ÖNSÖZ
Dünya’da hızlı nüfus artışı ve sanayileşme çevre kirlenmesini birlikte getirmiştir. Kullanılan suların arıtılmadan yüzeysel sulara verilmesi, bu suların içme suyu kaynağı, sulama suyu, dinlenme ve yüzme yöreleri olarak kullanılmasını engellemiştir. Çevrenin korunması konusundaki yatırımların önemli bir kısmı kanalizasyon yapımına ve kullanılmış suların arıtılmasına ayrılmaktadır. Çevre mühendislerinin önemli çalışma alanlarından biri olan “Atıksuların Arıtılması” konusunda faydalı olacağına inandığım bu kitap hazırlanırken öncelikle yabancı dildeki (13), (19), (40), (52), (53), (54), (84) no’lu yayınlar ile (15), (16), (24), (30), (32), (47), (49), (55), (65), (66), (76), (77), (89), (93) yayınlarından geniş bir şekilde yararlanılmış ve bunlardan bazı kısımlar aynen alınmıştır.
Bu kitabın daha da geliştirilebilmesi için faydalananların önerilerini bekliyorum. Yeniden gözden geçirilerek ve genişletilerek baskıya hazırlanan bu kitapta atıksu arıtımı ile ilgili genel ve teorik bilgiler verilmiştir. Proje örnekleri ve problem çözümleri, yazarın Birsen Yayınevi tarafından yayınlanan “Atıksu Arıtma Yapılarının Projelendirilmesi” başlıklı kitabında yer almakta olup yeni konularla zenginleştirilmiştir. Bu iki kitabın birlikte kullanılması atıksu arıtımıyla ilgili konuların daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.
1987 ve 1991 yıllarında Ege ve Dokuz Eylül Üniversitelerince “Kullanılmış Suların Arıtılması” ismi ile 1. ve 2. baskıları yayımlanan bu kitabın, 3. ve 4. baskısı Birsen Yayınevi tarafından yapılmıştır.
İlk baskısının yayına hazırlanmasında büyük katkısı olan Ayşegül Pala başta olmak üzere tüm arkadaşlarıma, üçüncü baskının yayınlanmasında emeği geçen Prof. Dr. Lütfi Akça, Dr. Çevre Müh. Nur Fındık ile Y. Müh. Neşe Soyer’e, İSKİ Genel Müdürlüğü’ne ile kitabın 4. Baskısında son kısmına eklenen indeksi hazırlayan Yrd. Doç. Dr. Elif Soyer’e ve kitabın bu baskısının hazırlanmasında bana yardımcı olan Çevre Mühendisi (İTÜ) Umut Bekçi ve İTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü öğrencisi Özgün Yılmaz’a teşekkür ederim.
İstanbul, 2017
Prof. Dr. Ing. Ahmet Samsunlu
İÇİNDEKİLER
Bölüm 1 GİRİŞ……………….........................……………………1
1.1. GENEL…………………………………………….............................……………..1
1.2. SU ÇEVRİMİ VE SU İHTİYACI……................................................................…..1
1.3. ATIKSULARIN ARITILMASI...........................................................................…..3
1.4. DÜNYADA ATIKSULARIN ARITILMASI……................................................…6
1.5. TÜRKİYE’DE ATIKSULARIN ARITILMASI..................................................…..7
Bölüm 2 ATIKSULARIN ÖZELLİKLERİ…........................….11
2.1. GENEL….......................................................................................................……..11
2.2. KAYNAĞINA GÖRE ATIKSULAR…….....................................................…….11
2.2.1. Evsel Atıksular…................................................................................…13
2.2.2. Endüstriyel Atıksu…...............................................................................15
2.2.3. Sızıntı Suyu…….....................................................................................18
2.3. DEBİ SALINIMLARININ VE YÜKLERİN TESİS TASARIMINA ETKİLERİ..19
2.4. KİRLETİCİ MADDELERİN ARITMA TESİSİNDE ÖNEMİ VE ETKİSİ.......…23
2.4.1. Toplam Katı Madde…........................................................................….24
2.4.2. Organik Madde..................................................................................…..25
Bölüm 3 ATIKSULARIN ARITILMASI…..........................…..33
3.1. ATIKSU ARITMA YÖNTEMLERİ……............................................................…34
3.1.1. Mekanik Arıtma Yöntemleri..................................................………….34
3.1.2. Biyolojik Arıtma Yöntemleri…......................................................……35
3.1.3. Kimyasal Arıtma Yöntemleri…............................................…………..35
3.2. ATIKSU ARITIMINDA UYGULANAN İŞLEMLER VE PROSESLER..............35
3.3. ATIKSU ARITMA TESİSİ ATIKLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ................39
3.4. ATIKSU ARITMA TESİSLERİNİN MALİYETİ VE ENERJİ..............................46
