ATIKSU ARITMA TESİSLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ ve GENİŞLETİLMESİ

1. Problem tanımı2. Mevcut verilerin analizi ve değerlendirilmesi3. Arıtma tesisinin verimi kısıtlayan faktörler4. İyileştirme için uygulanabilir alternatifler5. Alternatiflerin değerlendirilmesi ve seçilmesi6. Seçilen alternatifin uygulanması ve izlenmesi

KAVRAMSAL YAKLAŞIM

Biyolojik Nütrient (N,P) Gideren Sistemlerinde Çamur Geri Devir Akımlarında Nütrient Kontrolü

Dikkat edilmesi gereken hususlar

• Giriş akımındaki günlük değişimler (çamur prosesi)• Toplam BNR kapasitesi (düşük çıkış AKM)• Geri dönen fazla inert AKM nitrifikasyon bakterilerine zarar• Kimyasal reaksiyonlar (ör: MAP) formation

Struvite: Mg NH4 PO4

Brushite: Ca HPO4.2H2O

Vivanite: Fe2 (PO4)3. 8H2O

• P-release: Primer ve Sekonder/İkincil (!) fosfor salımı

Fosfor Salımının Sebepleri

• Ön çökeltme de ikincil çamur ile birleşim• Son çökeltme çamur battaniyesi (NO3, O2 eksikliği)• Çamur yoğunlaştırma

Gravity Thickening: 100 mgP/LDissolved Air Flotation: 0.2-10 mgP/LBelt Thickening: 10-20 mgP/L

• İkincil Çamur StabilizasyonuArıtma tesisi P yükünü %60’ a kadar arttırabilirAnaerobik stabilizasyon NH4Aerobik Stabilizasyon NO3, NO2

• Çamur SusuzlaştırmaMümkün oldugunca sürekli olmalıÇamur bekletilmesi minimum düzeyde tutulmalıdırBazı biyopolimerler nitrifikasyon bakterilerine inhibisyon

Problemler

• Azot ve fosfor yükünde %15-%50• Artan oksijen ihtiyacı (OR)• Enerji ve Kimyasal Madde kullanımında artış• Giriş KOİ/TKN oranında düşüş• Sistem pH ve alkalinitede dengesizlikler• Çıkış kalitesinde (N,P) bozulmalar

Solids Mass Fraction

Kütle Dengesi

PST SSTASInfluent

Effluent

GT

MTSD MT FP

Cake

Gas

• Anaerobik Çürütülmüş Biyolojik Çamur Filtrat Çıkış Suyu Kalitesi

Parametre Konsantrasyon

BOİ5 200 mg/L

AKM 500-1000 mg/L

NH4-N 800 mg/L

TKN 1000 mg/L

PO4-P 50-300 mg/L

Belt (Table) Thickeners

• Yüksek debi• Düşük konsantrasyon• Yıkama suyu fazla

Centrifuges

• Düşük geri devir debi• Yüksek konsantrasyon• Yıkama suyu az

Polymer Dosage System

Centrifuge Arrangement

Plate Filter Press

• Giderek azalan AKM konsantrasyonu• Yıkama suyu

Thermal DryersÇamur Kurutucular

Ön Çökeltme Çamuru

Son Çökeltme Çamuru

Anaerobik Çamur Çürütücüler

• %2 P (ağırlık) metabolik ihtiyaç

• Biyolojik çamurun fosfor içeriği (%4-10)

• 1 gr Fosfor salımı 0.2-0.3 g Mg

• EBPR – P volutine granules

• Azot (N) içeriği %8-12

• %50-60 VSS giderimi

Çamur Yoğunlukları

%8 %12 %18

%23 %30

Geri Devir Akımlarındaki Nütrient (N,P) Geri Devrinin Azaltılması

• Ön çökeltme ve Son çökeltme çamuru ayrı ele alınmalıdır• Önçökeltme/Son çökeltme tankında düşük seviyeli çamur

battaniyesi• Son çökeltme tankında düşük çamur yoğunlaştırma süresi• Çamur atılması aerobik şartlarda yapılmalı• İkincil çamurun kompost, termal kurutma, ileri alkali

stabilizasyon işlemleri• Uygun polimer dozu seçilmelidir• Thermophilic Digestion’ da daha fazla P salımı (Mesophilic)• Dengeleme yapılmalı ve çamur arıtımı kesikli yapılmamalı• Havalandırma ile amonyak uçurulması• pH ayarlanması

Yan akım prosesleri

• Nitrifikasyon soğuk havalarda avantaj (T= 35 C; düşük SRT)

• Nitrit (NO2) üretimi gözlenebilir • Havalandırma ile pH yükselir (pH>7-8)

HCO3- + H+ ↔ CO2 (g) + OH-

• Alkalinity gerekebilir (NaHCO3)• Tam karışımlı reaktör kullanılmalı (pH, aeration control,

NH3 inhibisyonu)• İşletmeye alınmada köpük problemi ortaya çıkabilir

(polimer kullanımı vs.)

Nitrifikasyon

Single Reactor System for High Activity Ammonium Removal Over Nitrite (SHARON)

Nitrosomonas (NH4 + O2 → NO2 + H2O + H+)Nitrobacter (NO2

- + ½ O2 → NO3)

NH4 NO2

T = 35 C

• Tam karışımlı geri devirsiz sistem• Nitrobakterler sistemde tutunamazlar• Sistem tam nitrifikasyona göre %33 oksijen tasarrufu yapar• Çıkışta 100 mg/L NH4-N seviyesine kadar düşürülebilir• Genelde çıkışta nitrit konsantrasyonu yüksektir

Anaerobic Ammonia Oxidation ANAMMOX (Hellinga, 1998)

ANAMMOX• Organik karbon ihtiyacı yok• Sisteme geri dönen okside olmuş azot formları yok• Atıksuyu sisteme beslemeye gerek olmayabilir• Fazla nitrit sisteme geri beslenebilir

Diğer Prosesler

• Amonyak uçurma (Ammonia Stripping):Yüksek pH>9.5Steam Stripper (yüksek sıcaklık, pH=7-7.5)

• Geri devir akımını havalandırma (BABE)

• Kimyasal Çöktürme

Kimyasal Çöktürme

• Kimyasal Çöktürme Kontrollü yapılmalıdır• Struvite (MAP) çöktürmesi

Mg2+ + NH4+ + PO4

3- + 6H2O ↔ Mg NH4PO4(H2O)6

• Reaksiyon reversible özellikte• PAO’ lar P alırken elektronötralite için Mg ve K depolar• Anaerobik şartlarda fosfor salımı olunca Mg’ da salınıyor• Anarobic şartlarda pH = 7 civarında• Ancak atmosferik şartlarda CO2 stripping, pH↑↑• Kimyasal çöktürme kontrollü şartlar altında yapılmalıdır!.

Kimyasal Çöktürme

Çökelme için Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

• pH kontrolü yapılmalıdır• Çökelmenin olmaması istenen yerlerde limitleyici faktör• Fosforu bağlayıcı maddeler kullanılabilir• Konsantrasyonu düşürmek için su ile seyreltme • Borulamayı temizleyici sirkülasyon sistemleri• Uygun ekipman ve borulama sistemi• Eğer uzun borulama gerekiyorsa (çamur vs) yaklaşık 75 m’ de bir temizleme için yer bırakılmalı• Eğer filtrat depolanacak ise kimyasal madde ilave edilmeli• Mümkün ise Biyolojik Fazla Çamuru Anaerobik digestion’ dan farklı bir sistemle

Arıtma Tesislerinin İyileştirilmesi Arıtma Tesislerinin İyileştirilmesi ve Genişletilmesive Genişletilmesi

• Maliyet ($)• Mevcut ve Gelecekteki hedeflerin ortaya konması (Kısa/Uzun Süreli)• Arıtma tesisi performansı incelenmesi (Kısa/Uzun Süreli)

• Arıtma tesisi katı madde kütle dengesi

• Çökeltme tankı performansı analizi

• Kütle Transferi (Oksijen Transfer) analizi

• On-line/Off-line izleme verileri

• Reaktör hidrolik testleri (tracer)

• Diğer yan proseslerin etkilerinin belirlenmesi

Anaerobik Çamur Çürütücü Hidrolik Özelliklerinin Belirlenmesi

• Longterm basis process optimization: Low frequency

• Implementation of process control: High frequency

Optimizasyon YaklaşımıOptimizasyon Yaklaşımı

• Hedeflerin konulması• Verilerin değerlendirilmesi/Opsiyon analizi • Arıtma tesisinin mevcut/gelecek kapasitenin belirlenmesi • Mevcut İşletme Şartlarının iyileştirilmesi

Fiziksel ünitelerin kullanılması

Mekanik/Kontrol ekipmanlarının kullanılması

• Yeni ünitelerin/kontrol sisteminin projelendirme aşaması ve işletme şartlarının belirlenmesi

• Eski sistem kapasitelerinin belirlenmesi• Yeni ünitelerin eski sistemle entegrasyonu• Sistem performansı bozulmadan uygulamaya koymak• Performans izlenmesi ve değerlendirilmesi

Optimizasyon YöntemleriOptimizasyon Yöntemleri

• Literatür bilgileri

• Önceki uygulamalar (proses, ekipmanvs.)

• Pratik Mühendislik Bilgi ve Tecrübeleri

• Modelleme, Simülasyon ve Optimizasyon

NOT: Modelleme, Simülasyon mesleki tecrübelerin yerini tutamaz!!

Örnek:

Örnek-TUZLA