ÖN ÇÖKELTİM HAVUZLARI

AMAÇ Çökeltme ile sıvıdan katıları (çamur) ayırma Yüzdürme ile sıvıdan katıları (köpük, yağ, yüzen birikintiler) ayırma TÜRLERİ: Yatay akışlı Eğik yüzeyli Katı temas tankı tipi

FAYDASI Ham atık sudan katıların giderilmesi ile bir miktar askıda katı (%50-70) ve BOI5 (30-40) de giderilir. Böylece biyolojik arıtma ünitesinde arıtılacak organik yük azaltılmış olur. Organik yükteki azalma biyolojik arıtma ünitesinde sisteme verilmesi gerekli oksijen miktarının azalmasına, dolayısı ile enerji gereksiniminin ve oluşan fazla aktif çamur miktarının azalmasına neden olur. Ön çöktürme havuzu

Dairesel çöktürme havuzu Ön çöktürme tankları genellikle büyük kapasiteli (>3800 m3/ gün) atık su arıtma tesislerinde kurulur. Daha küçük tesislerde eğer ikinci kademe arıtma ünitesi tüm yükü kaldırabilecekse ve köpük, yağ ve yüzen kalıntılar işletme problemi yaratmayacaksa ön çöktürme ünitesi kurulmayabilir. Damlatmalı filtre, bio-disk gibi ikinci kademe arıtma üniteleri mevcutsa mutlaka ön çöktürme tankı konulmalıdır. Dairesel çöktürme havuzu

YATAY AKIŞLI ÖN ÇÖKTÜRME TANKLARI YATAY AKIŞLI DİKDÖRTGEN HAVUZLAR Dairesel havuzlara göre avantaj ve dezavantajları aşağıda sunulmuştur. Avantajları Çoklu havuzlar kullanıldığında daha az yer kaplar. Çoklu havuz kullanıldığında daha az duvar imalatı olduğundan inşaat maliyeti azalır. Koku durumunda yüzeyi kolay kaplanır. Çökelme için daha uzun yola sahiptir. Kısa devre akışlar çok daha azdır. Çamur toplama ve bertarafı daha az enerji harcar. Dezavantajları Ölü hacimler söz konusudur. Debi dalgalanmalarına hassastır. Eni çamur toplama ekipmanlarının büyüklüğü ile sınırlanır (8-12 m)

YATAY AKIŞLI DAİRESEL ÖN ÇÖKTÜRME TANKI Dairesel ön çöktürme tanklarında besleme merkezden yapılır. Atıksu merkezden dış duvarlara doğru hareket eder ve dış çevre boyunca uzanan savaktan çıkış yapar. Çöken çamur sıyırıcılarla merkeze doğru itilir. Üstte toplanan yüzer maddeler döner bir sıyırıcı ile toplanarak bir haznede birikir. Dairesel bir çöktürme tankı aşağıda verilmiştir.

KATI TEMAS HAVUZLARI Giriş atıksuyu havuzun dibine yakın yerdeki yoğun tabakaya verildiğinde, bu tabaka bir battaniye etkisi gösterip katılar birbirine çarpacak ve çökelme oluşacaktır. Bu tip havuzların hidrolik koşulları oldukça iyi olup, yatay akışlılardaki verime çok daha kısa bekleme sürelerinde ulaşılabilmektedir. Biyolojik çamurlardan ziyade kimyasal çamurların çöktürülmesinde sık kullanılır.

EĞİK YÜZEYLİ HAVUZLAR Bu havuzlarda havuz boyunca eğik şekilde yerleştirilmiş yüzeyler veya tüpler bulunmaktadır. Bunlar vasıtasıyla partiküllerin çökelme derinliği azaltılmış olur. Tüplü ve paralel yüzey ayırıcılı olmak üzere 2 türdür. Bu tür havuzlarda rüzgar etkisi yoktur ve akış laminerdir. Dezavatajları ise; Tabakalar arasında çamur birikimi olabilir ve septik koşullar meydana gelebilir. Çıkış suyu kalitesi dip çamurunun kalkması durumunda azalır. Kanallarda veya tüplerde tıkanma oluşabilir. Giriş atıksu sıcaklığı havuz sıcaklığından fazla olduğunda kısa devre akışları oluşabilir.

TASARIM FAKTÖRLERİ

Giriş Yapıları Giriş borusunda/kanalında yatay hız 0.3 m/sn olmalıdır. Dairesel havuzlarda atıksu girişi merkezden veya yandan olabilir. Merkezden beslemenin avantaj/dezavantajları aşağıdaki gibidir; Düşük maliyetli, Kolay dizayn ve inşaat avantajı vardır Kısa devre olabilir Düşük alıkonma süresi gereklidir Köpük kontrolü zayıftır Çıkış suyunda çamur kaçması muhtemeldir.