3.5. FİNANSMAN………..........................................................................................…64
3.6. ATIKSU ARITMA TESİSLERİNDE KARŞILAŞILAN SORUNLAR VE ÖNLEMLER…65
3.6.1. Koku……..........................................................................................…..65
3.6.2. Gürültü………...................................................................................…..65
3.6.3. Zerrecik (Aerosol)……..………....................................................…….66
3.7. ARITMA SİSTEMİNİN SEÇİMİ, AKIŞ DİYAGRAMININ BELİRLENMESİ, YAPIMI VE İŞLETİLMESİ………67
3.8. ATIKSU ARITMA SİSTEMLERİNDE YAPILAN ÖLÇÜMLER VE SCADA SİSTEMİ…68
3.8.1. Ölçümler…..............................................................................…………68
3.8.2. Denetleyici Gözetim ve Veri Toplama (SCADA) Sistemleri……....….68
Bölüm 4 MEKANİK ARITMA YÖNTEMLERİ…....................69
4.1. DEBİ ÖLÇÜMÜ VE DENGELEME……….....................................................…..69
4.2. IZGARALAR……...........................................................................................……71
4.2.1. Izgaralarda Yük Kayıpları……….......................................................…75
4.2.2. Izgaralarda Tutulan Maddeler…………….............................................79
4.3. ELEKLER…………..........................................................................................…..80
4.4. YAĞ TUTUCULAR…........................................................................……………84
4.5. KUM TUTUCULAR………...........................................................................…….87
4.5.1. Kum Tutucu Çeşitleri….............................................................……….87
4.5.1.1. Dikdörtgen Planlı, Uzun Kum Tutucular……...................…87
4.5.1.1.1. Dikdörtgen Planlı Kum Tutucuların Projelendirilmesi.......90
4.5.1.1.2. Dikdörtgen Planlı Kum Tutucularda Çıkış Kontrol (Hız Kontrol) Yapıları……91
4.5.1.1.2.1. Venturi Kanalı…....................................………93
4.5.1.1.2.2. Dikdörtgen Savak ile Hız Kontrolü…...........…98
4.5.1.1.2.3. Orantılı Akım Savağı……............................….98
4.5.1.2. Havalandırmalı Kum Tutucular......................................….105
4.5.1.3. Dairesel (Vorteks akımlı) Planlı Kum Tutucular…...……..113
4.5.1.4. Düşey Akışlı Kum Tutucular………...................................116
4.5.1.5. Özel Geliştirilmiş Kum Tutucular……........................……117
4.5.1.6. Hidrosiklon……..........................................................…….118
4.6. ÖN ÇÖKELTME HAVUZLARI…………….............................................……..120
4.6.1. Çökeltme Tipleri……..............................................................………..122
4.6.1.1. Çökeltme ile İlgili Teorik Konular……..................……….123
4.6.2. Ön Çökeltme Havuzu Tipleri………...............................................….127
4.6.2.1. Tek Katlı Çökeltme Havuzları………...............…....……..127
4.6.2.1.1. Yatay Akışlı Havuzlar………....................…….127
4.6.2.1.1.1. Yatay Akışlı Havuzlarla İlgili Hususlar………………..................................…..127
4.6.2.1.1.2. Yatay Akışlı Havuzların Projelendirme Esasları……….....................................………….133
4.6.2.1.2. Dikey Akışlı Havuzlar………......................…..137
4.6.2.1.2.1. Dikey Akışlı Havuzlarla İlgili Hususlar................................................................137
4.6.2.1.2.2. Düşey Akışlı Çökeltme Havuzlarının Boyutlandırılması….................……..139
4.6.2.2. İki Katlı Çökeltme Havuzları (Imhoff Tankı, Emscher Tipi Havuzlar)…………...................…..139
4.6.3. Çökeltme Havuzları Yaklaşım Yapıları ve Giriş Tertibatı....…………141
4.6.3.1. Dikdörtgen Planlı Havuzların Yaklaşım Yapıları……...…141
4.6.3.1.1. Giriş Duvarına Dik Olarak Teşkil Edilmiş Yaklaşım Yapısı……….....................………….141
4.6.3.1.2. Havalandırmalı Yaklaşım Yapısı…...................142
4.6.3.1.3. Tabanında Çamur Toplama Çukurları Olan Yaklaşım Yapısı...................................…..143
4.6.3.1.4. İki Kademeli Yaklaşım Yapısı.......................….143
4.6.3.2. Dairesel Planlı Havuzların Yaklaşım Yapıları................….144
4.6.3.3. Çökeltme Havuzlarında Giriş Yapıları.................................149
4.6.3.3.1. Çeşitli Giriş Tipleri…........................................149
4.6.3.4. Çökeltme Havuzlarında Çıkış Yapıları…............................156
