Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 70. Sayı (Mayıs 2014)

40 Su ve Çevre Teknolojileri • Mayıs 2014 Kentsel/evsel atıksu arıtma tesisle- rinin temelini oluşturan aktif çamur prosesinin 100 yıl önce Lockett ve Ardern tarafından keşfinden sonra günümüze gelene kadar birçok pro- ses keşfedilmiştir. Aktif çamur pro- sesinin 1914 yılında organik madde giderimi ile başlayan yolculuğunda, nitrifikasyon, denitrifikasyon, ileri biyolojik fosfor giderimi, anaerobik çamur çürütme ile birlikte yenilikçi prosesler (anaerobik amonyak oksi- dasyonu vb.) keşfedilerek proses portföyü günümüzdeki son halini almıştır. Günümüze gelene kadar bilgisayar destekli sistem çözümü proses mühendislerinin ilgi odağı olmuştur. Önceki yıllarda bilgisayar teknolojisi kompleks hesaplamaların çözümünde mikroişlemcilerin sınırlı kapasitesi nedeniyle yetersiz kalmış- tır. Özellikle, 1996 yılından sonra bil- gisayar teknolojisinin gelişimiyle mik- roişlemci (processor) kapasitelerinde artış, proses simülasyon programla- rının yukarıda bahsedilen karmaşık proseslerin doğru ve kısa zamanda çözülebilmesini sağlamıştır. Prosesler ve değişkenlerden oluşan matematik modeller ve bilgisayar teknolojisinin gelişmesi ile atıksu arıtma prosesleri, çamur çürütme, yenilikçi arıtma pro- sesleri, proses simülatörlerinin vazge- çilmez parçalarını oluşturmuştur. Öte yandan biyolojik proseslerle entegre fizikokimyasal prosesler (kimya- sal fosfor çöktürmesi, magnezyum amonyum fosfat vb.) ve membran biyoreaktör ile ilgili kütüphaneler de ticari programlara çoktan dahil edil- miştir. Simülasyon modeller, kentsel/ evsel atıksuların yanında endüstriyel atıksuların arıtılmasında da yaygınlaş- maktadır. Program üreticileri yakın zamanda içme suyu arıtma tesisleri ile ilgili simülasyon modellerinin de piyasaya sürüleceğini belirtmektedir. Proses simülatörleri ile tesis bazında tasarım esaslarının belirlen- mesi ve proses kontrolü, otomasyon senaryolarının oluşturulması, otomas- yonda uygun ekipmanların seçimi, atıksu ve çamur arıtma proseslerinin performansının değerlendirilmesi, arıtma veriminin iyileştirilmesi, kapa- site artışının hesaplanması, işletme maliyetlerinin düşürülmesi, perso- nel eğitimi vb. birçok amaca hizmet etmektedir (İnsel, 2004). Tesise ait atıksu karakterizasyonu, model para- metreleri ve işletme koşulları prog- rama gerçeğe yakın tanıtıldığında, sistem performansı analizi gerçekleş- tirilerek proses problemleri belirlene- bilmektedir. Örnek olarak, Şekil 1’ de ülkemizde ATV131 standardı ile tasar- lanmış büyük ölçekli bir atıksu arıtma tesisi azot ve fosfor giderim veriminin uzun süreli performans değerlendi- rilmesi özetlenmektedir (İnsel vd., 2012). Şekil üzerinde (renkli) nokta ile gösterilen veriler günlük kompo- zit numunedeki nütrient konsantras- yonunu, (renkli) çizgi ise çıkış suyu simülasyon sonuçlarını göstermek- tedir. Bilindiği üzere ileri biyolojik fosfor giderimi (İBFG) için atıksudaki uçucu yağ asidi konsantrasyonunun yüksek olması istenmektedir. Öte yandan, son çökeltme havuzun- dan anaerobik selektöre geri dönen oksitlenmiş azotun (nitratın) yüksek olması da İBFG veriminin düşmesine neden olmaktadır. Bu örnekte, atık- sudaki uçucu yağ asidi konsantras- yonunun (UYA) düşük olması, nitrat seviyesindeki değişimler ileri biyolojik fosfor giderimi veriminin düşük olma- sına ve büyük salınım göstermesine neden olmaktadır. Proses simülasyon- larından yararlanılarak atıksuya uygun proses konfigürasyonu ve kontrol/ otomasyon stratejileri kolaylıkla belir- lenebilmektedir (Şekil 1). Diğer bir örnek ise ülkemizde ortalama 1300 m 3 /gün evsel debi kapasiteli bir Membran Biyoreaktör (MBR) sistemi ile ilgili proses analizi çalışmasıdır. Yıl içindeki toplam azot giderim (TN) performansı sıcaklık ve havalandırma havuzu içindeki oksi- jen seviyelerine bağlı proses çözümü simülasyon yardımıyla belirlenmiştir (İnsel vd., 2014). Özetle, ön denitrifi- kasyon tipinde tasarlanan tesisin azot giderme verimi kış aylarında %65 sevi- yelerinde iken, yaz aylarında havalan- dırma havuzundaki çözünmüş oksi- Şekil 1. Atıksu arıtma tesisi çıkış suyunda azot/fosfor ölçümleri ve simülasyon sonuçları Makale