Çıkış Yapıları Ayarlanabilir savaklar en sık kullanılanlardır. En verimli olanları üçgen savaklardır. Ort. Debi < 44L/sn ise savak yükü 124 m3/m2.gün Ort. Debi > 44L/sn ise savak yükü 186 m3/m2.gün alınır. Dikdörtgen havuzlarda taban eğimi %1-2, dairesel havuzlarda ise 40-100 mm/m.çap olabilir. Çamur kazıyıcı hızı 0,02-0,06 rpm alınabilir.

YATAY AKIŞLI DİKDÖRTGEN ÖN ÇÖKTÜRME TANKI TASARIMI

GENEL KRİTERLER Birbirinden bağımsız olarak çalışan dört dikdörtgen ünite olarak tasarlanacaktır. YHY ve bekleme süresi ortalama debiye (0,916 m3/sn) bağlı hesaplanacaktır (her bir ünitede 0,229 m3/ sn). YHY 36 m3/m2.gün’den daha az olmalıdır (ortalama debide). Bekleme süresi 1,5 saatten daha az olmamalıdır (ortalama tasarım debisinde). Pik tasarım debisinde (iki havuzda 0,661 m3/sn) giriş kanalındaki hız 0,35 m/sn’den daha az olmalıdır. Havalandırma havuzundan geri devir vardır. Ortalama tasarım debisinde savak yükü 186 m3/m.gün ’den daha az olmalıdır. Oluk ve çıkış kanalları pik tasarım debisi 1,321 m3/sn (her bir ünitede 0.661 m3/sn) göre hesaplanacaktır. Havuzdaki su derinliği 2 metreden az olmamalıdır.

HAVUZ BOYUTLARI Ortak duvarlardan oluşan 4 dikdörtgen havuz yapılacaktır. Her bir havuzdaki ortalama tasarım debisi = 0,229 m3/ sn Ortalama tasarım debisindeki üstten akış hızı = 36 m3/ m2 gün Yüzey alanı = [ 0,229 (m3/sn) x 86400 (sn/gün) ] / [ 36 (m3/ m2.gün) ] = 549,6 m2 Uzunluk – genişlik oranı = L/W = 4/1 kullanılacaktır; 4x(W)x(W) = 549,6 m2 → W = 11,72 m (kabul edilebilir) Ekipman montajı sırasında 0,61 cm bir fazlalık oluşur. Bu nedenle ; Genişlik = 12.33 m Uzunluk = 49,32 m Uzunluk – genişlik oranı (L/W)= 4 : 1 Ortalama su derinliği (H)= 3.1 m kabul edilirse; Uzunluk – derinlik oranı (L/H)= 49,32 m / 3.1 m = 15,91 (7-18 arası uygun) Hava Payı = 0. 6 m Havuzun toplam derinliği = 3.7 m

2. YHY kontrolü Ortalama tasarım debisinde (dört havuz devrede); YHYort. debi =[ 0,229 (m3/sn) x 86400 (sn/gün) ]/[12,33 m x 49,32 m] YH ort. debi = 32,53 m3/m2 .gün (25-35 arası olmalı) Pik tasarım debisinde (iki havuz devre dışı) YHYmax. debi =[ 0,661 (m3/ sn) x 86400 (sn/gün) ] / 2x[12,33 m x 49,32 m] YHYmax. debi= 46,96 m3/m2 .gün (45-80 arası olmalı) 3. Bekleme süresi kontrolü Havuzun ortalama hacmi = 3,1 m x 12,33 m x 49,32 m = 1885,16 m3 Ortalama debide ve pik debide bekleme süresi (T); Tort. debi = [1885,16 m3] / [ 0.229 (m3/sn) x 3600 (sn/saat) ] = 2,29 saat Tmax. debi=[1885,16 m3] / [ (0,661 (m3/sn)/2) x 3600 (sn/saat) ] = 1,58 saat

Giriş yapısı düzeni seçimi B. GİRİŞ YAPISI Giriş yapısı düzeni seçimi Giriş yapısı; tank genişliği boyunca 1 metre genişliğinde giriş kanalından oluşmaktadır. Bu Kanalın duvarlarındaki 8 adet 34 cm’lik kare deliklerle kanal duvarından havuz içerisine su girişi sağlanmaktadır. Giriş perdesi bu deliklerin 0.8 m gerisinde, 1 m derinliğinde ve su yüzeyinin 5 cm aşağısında konumlanmıştır, 12,33 m

2. Kum tutucu tarafında bulunan bağlantı box ’na bağlı giriş borusu ve ön çöktürme havuzu giriş yapısındaki yük kayıplarının hesaplanması Kum tutucu altındaki bağlantı kutusu ile giriş kanalı ön çöktürme havuzuna giriş ile bağlanmaktadır. Normalde bu borular ters sifondur. Havuza giriş kanalındaki su yüzeyi yüksekliği, kum tutucu çıkışındaki box’taki su yüksekliğinden daha düşüktür. Bu fark (∆H); giriş borularından kaynaklanan, sürtünme, dirsek, bağlantı ekipmanları ve giriş kanalından çökeltim havuzuna çıkış kayıpları toplamını içerir.