4.6.3.4.1. Çıkış Kanallarının Tertip Şekli….......................156
Bölüm 5 KİMYASAL VE ÇEŞİTLİ FİZİKSEL ARITMA YÖNTEMLERİ………………….159
5.1. NÖTRALİZASYON………............................................................................…..166
5.2. PIHTILAŞTIRMA ve YUMAKLAŞTIRMA (KOAGÜLASYON ve FLOKÜLASYON)……….169
5.3. YÜZDÜRME (FLOTASYON)………............................................................…..173
5.3.1. Hava Flotasyonu (Air Flotation)……..........................................…….173
5.3.2. Çözünmüş Hava Flotasyonu (DAF; Dissolved Air Flotation)..........…175
5.3.3. Vakum Flotasyonu……..................................................................…..176
5.4. KRİSTALLENDİRME…….............................................................................….176
5.5. DİYALİZ VE ELEKTROLİZ………..............................................................…..176
5.6. HAVALANDIRMA………...............................................................................…177
5.7. KİMYASAL OKSİDASYON……...............................................................…….179
5.7.1. Oksijen ile Kimyasal Oksidasyon…….......................................……..179
5.7.2. Ozon ile Kimyasal Oksidasyon………............................................….180
5.7.3. Potasyum Permanganat ile Kimyasal Oksidasyon………................…181
5.7.4. Klor ile Kimyasal Oksidasyon……................................................…..181
5.7.5. Hidrojen Peroksit ile Oksidasyon…….........................................……183
5.8. KİMYASAL İNDİRGEME………..................................................................….183
5.9. İYON DEĞİŞTİRME………….........................................................................…184
5.10. SANTRİFÜJLEME İŞLEMİ…...............................................................……….186
5.11. SÜZME (FİLTRASYON)………...................................................................….186
5.12. DEZENFEKSİYON………….............................................................................186
5.13. BUHARLAŞTIRMA VE KURUTMA……..................................................…..188
5.14. ADSORPSİYON (YÜZEYE TUTUNMA)……….......................................…..188
5.15. ELEKTROKOAGÜLASYON…………….........................................................192
Bölüm 6 BİYOLOJİK ARITMA….......................................….195
6.1. BİYOLOJİK ARITMA ESASLARINA GENEL BAKIŞ…..................................195
6.1.1. Biyolojik Arıtma Genel Teorisi…...................................................…..195
6.1.2. Mikroorganizmaların Besin İhtiyacı………......................................…196
6.1.2.1. Karbon ve Enerji Kaynakları…....................................……196
6.1.2.2. Besin Maddeleri….........................................................…..196
6.1.3. Mikroorganizma Çeşitleri ve Özellikleri….....................................…..197
6.1.4. Atıksu Arıtımında Kullanılan Reaktörler……............................……..200
6.2. BİYOLOJİK ARITMA KİNETİĞİ………......................................................…..201
6.3. MİKROORGANİZMA GELİŞİM KİNETİĞİNİN ESASLARI…….............…..207
6.3.1. Mikroorganizma Çoğalması……..................................................……207
6.3.1.1. Sınırlı Besi Maddesi Ortamında Mikroorganizma Çoğalması (Monod Denkleminin Çıkarımı)…....207
6.3.1.2. Mikroorganizma Çoğalması ve Substrat Tüketimi…..........210
6.3.2. İçsel Solunum (Mikrobiyal Ölüm) Metabolizması ve İçsel Solunum Hızı…….....…212
6.3.3. Sıcaklığın Mikroorganizma Metabolizması Üzerine Etkisi…........…..213
6.3.4. pH’ın Mikroorganizma Metabolizması Üzerine Etkisi……............….216
6.3.5. Biyolojik Arıtmada İnhibisyonun (Engellemenin) ve Zehirli Maddelerin Etkisi………..217
Bölüm 7 BİYOLOJİK ARITMA SİSTEMLERİ ve YÖNTEMLERİ………...................................................................….221
7.1. BİYOLOJİK ARITMA SİSTEMLERİ…..................................................…….221
7.1.1. Havalı (Aerobik) Sistemler….........................................................…..221
7.1.1.1. Askıda Çoğalan Sistemler…..........................................….225
7.1.1.2. Tutunarak Çoğalan Sistemler……................................…..225
7.1.2. Havasız (Anaerobik) Sistemler……….............................................…226
