Birim zamanda mikroorganizma oluşum hızı; dd

s

g kSS

YXkSK

XSkYr

)( 0'

Katı madde korunumu;

0

Xk

SK

XSVXQXQ

dt

dXV d

s

miii

Her iki taraf Qi*X ile bölünür ve V/Q=θ yerine yazılırsa;

0)(1

d

s

mi k

SK

S

X

X

m

d

i

s

kX

X

SK

S

1*

1

(3.8)

Elde edilir.

Havalandırma

havuzu, S, X

Qi=Q+Qr

Si, Xi

Qi=Q+Qr

S, X

Besi maddesi korunumu;

0)(

SK

kXSVSQSQ

dt

dSV

s

iii

SK

SXkSS

s

i

(3.9)

3.9 nolu denklemde 3.8 nolu denklem yerine yazılırsa;

m

d

i

s

i kX

X

XkSK

SXkSS

1*)

1

(

di

m

kX

X

SSkX

1

)( 0

Buradan X çekilirse;

d

i

k

SSYXX

1

)( 0

(3.10)

Diğer taraftan 34 bağıntısı S’ ye göre düzenlenirse;

X

XkYk

X

XkK

Si

d

ids

1)(

)1(

(3.11)

Geri devir hattıyla karışmamış sıvı özelliklerine göre kütle denkliği yazılırsa; yani giriş

konsantrasyonları; So ve Xo iken

d

s

m

c

x kSK

S

VX

P

1

(3.12)

SK

SXkSS

s 0

(3.13)

d

c

kX

SSY

)(1 0

(3.14)

olur. Bu denklem X’ e göre yazılırsa;

)1(

)(* 0

cd

c

k

SSYX

(3.15)

olur. 3.12 nolu denklem S’ ye göre çözülürse;

1)(

)1(

dc

cds

kYk

kKS

(3.16)

elde edilir.

Geri devir hesabı;

ri QQQ

r

Q

Q

Q

V

QQ

V

rr

i

1

1

(3.17)

irr SQQSQQS )(0

i

rr SQ

QS

Q

QS )1(0

r

rSSSi

1

0

(3.18)

Benzer şekilde Xo=0 için mikroorganizma konsantrasyonu;

irr XQQXrQQX )(0

i

rr

r XQ

QX

Q

Q)1(0

)1( r

rXX r

i

(3.19)

Kritik çamur yaşı: Aktif çamur havuzunda hiçbir arıtımın meydana gelmediği çamur yaşına

(mikroorganizmaların ortamda kalış süresi) kritik çamur yaşı adı verilir.

ÖRNEK 1: Atıksular tam karışımlı aerobik reaktörde hiçbir zaman geri devir yaptırılmadan tasfiye

edilmektedir.

a) Aşağıdaki sabitleri kullanarak sıfır arıtma veriminin elde edildiği minimum bekletme

süresini hesaplayınız.

Ks=50 mg/L, k= 5 gün-1, Y=0,6; So=200 mg/L dk=0,06gün-1

b) Projelendirmede hangi bekletme süresini seçersiniz?

Çözüm: a)

1

0

0 34,206,020050

200*5*6,01

günkSK

kSY d

skr (Denklem 3.12)

θkr=0,428 gün

Belirli bir θkr bekletme süresinin altında besi maddesinin biyokimyasal bir ayrışmaya uğramadığı

görülür.

b) projelendirmede literatürde verilen aralıklarda belirli bir bekletme süresi seçilmelidir. 6

gün civarında bir çamur yaşı seçilir.

ÖRNEK 2: Örnek 1’ deki arıtma tesisinde θc=2 gün için çıkış konsantrasyonunu bulunuz. Biyolojik

verimi hesaplayınız. Besi maddesi ve mikroorganizma miktarı arasındaki oranı ve reaktördeki

mikroorganizma konsantrasyonunu bulunuz.

Çözüm:

LmgkYk

kKS

dc

cds /5,111)06,05*6,0(*2

)2*06,01(*50

1)(

)1(

3,94100*200

5,11200

0

0

C

CC

besin maddesinin özgül tüketim hızı:

10 935,0505,11

5,11*5

günSK

kS

X

SS

X

rU

s

su

reaktördeki mikroorganizma konsantrasyonu ise:

Lmgk

SSYX

cd

/1012*006,01

)5,11200(*6,0

)1(

)( 0

0*SQF XVM *

99,0

101*2

200

*

* 00 X

S

XV

SQ

M

F

ya da

100

3,94*)/(935,0

100

)/( MFEMFU

F/M=0,99

5. HAFTA

3.2. Kinetik Katsayıların Tayini

Belirli bir atıksu, belirli bir topluluk ve belirli çevre şartları için Y, k, b ve Ks kinetik katsayıları belirli

değerler alır. Biyolojik sistemleri tayin etmek için bu değerlerin bilinmesi gerekir. Bu değerleri tayin

etmek için reaktörün bir modeli ya da bir pilot tesis kullanılır. Değişik bekletme süreleri kullanılarak

çıkış konsantrasyonları ölçülür.

SS

SK

kXS

s

0

(denklem 2.7)

her iki taraf X ile bölünürse;

X

SS

SK

kS

s

0

elde edilir. Bu denklem ters çevrilirse;

kSk

K

SS

X s 11*

0

(3.20)

olur. görüldüğü gibi bu bir doğru denklemidir ve aşağıdaki grafik çizilirse kinetik katsayılar bulunabilir.

Aktif çamur sistemlerinde Ks ve k kinetik katsayılarının tespit edilmesi

Y ve b değerlerinin bulunması içinde aşaıda verilen 40 no’lu denklem kullanılır.

1/S

Xθ/So-S Gün-1

Lt/mg

1/k

Ks/k

d

c

kX

SSY

)(1 0

Aktif çamur sistemlerinde Y ve b kinetik katsayılarının tespit edilmesi

ÖRNEK: Sürekli akımlı ve geri devirsiz bir reaktörde aşağıda verilen deney sonuçları elde edilmiştir. Bu

verileri kullanarak k, Ks, m, Y ve dk sabitlerini bulunuz.

Deney no So (mg/L BOİ5) S (mg/L BOİ5) Θ=θc X (mg/L UAKM)

1 300 7 3,2 128

2 300 13 2 125

3 300 18 1,6 133

U=(So-S)/θX

1/θc Gün-1

Gün-1 b

Y

4 300 30 1,1 129

5 300 41 1,1 121

Çözüm: Ks ve k katsayılarının tespiti

Deney no So-S (mg/L BOİ5) Xθ

SS

X

0

S

1

1 293 409,6 1,398 0,143

2 287 250 0,865 0,077

3 282 212,8 0,755 0,056

4 270 141,9 0,526 0,033

5 259 133,1 0,514 0,024

kesim noktası=1/k=0,3068 k=3,26 gün-1

eğim= Ks/k=7,5801 Ks= 24,71 mg/L

Y ve dk katsayılarının tespiti

y = 7,5801x + 0,3068R² = 0,9945

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Xθ/So-S

1/S

Deney no Θ=θc

1/ θc

X

SS )0

1 3,2 0,313 0,751

2 2 0,5 1,156

3 1,6 0,625 1,325

4 1,1 0,909 1,901

5 1,1 0,909 1,946

kesim noktası= dk= 0,0516 gün-1

eğim= Y=0,499 bulunur.

=k*Y=3,26*0,499=1,627 gün-1

y = 0,499x - 0,0516R² = 0,9956

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,5 1 1,5 2 2,5

1/θ

U=(So-S)/Xθ

6. HAFTA

3.3. Piston Akımlı Ve Geri Devirli Reaktörler

Bu sistemi geri devirli olan diğerlerinden ayıran husus reaktördeki hidrolik rejimin piston akımlı tipteolmasıdır. Gerçek bir piston akım modelinde reaktöre giren tüm parçacıklar reaktörde eşit zamankalacaklardır. Piston akımlı sistemlerin kinetik modellerini çıkarmak zordur. Bununla beraberLawrence ve Mccarty bunu kolaylaştırmak için iki kabul yapmışlardır.

1- mikroorganizma konsantrasyonu reaktör boyunca değişmemektedir. Bu kabul sadece içingeçerlidir. Bu şartlar altında reaktörün her yerinde aynı kabul edilen ortalama mikroorganizmakonsantrasyonu ile gösterilir.

2- Kullanılmış su reaktörden geçerken besi maddesinin tüketim hızı

(3.21)

denklemiyle verilir. Lawrence ve Mccarty bu denklemi reaktördeki bekletme süresine göre integreedip bazı basitleştirmeler yaparak aşağıdaki denklemi elde etmişlerdir.

(3.22)

(3.23)

Bu denklem kullanılırken, fazla mikroorganizmaların geri devir akımından değil de reaktördenatıldığına dikkat edilmelidir. Bu sebeple Xe≈0 kabulüyle

(3.24)

eşitliği ile hesaplanabilir. Atıksuyun reaktörde ortalama kalış süresi ise dan hesaplanabilir.

Tam karışımlı sistemlere nazaran gerçek bir piston akımlı ve geri devirli reaktör teorik olarakçözünmüş maddelerin gideriminde daha etkilidir. Gerçekte boyuna dispersiyon nedeniyle ideal birpiston akımlı reaktör bulmak imkansızdır. Ayrıca piston akımlı sistemler tam karışımlı sistemlere göreani yüklemelere karşı esnek değildir. Bu nedenle bu avantajlı durum pratikte pek doğru değildir.Havalandırma havuzunu çok miktarda tam karışımlı reaktöre bölerek seri bağlamak ani yüklemelerekarşı esnekliğinin artmasına imkan verir.

ÖRNEK: So=400 mg/L; k= 10 mg/mg.gün; Ks=100 mg/L; Y=0,6; = 0,05 gün-1; r=0,5 ve θc=0,3 günolduğuna göre tam karışımlı ve piston akımlı reaktörleri birbirleri ile karşılaştırınız.

Çözüm:

a) piston akımlı reaktör için;

Bu iki denklemi çözersek; S= 45 mg/L bulunur.

b) tam karışımlı reaktör için

3.3. Proses tasarımı Yaklaşımları

Aktif çamur prosesi tasarımında göz önünde bulundurulması gereken kriterler:

• Reaktör tipinin seçimi,

• Yükleme kriterleri,

• Çamur üretimi,

• Oksijen ihtiyacı ve transferi,

• Besi maddesi ihtiyacı,

• Filament (ipliksi) organizmaların kontrolü,

• Çıkış suyu özellikleri (deşarj standartları).

3.3.1. Reaktör Tipinin seçimi:

Herhangi bir biyolojik prosesin tasarımında en önemli adımlardan biri kullanılacak reaktör veyareaktörlerin seçimidir. İşletme faktörleri;

• Arıtım prosesine hakim olan reaksiyon kinetigi,

• Oksijen transfer ihtiyacı,

• Arıtılacak atıksuyun özellikleri,

• Yerel çevresel koşullar,

• İnşaat, işletme ve bakım maliyetlerini içerir.

