30 Eylül 2014 | TEKNİK MAKALE 74. Sayı (Eylül 2014)

Prof. Dr. İsmail Koyuncu
5.5. Dengeleme


5.5.1. Dengeleme Havuzlarının Genel Tanıtımı


Dengeleme havuzları, debide ve kirlilik yükünde büyük değişiklikleri dengelemek, ilk çökeltim havuzundaki hidrolik yükü azaltmak için kullanılır. Bekletme süresinin 18 saatten fazla olduğu uzun havalandırmalı aktif çamur sistemleri ile pik debiye göre boyutlandırılan çökeltim havuzlarının olduğu durumlarda debi dengeleme birimi kullanılmaz.
Dengeleme biriminde, konsantrasyonun dengelenmesi ve çökelmenin önlenmesi amacıyla karıştırma uygulanır. Karıştırma ve havalandırma ile yükseltgenebilen maddelerin ve BOİ’nin kısmi oksidasyonu da gerçekleşir. Dengeleme tanklarında karıştırma yöntemleri şunlardır:
- Giriş akımının dağıtımı ve perdeleme
- Türbin karıştırıcılarla karıştırma
- Difüzörle havalandırma
- Mekanik havalandırıcılarla havalandırma
 
5.5.2. Dengeleme Birimlerinin Yerleşimi
Dengeleme tankının birinci kademe arıtmadan sonra, ikinci kademe (biyolojik) arıtmadan önce bir yerde olması uygundur. Debi dengeleme birimlerinin, ızgara ve kum tutuculardan sonra yerleştirilmesi en çok uygulananıdır. Birinci kademe arıtmadan hemen sonra dengeleme, çamur ve köpük problemlerini azaltacaktır. Ön çökeltimden ve biyolojik arıtmadan önce yapılacak dengeleme ünitelerinde, katı maddelerin çökmesini ve konsantrasyon dalgalanmalarını önlemek için yeterli karışım, koku problemine karşı da yeterli havalandırma sağlanmalıdır.
Dengeleme havuzu atıksu hattına yerleştirilebildiği gibi, hat dışına da yerleştirilebilir. Hat dışı dengelemede ortalama günlük debinin üzerindeki debi fazlası by-pass hattı üzerine yerleştirilmiş dengeleme havuzundan geçirilir, tesiste debi düşünce dengeleme havuzu suyu boşalmaya başlar. Atıksu hattına yerleştirildiğinde bütün debi bu havuzdan geçer. Bu yüzden konsantrasyon ve debi, hat dışı sisteme kıyasla büyük ölçüde dengelenir.


5.5.3. Dengeleme Birimlerinin Tipleri
Debi dengeleme birimi olarak ayrı olarak inşa edilen bir havuz veya boş havalandırma havuzu veya çökeltim havuzu gibi mevcut arıtma birimlerinden biri kullanılabilir. Dengeleme tankı inşasında dikkate alınacak hususlar, inşaatın yapıldığı malzeme, tank şekli ve teçhizattır. Mevcut bir havuz kullanılacaksa gerekli değişiklikler yapılır. Genellikle borulama ve yapısal değişiklikler gerekir.
Havuz şekli hat üstü veya hat dışı dengeleme kullanılması durumuna göre değişir. Hat üstü dengeleme uygulandığında, dengeleme havuzu mümkün olduğu kadar tam karışımlı bir reaktör gibi tasarlanmalı, giriş ve çıkış mekanizmaları kısa devreyi en aza indirecek şekilde olmalıdır. Giriş akımının karıştırıcıya yakın bir yerde olması, birçok noktadan giriş ve çıkış olması, çoklu kademelendirme gibi uygulamalar gerekebilir.





5.5.4. Dengeleme Birimlerinin Boyutlandırma Kriterleri
Bütün dengeleme birimleri karıştırılmalı ve havalandırılmalıdır. Acil durumlar için deşarjı olmalıdır. Dengelenmesi gerekli hacim, sisteme gelen toplam akış hacminin zamana karşı çizilmesi (debil geçiş çizgisi) ile hesaplanır. Boyutlandırma kriterleri Tablo 5.7’de verilmiştir.
Dengeleme ünitesi tasarımında şu hususlar irdelenir:
- Dengeleme ünitesinin arıtma tesisi içindeki yeri
- Dengelemenin hat üzerinde ya da hat dışında olması
- Gerekli dengeleme havuzu hacmi


Ön çökeltim sonrası ve kısa bekletme süreli (iki saatten daha az) dengelemede havalandırma gerekmeyebilir.