3. Giriş yapısında yük kaybı hesabı Bu tasarımda enerji denklemi kullanılarak kayıpların yaklaşık çözümü verilmiştir. Çöktürme havuzundaki yatay hız (v2) küçüktür ve ihmal edilebilir. Giriş kanalındaki ortalama hız (v1) pik tasarım debisinden hesaplanır. Havuzun her tarafında olması için akım ikiye ayrılır. Giriş yapısındaki debi: Q = her havuzdaki pik tasarım debisi/2 = 0,661/2 = 0,33 m3/sn Giriş kanalı girişindeki su derinliğini 1,0 m ve giriş kanalındaki su derinliğini 1,0 m varsayılsın. Pik tasarım debisinde kanaldaki hız: V= 0,33 / (1 x 1) = 0,33 m/sn ∆z terimi; sürtünme kayıpları, kısa borulardaki ve suya batık haldeki deliklerdeki yük kayıplarının toplamına eşittir. Her bir delikteki debi 0,661/8 = 0,0826 m3/sn’dir. ∆z hesabı aşağıdaki gibidir. Q = Cd A (2g∆z)1/2 ∆z = (0,0826/(0,6 x (0,34)2) /(2 x 9,81) = 0,072 m = yaklaşık 7 cm

C. ÇIKIŞ YAPISI Çıkış yapısı seçimi Çıkış yapısı; savaklar, oluk, çıkış box’ı ve çıkış borusundan oluşur. Savaklar; keskin kenarlı, serbest düşülü ve V tipindedir. Savak uzunluğu, savak yükü kullanılarak hesaplanır. Savak plakaları, oluk formundaki beton yapılar üzerine tutturulur. 2. Savak uzunluğu hesabı Savak yükü = 372 m3/ m. gün (pik debi için) alınır. Pik debide her havuzdaki debi: Q = 0,661 (m3/sn)x 86400(sn/gün)=57110 m3/gün Savak uzunluğu = [157110(m3/gün)] / [372 (m3/m. gün)] = 153,3 m

Gerçek savak yükü = (57110 m3/gün) / (157,92 m) = 361,6 m3/m. gün Savak boyu = 2 x (29,5+12,33-1,2) + 2 x (28,3+12,33-1,2-0,6) – 1,0 = 157,92 m Gerçek savak yükü = (57110 m3/gün) / (157,92 m) = 361,6 m3/m. gün

3. V tipi savak sayısı : Oluğun her iki tarafında merkezden merkeze 20 cm uzunluğunda standart 900 V tipi savak vardır. Toplam çentik sayısı = her metrede 5 çentik x 157,92 m = 790 adet 4. Savak üzerindeki YHY hesabı Ortalama tasarım debisinde her savaktaki deşarj (boşaltım) : qort = 0,229 (m3/sn) / 790 adet = 2,9 x 10-4 m3/sn Savak üzerindeki su yüksekliği aşağıda verilen denklem ile bulunabilir. qort = (8/15) Cd (2g)1/2 tan(θ/2) H5/2 Burada; qort = her bir savaktaki ort. debi, m3/sn Cd = deşarj kat sayısı = 0,584 H = savak üzerindeki yük, m 2,9 x 10-4 = (8/15) 0,584 (2 x 9,81)1/2 tan(90/2) H5/2 → H = 0,034 m = 3,4 cm

5. Pik tasarım debisinde savak üzerindeki yük hesabı; Pik tasarım debisinde her bir savaktaki deşarj; qmax = 0,661 (m3/ sn)/ 790 adet = 8,34 x 10-4 m3/sn 8,34x10-4 = (8/15) 0,584 (2x 9,81)1/2 tan45 H5/2 → H = 0.052 m = 5,2 cm 6. Savak derinliği kontrolü Çentiğin toplam derinliği 8 cm’ dir. Pik tasarım debisinde çentik üzerindeki maksimum sıvı yükü 5,2 cm’dir. Bu batmaya karşı 2,8 cm’lik bir güvenlik söz konusudur. 7. Çıkış oluğu hesabı Çıkış oluğu genişliği = 0,6 m Box genişliği = 1,0 m Çıkış borusu çapı = 0,92 m Çıkış box su derinliği = 1,0 m Oluk çıkış noktasında 0,46 m derinliğinde çıkış box’ı vardır. Bu durumda çıkış box’ın kenarındaki su yüksekliği = 1,0 m – 0,46 m = 0,54 m olur.