Bu faktörlerin önemi her uygulama için değişecektir.

Birinci faktör; reaksiyon kinetiğinin reaktör seçimi üzerine etkisidir. Çok sık kullanılan iki reaktör tipivardır. Bunlar tam karışımlı ve piston akımlı reaktörlerdir. Her iki tip reaktör için de pratik açıdanbakıldığında hidrolik kalış süreleri hemen hemen aynıdır.

Ikinci önemli faktör ise oksijen transfer ihtiyacıdır. Konvansiyonel piston akımlı arıtma sistemlerinde,reaktör sonunda ihtiyacı karşılayacak oksijen konsantrasyonlarına ulaşmanın imkansız olduğubulunmuştur. Bu nedenle aktif çamur proseslerinde çeşitli modifikasyonlara gidilmiştir. Bunlar;kademeli havalandırma, kademeli beslemeli prosesler, atıksuyun reaktör boyunca dağıtıldığıprosesler ve tam karışımlı proseslerdir. Havalandırma reaktörün her yerinde aynıdır ve gerekli oksijenihtiyacı veya fazlası sağlanır.

Üçüncü faktör, atıksuyun yapısıdır. Örneğin, gelen atıksu az veya çok tam karışımlı reaktörde takribeneşit olarak dağılır. Piston akışlı reaktöre kıyasla mikroorganizmalar şok yüklemelere daha kolay karşıkoyabileceğinden alıcı ortama organik ve toksik madde deşarjı bu sistemlerde söz konusuolmayacaktır. Bu nedenle tam karışımlı reaktörler daha sık kullanılırlar.

Dördüncü faktör, yerel çevresel koşullardır. Bunların arasında sıcaklık, pH ve alkalinite belki de enönemlileridir. Atıksudaki sıcaklık değişimi doğrudan biyolojik reaksiyon hızını etkilemektedir. Örneğinsıcaklıktaki 10 oC’lik düşme reaksiyon hızını yarı yarıya düşürür. Atıksu sıcaklığında önemli bir değişimbekleniyor ise, seri halinde tam karışımlı veya piston akışlı reaktörler kullanmak etkili olacaktır.Alkalinite ve pH özellikle nitrifikasyon proseslerinde oldukça önemlidir. Düşük pH nitrifikasyonbakterilerinin büyümesini engeller (ipliksi organizmaların büyümesine neden olabilir). Düşükalkaliniteli atıksular azda olsa bir tampon kapasitesine sahiptirler ve karışım pH’sı, bakteri solunumusonucu ortama verilen CO2 nedeniyle düşer.

Beşinci faktör, ilk yatırım, işletme ve bakım maliyetleri reaktör tipi ve büyüklüğü seçimi açısından sonderece önemlidir.

3.3.2. Yükleme kriteri:

Aktif çamur proseslerinin kontrolü ve tasarımında en çok kullanılan iki parametre Besin-mikroorganizma oranı (F/M) ve çamur yaşı (θc) dır. F/M oranı şu şekilde tanımlanır:

(3.25)

Burada;

F/M= mikroorganizma oranı (çamur yükü), gün-1

S0= Giriş suyundaki BOİ veya KOİ konsantrasyonu, mg/L

Θ= havalandırma havuzundaki hidrolik kalış süresi, V/Q, gün

V= Havalandırma havuzunun hacmi, m3

Q= Atıksu debisi, m3/gün

X= Havuzdaki uçucu katı madde (UAKM) konsantrasyonu, mg/L

Özgül substrat kullanım hızı U ise;

(3.26)

E= Proses verimi

Verim yerine ve (F/M) yerine yazılırsa;

(3.27)

S= Çıkış suyundaki BOİ veya KOİ konsantrasyonu, mg/L

7. HAFTA

3.3.3. Aktif çamur sistemlerinde çamur üretimi

Atılacak çamuru belirlemek ve çamur yoğunlaştırıcı tasarımı yapabilmek için günde üreyen çamurmiktarını bilmek gerekir. Üreyen çamur miktarı aşağıdaki eşitlikle verilmektedir.

gr

kgSSQYP gözx 1000

1*)(** 0

(3.28)

Px= Atılan fazla aktif çamur (kg/gün)

)1( cdgöz k

YY

3.3.4. Oksijen ihtiyacı ve transferi

Teorik oksijen ihtiyacı, atığın BOİ’si ve sistemden günde atılan çamur miktarından belirlenir. BütünBOİ son ürüne dönüşüyorsa toplam oksijen ihtiyacı, uygun dönüşüm faktörü kullanılarak BOİu’yadönüşen BOİ5’den hesaplanabilir. Atığın bir kısmının sistemden atılacak yeni organizmalaradönüştüğü bilinmektedir. Bu nedenle atılan çamurun BOİL’ si toplamdan çıkarılır ise kalan miktarsisteme verilmesi gereken oksijen miktarını verir. Aşağıdaki eşitlikten de görülebileceği gibi çamurunbir molunun BOİu ‘si (≈KOİ) hücre konsantrasyonunun 1,42’sine eşittir.

C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 +2H2O +NH3 + enerji

113 gr 160 gr

1 1,42

Bu nedenle aktif çamur sistemleri için atıksudaki organik maddelerin gideriminde gereken teorikoksijen ihtiyacı aşağıdaki gibi hesaplanabilir;

xPf

grkgSSQgünkgO 42.1

)/(10*)(/

30

2

Burada f= BOİ5’ten BOİL’ye dönüşüm faktörü

Nitrifikasyon reaksiyonunun da sistemde gerçekleşmesi durumunda toplam oksijen ihtiyacı karbongideriminde kullanılan oksijen ile azot dönüşümü için gerekli oksijen ihtiyacının toplamıdır.

)/(10*)(57.442.1)/(10*)(

/ 30

30

2 grkgNNQPf

grkgSSQgünkgO x

No= Giriş atıksuyundaki TKN, mg/L

N= Çıkış suyundaki TKN, mg/L

4.57=TKN’ nin tam oksidasyonunda gereken oksijen miktarı için dönüşüm faktörü

Sistemin oksijen transfer verimi biliniyorsa verilmesi gereken miktarı da belirlenir. Verilen hava;

- Atıksudaki BOİ arıtımını

- Çamurun içsel solunumunu

- Ortam için gerekli karışımı

- Havalandırma havuzunda minimum çözünmüş oksijen konsantrasyonunun 1-2 mg/Lolmasını sağlayabilmelidir.

F/M oranı>0,3 ise hava gereksinimi iri kabarcıklı difüzör kullanıldığında 30-55 m3/kg giderilen BOİ,ince kabarcıklı difüzör kullanıldığında 24-36 m3/kg giderilen BOİ’dir. Düşük F/M oranında içselsolunum, nitrifikasyon ve uzun havalandırma süresinden dolayı hava ihtiyacı arttığından önerilendeğer 75-115 m3/kg giderilen BOİ’dir. Aktif çamur proseslerinde hava ihtiyacı 93,5 m3/kg BOİ5; uzunhavalandırmalı sistemlerde ise 125 m3/kg/BOİ5 alınır. F/M oranına bağlı olarak gerekli hava ihtiyacıaşağıdaki tabloda verilmiştir.

Tablo 7. F/M oranına bağlı olarak gerekli hava ihtiyacı

Gerekli hava, m3/kg BOİ5

F/M>0,3

İri kabarcıklı (gözeneksiz)

İnce kabarcıklı (gözeneksiz)

30-55

24-36

F/M<0,3 75-115

Aktif Çamur 93,5

Uzun havalandırma 125

3.3.5. Besi maddesi ihtiyacı

Azot ve fosfor bileşikleri besi maddesi olup atıksuda yüksek konsantrasyonda bulunmaları biyolojikreaksiyonlar için inhibisyon, düşük miktarda bulunmaları sınırlayıcı etki yapar. Organizma hücresininbileşimi C5H7NO2 olarak alınırsa ağırlığının %12,7’ si kadar azot gerekecektir. Bu değer tipik olup

sabit değildir. Çevre şartları ve çamur yaşına bağlı olarak hücredeki azot ve fosfor dağılımıdeğişebilmektedir. Birçok biyolojik sistem için gerekli diğer besi maddeleri aşağıda verilmiştir.

Tablo 8. Birçok biyolojik sistem için gerekli diğer besi maddeleri .

Fazla miktarda gerekli olanlar Eser miktarda gerekli olanlar

Sodyum

Potasyum

Kalsiyum

Fosfat

Klorür

Sülfat

Bikarbonat

Demir

Bakır

Mangan

Bor

Molibden (bazı protist ve hayvanlar için)

Vanadyum (bazı protist ve hayvanlar için)

Kobalt (bazı protist ve hayvanlar için)

İyot (bazı hayvanlar için)

Selenyum (bazı hayvanlar için)

Aşağıdaki tabloda E.coli’ nin inorganik kompozisyonu verilmektedir. Biyolojik büyüme için gerekli eserelementler yaklaşık olarak buradan hesaplanabilir. Toplam besi maddesi miktarı üreyen netmikroorganizma miktarı ile ilgilidir. Besi maddesi gereksinimi çamur yaşının uzun olması ileazalacaktır. İki sistem aynı olmasına rağmen farklı çamur yaşlarında farklı karakterde atıksu çıkacakolmasının nedeni de budur.

Tablo 9. E.coli’ nin inorganik kompozisyonu

Elementler % kuru hücre ağırlığı

Potasyum

Kalsiyum

Sodyum

Magnezyum

Klorür

Demir

Manganez

Bakır

1,5

1,4

1,3

0,54

0,41

0,2

0,1

0,1

Alüminyum

çinko

0,1

0,1

3.3.6. İpliksi (flament) organizmaların kontrolü

Aktif çamur proseslerinde ipliksi organizmaların büyümesi çok sık rastlanan bir işletme problemidir.Sistemde ipliksi mikroorganizmaların bulunması çökelme özelliğini zayıflatır ve kabarma olayımeydana gelir. Tek basamaklı tam karışımlı reaktörler düşük substrat seviyelerinden dolayı ipliksimikroorganizmaların üremesi için uygundurlar. Bazı piston akımlı reaktörlerde de benzer olaylarlakarşılaşılmaktadır. İpliksi organizmaların önlenmesi ile ilgili çalışmalar halen devam etmektedir.Bunlardan biri ham su ile geri devir çamurunun karıştığı bölüme bir selektör konulmasıdır. Buselektör, tam karışımlı veya piston akışlı reaktörde ayrı bir tank ya da portatif bir bölme olabilir.

Selektör kavramı biyolojik prosesin yüksek F/M oranının bulunduğu ilk safhasında çözünmüş oksijenkonsantrasyonunu kontrol ederek flok şeklindeki organizmaların büyümesini sağlamaktır. Yükseksubstrat oranı nedeniyle çözünmüş organik madde hızlı bir şekilde flok şeklindeki organizmatarafından adsorplanır. Çözünmüş organiklerin ortamdan hızlı bir şekilde adsorplanması nedeniyleortamdaki ipliksi organizmalar için daha az kullanılabilir substrat kalmış olur. bu metodun iyi sonuçlarvermiş olduğu görülmüştür. Yeterli bir karışım için havalandırma sağlanmalı veya mekanikkarıştırıcılar kullanılmalıdır. Selektördeki temas süresi oldukça az olup 10-30 dakika arasındadır.

3.3.7. Çıkış suyu karakteri

Çıkış atıksuyu kalitesinin en önemli parametresi organik madde içeriğidir. Biyolojik arıtma prosesininçıkış suyunun organik madde içeriği aşağıdaki üç bileşenden oluşmaktadır.

çözünmüş organikler

- biyolojik arıtımdan kaçan organikler

- atığın biyolojik parçalanmasından oluşan ara ürünler

- Hücresel bileşimler (mikroorganizma ölümü sonucu)

Askıda organik maddeler

- Arıtım sırasında oluşan ve son çöktürme havuzundan kaçan biyolojik katılar

- Arıtımdan ve çöktürmeden kaçan giriş suyundaki kolloidal organik katılar

Biyolojik olarak parçalanamayan organikler

- Bunlar orijinal olarak ham atıksuda bulunurlar

- Biyolojik parçalanmanın ürünleridir.

ÖRNEK: Çözünmüş organik maddelerin biyokimyasal oksijen ihtiyacı BOİ5=250 mg/L ve debisi Q=0,25 m3/sn(21600 m3/gün) olan çökeltilmiş sular tam karışımlı bir aktif çamur tesisinde arıtılacaktır.Çıkışta toplam BOİ5≤20 mg/L olarak istenmektedir. Su sıcaklığının 20 oC olduğunu kabul ederekarıtma tesisini boyutlandırınız.

Verilenler:

1- Reaktöre giren uçucu cinsten askıda katı maddeler ihmal edilebilecek kadar küçüktür.

2- Geri devir çamurunun askıda katı madde konsantrasyonu; Xr=10000 mg/L olup bunun uçucukısmı 8000 mg/L’ dir.

3- Havalandırma havuzunun uçucu askıda katı madde konsantrasyonu; X= 3500 mg/L olup budeğer toplam katı madde konsantrasyonunun %80’ ine eşittir.

4- Mikroorganizmalar için ortalama kalış süresi 10 gündür.

5- Y= 0,5 kg biyokütle/kg giderilen BOİ5 ve ölüm sabiti:0,06 gün-1’dir.

6- Çıkış suyu katı halde 22 mg/L biyokütle ihtiva etmekte olup bunun %65’ i biyolojik olarakayrışabilecek durumdadır.

7- 5 günlük BOİ toplam BOİ’nin %68’idir.

8- Atıksu biyokütle oluşumu için yeterli miktarda azot, fosfor ve diğer elementleri içermektedir.

Çözüm: Öncelikle çıkış suyundaki çözünmüş organik maddelerin BOİ5 değerini bulalım:

Çıkış suyunda biyolojik olarak parçalanabilen askıda katı madde= 22*0,65= 14,3 mg/L

Bu değeri nihai BOİ’ ye çevirirsek; 14,3*1,42= 20,306 mg/L BOİL

Çıkış suyundaki biyolojik kütlenin BOİ5 cinsinden değeri ise= 20,306*0,68=13,81 mg/L BOİ5

Bu durumda çıkış suyunda çözünmüş organik maddelerin BOİ5 değeri: 20-13,81=6,19 mg/L

Ve arıtma verimi ise;6,97100*

250

19,6250

Tesisin toplam verimi ise=92100*

250

20250

Reaktör hacmi ise;

)1(

)(* 0

cd

c

k

SSYX

)10*06,01(

)19,6250(*5,0*

103500

θ =0,2177 gün

V= Q* θ= 21600 m3/gün*0,2177gün=4702 m3

Bir günde sistemden atılan çamur miktarı;

xxc P

mg

kg

m

Lm

L

mg

günP

VX 633

10

1*

1

1000*4702*3500

10

Px=1645,7 kg/gün

Sistemden atılması gereken toplam askıda katı madde miktarı=1645,7/0,8=2057,1 kg/gün

Bir diğer yol;

günkgmkgmkgSSQYP gözx /7,1645)/006,0/25,0(*21600*)10*06,01(

5,0)(** 33

0

Eğer fazla çamur havalandırma havuzundan atılıyorsa, bunun debisi;

33

2,47010

4702m

gün

mVQ

cw

Eğer fazla çamur geri devir çamurundan uzaklaştırılacaksa, bunun debisi;

günmX

VXQ

rcw /7,205

8,0*10000*10

3500*4702 3

Her iki halde de sistemden atılan uçucu katı madde miktarı aynı olup mikroorganizmaların sistemdekalış süresi temin edilmiş olur.

205,7*10*0,8=470,2*3,5=1645,7 kg/gün

Geri devir oranı;

)1( r

rXX r

i

)1(

8000*3500

r

r

r= 0,78 bulunur

reaktör için hidrolik bekletme süresi;

güngünm

m

Q

V217,0

/21600

47023

3

F/M oranı ise;

33,03500*217,0

250

*

* 00 X

S

XV

SQ

M

F

Özgül tüketim hızı;

32,0217,0*5,3

)006,0250,0(

*0

X

SSU

Organik yük ise;

havuzhacmim

kgBOİS

V

SQorganikyük

3500 15,1

4702

25,0*21600*

8. HAFTA

3.4. Proses kontrolü

Aktif çamur proseslerinin kontrolü yaygın işletme şartları altında yüksek arıtma verimine ulaşmak içinönemlidir. Proses kontrolünde kullanılan temel faktörler;

Havalandırma tankında istenen çözünmüş oksijen konsantrasyonuna ulaşmak

Aktif çamur geri dönüşümünü düzenlemek

Atık aktif çamuru kontrol etmektir.

Aktif çamur prosesinde kullanılan en önemli parametreler F/M oranı ve ortalama çamur yaşıdır.Havalandırma havuzundaki askıda katı madde (biyokütle) konsantrasyonu da kontrol parametresiolarak kullanılmaktadır. Belli bir askıda katı madde konsantrasyonunu sağlamak için de θc’ yi kontroletmek önemlidir. Oksijen tüketim hızının kontrolü de aktif çamur proseslerinde kontrol edilmesigereken ve izlenmesi gereken parametrelerdendir.

3.4.1. Çözünmüş oksijen kontrolü

Aktif çamur sistemlerinde havalandırma tankındaki teorik oksijen miktarı; mikroorganizmafaaliyetleri, organik maddenin oksidasyonu ve sistemi belli bir çözünmüş oksijen konsantrasyonundatutmak için gerekli olan miktarların toplamına eşittir. Oksijenin mikroorganizma büyümesinisınırladığı durumda ipliksi mikroorganizmalar baskın duruma geçerek aktif çamurun kalitesini veçökelme özelliğini zayıflatırlar. Pratikte havalandırma havuzunda çözünmüş oksijen konsantrasyonu1,5-4 mg/L aralığında tutulmalıdır. Ancak genel olarak 2 mg/L yeterlidir. 4 mg/L üzerindeki değerlerişletme şartlarını önemli ölçüde iyileştirmez. Fakat havalandırma maliyetini büyük oranda artırırır.

3.4.2. Aktif çamur geri devir kontrolü

Sistemde çamur geri devirinin nedeni, istenen arıtma verimine ulaşabilmek için havalandırmahavuzunda yeterli çamur konsantrasyonu tutabilmektir. Burada çıkış suyunda çamur kaçışını önlemekönemlidir. Katılar çöktürücünün tabanında çamur örtüsü oluştururlar. Çamur örtüsünün kalınlığızamana göre değişir. Çamur pompalama kapasitesinin yetersiz olması durumunda pik akışlardaçöktürücünün derinliği kadar kalınlığa ulaşabilir. Büyük sistemler için çamur pompalama kapasitesiatıksu debisinin %50’ si ila %100’ ü, küçük sistemler için ise %150’ sidir.

İstenen çamur geri devir hızını hesaplamada birkaç teknik kullanılmaktadır. Buna göre kontrolstratejisi ya havalandırma sisteminde belli bir askıda katı konsantrasyonunu sağlamak ya da sonçöktürme tankında çamur örtüsü derinliğini belirtilen düzeyde tutmayı esas almalıdır. En çokkullanılan teknikler:

- Çökebilirlik

- Çamur örtüsü seviye kontrolü

- İkinci çöktürme tankında kütle dengesi

- Havalandırma tankında kütle dengesi

- Çamur kalitesidir.

3.5. Aktif Çamur Prosesi Modifikasyonları

Klasik aktif çamur sistemi ve onun değişik modifikasyonları aşağıda gösterilmiştir. Sistemde birincikademe arıtma, ızgara, kum tutma ve çöktürme işlemlerinden oluşmaktadır. Evsel atıksularda birincikademe arıtma ile atıksudaki BOİ’ nin %30-35’ i giderilmektedir.

Ön çöktürmeden sonraki arıtmaya ikinci kademe arıtma adı verilir. İkinci kademe arıtma biyolojikhavalandırma işleminin safhasıdır. Bu işlem sırasında çözünmüş organik madde çökebilen biyokütlehaline dönüştürülür ve son çöktürme havuzunda çamur olarak tutulur. Daha önceden havalandırılmışbu çamura aktif çamur adı verilir. Aktif çamurun bir bölümü havalandırma havuzuna geri gönderilir.Geride kalan kısım ise çoğalan çamura karşı gelen çamur olup sistemden dışarı alınarak birincikademe arıtmadan gelen çamurla karıştırılır. Karışık çamur daha sonra yoğunlaştırılır ve daha ileristabilizasyon sağlamak amacıyla çamur çürütücülere gönderilir. Aktif çamur prosesi ile % 90’ ınüzerinde BOİ giderimi sağlanır.

3.5.1. Uzun Havalandırmalı Aktif Çamur Sistemi

Bu sistemler yaygın kullanılan bir aktif çamur sistemidir. Uzun havalandırmalı sistemlerde ön çökeltimhavuzu ve çamur çürütücüler yoktur. Bundan dolayı bu tip tesislerin inşaatı ve işletilmesi klasik aktifçamur sistemlerinden çok daha kolaydır. Bu sistemlerde ham atıksu ızgara ve kum tutuculardansonra doğrudan doğruya havalandırma havuzuna verilir. Atıksuyun havalandırma havuzunda kalışsüresinin uzun olmasından dolayı bu ad verilmiştir. Bu sistem her ne kadar enerji tüketimi fazla olanbir sistem olsa da işletme kolaylıkları yüksek enerji bedelini dengelemektedir. Klasik istemlere görebir diğer avantajı da %97-98 oranında BOİ giderme kapasitesidir. Atıksu üçüncü kademe arıtımdansonra tekrar kullanılacaksa bu sistem özellikle tercih edilen bir prosestir.

Bu sitemler bakteri çoğalma eğrisinin iç solunum fazında çalışırlar ve nispeten düşük organik yükdeğeri ile uzun bir havalandırma süresine ihtiyaç duyarlar. Bu sebeple ancak kapasiteleri küçük (<3800 m3/gün) olan arıtma tesislerinde kullanılmaya elverişlidir. Her ne kadar ayrı çamur tasfiyesiyapılmıyor olsa bile fazla gelen katı maddelerin atılmasına müsaade edilmediği durumlarda buünitede eklenebilir. Fazla gelen çamurlar aerobik tasfiyeden sonra üstü açık kum yataklarına serilerekdrene edilir. Kurutulmuş haldeki çamurlar gübre ve dolgu malzemesi olarak kullanılabilir.

Uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi

3.5.2. Oksidasyon hendekleri

Oksidasyon hendekleri dairesel ya da oval şekilli hendekler olup mekanik yöntemlerle ( rotor yadayüzey havalandırıcılarla havalandırılırlar. Izgaradan geçirilerek ya da çöktürülerek katılardanarındırılmış atıksu hendek içinde 0,3-0,4 m/sn yatay hızda hareket ederken havalandırılaraksistemdeki mikroorganizmalar tarafından arıtılır. Oksidasyon hendekleri genellikle uzun

havalandırmalı aktif çamur sistemi özelliğindedir. Hendek çıkışında diğer biyolojik sistemlerde olduğugibi bulunan çökelme tankı çamurun çökelmesini sağlar. Düşük atıksu debileri için uygun olup diğersistemlere kıyasla daha az teknoloji gerektiren ve fazla işletme becerisi gerektirmeyen sistemlerdir.

Oksidasyon hendeği

3.6. Aktif çamur prosesleri için tasarım parametreleri

Proses Θc, gün F/M, kgBOİ/kgTAKM

KgBOİ/m3.gün

TAKM, mg/L V/Q,saat

Qr/Q

Konvansiyonel 5-15 0,2-0,4 0,32-0,64 1500-3000 4-8 0,25-0,75

Tam karışımlı 5-15 0,2-0,6 0,8-1,92 2500-4000 3-5 0,25-1

Kademelibesleme

5-15 0,2-0,4 0,64-0,96 2000-3500 3-5 0,25-0,75

Temasstabilizasyonu

5-15 0,2-0,6 0,96-1,2 (1000-3000)a

(4000-10000)b

(0,5-1)

(3-6)

0,5-1,5

Uzunhavalandırmalı

20-30 0,05-0,15 0,16-0,4 3000-6000 18-36 0,5-1,5

Yüksek hızlıhavalandırma

5-10 0,4-1,5 1,6-16 4000-1000 2-4 1-5

a. kontak biriminde

b. katı stabilizasyon biriminde

ÖRNEK=Bir atıksu tam krışımlı geri devirsiz bir reaktör kullanılarak arıtılacaktır. Kinetik katsayılaraşağıda verilmiştir. Buna göre

a- Kritik çamur yaşını hesaplayınız.

b- %90 giderme verimi için bekletme süresi ne olmalıdır?

c- 2 günlük bekletme süresinde elde edilecekverimi, reaktördeki mikroorganizmakonsantrasyonunu ve F/M oranını bulunuz.

Ks=50 mg/L k=5 gün-1 kd= 0,06 gün-1 Y= 0,6 So=200 mg/L

ÇÖZÜM:

a- = ∗ ∗ − = , ∗ ∗ − 0,06 = 2,34 ü Θkr=0,43 gün

b- %90 verim için S=20 mg/L olmalıdır.= ∗ , ∗ − 0,06 = 0,7971 ü Θ=1,25 gün

c-Θ=2 gün için;= ( )( ) = ( , ∗ )( , ∗ , ) = 11,5 /Verim= , ∗ 100 = %94,3

= ( )( ) = , ∗( , )( , ∗ ) = 101 /= = 2002 ∗ 101 = 0,99

9. HAFTA

4- BİYOLOJİK OKSİDASYON REAKSİYONLARI

Bütün havalı atıksu arıtma sistemlerinde atıklar a) sentez ve b) oksidasyon yolu ile yok olurlar. Diğerbir deyimle organik maddenin bir kısmı yeni hücrelere dönüşürken(sentez), geri kalan kısmı gereklienerjiyi üretmek için oksidasyona tabi tutulurlar. Organik maddeler yok olmaya başlayınca biyolojikhücrelerin bir kısmı gerekli enerjiyi sağlamak amacıyla kendi kendini oksitlerler. Buna da iç solunumadı verilir.

Havalı biyolojik oksidasyon reaksiyonları genel olarak aşağıdaki şekilde ifade edilmektedir:

Organik madde(BOİ, KOİ)+O2+N+ P → hücre+CO2+H2O+ biyolojik yolla parçalanamayan çözünmüşmaddeler

Hücre + O2 → CO2 + H2O +parçalanamayan hücresel kalıntılar

Bu biyolojik parçalanma olayı tüm aerobik arıtma sistemlerinde meydana gelmektedir. Aşağıdabiyolojik reaksiyon 3 adımda gösterilmektedir.

1. adım: Biyokütlenin üretimi ve organik maddelerin oksidasyonu

8 (CH2O)+ NH3 + 3 O2 → C5H7NO2 + 3 CO2 +6 H2O + Enerji

2. adım: Biyokütlenin solunumu

C5H7NO2 + 5 O2 → 5 CO2 + NH3 + H2O + Enerji

3. adım: Nitrifikasyon

NH3 + 2 O2 → HNO3 + H2O + enerji

4.1 NİTRİFİKASYON

Atıksular karbonlu bileşiklerin yanısıra azot, fosfor, kükürt vb. bileşiklerde içerirler. Atıksulardan azotgideriminde genellikle biyolojik yöntemler uygulanmaktadır. Organik azot bileşikleri organizmalartarafından parçalanarak amonyuma dönüştürülür. Amonyumun bir kısmı organizmalar tarafındanasimile edilerek hücresel proteine çevrilirken diğer kısmı da “ nitrifikasyon bakterileri” tarafındanönce nitrit sonra nitrata dönüştürülür. Bu proses “nitrifikasyon” olarak adlandırılır. Oluşan nitratiyonlarının “ denitrifikasyon bakterileri” tarafından önce nitrit daha sonra da azot gazınadönüştürülmesi ise “ denitrifikasyon” olarak adlandırılır.

4.1.1. Nitrifikasyon Prosesinin Tanımı

Amonyağı nitrite oksitleyen bakteri türleri “nitrosomonas ve nitrosococcus” olarak bilinmektedir. İlkbasamakta nitrite oksitlenen amonyum iyonları, ikinci basamakta “nitrobakter” ile nitratadönüştürülür.

Birinci adıma ait enerji reaksiyonu;

NH4+ + 3/2 O2 → NO2- + 2H+ + H2O (nitrosomonas)

İkinci adıma ait enerji reaksiyonu;

NO2- + 1/2 O2 → NO3- (nitrobakter)

Bunlara bağlı olarak toplam enerji reaksiyonu

NH4+ + 2 O2 → NO3- +2H+ + H2O

NH4’ ün nitrata oksidasyonu için gereken teorik oksijen ihtiyacı 64/14= 4,57 mg O2/mg amonyumazotu olmaktadır.

Bu reaksiyonlar sonunda açığa çıkan enerjiyi her iki bakteri türü de hücre büyümesi ve bakımı içinkullanır. Enerji elde edilmesi yanısıra amonyum iyonlarının her iki adımda hücre büyümesine dekullanıldıklarını gösteren reaksiyonlarda şu şekilde gerçekleşmektedir.

15 CO2 + 13 NH4+ → 3 C5H7O2N + 10 NO2- + 23 H+ + 4H2O

CO2 + NH4+ + 10 NO2- + 2H2O → 10 NO3- + C5H7O2N + H+

Burada C5H7O2N sentezlenen bakteri hücresi yerine kullanılmaktadır. Ardışık olarak meydana gelenoksidasyon ve sentez reaksiyonları toplandığında ;

NH4+ + 1,83 O2 + 1,98 HCO3- → 0,021 C5H7O2N + 0,98 NO3- + 1,041H2O+1,88 H2CO3

Elde edilir.

Biyolojik azot giderimi nitrifikasyon derecesi ile doğrudan ilişkilidir. Ototrofik nitrifikasyon bakterileridüşük büyüme hızına sahiptirler ve çevre şartlarından heterotrofik denitrifikasyon bakterilerindendaha fazla etkilenirler. Bu nedenle nitrat oluşumu reaksiyonu azot gideriminde belirleyici rol oynar.

İnorganik azotun biyolojik reaksiyonu Nitrobacteraceae grubu bakteriler tarafından gerçekleştirilir.Nitrobakter ve nitrocystis ise nitriti nitrata oksitler. Ototrofik nitrifikasyon bakterileri büyüme ve

hücre metabolizması için gerekli bütün enerjiyi inorganik azot bileşiklerinin oksidasyonu sonucu açığaçıkan serbest enerjiden sağlarlar. Hücre büyümesi için gerekli karbon kaynağını ise karbondioksit yada bikarbonattan alırlar.

Kararlı halde nitrifikasyon bakterilerinin büyüme hızı monod eşitliği ile tanımlanmaktadır.Nitrifikasyon proseslerinde nitrit oluşumunda amonyak, nitrat oluşumunda da nitritkonsantrasyonları hızı belirler. Nitrobakterlerin büyüme hızı nitrosomonaslara kıyasla daha büyükolduğu için nitrifikasyon prosesinin hızını kontrol eden adım amonyağın nitrite dönüşümreaksiyonudur.

4.1.2. Nitrifikasyon Proseslerinin Sınıflandırılması

Nitrifikasyon prosesleri karbon oksidasyonu ve nitrifikasyon reaksiyonlarının birlikte veya ayrımeydana gelmesine bağlı olarak sınıflandırılır. Karbon oksidasyonu ve nitrifikasyonun aynı reaktöriçinde meydana geldiği sistemlere “ birleşik (Tek çamurlu) sistem” denir. Karbon oksidasyonu ilenitrifikasyon farklı reaktörlerde meydana geliyorsa bu tip sistemlere “ayrık (çok çamurlu) sistem” adıverilir. Ayrık sistemlerde heterotrofik ve ototrofik mikroorganizmalar bir arada bulunmazlar.

Nitrifikasyon bakterileri, havalı arıtma sistemlerinde az miktarda bulunurlar. Aktif çamursistemlerinde arıtma nitrifikasyonun gerçekleşmesi BOİ5/TKN oranı ile ilişkilidir. Bu oran 1-3arasında ise sistem çok çamurlu nitrifikasyon sistemidir. BOİ5/TKN oranının 1-3 arasında değişmesidurumunda nitrifikasyon bakterilerinin oranı 0,21’ den 0,083’e kadar farklı değerler almaktadır. Pekçok klasik aktif çamur sisteminde bu oran 5’ten büyük olduğu için nitrifikasyon tek çamurlu sistemdegerçekleştirilir.