5.5.5. Dengeleme Birimlerinin İşletilmesi
- Gerekli bakım işlemleri TS EN 12255-1’e göre yapılmalıdır.
- Havalandırma ve mekanik ekipmanlar yeterli karışımı sağlamalıdır. Çamur ve kum birikmesini önlemek için gerekli önlemler alınmalıdır.
- Havalandırma ekipmanı, havuzun her tarafında en az 1 mg/L’lik bir çözünmüş oksijen sağlayabilmelidir.
- Hava temin sistemi, diğer sistemlerden bağımsız olmalıdır.
- Giriş ve çıkış yapıları, ilave vana, savak veya akım kontrolünü sağlayan birimler ile teçhiz edilmelidir. Seviye ve debi sürekli olarak ölçülmelidir.
- Yapılan ölçümlerde askıda maddelerle etkileşim önlenmelidir.
- Dengeleme tankı için ayrı bir yer bulunamadığı durumlarda bu tanklar atıksu arıtma tesisleri ile birlikte planlanarak inşaa edilmelidir.
- Dengeleme tankı tasarımına dahil edilmesi gereken işletme teçhizatı şunlardır: Havuz duvarlarında birikebilecek katıları ve yağı temizleme düzeneği, pompa arızası durumuna karşı acil taşma savağı düzeneği, yüzer madde ve köpük için yüksek çıkış ve köpük problemi varsa havuzun kenarlarında köpük birikimini önlemek üzere su spreyi.


5.6. Ön Çökeltim


5.6.1. Ön Çökeltim 


Genel Tanıtım
Ön çökeltim, çökebilen katıların ayrılmasıdır. Ham atıksudan katıların giderilmesi ile belli oranlarda askıda katı ve BOİ5 de giderilmiş olur. Ham atıksudaki köpüğün giderilmesi ile de havalandırma ve son çökeltim havuzlarında köpük oluşumu azalmış olur. Ön çökeltim havuzlarının bir diğer önemli görevi ham atıksu konsantrasyon ve debi değişimlerinin dengelenmesidir.
Ön çökeltim havuzları, büyük kapasiteli (>3800 m3/gün) atıksu arıtma tesislerinde kurulur. Daha küçük tesislerde, ikinci kademe arıtma birimlerinin kapasitesinin yeterli olması ve köpük, yağ vb. yüzen kalıntılardan kaynaklanan işletme problemlerinin söz konusu olmadığı durumlarda ön çökeltim birimine gerek kalmaz. Damlatmalı filtre, döner biyodisk ve batmış biyofiltre gibi ikinci kademe arıtma sistemleri önünde mutlaka ön çökeltim havuzları yer almalıdır.
İyi tasarlanmış ve düzgün işletilen bir ön çökeltim biriminde tipik evsel atıksuda %30-35 BOİ5 , % 50-60 askıda katı madde giderimi sağlanır. Endüstriyel atıksu katkısının önemli oranlara ulaştığı kentsel atıksularda, atıksudaki çözünmüş BOİ5 miktarı farklılığı dolayısıyla bu oranlar değişir. Ön çökeltim havuzuna kimyasal madde ilavesi yapıldığında arıtım verimleri belirgin oranda yükselir. Çökeltim havuzunda hidrolik kısa devreler, atıksu debisindeki aşırı salınımlar, çok yüksek ya da düşük atıksu sıcaklıkları ile yüksek geri devir oranları vb. ekstrem durumlar dolayısıyla BOİ5 ve AKM giderimleri tipik değerlerin altına düşebilir.


5.6.2. Ön Çökeltim Havuzu Tipleri
Çökeltim havuzları dairesel veya dikdörtgen planlı olarak yapılırlar. Tip seçiminde, tesisin büyüklüğü, arazi şartları, mevcut birincil arıtma ekipmanları, ilgili mühendisin inisiyatifi, tesis sahibinin tercihi, yatırım ve işletme maliyeti gibi faktörler dikkate alınır.


5.6.2.1. Dairesel Ön Çökeltim Havuzları
Dairesel ön çökeltim havuzlarında atıksu beslemesi 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 de çamur sıyırıcı ile birlikte çalışan döner konik sıyırıcı ile toplanarak bir haznede biriktirilir.


