SULARIN ARITILMASI YARD. DOÇ. DR. BERNA KIRIL MERT

BİRİKTİRME ÜNİTESİ Biriktirme Ünitesinin Amacı: İri tanelerin çökelmesi Su kalitesinin düzeltilmesi Debinin dengelenmesidir.   Suların bir haznede belli bir müddet biriktirilmesi sonucunda su kalitesi değişmektedir. Biriktirme zamanı 10-20 gün arasındadır.

BİRİKTİRME ÜNİTELERİNİN FAYDALARI 1.Suda bulunan iri taneler çökelir. 2. Suyun bulanıklığı azalır. 3. Sudaki çözünmüş oksijende artma olabilir. 4. Su sertliğinde azalma olabilir. CaCO3 +CO2+ H2O Ca++ +2HCO3- CO2 azaldığından Çökelme Alg Suda bulunan çözünmüş haldeki CO2 , algler tarafından alındığı zaman yukarıdaki reaksiyon sola doğru kayar ve böylece Ca++’da azalma olur.

BİRİKTİRME ÜNİTELERİN FAYDALARI 5. Organik oksidasyon sebebiyle; Koku ve tad bakımından iyileşme, BOİ’ de azalma, Bazı durumlarda suyun renginde iyileşme olur. 6. Koliform sayısında ve hastalık yapan mikroorganizmalarda azalma olur. 7. Su kalitesinde dengeleme olur.

SU KALİTESİNDE MÜMKÜN OLABİLECEK BOZULMALAR a) Alg büyümesi en büyük problemdir. Alg büyümesi sebebiyle, Estetik görünüş bozulur. Koku ve tad problemi ortaya çıkar. Mavi- Yeşil algler gibi bazı yosunlar sebebiyle toksik madde konsantrasyonu artar. b) Bazı kirleticiler tekrar ortaya çıkabilir. Örnek olarak; tabana biriken organik maddelerin anaerobik olarak ayrışması neticesinde koku ve tat problemleri ortaya çıkar. c)Sıcaklık tabakalaşması sebebiyle su kalitesi bozulabilir.

MİKROORGANİZMA GİDERİLMESİ Mikroorganizmaların zamanla azalması; Besi miktarına Ortamın sıcaklığına Mikroorganizma çeşidine Ortamın mikroorganizmalar için toksik özellikte olup olmaması faktörlerine bağlıdır.

Mikroorganizmaların Azalma Hızı 1. Mertebe kinetiğine uyduğuna göre; MİKROORGANİZMA GİDERİLMESİ Mikroorganizmaların Azalma Hızı 1. Mertebe kinetiğine uyduğuna göre;   n: Mikroorganizma Sayısını (Adet/ L), t : Zamanı (T),  : Reaksiyon Sabitini veya Azalma Sabitini (T-1) diferansiyel denklemini integre edersek; no : Başlangıçtaki mikroorganizma sayısını (Adet/ L), nt : Başlangıçtaki t süre sonraki mikroorganizma sayısını (Adet/ L),

MİKROORGANİZMA GİDERİLMESİ denklemini düzenlersek (no/nt) oranı azalma katsayısı (R) olarak tanımlanır ve, olarak ifade edilir  değeri çeşitli mikroorganizmalar için sıcaklığa bağlı olarak değişir.

MİKROORGANİZMA GİDERİLMESİ

AZOT KONSANTRASYONUNDA AZALMA Biriktirme haznelerinde çıkan sudaki amonyum konsantrasyonu giren suyun içerisindeki amonyum konsantrasyonuna göre daha azdır. Bunun nedeni biriktirme havuzunda amonyum iyonunun nitrata dönüştürmesidir. Bu reaksiyonun hızı, suyun sıcaklığına bağlıdır. Azot konsantrasyonu azalmasına etki eden en önemli parametre bekleme süresidir. Biriktirme havuzundaki amonyum konsantrasyonu başlangıçta Co, çıkışta C ile ifade edilirse; C = Co – k.t denklemi elde edilir. Bu denklemde (k) reaksiyon sabiti olup birimi (mg/L.gün)’dür.

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Bir alg hücresinin denklemi, C106H181O45N16P şeklindedir. Ayrıca alg oluşması için güneş ışığı gereklidir. Buna göre, 106 CO2 + 81 H2O + 16 NO3- + HPO4-2 + H+ C106H181O45N16P + 150 O2 reaksiyonu sonucu alg oluşur. Alg çoğalmasını önlemek için, Biriktirme haznesine giren sudaki C, N, P konsantrasyonlarını azaltmak gerekir. Işığı kontrol etmek gerekir. Kimyasal madde ilave etmek gerekir.

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Azot Giderilmesi Sularda azot giderilmesi yöntemleri; Nitrifikasyon ve denitrifikasyon üniteleri ile arıtma Damlatmalı filtreler ile arıtma Kum filtrelerinden süzme Yer altı suyunun suni olarak beslenmesi ve kuyular ile çekilmesi Kırılma noktası klorlaması Yüksek pH’ ta sürekli havalandırma İyon değiştirme

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Azot Giderilmesi Damlatmalı ile kum filtrelerinde azot giderilmenin esası nitrifikasyondur. Bunun denklemi aşağıda verilmiştir. Bu reaksiyondan 1 mg/L NH4+ için 3,56 mg/L oksijen gerekir.

