Arıtma Çamurlarında Su Giderimi

... konulu sunumlar: "Arıtma Çamurlarında Su Giderimi"— Sunum transkripti:

1 Arıtma Çamurlarında Su Giderimi
Saim Özdemir

2 Çamur Bertarafı Alternatifleri
Tarım alanları – 46% Yakma – 20% Düzenli depolama – 21% Kompostlama – 7% Diğer – 6% Azalıyor Artıyor Azalıyor Avrupa pazarı : 10 milyon ton kuru katı ~50 milyon ton çamur Avrupa’da yıllık bertaraf maliyeti: milyar €

3 Bertaraf tercihleri Tarımsal amaçlı – Güney Avrupa, Fransa, Birleşik Krallık, Almanya, Norveç, Danimarka Kompostlama – Finlandiya, İspanya Düzenli depolama – Italya, İspanya, İsveç, Almanya Yakma – Hollanda, İsviçre, Avusturya, Almanya

4 Çamurdan Su Alma Hangi bertaraf tekniği kullanılırsa kullanılsın, çamurun işlenebilmesi, taşınabilmesi, yakılması veya depolanması için su muhtevasının düşürülmesi gerekir

5 Çamurun yapısı Çamur ipliksi bakteri ve ekstraselüler maddeden dolayı jel yapıdadır. İpliksi yapıya neden olan bakteriler: Microthrix parvicella Nocardia Sp Beggiatoa Sphaerotilus natans

6 Çamurdan suyu ayırmak oldukça zordur
Çamurdan suyu ayırmak oldukça zordur. Atıksu arıtımının en maliyetli alanı çamur işleme ve bertarafıdır. Yoğunlaştırıcıdan çıkan arıtma çamuru İpliksi jel yapı

7 Çamurdan su alma teknolojileri
Çamur Minimazisyonu Yöntemleri Fiziksel Mekanik Termal Kimyasal Alkali Hidroliz, Oksidasyon Biyolojik Parçalama Enzimler

8 Mekanik su alma Çamurdan su gideriminde en yaygın kullanılan yöntemdir. Kimyasal polimer ilavesi ile çamurun su vermesi kolaylaştırılır. Polimer çamurda bağlı su ile birleşerek suyun katı fazdan ayrılmasını sağlar. Bu şekilde çamur preslenebilir hale getirilir.

9 Polielektrolit Polielektrolitler yüksek moleküler ağırlıklı, suda çözünen akrilamid bazlı polimer ve kopolimerlerdir. Çamur kolloid maddeleri genelde negatif yüklüdür, katyonik polielektrolitler çamura karıştırılarak flok oluşumu sağlanıp, bağlı suyun serbest su fazına geçmesi sağlanır.

10 Filtre pres back Biyokatı Su oranı % 70

11 Çamur suyu Mekanik su alma yöntemleri koagülasyon ve flokülasyon polimerleri uygulanarak yüksek basınç altında çamurun serbest suyunu ekstrakte edebilir. Suyu alınmış çamur hala yüksek oranda (65-85%), adsorbe su içerir. % 65 su % 95 su

12 Çamur suyu Çamurun geri kalan suyu kurutma teknik ve teknolojileri ile giderilebilir. Su oranı %10’un altına indirilmiş çamur, depo-lanabilir, kolay yakılabilir veya toprağa uygulanabilir, taşıma maliyeti azalır.

13 Güneş Enerjisi ile Kurutma
Çamurların bertaraf yöntemi; yararlı kullanımın teşvik edilmesi, düzenli depolamanın kısıtlanması ve gübre olarak kullanımının kabul edilebilirliğinin halk tarafından yetersiz bulunması nedeniyle değişmektedir. Yönetmeliklerle getirilen sınırlamalar da belediyelere ciddi finansal yükler getirmektedir. Güneşle kurutma çamur miktarını azaltmada ekonomik ve çevreye uygun bir seçenektir. Güneşle kurutma bertaraf maliyetini düşürür, bertaraf yöntemine bağımlılık azalır. Diğer yöntemlerle kıyaslandığında, kurutmadan sonra çamurun çok farklı şekillerde bertarafı mümkün hale gelir. Güneşle kurutmanın yatırım ve işletme maliyeti diğer yöntemlere kıyasla oldukça düşüktür. Çamur miktarının düşük olduğu tesislere daha uygun olmakla birlikte büyük tesislerde de kullanılabilir. Yüksek sıcaklıkta kurutma sistemleri (flash kurutma ve rotary kurutma) de hacim azaltımı ve stabilizasyon için kullanılmaktadır, fakat bunların enerji, tüketimi yüksektir. Güneşle kurutmada 1 ton suyun evaporasyonu için 30 kWh enerji tüketilirken, diğer yöntemlerde kWh enerji gerekmektedir (Bux et al. 2001).

14 Güneş Enerjisi ile Kurutma
Tipik olarak sıvı çamur %95 – 98, mekanik olarak suyu alınmış çamur % 65 – 85 oranında su içerir. Çamurun içindeki bu su çamur bertarafını çok pahalı hale getirir. Güneşle kurutma; - Çevreye dost güneş enerjisi ile su çamurdan basit şekilde ayrılır, hacim ve kütle önemli ölçüde azalır. - Hacmi ve kütlesi azaltılmış son ürün, kokusuz, biyolojik olarak stabildir, içerdiği patojenler giderildiğinden hijyeniktir ve kolayca depolanabilir. Kullanım aşamasına kadar depolanabilmesi çamurun kullanılabilirliğini artırır, taşıma maliyetini düşürür. - Diğer kurutma proseslerine göre kurulum ve işletme maliyetleri daha düşüktür. - Sadece uygun bir alanın olması gereklidir. Eğer ucuz ısıtma kaynağı (çöp yakma tesisi, biyogaz ünitesi, vs.) var ise gerekli alan önemli ölçüde azalır. Güneşle kurutma esnektir üzerinde her zaman etkinliği artırıcı yeniklikler yapılabilir.

15 Güneş enerjisi ile kurutma
Suyu alınmamış çamurların kütlesi % 90 – 97 ve suyu alınmış çamurların kütlesi % % arasında azaltılabilir. Bu şekilde bertaraf seçenekleri artırılır. Azalan çamur kütlesi, çamurun depolanabilirliğini iyileştirir, çamur taşıma maliyetini düşürür. Çamur yakıldığında yakma tesislerinde kullanılan ek yakıt kullanımı azalır, kuru çamurun ısıtma değeri daha yüksektir. Ek fosil yakıt kullanımı azalacağından karbondioksit emisyonu azalır

16 Çamurun Güneşle Kurutulması - İşlem
Çamurun kurutulma hızını etkileyen faktörler şunlardır ve tesisin etkinliği için önem taşımaktadır. · Kurutulan çamurun üzerindeki havanın hızı · Hava sıcaklığı · Oransal rutubet, havanın rutubetçe doygun olmaması · Çamur sıcaklığı · Kurutulacak çamurun kimyasal & fiziksel özelliği ve yüzey yapısı · Çamur rutubeti Bu parametreler dikkatli takip edilirse ve kurutma için ayarlanırsa çamur daha hızlı kurutulmuş olur.

17 Kurutma serası 1 Kurutma için hazırlanan sera konstrüksiyon malzemesi üzerine örtülen şeffaf malzeme (cam, plastik, polikarbon)’dan oluşur. Kontrolsüz ısı değişimi ve sıcaklık kaybını önler Hava sirkülasyonu sağlayan fanlar 2 Sistem içindeki rüzgar hızı ayarlanmış vantilatörler optimal hızda çamur yüzeyinde hava hareketi sağlar. Rüzgar hızı iç koşullara bağlı değildir. Ventilasyon Penceresi 3 Sistem içindeki havanın yenilenmesi kontrollü ventilasyon pencereleri ile sağlanır. Hava değiştirici fanlar 4 Çamurun doğal olarak kurutulması için içeriye hava alır, rutubetçe doygun havayı dışarıya verir.

18 Zemin Drenajı (tercihe bağlı) 5
Sıvı çamur kurutulacağında drenajlı zemin gereklidir. Mekanik su almaya gerek kalmaz. Zeminin tıkanmaya karşı uygun olması gerekir. Havalandırma-Klima 6 İklim koşulları ve çamurun yapısına bağlı olarak kurutma için gerekli optimum koşullar otomasyona bağlı olarak kontrol edilebilir. İstenilen şartlar sağlanır. Karıştırıcı 7 Çamurun karıştırılması otomatik robot veya helozon sistemi ile yapılabilir. Karıştırılan çamurda koku problemi olmaz.

19 Teknik Özellikler Kurutmadan önceki KM
- Sıvı çamur (drenajlı zemin): % 1 - % 10 KM - Suyu alınmış çamur (drenajlı zemin yok): %10 - % 40 KM Kurutmadan sonraki KM - Yıllık ortalama: %50 - %90 KM Gerekli Alan Yerel koşullar, iklim, kurutulan çamurda istenilen KM ve çamur özelliklerine bağlı olarak sadece güneş ışığı ile (ek ısı kullanmadan) bir yılda 1 metrekarede: - Sıvı çamur (% 2 - % 6 KM): t çamur - Suyu alınmış çamur (% 25 - % 30 KM): t çamur kurutulabilir Eğer ek ısı kullanılırsa gerekli alan önemli ölçüde azalır Serme Yüksekliği - Sıvı çamur: cm - Suyu alınmış çamur: cm Kurutmadan sonraki yükseklik - Sıvı çamur: cm - Suyu alınmış çamur: cm

