1 Aralık 2014 | TEKNİK MAKALE 76. Sayı (Kasım 2014)

Doç. Dr. Güçlü H. İNSEL - Y. Doç. Dr. Mahmut ALTINBAŞ
6.2. Lagün Sistemleri


6.2.1. Lagünlerin Genel Tanıtımı ve Amacı


Lagünler, büyük hacimli atıksuların arıtılmasında kullanılan doğa ile uyumlu sistemlerdir. Özellikle geniş debi aralığına sahip atıksuların arıtılması için de uygundur. Ağırlıklı olarak evsel atıksuların arıtılmasında tavsiye edilen bir sistemdir.
Lagünlerin üstün yönleri
• Doğaya uyumlu tasarım
• Basit ve ucuz maliyet
• Mekanik ekipmanların küçük ve az kullanılması
• Bakım ihtiyacının az olması
• Çamur temizleme sıklığının en az 1 yıldan başlayıp uzun yıllar sürebilmesi
• Yağmur suyunu da içine alabilen yüksek tamponlama kapasitesi.
Zayıf yönleri
• Geniş alan ihtiyacı
• Mevsimsel ve hava şartlarına bağlı artıma verimindeki değişiklikler
• Alg büyümesi
• Çökeltim lagünleri ve havasız lagünlerden kaynaklanan koku oluşumu.


6.2.2. Genel İhtiyaçlar
Lagünler ile ilgili genel ihtiyaçlar aşağıda verilmiştir:
• İhtiyaç duyulması halinde ilave ön arıtma uygulanabilir (DIN EN 12255-3).
• Atıksu, havalandırmalı lagünlere girmeden önce ızgaralardan geçirilmelidir.
• Arıtma tesisleri (örnek, doğal lagünler) koku ihtimaline karşı herhangi bir yerleşim yerinden en az 200 m uzağa tesis edilmelidir.
• Ana rüzgâr istikameti, topografya, yeraltı su vaziyeti, geoteknik şartlar, sel tehlikesi ve çevre düzenlemesi hesaplamalarda dikkate alınmalıdır (ATV-M 201E, 1989).
• Çamur tahliye ve bitki gelişiminin kontrolüne imkân verecek şekilde olmalı ve kenar bariyerlerinin bakımı için lagün etrafındaki herhangi bir noktaya, makine yanaştırılabilmelidir.
• Lagün tesisine giriş tel örgülerle engellenmelidir.
• Lagün kenar şevlerini erozyondan korumak ve yağmursuyu akışını lagünden uzaklaştırmak için gerekli önlemler alınmalıdır.
• Lagün tabanı ile yeraltı su seviyesi arasında minimum 1,2 m mesafe olmalıdır.
• Lagün tabanı ile kaya zemin arasında minimum 3 m mesafe olmalıdır.
Lagün tesislerinin tasarımında yukarıda verilere ilave olarak, başlıca;
• Doğal şartlar altında kurulan lagünler için iklim şartları ile ilgili bilgiler
• Özellikle çökeltim ve anaerobik lagünlerin hacim hesaplanmasında çökelebilen katılar için 1 m asgari derinlik
• Giriş ve çıkış yapılarının uygun seviyede olması ve temizlenmek üzere girişe izin vermesi,
• Çamur uzaklaştırma sıklığı,
• Havalandırmalı lagünlerde, havalandırma ekipmanının tipi, boyutları ve havuz tabanının erozyondan korunması
• Lagün girişi ve çıkışı arasında akımın hidroliğini bozacak etkenlerin en aza indirilmesi
• Olgunlaştırma havuzlarında yoğun alg gelişimi ve alıcı ortama etkilerinin dikkate alınması
• Çamur bertaraf yöntemi
• Taşkın etkileri
dikkate alınmalıdır (ATV-M 201E, 1989).