5.6.2.2. Dikdörtgen Ön Çökeltim Havuzları
Dikdörtgen ön çökeltim havuzlarında atıksu beslemesi bir uçtan (giriş tarafından) yapılır, atıksu uzun kenar boyunca hareket ederek öbür uçtan havuzu terk eder. Çöken çamur dip kısımda atık suyun aksi yönünde hareket eden sıyırıcılar vasıtasıyla çamur toplama haznesine itilir. Havuz yüzeyinde biriken köpük, yüzeydeki köpük sıyırıcısı ile havuzun çıkış tarafındaki köpük haznesine itilir.


5.6.3. Ön Çökeltim Havuzlarının Tasarım Kriterleri
- Ön çökeltim havuzları yüzey yüküne göre boyutlandırılırlar.
- Tasarımda hidrolik bekletme süresi, savak yükü, tipi ve boyutları, giriş ve çıkış yapıları, çamur sıyırma tertibatı gibi parametreler de ayrıca dikkate alınmalıdır. Tasarım kriterleri, Tablo 5.8’de verilmiştir.
- Yüzeysel hidrolik yük (yüzey yükü), geri devir akımları da dahil toplam giriş debisinin havuz yüzey alanına (çıkış akımı toplama olukları da dahil) oranıdır.
- Çamur günlük olarak uzaklaştırılabilmelidir.
- Özel orifislerden oluşan çok delikli bir giriş yapısı olmalıdır.
- Çıkışta, savak önünde dalgıç perde yer almalıdır.


5.6.4. Ön Çökeltim Havuzları için Yapısal Kriterler
Dikdörtgen ve dairesel ön çökeltim havuzlarının tipik yapısal boyutları Tablo 5.9’da verilmiştir.





5.6.5. Ön Çökeltim Havuzlarının Bakım ve İşletimi
Ön çökeltim havuzunun iyi çalışmaması veya aşırı yüklenmesi durumunda sonraki arıtma kademesine düşen hidrolik yük ve kirlilik yükleri artmış olacaktır. Son çökeltim havuzlarının yeterince emniyetli tasarlanması durumunda herhangi bir sorun yaşanmayabilir. Aynı şekilde, aktif çamur veya damlatmalı filtre sistemlerinin de, ortaya çıkan ilave organik yükü tolere edecek şekilde tasarlanması gerekir.
Savak yükünün ön çökeltim havuzun çökeltme verimi etkisi daha sınırlıdır. Savak yüklerinin 125-500 m3/m/gün aralığında olması önerilmektedir. Savaklara doğru aşırı yaklaşım hızını önlemek üzere havuz kenar derinliği ve çıkış savağı kanalları arasındaki mesafelerin yeterli olması gerekir. Böylece dipte biriken çamurun hareketlenip suyla çıkış savağına sürüklenmesi önlenmiş olur.
Ortalama tasarım debisinde bekleme süresi 2,5 saati geçmemelidir. Uzun bekletme sürelerinde septik şartlar dolayısıyla çökeltim havuzu performansı düşer (oluşan gazlar çamurun çökmesini engeller) ve koku oluşur. İyi tasarlanmış çamur toplama hacmi sayesinde, tabanda toplanan çamurun uygun sürede boşaltılması sağlanarak çıkıştan kaçması önlenir. Tabandaki çamur kalınlığı, septik şartların oluşumunu ve uzun çamur bekletme sürelerini önlemek üzere minimize edilmelidir.


Kaynaklar
- Aksoğan S. ve Topacık D. (2008). Su ve Çevre Mühendisliğinde Makina Bilgisi, Derya Mühendislik Yayınları.
- ATV-DVWK-A 134 E (2000). Planning and Construction of Wastewater Pumping Stations.
- DIN EN 12255-3 (2000) Wastewater Treatment Plants - Part 3: Preliminary treatment
- DIN EN 12255-10 (2001). Wastewater Treatment Plants – Part 10: Safety Principles.
- DIN 19554 (2002). Wastewater Treatment Plants - Screening Plant with Straight Bar Screens As Current And Counter Current Screen - Main Dimensions, Equipment.
- MWA (1998). Guidelines for Developers: Seweage Treatment Plants 2nd Edition, Volume IV. Malaysian Water Association, Ministry of Housing and Local Government, Sewerage Services Department, Malaysia.
- Qasim, S.R. (1999). Wastewater Treatment Plants; Planning, Design and Operation, Technomic Publishing Co. Inc.
- TS EN 12255-3 (2004) Atıksu Arıtma Tesisi l