20 Teknik Özellikler Elektrik enerjisi gereksinimi
- Sıvı çamur: 1 ton su giderimi için kWh - Suyu alınmış çamur: 1 ton su giderimi için kWh İş gereksinimi - Bir kurutma ünitesinin doldurulması: insan-saat - Bir kurutma ünitesinin boşaltılması: insan-saat Kurutma süresi: İşgücü gerekli değil Kütle azaltımı - Sıvı çamur: % 90 - % 97 - Suyu alınmış çamur: % 50 - % 70 Kurutmadan sonra aerobik stabilizasyon Stabilizasyondaki amaç, çamur tipi ve mevsime bağlı olarak % 5-%40 arasında organik madde giderilebilir. Maliyet etkinliği Düşük teknoloji kullanıldığından kurulum ve işletme maliyeti diğer sistemlere kıyasla oldukça avantajlıdır.

21 Kapama malzemesi - İki kat polietilen - Polietilen naylon - Polikarbon levhalar Dayanıklı camlar Kar ve rüzgar yükü statik hesaplarda dikkate alınır. Kar yükü genellikle kg/m² alınır. Kapılar Kanatlı veya kayan kapılar içeriye araç girişini kolaylaştıracak şekilde istenilen yükseklik ve genişlikte yapılabilir.

22 Proses Sistemin temeli güneş enerjisi ile sera ortamında sıcaklığın artırılması ve fan sistemi ile hava sirkülasyonunun sağlanmasına dayanır? - Sera içi havasının rutubet doygunluğu ne kadar az ise kurutma etkinliği o kadar yüksektir. - Rutubetçe doygun hava seranın üst kısmında birikir - Doygun havanın hareketi azdır, fan sistemi ile hava türbülansı oluşturulup dışarı atılması sağlanır Güneş ışığı Evaporasyon Isıtma Radyasyon

23 Proses Sistemin doldurulması (Sıvı çamur) Sıvı çamur (% 2-6 km) çamur pompası ile kurutma alanına yayılır. Çamur drenaj ile birkaç gün boyunca % km oranına kadar su kaybeder ve drenaj ile su giderimi biter. Bu aşamadan sonra çamur suyu evoporasyonla giderilerek çamur kurutulur. Kurutma (Sıvı çamur) Çamur periyodik olarak karıştırılarak ve rutubetçe doygun hava dışarı verilerek kurutulur. İstenilen kuru madde oranına ulaşıldığında kurutma işlemine son verilir. Kurutma alanındaki iklim faktörleri otomasyon ile kontrol edilebilir

24 Proses Sistemin Boşaltılması (Sıvı çamur) Sıvı çamurun kurutulmasında önemli miktarda kütle giderimi sağlanacağından (%98’den fazla) kurutma alanında birkaç santimetre kuru çamur kalır. Sistemin boşaltılması kepçe ile yapılır.

25 Çamur serme (Suyu alınmış çamur)
Mekanik olarak suyu alınmış çamur (% km) alana serilir. Çamur serme kepçe veya otomasyon yükleme sistemleri ile yapılabilir. Yükleme yapıldıktan sonra çamur eşit seviyede yüksekliğe gelecek şekilde düzeltilir. Çamurun karakteri ve iklim koşullarına göre serme kalınlığı değişebilir. Düşük yükleme yüksekliği kurutma süresini kısaltır ve alanın daha sık değiştirilerek kullanılmasını sağlar. Çamurun kalın serilmesi kuruma periyodunu uzatır ve kurutma döngüsü sayısını azaltır.

26 Kurutma Biyolojik çamurun özelliğinden dolayı önce yüzeyi kurur ve kabuk tabakası oluşturarak alt katmanların su kaybetmesine engel olur. Alt tabakanın kurumasını sağlamak için çamurun sürekli karıştırılması gerekir. Çamur istenilen katı madde oranı sağladığında kurutma işlemine son verilir. Sistemin boşaltılması Basit kepçe ile çamur toplanarak sistem boşaltılır.

27 Karıştırma Çamurun hızlı kurumasının sağlanması için yaz aylarında günde en az 10 defa karıştırılması gerekir. Karıştırma için 2 tip yöntem geliştirilmiştir. Robot sitemi ile karıştırma ve mekanik helazon sistemi ile karıştırma.