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ   Azot Giderilmesi Azot giderilmesinde etkili fakat pahalı bir çözüm yolu ise; yüksek pH değerlerinde sürekli havalandırma yöntemidir. Sudaki pH değeri arttırılırsa amonyum(NH4+) iyonu amonyağa (NH3) dönüşür. Bu reaksiyon aşağıdaki şekilde gerçekleşir.  Buradan görülebileceği gibi pH değeri yükseldikçe NH3 yüzdesi artar. pH ve Sıcaklığa bağlı NH3-N yüzdeleri

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Azot Giderilmesi (NH4+)’yı uçucu (NH3)’e çevirmek için pH = 10,7-11 arasında olmalıdır. pH yükseltmek için genelde sönmüş kireç Ca(OH)2 kullanılır. Reaksiyon, şeklinde gerçekleşir. Daha sonra su bir havalandırma kulesinden bırakılır ve NH3 havaya karışır.

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Fosfor Giderilmesi Sularda fosfor giderilmesinde kullanılan metodlar; Kimyasal olarak çöktürme Biyolojik arıtımda Al+3 veya Ca(OH)2 ile giderme Adsorpsiyon İyon değiştirme Ters osmoz

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Fosfor Giderilmesi Bu metodlardan en uygun olanı kimyasal çöktürmedir. Kimyasal olarak alüm kullanırsak, Al2(SO4)3 + 2 H2PO4- + 4 HCO3 2 AlPO4 + 3 SO4-2 + 4 H2CO3 reaksiyonu olur ve kısaca aşağıdaki şekilde gösterilir.   Al+3 + PO4-3 AlPO4

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Işığın Kontrol Edilmesi Işığın kontrolü için genelde haznelerin üstleri kapatılır. Fakat büyük haznelerde pek kullanılan yöntem değildir. Bunun için derin hazneler yapılır veya suni olarak bulanıklık arttırılır. Işığın şiddeti ile derinlik arasında, I = Io .e-f.d Io : Su yüzeyindeki ışık şiddetini, I : Su yüzeyinden d derinlikteki ışık şiddetini, d : Derinliği, f : Işık etki katsayısını Genellikle güneşli havalarda hazneye toz aktif karbon serpilir ve bulanıklık arttırılmış olur. Bu işleme “ Aktif Karbonla Karartma” denilmektedir.  

ALG ÇOĞALMASININ ÖNLENMESİ Alglerin Kimyasal Maddeler ile Giderilmesi Alglerin giderilmesinde kullanılan kimyasal maddeler; Bakır sülfat (CuSO4) Klor (Cl2) Potasyum permanganat (KMnO4) Aktif karbon Sodyum arsenit (Na3AsO3) Herbisitler Klordioksit (ClO2) Algleri Öldüren Kimyasal Maddeler ve Dozları

BİRİKTİRME HAZNELERİNİN TİPİ VE İŞLETİLMESİNİN AZALMA KATSAYISI ÜZERİNE TESİRİ Biriktirme hazneleri dört çeşittir. Bunlar, Doldur boşalt sistemli hazneler, Sürekli giriş ve çıkışı olan tam karışımlı hazneler, Sürekli giriş ve çıkış olan tam karışımlı seri bağlı hazneler, Piston akımlı haznelerdir.

1- Doldur Boşalt Sistemli Hazneler Bu şekilde çalışan haznelerde ilk önce hazne su ile doldurulur. Belli bir bekleme süresi() sonunda hazne boşaltılır, tekrar su ile doldurulur. Böyle haznelerde Azalma katsayısı (R) ; denklemi ile hesaplanır.

2- Sürekli Giriş ve Çıkış Olan Tam Karışımlı Hazneler Tam karışımlı haznelerde giriş konsantrasyon değeri çıkış konsantrasyon değerine eşittir. Yukarıdaki şekle bakarak mikroorganizma yönünden madde dengesini yazarsak, Giren Madde + Azalma = Çıkan Madde Qo= Qt = Q ve (dnt/dt =-.nt) olduğuna göre değerleri ifade de yerine koyarsak, ifadesi elde edilir. Bu ifadeyi, Bekleme süresi t = V/Q ve azalma katsayısı (R =no/nt) olduğuna göre , R = 1+ t. elde edilir.

3- Sürekli Giriş ve Çıkış Olan Tam Karışımlı Seri Bağlı Hazneler Seri bağlı iki hazneyi ele alalım. Aşağıdaki şekilde gösterelim Toplam bekleme süresini T ile ifade edersek; İki hazne için azalma katsayısı (R), olarak ifade edilir. Buna göre (n) adet seri bağlı hazneler için, veya bulunur. yazılırsa

4- Piston Akımlı Hazneler Bu hazneler için sonsuz sayıda seri bağlı hazne kabul edilerek azalma katsayısı (R), Bekleme Zamanlarına Göre R değerleri,  = 0,3 gün-1 için

4- Piston Akımlı Hazneler Mikroorganizma azalması bakımından en uygun sistem piston akımlı hazne sistemidir. Ama uygulamada ideal piston akımlı hazneler inşa etmek mümkün değildir. Aşağıdaki şekilde hazneleri inşa edersek mümkün mertebede piston akımlı hazne meydana getirmeye çalışılır Şekil. Haznede Perdeler İnşa Edilmek Sureti ile Azalma Katsayısının Arttırılması Giriş Çıkış

Örnek:  Bir nehir suyunda E.Koli konsantrasyonu 15000 adet/L olarak analiz sonucunda hesaplanmıştır. Bu nehirden hacmi 441600 m3 olan bir biriktirme ünitesine içme suyu alınacaktır. Hazneye giren ve çıkan debi eşit olup 800 m3/sa’ te su geçmektedir.  = 0,3 gün-1 olduğuna göre çıkış suyundaki E.Koli konsantrasyonunu,   1.Biriktirme ünitesinin tam karışımlı olduğunu kabul ederek hesaplayınız. 2. Toplam hacmi V olan 3 adet seri bağlı biriktirme ünitesi olduğunu kabul ederek hesaplayınız.

Çözüm: