PROF. DR. MUSTAFA ÖZTÜRK

4.2 Proses Kontrolü
4.2.1 Havasız Süreçlerin İzlenmesi ve Kontrolü
Havasız şartlarda ayrışmanın istenilen şekilde olabilmesi için arıtma sisteminin yakinen izlenmesi ve gerekli tedbirlerin zamanında alınması gerekir. Etkili bir işletme ve izleme sonucu yüksek verimli bir arıtmanın sağlanması, metana dönüşüm oranının maksimum kılınması ve olabildiğince az arıtma çamuru elde edilmesi gibi hedeflere ulaşılabilir.

Proses kontrolünün gayesi arıtma tesisindeki düzensizliklerin mümkün olan en kısa sürede teşhisidir. 

Havasız şartlarda arıtmanın proses kontrolü bakımından dikkatle izlenmesi gerekli parametreler ve izlenme sıklıkları Tablo 4.5’te verilmiştir. 

Tablo 4. 5. Havasız Arıtmada Proses Kontrolü Maksadı ile İzlenmesi Gereken Parametreler

Prosesin izlenmesi maksadı ile bu parametrelere ilaveten özellikle çamur yaşı ve atık kompozisyonun da kontrolü gerekebilir. Tablo 4.5’te(*) işareti ile belirtilen parametreler prosesin durumu hakkında doğrudan ve pratik bilgiler sağlayan esas kontrol parametreleridir. Arıtma prosesinde bir dengesizlik halinde esas kontrol parametrelerinde ani azalma ve ani artışlar gözlenir. Değerlerinde ani artış gözlenen parametreler: Toplam Uçucu Asit(TUA), %CO2 ve değerinde ani artış gözlenen parametreler: pH, Alkalinite, Qg, %CH4.

Biyoenerji proseslerin, ayrışma prosesinin kararlılığının bozulması genellikle TUA konsantrasyonunun artması ve müteakiben de pH’ın 6 civarına düşmesi ile kendini gösterir. Organik yük azaltılarak ve/veya NaOH, kireç gibi kimyasallar kullanılarak pH'ı istenilen değerlere getirilebilir. Sistemin pH’sı kontrol altına alındıktan sonra kararsızlığın sebebi araştırılmalıdır. Şayet geçici bir kararsızlık söz konusu ise reaktörde optimum çevre şartları sağlanarak ve pH dikkatlice izlenerek eski işletme koşullarına kısa sürede ulaşılır. Uzun süreli ve ciddi kararsızlıklar söz konusu ise, dengesizliğin sebebi ortadan kaldırılarak pH kontrolü yapılsa dahi arıtmayı gerçekleştiren, zarar görmüş mikroorganizmaların kararlı haldeki sistemden beklenen verimi sağlayacak miktara ulaşmaları, tıpkı alıştırma döneminde olduğu gibi uzunca bir zaman isteyebilir.

Havasız sistemlerde, uçucu asit yükselmesi ve pH düşmesi ile ortamdaki H2 kısmi basıncı arasında yakın bir ilişki bulunmaktadır. Reaktördeki Hâ‚‚’nin kısmi basıncı 10-4 atmosferi aştığında propiyonik asitin asetik aside parçalanması durmakta ve bunun sonucunda TUA konsantrasyonu yükselerek metan gazı üretimi safhası zarar görmektedir.  Bu hal özellikle çamur yaşının 10 günden az olduğunda ortaya çıkmaktadır. Havasız şartlardaki reaktörlerde H2 kısmi basıncı izlenebildiği taktirde daha reaktörde pH düşmeden önce sistemin kararlılığının bozulmaya başladığı an tespit edilerek gerekli müdahale bir gün önce yapılabilir. Dolayısıyla pH’ın düşmesi reaktördeki düzensizliğin başlangıcını değil sonucunu yansıtmakta ve takriben bir günlük bir gecikmeye yol açmaktadır. Bu şekilde hidrojen iyonu konsantrasyonu izlenebilmesi halinde daha etkili bir proses kontrolü sağlanabilir.

Herhangi bir sebeple kararsızlılığını yitiren bir anaerobik reaktörde, dengesizlik ilk önce sistemdeki TUA konsantrasyonunun artması sonucu pH da ani bir düşüş ile kendini gösterir. pH’daki düşüşü bir süre sonra (takriben bir gün) alkalinitedeki ani bir azalma izler. Bu sırada metan gazı üretiminin yavaşlaması dolayısıyla gaz debisinde ve gazdaki metan yüzdesinde bir azalma gözlenir. Bunların sonucu olarak da çıkıştaki KOI konsantrasyonu artar ve sistemin verimi düşer.