Tam karışımlı reaktörlerde karbon oksidasyonu ve nitrifikasyon prosesleri

a) Birleşik tek çamurlu sistem

b) Ayrık sistem

4.1.2.1. Birleşik (Tek Çamurlu) Sistemler

Nitrifikasyon bakterileri hemen hemen bütün biyolojik arıtma proseslerinde bulunurlar ancak sayılarıçok azdır. Nitrifikasyon prosesi, kesikli, tam karışımlı, uzun havalandırmalı veya çeşitlimodifikasyonlarda gerçekleştirilebilir. Nitrifikasyon prosesinin bu sistemlerde meydana gelmesinitrifikasyon bakterilerinin büyümesiyle ve dolayısıyla çeşitli çevre şartlarının nitrifikasyonbakterilerine göre ayarlanmasıyla sağlanmaktadır.

Damlatmalı filtre ve dönen biyodisk sistemleri, karbon oksidasyonu ve nitrifikasyonun berabermeydana geldiği biyofilm sistemlerine örnektir. Tam karışımlı sistemlerde olduğu gibi biyofilmsistemlerinde de nitrifikasyon için işletme şartları önemlidir. Yüklemenin (F/M) azalmasıylanitrifikasyon artacaktır.

Askıda büyüyen havalı sistemlerde karbon giderimi için geliştirilen kinetik eşitlikler nitrifikasyonproseslerine de uygulanabilmektedir. Kinetik yaklaşımların tam karışımlı askıda büyüyen sistemlereuygulanması aşağıdaki adımları içerir:

a) Günlük pik yüklemeleri karşılayacak uygun bir emniyet katsayısı seçilir. θc için uygun emniyetfaktörü 2 olarak önerilmektedir.

b) Tam karışımdaki minimum çözünmüş oksijen konsantrasyonu seçilir. Minimum değerinnitrifikasyon hızını düşürmemesi için en az 2 mg/L olması gerekmektedir.

Nitrifikasyon prosesi üzerine etki eden başlıca faktörler şunlardır:

Çeşitli Nitrifikasyon proseslerinin üstünlük ve kısıtları ise aşağıdaki tabloda verilmiştir:

c) okside olan 1 mg NH4+/L ye karşılık 7,14 mgCaCO3/L alkalinite harcanır. Buna bağlı olarakproses işletme pH’sı belirlenir ve pH aralığı 7,2-9 olmalıdır.

d) Nitrifikasyon bakterilerinin maksimum büyüme hızı kritik sıcaklıkta, kritik çözünmüş oksijenkonsantrasyonunda ve kritik pH değerinde hesaplanır.

e) Minimum çamur yaşı büyüme hızı dikkate alınarak belirlenir.

f) Emniyet faktörü kullanılarak işletmede geçerli olacak çamur yaşı belirlenir.

g) Çıkış suyunda azot konsantrasyonu belirlenir.

h) İstenen azot deşarj limitlerine ulaşmak için hidrolik kalış süresi belirlenir

i) Birleşik karbon oksidasyonu ve nitrifikasyon prosesi kullanılması durumunda organik substratkullanım hızı belirlenir.

Aktif çamur sistemlerinde nitrifikasyon bir çok bileşik tarafından inhibe edilmektedir. Ancak sistemdenitrifikasyon olmamasının sebebi her zaman inhibisyon değildir. Bazı durumlarda nitrifikasyonbakterilerinin sistemden atılmış olma ihtimalide vardır. Bakır, nikel, krom, çinko ve kobalt gibi bir çokağır metal nitrifikasyonu inhibe etmektedir. Sülfür bileşikleri, anilin, fenoller ve siyanür gibi bazıorganik bileşiklerde kuvvetli inhibisyon etkisi göstermektedir

4.1.2.2. Ayrık (Tek Çamurlu) Sistemler

Askıda ve yüzeyde tutunarak çoğalan sistemlerin her ikisi de ayrık ve birleşik nitrifikasyonproseslerinde kullanılmaktadır. Nitrifikasyonun ayrı bir reaktörde olması, büyük bir proses esnekliğive emniyeti sağlamaktadır. Karbon giderimi ve nitrifikasyon prosesi birbirinden ayrı olarakişletilebilmektedir. Ayrıca nitrifiyerler için toksik olabilecek organik bileşiklerin potansiyel etkisi dekarbon oksidasyonu sırasında azaltılabilmektedir.

Birleşik sistemlerde havalandırma tankı hacmi büyük olduğundan yük değişimlerine karşı dahadayanıklıdır ve uygulanan yüksek θc nedeniyle genellikle daha düşük hacimde fazla çamurtutulabilmektedir. Çamurun %1-2 sini nitrifikasyon bakterileri oluşturmaktadır.

Ayrık sistemlerde ise birinci tankta yüksek F/M oranında yükleme yapılabildiği için bu tankın hacmidaha küçük olabilmektedir. Fakat bu durumda sistem yük değişimlerine göre daha hassasolabilmektedir. Bu tip reaktörlerde daha fazla çamur oluşur. Fakat her iki tanktaki çamuru birbirindenayrı tutmak için ek bir çökeltme havuzu yapılmaktadır. Bu sistemin en önemli faydası nitrifikasyonveriminin fazla olmasıdır. Özellikle de gelen atıksuda toksik maddelerin bulunma ihtimali varsa busistem daha faydalı olmaktadır. Çünkü toksik bileşiklerin ilk havuzda giderilmesi veya etkisinikaybetmesi söz konusudur. Böylece tesisin ikinci bölümünde bulunan nitrifikasyon bakterilerietkilememiş olur.

4.1.3. İşletme şartları

Nitrifikasyon birleşik sistemde gerçekleştiriliyorsa sistemin kararlılığı için aşağıdaki işletme koşullarısağlanmalıdır.

a) nitrifikasyon için ilave oksijen gereklidir

b) Uzun çamur yaşı gereklidir. Nitrifikasyon bakterileri ototrofik bakteriler olup organikmaddeleri parçalayan heterotrofik bakterilerden daha yavaş büyüme hızına sahiptirler. Bu nedenlebu bakterilerin etkin olabilmesi için daha büyük çamur yaşına ihtiyaç vardır.

c) Mikrobiyolojik dönüşüm nedeniyle ortamın pH’sı düştüğünde kireç ya da soda ilavesiyle pHayarlaması yapılmalıdır.

10. HAFTA

ÖRNEK: Evsel atıksuyun arıtılacağı askıda büyüyen, karbon oksidasyonunun ve nitrifikasyonun birliktegerçekleşebileceği, tek çamurlu ve tam karışımlı sistemlerden olan aktif çamur sisteminin tasarımıyapılacaktır. Gerekli bilgiler aşağıda verilmiştir.

Atıksu debisi: 3400 m3/gün

Ön çöktürmeden sonraki BOİ: 200 mg/L

Ön çöktürmeden sonraki TKN: 40 mg/L

Minimum sıcaklık= 15 oC

Reaktördeki çözünmüş oksijen konsantrasyonu=2,5 mg/L

Atıksu tampon kapasitesi atıksuyun pH’sını 7,2 veya üzerinde tutacak şekildedir.

Kinetik katsayılar

m=0,5 gün-1 KO2=1,3 mg/L LmgK N /4,0

Y=0,2(nitrifikasyonbakterileri için)

Y=0,5

dk = 0,05 gün-1 (nitrifikasyon bakterileri için)

dk =0,06 gün-1

Xkarbonlu maddeler=2000 mg/L

Nitrifikasyon bakterilerinin karbonlu maddeleri gideren mikroorganizmalara oranını 0,8 olarak kabulediniz

Çözüm:

Emniyet Faktörünü 2,5 alalım. Nitrifiyerlerin işletme şartları altında maksimum büyüme hızıaşağıdaki formülden hesaplanır.

))2,7(0833,01(***2

)15*(098,0' pHÇOK

ÇOe

O

Tmm

Burada;

’m=sıcaklık, ÇO ve belirlenen pH değerinde büyüme hızı

= çözünmüş oksijen yarı doygunluk sabiti=1,3 mg/L

1)1515(*098,0' 33,0))2,72,7(0833,01(*5,23,1

5,2**5,0

günem

Maksimum substrat kullanım hızı(k) hesaplanırsa;

1,

65,12,0

33,0' gün

Yk

m

Çamur yaşı;

28,005,065,1*2,0'*1

dkr

kkY θkr=3,57 gün

emniyet faktörü 2,5 alınırsa

kr

cEF

günc 93,857,3*5,2

Amonyum oksidasyonu için substrat giderim hızı;

dc

kUY *1

05,0*2,0

93,8

1 U

gün U=0,81 gün-1

Çıkış suyundaki amonyum konsantrasyonunun belirlenmesi;

NK

NkU

N

'*LmgK N /4,0

N

N

4,0

*65,181,0

N=0,39 mg/L

Aktif çamur prosesi için BOİ5 giderim hızının belirlenmesi;

dc

kYU 1

06,0*5,093,8

1 U

U=0,34 mgBOİ5/mgUAKM

BOİ oksidasyonu ve nitrifikasyon için gerekli hidrolik bekleme süresinin belirlenmesi;

BOİ oksidasyonu için: X

SSU

0

saatgünLmg

Lmg

UX

SS4,626,0

/2000*34,0

/)20200(0

Amonyum oksidasyonu için;

X

NNU

0

saatgünLmg

Lmg

UX

NN3,731,0

/8,0*2000*81,0

/)39,040(0

Sonuç olarak nitrifikasyon prosesi için gerekli hidrolik kalış süresi dikkate alınır.

Gerekli havuz hacmi ise;

33 105431,0*/3400* mgüngünmQV

Toplam oksijen ihtiyacı ise aşağıdaki formülden hesaplanır:

)/(10*)(57.442.1)/(10*)(

/ 30

30

2 grkgNNQPf

grkgSSQgünkgO x

)/(10*)39,040(3400*57.493,8

/10*2000*1054*42.1

1

)/(10*)20200(*/3400/ 3

33333

2 grkggün

mkgmgrkggünmgünkgO

kgO2/gün=1562,66

Emniyet faktörünü 2,5 alırsak; 1562,66*2,5= 3906 kgO2/gün

11. HAFTA

4.2. AZOTUN BİYOLOJİK NİTRİFİKASYON-DENİTRİFİKASYON İLE GİDERİMİ

Denitrifikasyon Stokiyometrisi: Karbon kaynağı olarak metanol kullanılması durumunda ayrı basamakdenitrifikasyon stokiyometrisi aşağıdaki gibidir;

Enerji reaksiyonu 1. adım:

6NO3- + 2CH3OH → 6NO2

- + 2CO2 + 4 H2O

Enerji reaksiyonu 2. adım:

6NO2- + 3 CH3OH → 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH-

Toplam enerji reaksiyonu:

6NO3- + 5 CH3OH → 5 CO2 + 3N2 + 7 H2O + 6OH-

Tipik sentez reaksiyonu :

3NO3- + 14 CH3OH + CO2 + 3H+ → 3 C5H7O2N + H2O

Pratikte enerji için gerekli olan metanolün %25-30’u, sentez için gerekir. Laboratuar çalışmaları esasalındığında toplam nitrat gideriminin deneysel eşitliği aşağıda verilmektedir.