28 Güneşle Kurutmanın Avantajları
İşgücü gereksinimi: Kurutma sistemi otomatik olarak bant veya pompa sistemi veya kepçe kullanılarak 1-2 işgücü tarafından işletilebilir. Zaman harcayıcı işlemler bulunmamaktadır. Enerji tüketimi: Kurutma etkinliğini artırmak için vantilatör veya karıştırma işlemlerinde enerji tüketilir 1 ton suyun evaporasyonunda kWh enerji tüketilir. Seranın ömrü: Sera konstrüksiyon malzemeleri yıl kullanılabilir. Tamir, bakım gerektirecek malzemeler minimum düzeydedir.

29 Soru + Cevap 1 Kurutulmuş çamurun bertaraf alternatifleri nelerdir?
AB’de çamurların düzenli depolama alanlarına depolanması 2005’de yasaklanmıştır. Kurutulmuş çamur eğer mümkünse tarımsal amaçlı kullanılabilir. Çöp yakma tesislerinde, kömür-linyit yakan termik santrallerde, çimento fabrikalarında veya piroliz reaktörlerinde kullanılabilir. Kuru çamur yüksek enerji değeriyle, fosil yakıtların kullanımını azaltır. Kuru çamurun yakma maliyeti, yaş çamura kıyasla bir hayli düşüktür. Kurutma tesisinde koku problemi olur mu? Çamurun serilme aşamasında bir miktar koku çıkar, serildikten sonra aerobik şartlar sağlandığında ve karıştırılarak aerobik ortam oluşturulduğundan ilk andan sonra koku çıkmaz.

30 Soru + Cevap 2 Kurutma ne kadar zaman alır?
m² alanda evapore olan su miktarı meteorolojik koşullara bağlı olarak değişir. Evaporasyon hızı çamur yüzeyine gelen güneş enerjisi miktarı ve iç havanın kuruluğuna bağlıdır. Kuruma zamanı serilen çamurun kalınlığına, Ör. metrekarede evapore olacak su miktarı, ve iklim koşullarına bağlıdır. Yaz aylarında 10 cm kalınlığındaki tabakanın %90 kuruluğa gelmesi için yaklaşık 1 haftadan daha az süre gereklidir. Kış aylarında aynı tabaka % 90 kuruluğa birkaç ayda gelir. Yaz aylarında 25 cm kalınlığında serilen çamur % 20 km’den % 75 km’ye 15 günde gelirken, kış aylarında 25 gün gerekli olmaktadır.

31 Soru + Cevap 3 Son ürün ne kadar kuruluğa gelir?
Yaz aylarında %90 kuruluk sağlanabilir. Kış aylarında da su evapore olur fakat, birim alandan uzaklaşan su miktarı daha azdır. Kuru madde miktarı % 70’e yaklaştıkça evaporasyon yavaşlar. Güneşlenme miktarı yetersiz ise, güneşle kurutmanın etkinliği ne kadardır? Güneş hiç olmasa bile sera içi havasının kurutma potansiyeli bulunmaktadır. Fakat güneşlenme potansiyeli yüksek olan yerlerde kurutma etkinliği daha yüksektir. Kurutma faktörleri etkin kontrol edilerek kurutma performansı geliştirilebilir.

32 Soru + Cevap 4 Nekadar alan gereklidir?
Aktif kurutma alanı gereksinimi, çamur kekinin başlangıç rutubet miktarı, istenilen son kuru madde miktarı ve boşaltma aralıklarında istenilen hacim miktarına bağlıdır. Yılda 1 m² ‘de ton çamur kurutulabilir. Büyük arıtma sistemlerinde de güneşle kurutma kullanılabilir mi? Fazla miktarda çamuru kurutmak için daha büyük kurutma seralarına ihtiyaç vardır. Alan gereksinimi atık ısı kaynağı kullanılarak azaltılabilir. Düşük sıcaklıklardaki atık ısı bile ciddi katkı sağlamaktadır. En büyük güneşle kurutma sisteminin kapasitesi 300,000 PE (Eşdeğer nüfus).

33 Soru + Cevap 5 Alan nasıl yüklenir, nasıl karıştırılır?
Alan kepçe veya kamyonlarla yüklenebilir. Yaz aylarında çamur günde 10 defa karıştırılır. Kış aylarında ise yeni gelen materyale yer açmak için eski çamur bir tarafta toplanır. Çamurun sık olarak karıştırılması mm çapında granüller oluşumunu sağlar ve bu çamurda işlem uygulanmasını kolaylaştır. Küçük arıtma tesislerinde güneşle kurutma ekonomik olurmu? Küçük tesislerde su alma ünitesinin kurulması çoğunlukla ekonomik değildir, bertaraf masrafı fazla olsa bile. Bu durumda sıvı çamurun drenajlı güneşle kurutma sistemi ile kurutulması daha ekonomik yaklaşım olmaktadır.

34 Bu meranın koyu yeşil görülen bölümleri arıtma çamuru ile gübrelenmiştir