4.2.2. Prosesteki Kararsızlıkların Kaynakları ve Çözüm Yolları
Sistemde kısa ve uzun süreli olmak üzere iki tür kararsızlık gözlenir. Kısa süreli kararsızlıklar;
• Ekipman arızaları
• Sıcaklıktaki ani değişiklikler
• Organik yükteki ani artış veya
• Atığın bileşimindeki değişikliklerden ileri gelebilir.

Uzun süreli karasızlıklar ise;
• Atıksu içerisindeki zararlı maddelerden
• Arıtılan atıksuyun veya reaktörün pH'sındaki ani düşüşlerden veya
• Alıştırma devresindeki mikroorganizmaların çoğalma hızlarının yavaş oluşu gibi faktörlerin biri veya birkaçının sonucundan olabilir.

4.2.3. Havasız Reaktörlerde Prosesin Yeniden Kararlı Hale Getirilmesi
Proses stabilitesi bozulan bir havasız reaktörün tekrar kararlı hale getirilebilmesi için başlıca dört esas safhadan oluşan bir çözüm yöntemi izlenebilir.
Bu safhalar;
• pH’nın nötr değer civarına getirilmesi
• Kararsızlığa sebep olan etkilerin belirlenmesi
• Kararsızlığın sebeplerinin uygun tedbirlerle giderilmesi
• Sistem kararlı duruma gelinceye kadar pH’nın dikkatli izlenmesi.

Reaktördeki kararsızlık sonucu 6,4 ve daha aşağıya doğru düşen pH’nın yeniden uygun seviyelere yükseltilebilmesi için kireç kullanılabilir. Kireç ilavesinin pH’nın 6.5 ve daha aşağıya düştüğü durumlarda yapılması gereklidir. pH’nın 6.5'den büyük olması halinde kirecin sudaki çözünürlüğü hemen hemen sıfıra yaklaştığından bundan sonra ilave edilecek kireç CaCO3 olarak çökeleceğinden bir faydası olmayacaktır. Kirecin diğer bir mahzuru da kalsiyum ortamdaki fosforu kalsiyum orto fosfat olarak kendine bağlayarak nütrient eksikliğine sebep olmasıdır. Endüstri tipi havasız reaktörlerde pH kontrolü genellikle sodyum hidroksit, NaOH, ve sodyum bikarbonat, NaHCO3, birlikte kullanılarak sağlanılmaktadır. Gerekli HCO3 alkalinitesi ise NaHCO3 ilave etmek sureti ile ayrıca sağlanır. Herhangi bir çökelti vermediği için NaHCO3 alkalinite sağlayıcı madde olarak uygundur. Ancak, pH nın fazla düştüğü anlarda NaOH ile birlikte kullanıldığında Na konsantrasyonunun kritik değeri aşıp aşmadığına dikkat edilmelidir. Bu durumda NaHCO3 yerine KHCO3 veya NH4HCO3 kullanılabilir.

Kararsızlık gözlenen bir reaktörde bazı hallerde fazla HCO3 ilave edilerek pH’nın ayarlanmasına ve organik yükün önemli oranda azaltılmasına, hatta beslemenin durdurulmasına rağmen sistemdeki uçucu asit konsantrasyonu düşmeyebilir. Bu uçucu asidin propiyonik asit ağırlıklı olduğunu gösterir. Böyle durumlarda, reaktörde birikmiş uçucu asidin süratle yıkanmasını sağlamak üzere sistemi iyice seyreltilmiş ve hatta bazen musluk suyu ile beslenmesi yoluna gidilebilir. Reaktördeki uçucu asit konsantrasyonunun asetik asit ağırlıklı olması halinde organik yükün azaltılması veya beslenmenin durdurulması ile birlikte mikroorganizmalarca hızla tüketilerek normal seviyelere düşer. Uçucu asit konsantrasyonu normale döndüğünde organik yük tekrar tedrici olarak artırılabilir.

Gaz debisindeki düşme ve metan yüzdesindeki azalma havasız reaktörlerdeki dengesizliğin iyi bir göstergesidir. Özellikle metan gazı yüzdesinin %65’in altına düşmesi ileri derecede bir dengesizliğin göstergesidir. İyi işletilen bir reaktörde normalde metan yüzdesi %70 üzerindedir. Seyreltik atıkların arıtılması halinde oluşan CO2 çözünmesi sebebiyle bu oran daha da yüksektir. 

Devam edecek...

Makaleyi e-dergi'den okumak için lütfen tıklayınız...