6.2.3. Lagünlerin Tipleri ve Ünite Sayıları
Lagün tipleri aşağıda verilmiştir:
• Çökeltim lagünleri
• Stabilizasyon lagünleri
• Havalandırmalı lagünler
• Olgunlaştırma havuzları.
Lagünler genellikle çevirme kanalı (by pass) da içerecek şekilde birden fazla hücreli teşkil edilmektedir. Havalandırmalı lagünler en az iki hücreli olmalı ve arkasından olgunlaştırma havuzu yer almalıdır. Bunun yanında toplam lagün alanı 2-3’e bölünerek seri halde de işletilebilir. Bu durumda genellikle ilk lagün çökeltim amaçlı kullanılmaktadır. Bazı durumlarda lagünler, içi bölmelere ayrılarak piston akım hidroliğine yakın koşullar elde edilir (ATV-M 201E, 1989).
Çökeltim lagünün tek başına kullanılması geçici (kısa dönemli) çözümler için planlanır. Bu tür lagünler genellikle arıtma zinciri içerisinde ilk kademeyi oluşturur. Stabilizasyon lagünleri genellikle büyük alan ihtiyacından dolayı nüfusu 1.000 kişiden az olan küçük yerleşimler için uygundur. Havalandırmalı lagünler, stabilizasyon lagünün alan ihtiyacını azaltmak ve arıtma verimini artırmak üzere kullanılırlar. Genellikle nüfusu 5.000 kişiden az olan ve mevsimsel işletim gereken olan küçük yerleşim yerleri için uygundur (ATV-M 201E, 1989).


6.2.4. Lagünlerin Boyutlandırma Kriterleri
Lagünlerin boyutlandırmasında kullanılan parametrelere ait sembol listesi Tablo 6.5’te verilmiştir.
Lagünlerin boyutlandırmasında genellikle,
Özgül BOİ5 yükü ve evsel ve endüstriyel atıksu miktarı dikkate alınmalıdır (ATV-M 201E, 1989). Tesisin yapılacağı bölgenin özelliklerine göre, sızma debisi de ayrıca hesaplanıp, toplam debiye dâhil edilmelidir.
Bir lagünün yüzey alanı en fazla 16 ha olabilir (Health Research, 2004). Tasarımda kullanılacak değerler (ATV-M 201E, 1989):


Donatılı eğimli yan duvarlar (şevler) ≥ 1: 1,5
Lagün uzunluk: genişlik oranı (havalandırmalı lagün haricinde) ≥ 3: 1
Lagün hava payı > 0,6 m


Lagünlerin tasarımı ile ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir.





6.2.4.1. Çökeltim Lagünleri
Ham atıksudan çökelebilen maddelerin ayrılması ve çürütülmesi amacı ile yapılırlar. Genellikle birinci kademe arıtma gibi işlev görür. Boyutlandırma kriterleri; hidrolik bekletme süresi, çamur miktarı ve çamurun temizlenme sıklığıdır. Yüksek organik yükleme ile anaerobik ortam doğal olarak oluşmaktadır. Koku emisyonları gözlenir. Lagünlerdeki çürüme Imhoff tanklarına benzer tarzda gerçekleşir (ATV-M 201E, 1989).
Nüfus ve nüfus eşdeğeri başına lagün hacmi, 0,15 m3/kişi’lik çamur hacmi de dâhil olarak VI+PE ≥ 0,5 m3/kişi olmalıdır. Kanal şebekesine olan yüksek sızma dikkate alınırsa hidrolik bekletme süresi en az 1 gün olmalıdır. Evsel nitelikteki organik kirleticilerin giderme verimi %50 kabul edilebilir. Lagündeki çürümüş çamur miktarı 0,3.Vd alınabilir (ATV-M 201E, 1989).
Çökeltim lagününde düzenli olarak giriş ve çıkış yapılarının temizlenmesi, yüzebilen maddelerin toplanması ve yabani otların giderilmesi gerekir. Tabanda biriken çamur ise şartlara göre değişmekle birlikte normal hallerde yılda bir temizlenmelidir (ATV-M 201E, 1989).