NO3- + 1,08 CH3OH + H+ → 0,065 C5H7O2N +0,47 N2 +0,76CO2 + 2,44H2O

Bütün azot, nitrat formunda ise, toplam metanol ihtiyacı yukarıdaki eşitlikten hesaplanabilir. Ancakbiyolojik olarak arıtılan atıksu bir miktar nitrit ve çözünmüş oksijen de içermektedir.

Ortamda nitrat, nitrit ve çözünmüş oksijenin bulunması durumunda metanol ihtiyacı aşağıdaki

deneysel eşitlikle hesaplanır:

Cm = 2,47 No + 1,53 N1 + 0,87Do

Burada,

Cm = gerekli metanol konsantrasyonu, mg/l

No = başlangıç nitrat konsantrasyonu, mg/l

N1 = başlangıç nitrit konsantrasyonu, mg/l

Do = başlangıç çözünmüş oksijen konsantrasyonu, mg/l

Biyolojik nitrifikasyon-denitrifikasyon prosesi, aşağıdaki sebepler dolayısıyla azot giderimindekullanılan en yaygın metotlardandır:

• Arıtma verimi yüksektir.

• Proses kararlılığı ve güvenilirliği fazladır.

• Proses kontrolü diğer sistemlere kıyasla kolaydır.

• Az alan gereklidir.

• Maliyeti çok yüksek değildir.

Atıksudaki azot konsantrasyonuna bağlı olarak tek veya iki adımda arıtma yapılabilmektedir. Birinciadımda amonyum havalı ortamda nitrata dönüştürülürken (nitrifikasyon) ikinci adımda

ise nitrat azot gazına dönüştürülür (denitrifkasyon). Denitrifikasyon metanol veya uygun organiklerilavesi ile ayrı bir reaktörde veya birleşik nitrifikasyon-denitrifikasyon sistemlerinde yapılabilmektedir.

.

Denitrifikasyon hızı aşağıdaki eşitlikle tanımlanmaktadır:

U’DN = UDN x 1,09(T-20) x(1- DO)

Burada,

U’DN = toplam denitrifikasyon hızını

UDN = özgül denitrifikasyon hızını (mgNO3-/mgUAKM.gün)

T = Atıksu sıcaklığı (oC)

DO = çözünmüş oksijen konsantrasyonunu (mg/l) göstermektedir.

Yukarıdaki eşitlikte çözünmüş oksijen konsantrasyonunun 1 mg/l olması durumunda denitrifikasyonhızı sıfır olur.

4.2.1. Birleşik Karbon Oksidasyonu, Nitrifikasyon ve Denitrifikasyon Prosesi

Maliyetinin yüksek oluşu dolayısıyla karbon oksidasyonu, nitrifikasyon ve denitrifikasyon tek

sistem içinde gerçekleştirilir ve ara adım uygulanmaz. Bu proseslerin aşağıda belirtildiği gibi pek çoküstünlüğü vardır;

• Nitrifikasyon ve BOI giderimi için gerekli olan oksijen kullanımını azdır.

• Denitrifikasyonun tamamlanması için gereken karbon kaynağı ilavesi gerekmemektedir.

• İlave çöktürme havuzuna ve çamur geri dönüşüne gerek duyulmamaktadır.

Bu sistemlerin çoğu toplam azotun %60-80’inin arıtabilmektedir. Bu sistemlerde, havalandırmanınsonunda arıtmadan artan karbonlu bileşikler denitrifikasyon basamağında kullanılmaktadır. Anoksikortam oksijenin kontrolü ile oksidasyon hendeğinde de sağlanabilmektedir. Bunlara alternatif olarakardışık kesikli reaktörlerde de havalı ve anoksik şartlar oluşturularak nitrifikasyon ve denitrifikasyonreaksiyonları birlikte gerçekleştirilmektedir.

Birleşik nitrifikasyon-denitrifikasyon sistemleri: a) Dört basamaklı Bardenpho

prosesi ve b) Oksidasyon hendegi.

Denitrifikasyon prosesi için tipik kinetik katsayılar

4.2.2. Askıda Büyüyen Denitrifikasyon Sistemleri

Askıda büyüyen denitrifikasyon sistemleri organik madde gideriminde kullanılan aktif çamursistemlerine birçok konuda benzerlik göstermektedir. Tam karışımlı ve kesikli reaktörlerin her ikisi dekullanılabilir. Denitrifikasyon prosesinde ortama bırakılan azot gazı, genellikle biyokütleye yapışıkhalde olduğundan, reaktör ve çöktürme tankı arasında biyokütleyi ayırmak için azot gazı gidermeadımı yer alır. Bu nedenle, floklara yapışmış azot gazını ortamdan uzaklaştırmak için, biyolojik reaktörile çöktürme tankı arasındaki kanalda veya kısa kalma zamanlı (5-10 dakika) ayrı bir tanktahavalandırma yapılır.

Evsel atıksudan azotun gideriminde iki kademeli biyolojik arıtma sisteminin tasarım parametreleri (1).

Azot gideriminde iki basamaklı biyolojik arıtım prosesi akım diyagramı.

Bu proseste, nitrifikasyondan sonra çöktürme tankına alüm ilave edilerek aynı zamanda fosfor

giderimi de yapılabilir. Denitrifikasyon adımından sonra çıkış suyu askıda katı ve fosfor giderimi içinfiltrelenir veya alüm ile çöktürme yapılır.

Denitrifikasyon Prosesi Üzerine Işletme ve Çevre Faktörlerinin Etkileri

4.2.3. Biyofilmli Sistem

Birçok biyofilmli denitrifikasyon sistemi geliştirilmiştir. Akışkan yatak ve döner biyodisk reaktörleri buamaçla çok kullanılan sistemlerdir. Akışkan yatakta atıksu, kum, antrasit gibi ince taneli dolgumaddelerini askıda veya akışkan halde tutabilecek hızda geçirilir. Reaktörü akışkanlaştırma, özgülyüzey alanını arttırır ve reaktörde yüksek biyokütle konsantrasyonu oluşumunu sağlar. Bu tipreaktörler için küçük alanlar yeterli olup diğerlerine kıyasla işletmesi de daha kolaydır. Döner biyolojikdisklerin denitrifikasyon işletmesi havalı proseslerde olduğu gibidir. Ancak anoksik ortamsağlanabilmesi için diskin tamamı suya gömülü olarak çalışır. Fazla çamuru gidermek için çöktürücügerekmektedir.

Biyofilmli denitrifikasyon sistemlerinin tanımı

4.2.4. Denitrifikasyon Proseslerinin Kıyaslanması

Çeşitli denitrifikasyon proseslerinin genel kıyaslaması aşağıdaki tabloda verilmektedir. Birçok

proses hala deneme aşamasındadır. Hemen hemen tüm durumlar için, pilot çalışmalar önerilir.

Böyle bir ön çalışma olanağı yoksa tasarım kriterlerinin seçiminde emniyetli olunması önerilmektedir.

Denitrifikasyon sistemlerinin kıyaslaması

12. HAFTA

5. BİOFİLM SİSTEMLER

Mikrobiyal hücrelerin dönüşümsüz olarak polisakkarit matriks ve yüzey ile bağlantı kurması ve buyapıda üreyip gelişmesi sonucu makroskobik olarak opak yapıda, ortalama 100–500 m yüksekliktekoşullara göre değişen en ve boyda, kaygan, pürüzsüz, giderilmesi çok zor olan yapıya biyofilm denir.

Biyofilm bakterileri, çevre koşullarına serbest bulunan planktonik bakterilerden daha dirençlidirler.

Biyofilm oluşumunu etkileyen faktörler iç faktörler ve dış faktörler olmak üzere iki grupta toplanabilir.

Yapılan çalışmalar sonucu biyofilmin oluşum aşamaları aşağıda bildirilmiştir:

1. Tutunma yüzeyinin oluşumu

2. Öncü bakterinin tutunması

3. “Slime” (Müköz yapı) oluşumu

4. Sekonder kolonizasyon

5. Olgun biyofilm

Planktonik hücreden biyofilm gelişme aşamaları

5.1. Damlatmalı Filtreler

Damlatmalı filtreler üzerinde mikroorganizmaların biyofilm halinde büyüdüğü katı tanecikler içerenbir dolgulu sistemdir. Bu birim içinde 0,1-10 cm büyüklüğünde dolgu malzemesi (kırma taş, plastik,sert kömür, özel dolgu malzemesi vs.) bulunan bir tanktan oluşur. Tipik bir damlatmalı filtre akışşeması aşağıda gösterilmiştir.

Ön arıtmadan geçmiş olan atıksu damlatmalı filtre tankının üzerine belirli bir debi ile verilir. Bu işlemgenellikle tankın merkezi etrafında yavaşça dönebilen delikli bir borudan oluşan bir düzenekle (atıksudağıtım sistemi) yapılır. Bu şekilde filtreye verilen atıksu filtre dolgu malzemesinin üstünden süzülerekakmakta ve bu arada filtre yatağındaki boşlukların tamamı atıksu ile dolmadığından havalı şartlardevam etmektedir. Taşların üzerinde ince bir tabaka meydana getiren mikroorganizmalar atıksudakiorganik kirleticileri önce adsorplamakta ve daha sonra biyolojik arıtım reaksiyonu meydanagelmektedir. Biyofilm tabakası zamanla kalınlaşmakta ve oksijen ve organik maddeler tabakanın içkısmına ulaşamamaktadır. Filtre dolgu malzemesi yüzeyine yakın bu yerlerde havasız şartlaroluşmakta ve burada oluşan gazların yardımıyla ve sıvı hareketinden oluşan kesme kuvveti ilebiyofilm dolgu malzemesinden ayrılıp çıkış suyu ile birlikte dışarı akmaktadır. Temizlenmişbiyofilmden taşın üzerinde kısa bir zaman içerisinde yeniden biyofilm tabakası oluşmakta ve döngübu şekilde devam etmektedir. Damlatmalı filtreden çıkan atıksu çöktürme tankına verilmektedir.Çöktürme havuzundan çıkan su belirli oranda damlatmalı filtreye geri gönderilir. Bunun sebebidamlatmalı filtrede gerekli hidrolik yükü sağlamaktır. Damlatmalı filtreler akış hızlarına göre “yavaş”

ve “hızlı” olmak üzere ikiye ayrılırlar. Yavaş filtrelerde 2000-4000 m3/m2.gün, hızlı filtrelerde ise10000-30000 m3/m2.gün atıksu verilmektedir.