12,33 m 11,13 m 10,53 m 9,93 m

Oluğun her iki tarafındaki debi ; qoluk = 0,661/2 = 0,33 m3/sn Çift taraflı oluk için N = 2 alındığında; y1 = [ (0,54 m)2 + ((2x(0,33)2) / (9,81 x (0,6)2 x 0,54 ))]1/2 = 0,64 m Türbülans ve sürtünme kayıpları için % 25 (20-30 arası) ve serbest düşme için hava payı için 0,6 m ilave edilir ise, çıkış yolluğundaki maksimum su derinliği aşağıdaki gibi hesaplanabilir. = ( 0,64 x 1,25 ) + 0,6 = 1,40 m 3,15 m 3,12 m 3,07 m 3,1 m 1,67 m 2,21 m 1,21 m 0,33 m

3,4 cm 5,2 cm

D. ÇÖKTÜRME HAVUZU ÜZERİNDEKİ YÜK KAYBI Ön çöktürme havuzu üzerindeki yük kaybı; (1) giriş yapısındaki yük kaybı , (2) çıkış yapısındaki yük kaybı, (3) havuz içerisindeki yük kaybı, (4) giriş ve çıkış perdelerindeki yük kaybı toplamıdır. E. HAVUZ ÜZERİNDEKİ HİDROLİK PROFİL Pik debideki hidrolik profil aşağıda özetlenmiştir. Pik tasarım debisinde toplam yük kaybı 0.98 m’ dir. 3,10 m 3,19 m 3,12 m 2,50 m 2,21 m 1,67 m 1,21 m 0,33 m

F. ÇAMUR MİKTARI Çamur özelliklerinin belirlenmesi ÖÇÇ özgül ağırlığı 1,03 ve KM içeriği % 3- 6 arasındadır. Burada tasarlanan tesisten gelen çamurun KM içeriği % 4,5 olacaktır. 2. Günde üretilen ortalama çamur miktarı Giriş TSS = 260 mg/L için ve %63 giderim oranında, günlük üretilen çamur miktarı ÇM = 260 (g/m3) x 0,63 x 0,229 (m3/sn) x 86400 (sn/gün)/(1000 g/kg ) ÇM = 3241 kg/gün Dört havuzda günde üretilen ortalama çamur miktarı; TÇM = 4 x 3241 (kg/ gün) = 12964 (kg/gün) 3. Her bir havuzda dakika başına üretilen çamur hacmi Çamur hacmi = 3241/ [ 1.03 x 0.045 x 1000 x 1440] = 0,0485 m3/ dakika her havuzda

4. Çamur pompası boyutu ve pompalama döngüsü Her havuz için ayrı bir çamur pompası sağlanmıştır. Her pompa; diğer havuzdaki pompa devre dışı kaldığında hizmet verebilecek şekilde düzenlenmiştir. Her havuzda 16,5 dk. aralıklar ile 1,5 dk. bir pompa çevrimi yapılır (her çevrim için toplam süre 18 dk.) Pompanın arzu edilen pompalama kapasitesi: = [ 0.0485 m3/ dk. x 18 dk] / [ 1,5 dk)] = 0,582 m3/ dakika Her iki havuzdaki çamur bir pompa kullanılarak giderilmeye çalışıldığı zaman; Çevrim süresi: = (0,582 m3/ dk. x 1,5 dk.)/(0,097 m3/dk.) = 9 dk. çevrim süresi

G. Çıkıştaki BOD5 ve TSS miktarı hesabı Birincil havuz çıkışı miktarı; havuza gelen ham suyun içerisindeki BOD5 ve TSS konsantrasyonlarına bağlı olarak bulunur. Çıkıştaki BOD5: = 250 (g/m3) x (1-0,34) x 0,916 (m3/sn) x 86400 (sn/gün) x (kg/1000 gram) = 13058 kg/gün = 13058x1000/(0,916x86400) =165 mg/L Çıkıştaki TSS: = 260 (g/m3) x (1-0,63) x 0,916 (m3/sn) x 86400 (sn/gün) x (kg/1000gram) = 7613 kg/gün = 7613x1000/(0,916x86400) =96 mg/L

H. KÖPÜK MİKTARI Ortalama sıyrılan köpük miktarı yaklaşık her 1000 m3 atıksu için 8 kg’dır. Köpük yoğunluğu 950 kg/m3 ise ise köpük miktarı = (8 kg /1000 m3) x 0,916 x 86400 = 633 kg/gün = [633 kg/gün x 1000 g/kg] / [ 0,95 x 1 g/cm3 x 106 cm3/m3] = 0,67 m3/gün

12,33 m

49,32 m 3,1 m 12,33 m