6.2.4.2. Stabilizasyon Lagünleri
Mekanik havalandırmanın yapılmadığı lagünlerdir. Arıtma zincirinin ilk kademesinde çökelebilir katıların giderimi için herhangi bir tesis yok ise bu havuzlarda çökelebilen katıların giderimi yapılır. Oksijen, lagüne doğal yollarla girerken iklim ve meteorolojiye bağlı olarak miktarı değişkenlik gösterir. Boyutlandırma kriteri çamur yüküdür. Lagündeki üst tabaka aerobik olurken zaman zaman lagüne giriş alanında ve derin lagünlerin tabanında aerobik koşullar gözlenebilir. Stabilizasyon lagünleri 1.000 eşdeğer nüfusun altındaki yerleşim yerlerine uygulanabilir.
Stabilizasyon lagünlerinin boyutlandırılması kişi başına alan esası ile hesaplanmakta ve AI+PE ≥10 m2/kişi alınmaktadır. Bu değer, tesise tarımsal kaynaklı deşarj yapılmaması halinde 8 m2/kişi alınabilir. Yağmur suyunun tesise alınmaması halinde ise AI+PE = 5 m2/kişi olabilir. Hidrolik bekletme süresi kuru hava debisi için ≥ 20 gün olmalıdır.
AI+PE ≥ 5 m2/kişi değerinde değişik oranlarda nitrifikasyon ve kısmi oranda da denitrifikasyon gözlenebilir.
Lagünde oluşan alglerin çıkış akımına kaçmaması için fazladan 1 m2/kişi’lik bir alanın ayrılması tavsiye edilir.
Stabilizasyon lagünlerin derinliği 1 m civarında seçilir. Çökeltim yapılmayan lagünlerde ise çökelebilen maddelerin ayrılması için ön işlem uygulanmalı veya bu tür maddeler çok kademeli lagünlerde birinci kademede giderilmelidir.
Bu tesisin bakım ihtiyacı daha azdır. Giriş ve çıkış yapılarının haftalık kontrolü ve gerekirse temizliği gerekir. Tabanda biriken çamur miktarı her yıl kontrol edilmeli ve havuz derinliğinin dörtte birine ulaşması durumunda temizlenmelidir. Temizleme gereksinimi genellikle uzun yıllar sürmektedir (ATV-M 201E, 1989).


6.2.4.3. Havalandırmalı Lagünler
Mekanik havalandırıcılar ile atıksuya oksijen verilen lagünlerdir. Havalandırmalı sistemde alan gereksinimi stabilizasyon lagünleri için gerekli olandan daha azdır. Ham atıksu veya mekanik birinci kademe arıtmadan geçen atıksuya uygulanabilir. Genellikle havalandırma için lagünlere özel tasarlanan havalandırıcılar kullanılır. Lagünde en az çözünmüş oksijen konsantrasyonu 2 mg/L olmalıdır (Health Research, 2004). Havalandırmalı lagün sonrası olgunlaştırma havuzlarının düşünülmesi halinde gerekli hacim, havalandırmalı lagün hacminin en az %30’u olmalıdır.
Arıtma veriminin yüksek olması için biyokütlenin askıda tutulması oldukça önemlidir. Lagün çıkışı öncesi sakin bir bölge oluşturularak askıda katıların ayrılması sağlanır.
Boyutlandırma kriterleri karıştırmanın iyi yapıldığı düşünülerek BOİ5‘e bağlı hacimsel organik yüktür. Çamur geri devri yapılacaksa ATV A126’da verilen kriterler dikkate alınmalıdır (ATV - A126E, 1993).
Havalı lagünler 5.000 eşdeğer nüfusun altındaki yerleşim yerlerine uygulanabilir.
Boyutlandırmada BOİ5 hacimsel yük kullanılmakta olup, BR ≤ 25 g/(m3.gün) seçilir. Alansa yük (BA) üzerinden hesap yapılacak ise;


BA = BR.h                                          (6.5)


esas alınır. Bu ifade h = 1,5-3,5 m su derinliği için kullanılır.
Özgül oksijen kapasitesi/BOİ5 hacimsel yük, OB ≥ 1,5 kg/kg olmalıdır. Lagün hacmi başına gerekli güç, 1-3 W/m3tür. Toplam hacmi, birbirine seri bağlı 2 lagüne bölmek verimi artırmaktadır. Havalandırmalı lagün sonrası en az bir gün bekletme süreli ikincil biyolojik arıtma veya havasız lagün yerleştirilebilir.
Yukarıda verilen boyutlandırma verilerine göre nitrifikasyon az oranda gerçekleşir. Eğer gerekirse havalandırmalı lagün sonrası biyolojik filtreler veya biyolojik diskler gibi sabit yataklı biyofilm sistemleri kullanılabilir.
Havalandırmadan dolayı tabanda biriken çamurun temizlenme sıklığı 4 ile 10 yıl arasında değişmektedir. Çamur üretimi 0,3 L/(kişi.gün) alınabilir (ATV-M 201E, 1989).


Havalandırma Ekipmanı
Havalandırmalı lagünlerde farklı tipte havalandırıcılar kullanılabilir. Bunlar, köprüye monte mekanik yüzey havalandırıcı, yüzer mekanik yüzey havalandırıcı, difüzörlü havalandırıcı ve havalandırma tüpleridir. Kışın sert geçtiği bölgelerde batık tipte olan difüzörlü havalandırıcılar tercih edilmelidir. Mekanik yüzey havalandırıcı kullanılırsa buzlanma durumuna karşı köprü bağlantı sistemine dikkat edilmelidir. Mekanik havalandırıcıların motor altı kısımlarının korozyona karşı korunmuş olması gerekir. Lagün içerisindeki katıların askıda tutulabilmesi için havalandırıcının yeterli güçte olduğundan emin olunmalıdır. BOİ5 yükü, arıtma seviyesi, sıcaklık ve lagündeki askıda katı madde konsantrasyonu, havalandırıcı kapasitesinin belirlenmesinde kritik parametrelerdir. Üretici firma tarafından bu koşulların sağlanması garanti edilmelidir (MOE, 2008).
Havalandırma sisteminin istenilen ve güvenli bir işletim sağlayabileceğinden emin olmak için aşağıda verilen kriterlere dikkat etmek gerekir (MOE, 2008):
• Difüzörlü sistemde blower kapasitesi arıza durumları düşünülerek birden fazla üniteden oluşturulmalıdır.
• Yüzer veya sabit tipli havalandırıcılar da arıza durumları düşünülerek birden çok üniteden oluşmalıdır.
• Mekanik havalandırıcı her bir lagün için en az iki adet düşünülmelidir.
• Mekanik havalandırıcıların motor ve karıştırıcı kısımlarına kolay ulaşılabilir olmalı ve ikisinden de birer yedek sistem tesiste muhafaza edilmelidir.
• Lagün üzeri, ıslak bölge olacağı için ekipmanların suya karşı korunması ve sızdırmazlığı sağlanmalıdır.
6.2.4.4. Olgunlaştırma Havuzları
Bu havuzlara biyolojik veya eşit seviyede arıtılmış atıksu beslenir. Hijyenik özellikleri, inorganik besi elementleri, bakiye organikleri, askıda katıları iyileştirmek ve deşarj edilen atıksu kalitesini artırmak için uygulanan basit ve güvenilir bir sistemdir. Genellikle havalandırma teçhizatı yoktur. Boyutlandırmada hidrolik bekletme süresi esas alınır.
Derinlikleri 1 ile 2 m arasında olup, hidrolik bekletme süresi 1 ile 5 gündür. Daha kısa bekletme süreleri de çökelebilen maddelerin giderimi ve çıkış suyu kalitesinin dengelenmesi açısından etkilidir. Mikroorganizmaların giderimi açısından hidrolik bekletme süresi en az 2 gün seçilmelidir. Alg çoğalması istenmiyorsa, hidrolik bekletme süresi 2 gün ile sınırlandırılmalıdır.
Havuz içerisinde oluşabilecek kısa devreleri ve ölü bölgeleri önlemek için aşağıdaki öneriler dikkate alınmalıdır:
• Piston akımlı reaktör koşuluna yaklaştırmak için havuz içerisinin bölmelere ayrılması
• Giriş yapısının akım düzenleyici özelliğinin incelenmesi ve gerektiği gibi düzenlenmesi
• Rüzgar etkisini de dikkate alarak atıksuyu yönlendirici elemanların düşünülmesi
• Çıkış yapısının akım düzenleyici özelliği olması (örnek: savak yapıları, aşağı akışa yönlendiren perdeler).
Tabanda çamur birikimi her yıl kontrol edilmelidir. Biriken çamur miktarı olgunlaştırma havuzu öncesindeki arıtma sistemi verimine bağlıdır. Genellikle çamur temizleme sıklığı 5 ile 10 yıl arasında değişmektedir (ATV-M 201E, 1989).


6.2.4.5. Diğer Sistemlerle Birleştirilmiş Lagünler
İleri arıtmaya ihtiyaç duyulan yerlerde veya kirlilik yükünün fazla olduğu durumlarda lagünler diğer sistemler (damlatmalı filtre, döner biyodisk vb.) ile birlikte inşa edilebilir (ATV A 257E, 1989). Kokunun çevreyi rahatsız edebileceği yerlerde stabilizasyon lagünleri yerine Imhoff tankları inşa edilebilir. İhtiyaç duyulması halinde ilave ön arıtma uygulanabilir (DIN EN 12255-3). Boyutlandırma kriterleri Tablo 6.6’da özetlenmiştir.


Gelecek sayımızda devam edecek.