Düşük hızlı filtrelerin işletmesi daha kolaydır ve küçük nüfuslar için kullanılırlar. Bu tip filtreler, taşçakıl gibi malzemelerle kolayca yapılabilirler. Gerekli ekipman sadece bir dozlama sifonu vedağıtıcıdır. Genellikle de geri devirsiz işletilirler.

Yüksek hızlı filtrelerde BOİ giderimi BOİ yüklemesine, geri devir oranına ve kullanılan ortamın tipinegöre %65 -85 arasındadır. Bu tip filtrelerde nitrifikasyonda uygulanan BOİ yüküne bağlıdır. Taşdolgulu filtre derinliği nitrifikasyon için önemlidir. Evsel atıksular için 2 değerinin üzerinde geri devirekonomik olmaz.

Damlatmalı filtrelerin en büyük üstünlüğü organik yükün büyük değişimlere uğramasına rağmenverimin olumsuz yönde etkilenmemesidir. Arıtılmış çıkış suyunun belli oranlarda geri devir yapılmasıarıtım verimini artırır.

5.1.1. Filtre ortamı

İdeal bir filtre ortamı birim hacim başına yüksek bir yüzey alanına sahip materyallerdir. Aynı zamandadüşük maliyetli, dayanıklı ve kolay kolay tıkanmaması gibi özelliklerde ideal filtre ortamlarında arananözelliklerdir.

Damlatmalı filtrelerde kullanılan ortam genellikle nehir çakılı veya kabaca kırılmış normal taşlardır.Bunlar 75-100 mm boyutunda olup toplam taş yapısının %95’ini oluştururlar. Eğer kabaca kırılmış taşkullanılıyorsa taş nehir kayası ve granit gibi sert bir yapıda olmalıdır. Kireç taşı gibi yumuşak taşlarkullanılmamalıdır. Çünkü mikrobiyal faaliyetlerden dolayı çıkan ürünler ve oluşan kötü ortamnedeniyle kireç taşı gibi ortamlar yavaş yavaş kırılır ve parçalanır.

Filtre ortamı için üniform bir yapıya sahip olmak kadar dayanıklılıkta önemli bir unsurdur. Çünkü filtreortamının ağırlığından dolayı alt kademedeki yapının kırılması ve dağılması problemi vardır. Bunedenle derin taş ortamların genellikle 1,5-3 metre bir yükseklikte olması istenir.

Plastik ortamlar hem yukarıda anlatılan durumlardan dolayı hem de civarda filtrasyon için uyguntaşların bulunmadığı durumlarda kullanılan diğer bir önemli dolgu malzemesidir. Genellikle sentetikortamlar taş ortamından daha büyük bir özgül yüzey alanına sahiptir. PVC gibi sentetik ortamlar dahahafif ve sağlam olmalarından dolayı daha derin damlatmalı filtrelerin (12 m) yapılmasında kullanılırlar.Bunların yanısıra plastik ortamlı filtrelerin inşa edilmesi de oldukça kolaydır. Üretilen plastik ortamlarfiltre ortamı içerisine belirli bir düzen içinde yerleştirilerek filtre ortamını oluştururlar. Bazıdurumlarda ağaç ortamlarda kullanılmaktadır.

5.1.2. Alt drenaj sistemi

Bir damlatmalı filtre sistemindeki atıksu toplama sistemi arıtılmış atıksuyun ve filtre ortamındanatılan biyolojik katıların toplanmasını ve bunların son çöktürme havuzuna taşınmasını sağlar.Kullanılan alt drenaj sistemi filtre ortamının ağırlığını kaldıracak sağlamlıkta ve yapıda olmalıdır. Buortamların altında arıtılmış atıksuyun toplandığı oluklar yer alır. Bu oluklar suyun akış hızı minimum0,5 m/sn olacak şekilde projelendirilir. Alt drenaj sistemi ayrıca filtre ortamı içerisindeki biyolojikkatıların ihtiyaç duyduğu verilebilmesi için de önemlidir. Havalandırmaya olan ihtiyacın miktarı altdrenaj sisteminin büyüklüğünü etkiler. Bu amaçla filtre alt drenaj sisteminin içine çıkış sularınıntoplandığı kanallar gibi hava kanalları açılmalıdır. Atıksuyun toplandığı oluklar ya filtrenin dış kısmınayada iç kısmına doğru belirli bir eğimde yerleştirilerek toplanan atıksuların tek bir olukta toplanmasıtemin edilir. Böylece toplanan atıksular son çöktürme havuzuna gönderilir.

Damlatmalı filtrelerin başarılı bir şekilde çalışması için önemli bir diğer unsur ise yeteri kadar bir havaakımının sağlanmasıdır. Üstü açık bir filtrede hava akımını kontrol eden esas faktörler doğal çekişveya rüzgar kuvvetleridir. Doğal çekişi meydana getiren kuvvet damlatmalı filtrenin çevresindekihava sıcaklığı ile içerisindeki boşlukları dolduran hava sıcaklığı arasındaki farktan kaynaklanır.Genellikle bu fark 3 derece olduğunda yeterli bir hava akımı meydana gelmektedir. Eğer kullanılmışsuyun sıcaklığı çevredeki havanın sıcaklığından daha soğuk ise hava akımı filtrenin üstünden aşağısınadoğru meydana gelir. Kullanılmış su çevredeki havadan daha sıcak ise bu defa hava akımı aşağıdanyukarıya doğru olacaktır. Bu durum çok fazla arzu edilen bir durum değildir. Çünkü bu durumdaoksijen iletim hızı oksijene en fazla ihtiyaç duyulan yerde en az olacaktır.

5.1.3. Kinetik Eşitlikler

Filtre performansları ile yapılan çalışmalarda birim filtre derinliği artışına göre organik maddeuzaklaştırma hızının uzaklaştırılabilir organik maddenin konsantrasyonu ile orantılı olduğubelirlenmiştir. Yani;= −k= hız sabiti

C= organik madde konsantrasyonu (BOIn)

Birim derinlik zamanla orantılı olarak artacağından 1. Derece bir hız eşitliği olarak=CL= L derinliğinde parçalanabilir organik madde konsantrasyonu(BOIn)

Co= Filtre ortamına verilen parçalanabilir organik madde konsantrasyonu(BOIn)

L= Filtre yatağının derinliği

Düşük hızlı damlatmalı filtrelerde ( 1-4 m3/m2-gün hidrolik yük aralığında çalışırlar) k hız sabiti 0,175;yüksek hızlı damlatmalı filtrelerde (10-40 m3/m2-gün hidrolik yük aralığında çalışırlar) ise 0,15 olarakbulunmuştur. Düşük hızlı filtrelerin arıtma verimleri % 90, yüksek hızlı filtrelerin arıtma verimleri ise %78 olarak verilmektedir.

Birinci dereceden özgül substrat uzaklaştırma hızına göre türetilmiş bir verim eşitliği aşağıdakişekildedir.∗ = −Burada;

(1/x)dS/dt= özgül substrat kullanım hızı

dS/dt= Substrat kullanım hızı

S= Substrat konsantrasyonu

k= Hız sabiti

Bu denklemin integrali alınırsa;=

Bulunur. Burada;

X= Ortalama hücre konsantrasyonu

St=Temas sonrası substrat konsantrasyonu

So=Filtreye giren substrat konsantrasyonu

Ortalama hücre konsantrasyonu filtrenin özgül yüzey alanına eşittir(As). Filtre özgül yüzey alanı, filtreyüzey alanının filtre hacmine oranıdır. Böylece X yerine As yazılabilir. Bir filtre için ortalama temassüresi,

= ∗ ve = . ∗ ∗Burada:

t= Ortalama temas süresi

L= Filtre Derinliği

QL=Birim Hidrolik yük (Q/A)

C, m,n= sabitler

K= Belirli bir filtre derinliğinde gözlenen reaksiyon hız sabiti (m/gün)

As= Özgül filtre yüzey alanı(m2/m3)

Evsel atıksuları arıtan damlatmalı filtrelerin performanslarını en iyi açıklayan ifade ikinci derecekinetiğe göre elde edilebilir.

= ifadesi integre edilirse;

= ( )İfadesi elde edilir.bu denklem ile temas süresi = ∗ ,, denklemi birleştirilirse;

= ( ( , , )Denklemi elde edilir. Sabit kentsel atıksular için 5,36 alınabilir.

13. HAFTA

ÖRNEK: 5000 kişilik bir nüfusa sahip bir yerleşim biriminde çöktürme havuzundan çıkan suyu arıtıpson çöktürme havuzuna yollayan bir düşük hızlı damlatmalı filtre bulunmaktadır. Kişi başına atıksudebisi 380 L/kişi-gün’ dür. Ön çöktürme havuzundan çıkan suyun BOİ5 değeri 150 mg/L’ dir. Sonçöktürme havuzu çıkış konsantrasyonu ise 25 mg/L’ dir. Filtre derinliği 1,5 m olduğuna göre filtreçapını bulunuz.

ÇÖZÜM: = 380 . ü ∗ 5000 ş ∗ = 1900 / üGeri devirin sadece geceleri yapıldığı kabulüyle St=So yazılabilir. So=150 mg/L St=25 mg/L ve L= 1,5 myazılırsa

25 = ( , ( , , , ) QL=1,977 m3/m2.gün

A=1900 m3/gün/1,977 m3/m2.gün=961,1 m2

A=π*D2/4 ise D=35 m

ÖRNEK: Yukarıdaki örnekteki filtre yüksek hızlı bir filtre olsaydı ve son çöktürme havuzundan girişdebisinin iki katı kadar geri devir yapılsaydı filtrenin derinliği ve çapı ne olurdu? Damlatmalı filtreyatağının 1,5-2 m arasında kalması istenmektedir.

ÇÖZÜM: Geri devir debisi ile birlikte damlatmalı filtreye giren suyun kesiştiği noktada bir kütledenkliği yazacak olursak;

Q*150+2Q*25=(Q+2Q)Si

Si=66,7 mg/L

Yatak derinliği 1,8 m kabul edilirse;25 = ,( , ( , , , )QL=23,2 m3/m2.gün

Filtreye giren toplam debi: 3Q=1900*3= 5700 m3/gün

A=5700/23,20 =254 m2

A=π*D2/4 ise D=18 m

Damlatmalı filtrelerde yaygın olarak kullanılan eşitliklerden biride NRC eşitliği olarak bilinen ampirikbir bağıntıdır.

= ,Burada;

E1= Sistemin 20 oC’ deki toplam BOİ uzaklaştırma verimi

W= Filtreye bir günde verilen BOİ miktarı

V= Filtre ortamının hacmi

F= Geri devir faktörü

= 1 +(1 + 10)R=Geri devir oranı=Qr/Q

Filtreden çıkan arıtılmış suyun bir kısmı filtreye devredildiği için suyun ortalama bir sayıda filtredengeçtiği düşünülür. Diğer bir deyişle geçiş sayısı arttıkça biyolojik verim azalmaktadır. Çünkü enkıymetli besin maddeleri ilk geçişte sudan alınmakta, geriye biyolojik aktivite için daha az besimaddesi kalmaktadır. Bu sebeple her geçişte elde edilen verimin bir önceki geçişe ait verimin belirlibir kesrine ait olduğu kabul edilir. İki kademeli bir damlatmalı filtre sistemi için verim,= , ∗Şeklindedir.

E2= 20 oC’ de iki kademeli sistemler için BOİ uzaklaştırma verimi

W*=İkinci filtreye uygulanan toplam BOİ miktarı

Farklı sıcaklıklar için elde edilebilecek verimlerin bulunabilmesi için aşağıdaki ifadeden faydalanılabilir.= ∗ ( )Θ 1,02-1,08 arasında değişir. Genellikle 1,035 alınır.

ÖRNEK: Nüfusu 50000 olan bir yerleşim biriminin maksimum debisi 420 m3/saat’ tir. Atıksuyunortalama BOİ5 değeri 360 mg/L’dir. Ön çöktürme havuzunda BOİ5’in %35’ i giderilmektedir. Filtreyegiren BOİ5 değerinin 100-150 mg/L aralığında bulunmasını sağlayacak bir geri devir oranı kullanarakderinliği 2,5 m yüzey alanı 1050 m2 olan damlatmalı filtredeki verimi hesaplayınız.

ÇÖZÜM:

Filtre hacmi V= 1050*2,5=2625 m3

Fitreye giren günlük BOİ5= 420 ∗ ü ∗ (1 − 0,35) ∗ 360 ∗ ∗= 2352 kg/gün

Çıkış suyu derişimi bilinmediği için geri devir oranının 1 olduğunu kabul ederek hesaplar yapılıp dahasonra kontrol edilecektir. Bu durumda geri devir faktörü;= ( ) = ( ) = 1,652NRC bağıntısından damlatmalı filtrenin verimi hesaplanacak olursa;

= , = , ∗ , = %75,4Ct=(1-0,754)*233,3 mg/L=57,4 mg/L

Kabul edilen geri devir oranının 100-150 mg/L’ lik giriş suyu konsantrasyonunu sağlayıp sağlamadığınıkontrol edelim;

233,3Q+57,4Q=2Q*So So=145,35

ÖRNEK: Yıllık ortalama evsel atıksu debisi 10000 m3/gün olan bir yerleşim bölgesinin atıksuyu birdamlatmalı filtre kullanılarak arıtılacaktır. Yerleşim biriminde bulunan konserve fabrikası mayıs-ekimayları arasında üretim yapmakta ve maksimum mevsimlik debisi 5000 m3/gün ve mayıs-ekim aylarıarasında ortalama sıcaklık 20 oC ocak ayında ise 0 oC’ dir. Evsel atıksu ile konserve sanayi atıksuyukarıştıktan sonraki BOİ5 değeri 550 mg/L’ dir. Çıkış suyu BOİ5 değeri 30 mg/L olması istenmektedir. 25oC’ de yapılan çalışmalar sonucu k= 0,1 m/gün, m ve n sabitleri 1 ve sıcaklık düzeltme katsayısı 1,08 veAs=85 m2/m3’ tür. Bu verilere göre damlatmalı filtrenin hacmini bulunuz. (Yüzey yükü=15 m3/m2.günve giriş suyunun 350 mg/L BOi içermesi planlanmaktadır)

ÇÖZÜM:

k25=k20*1,08(25-20) k20=0,068 m/gün

550 *Q+30 Qr=350(Q+Qr) Qr=0,63Q=0,653*15000=24450 m3/gün

= . ∗ ∗ ∗ 30 = 350. , ∗ ∗ ∗( ) = 350 ∗ , ∗ ∗ ∗L*A=V olduğundan V=10390 m3

Kış şartları için k değeri hesaplanacak olursa; ko=k25*1,08(0-25)=0,015 m/gün

Kışın konserve fabrikası çalışmadığından 30220 = , ∗ ∗ ∗V=15608 m3 Yüzey alanı A=24450/15=1630 m2

İki adet filtre yapılırsa çapı 815=3,14*D2/4 D=32 m ve h=15608/1630=9,5 m

14. HAFTA

5.2. Biyodiskler

Döner biyodisk üniteleri daha çok küçük yerleşim merkezlerinin evsel atıksu arıtımda kullanılmaklaberaber bazı durumlarda düşük debili endüstriyel atıksuların arıtımında da BOİ giderimindekullanılmaktadır. Bu sistemler plastikten yapılan 2-3 m çapında, 2-3 cm kalınlığında disklerden oluşur.Diskler bir şaft üzerine birbirine paralel olarak yerleştirilir ve şaft bir motor yardımıyla döndürülür.Atıksu uzun ve sığ tankların içine konulur ve diskler atıksu içerisinde %40-50 oranında batık bir şekildedöndürülür(2-10 devir/dak). Mikroorganizmalar disk üzerinde biyofilm oluşturacak şekilde büyürler.Atıksudaki organik bileşikler biyofilm içerisine damlatmalı filtrelerdeki gibi adsorplanır ve biyolojikreaksiyon meydana gelir. Mikroorganizmalar oksijen gereksinimini diskin dönüşü sırasında hava iletemas ederek sağlarlar. Kalın biyofilmler substrat difüzyon limitlerine yol açtığı için çok incebiyofilmler ise daha az etkin oldukları için tercih edilmezler. Sistem için önerilen optimum biyofilmkalınlığı 2-3 mm’ dir.

ÖRNEK; Aşağıda atıksu özellikleri verilen bir fabrikanın atıksuları ayrık sistem kullanılarak arıtılacaktır.Çıkış suyunda BOİ konsantrasyonunun 50 mg/L; NH4-N konsantrasyonunun 2 mg/L olmasıistenmektedir.

Atıksu debisi Q= 0,25 m3/sn

Atıksu sıcaklığı T=25 oC

Karbonlu maddelerin oksidasyonu için gerekli veriler;

Atıksuyun BOİ konsantrasyonu= 500 mg/L

Havalandırma havuzundaki mikroorganizma konsantrasyonu= 4000 mg/L

Geri devir çamurundaki mikroorganizma konsantrasyonu = 10000 mg/L

Mikroorganizmalar için ortalama kalış süresi= 8 gün

Çıkış suyunda mikroorganizma konsantrasyonu=0

Y= 0,5 kg biyokütle/kg giderilen BOİ

dk = 0,06 gün-1

Azotlu maddelerin oksidasyonu için gerekli veriler;

Atıksuyun NH4-N konsantrasyonu= 60 mg/L

Atıksuyun organik azot konsantrasyonu= 40 mg/L

Reaktördeki çözünmüş oksijen konsantrasyonu= 2 mg/L

Nitrifikasyon havuzundaki mikroorganizma konsantrasyonu= 4000 mg/L

Geri devir çamurundaki mikroorganizma konsantrasyonu = 12000 mg/L

Çıkış suyunda mikroorganizma konsantrasyonu=0

Y= 0,2 kg biyokütle/kg giderilen NH4-N

dk = 0,05 gün-1

m=0,5 gün-1

KO2=1,3 mg/L

KN=100,051T-1,158 =1,31 mg/L

İşletme pH’sı= 9

Bu verileri kullanarak;

a) Karbonlu maddelerin giderildiği havalandırma havuzunun;

- Hacmini

- Bir günde sistemden atılan çamur miktarını

- Çamur atma debisini

- Geri devir oranını

- F/M oranını

- bir günde havuza verilmesi gereken oksijen miktarını bulunuz.

b) Nitrifikasyonun gerçekleştiği tankta

- İşletme şartları altında mikroorganizmaların maksimum büyüme hızını

- İstenilen verime ulaşmak için gerekli amonyum kullanım hızını

- Bu verime ulaşmak için gerekli çamur yaşını

- Gerekli havuz hacmini

- Geri devir oranını

- Bir günde sistemden atılan çamur miktarını

- Bir günde sisteme verilmesi gereken oksijen miktarını

Hesaplayınız.

ÇÖZÜM:

a) - Havalandırma havuzunun hacmi;

)1()(* 0

cd

c

k

SSYX

)8*06,01(

)50500(*5,0*8/4000

gün

Lmgθ =0,304 gün=7,3 saat

33

4,65661

86400*304,0*25,0* mgün

sngün

sn

mQV

- Bir günde sistemden atılan çamur miktarı;

xc P

VX

xP

mg

kg

m

L

L

mgm

gün63

3

101*

11000*4000*4,6566

8

Px= 3283,2 kg/gün

- Çamur atma debisi;

Fazla çamur havalandırma havuzundan atılıyorsa;

XQ

XV

wc *

*

cw

VQ

günm

gün

mQw /8,820

84,6566 3

3

Eğer fazla çamur geri devir hattından atılıyorsa;

rwc XQ

XV

**

gün

m

Lmggün

LmgmQw

33

32,328/10000*8

/4000*4,6566

- Geri devir oranı;

)1( r

rXX r

i

)1(/10000*/4000

r

LmgrLmg

r=0,67

-F/M oranı;

günmgUAKM

mgBOİLmggün

LBOİmg

X

S

XV

SQ

M

F

.411,0

/4000*304,0/500

** 00

- Gerekli oksijen ihtiyacı;

günkgmg

kg

m

L

gün

sn

L

mg

sn

mPxSSQgünkgO /2,3283*42,1

101*

11000*

186400*)50500(*25,0*42,1)(*/

63

3

02

kg O2/gün= 5057,86

b) Nitrifikasyon havuzu için;

- İşletme şartları altında mikroorganizmaların maksimum büyüme hızı;

))2,7(0833,01(***2

)15*(098,0' pHÇOK

ÇOe

O

Tmm

1)1525*(098,01' 928,0))92,7(0833,01(*23,1

2**5,0

günegünm

- maksimum substrat kullanım hızı;

11'

64,42,0

928,0'

güngün

Yk m

- istenilen verime ulaşmak için gerekli amonyum kullanım hızı;

NK

NkU

N

'* 11

81,2231,1

2*64,4

güngün

U

- Bu verime ulaşmak için gerekli çamur yaşı;

dc

kUY *1

05,081,2*2,01

c θc=1,95 gün

- Gerekli havuz hacmi;

)1()(* 0

cd

c

k

SSYX

)95,1*05,01()2100(*2,0*95,1/4000

gün

Lmg

θ =0,00871 gün=0,209 saat

V= Q* θ=0,25 m3/sn*0,00871 gün*86400sn/1 gün=188,14 m3

- Geri devir oranı;

)1( r

rXX r

i

)1(/12000*/4000

r

LmgrLmg

r=0,5

- Bir günde sistemden atılan çamur miktarı;

xc P

VX

xP

mg

kg

m

L

L

mgm

gün63

3

101*

11000*4000*14,188

95,1

Px= 386 kg/gün

- Gerekli oksijen ihtiyacı;

günkgmg

kg

m

L

gün

sn

L

mg

sn

mPxNNQgünkgO /386*42,1

101*

11000*

186400*)2100(*25,0*42,1)(*/

63

3

02

kg O2/gün= 1568,68