7.1.3 Fakültatif Sistemler………................................................................…228
7.2. BİYOLOJİK ARITMA YÖNTEMLERİ……………...................................…….228
7.2.1. Aerobik Arıtma Yöntemleri…….................................................…….228
7.2.1.1. Aktif Çamur Sistemi……….............................................…228
7.2.1.2. Mekanik Havalandırma Havuzları (Havalandırmalı
Lagünler)………….........................................................…229
7.2.1.3. Stabilizasyon Havuzları………......................................…..229
7.2.1.4. Damlatmalı Filtreler……...................................………….229
7.2.1.5. Biyodiskler……..............................................................…230
7.2.2. Havasız (Anaerobik) Arıtma Yöntemleri……........................………..230
7.2.3. Fakültatif Arıtma Yöntemleri………......................................………..230
Bölüm 8 AKTİF ÇAMUR YÖNTEMİ………....................…..233
8.1. AKTİF ÇAMUR YÖNTEMİNİN GENEL TEORİSİ…...............................…….233
8.2. AKTİF ÇAMURUN YAPISI………................................................................…235
8.2.1. Aktif Çamurun Fiziksel Yapısı…..................................................……235
8.2.2. Aktif Çamurun Biyolojik Yapısı……..........................................…….236
8.2.3. Aktif Çamurun Kimyasal Yapısı……...............................…………....239
8.3. AKTİF ÇAMUR METODU İLE ATIKSULARIN ARITILMASI YÖNTEMLERİ…..241
8.3.1. Aktif Çamur Yöntemi İle Kısmi Arıtma…….............................……..250
8.3.2. Aktif Çamur Yöntemi ile Tam Arıtma……..........................…………250
8.3.3. Hava Yardımı ile Çamurun Stabilize Edildiği Aktif Çamur Yöntemi (Uzun Havalandırmalı Aktif Çamur)…….250
8.3.4. Nitrifikasyon Giderimli Tesisler……….....................................……..251
8.3.5. Membran Biyoreaktörlü Tesisler………..........................…………….251
8.4. ARITMA MODELLERİ…….................................................................………..252
8.4.1. Geri Devirsiz Tam Karışım Modeli…….............................………….252
8.4.2. Geri Devirli Tam Karışım Modeli……........................................……256
8.4.3. Piston Akımlı Geri Devir Modeli…………....................................….263
8.4.4. Kesikli Sistemler……..........................................................………….265
8.5. BİYOLOJİK ARITMA TASARIM VE KONTROL PARAMETRELERİ..........265
8.5.1. Ls (Çamur Yükü), F/M (Besi/Mikroorganizma Oranı) ve U (Spesifik Substrat Giderim Hızı)…….265
8.5.2. Havalandırma Havuzu Hacmi Hesabı…………….........................…..270
8.5.3. Çamur Yaşının Belirlenmesi……….................................................…270
8.5.4. Net Spesifik Büyüme Hızının Hesabı…….................................……..272
8.5.5. Oluşan Çamur Miktarının Hesabı……….....................................…….272
8.5.6. Geri Devir Oranının Etkisi…………....................................................273
8.5.7. Fazla Çamur Oluşumunun Etkisi……......................................………275
8.5.8. Gerekli Oksijen Miktarının Hesabı…….....................................……..276
8.6. AKTİF ÇAMUR YÖNTEMİNDE HAVALANDIRMA VE HAVALANDIRMA SİSTEMLERİ……..279
8.6.1. Havalandırma (Gaz Transferi)……...................................................…279
8.6.1.1. Gaz Transferi Analizi…………......................................….282
8.6.1.2. Atıksuda Oksijen Transferi…..................................………284
8.6.1.3. Oksijen Transferini Etkileyen Faktörler….............………..284
8.6.1.3.1. Sıcaklık……............................................………284
8.6.1.3.2. Çözünmüş Oksijen Konsantrasyonu…......…….285
8.6.1.3.3. Diğer Faktörler…..............................…………..286
8.6.2. Aktif Çamur Yönteminde Havalandırma Sistemleri….................……287
8.6.2.1. Basınçlı Havalandırma…...........................................……..288
8.6.2.1.1. İnce Kabarcıklı Havalandırma…...…...………..294
8.6.2.1.2. Orta Kabarcıklı Havalandırma…….......……….295
8.6.2.1.3. İri Kabarcıklı Havalandırma……...................…295
8.6.2.1.4. Diğer Basınçlı Havalandırma Sistemleri….……296
8.6.2.1.5. Basınçlı Havalandırma Sistemlerinde Hava İhtiyacı Hesabı…..296
8.6.2.2. Mekanik Havalandırıcılar……...............................……….296
8.6.2.2.1. Yatay Milli Mekanik Havalandırıcılar…….…..298
8.6.2.2.2. Düşey Milli Mekanik Havalandırıcılar……......300
8.6.2.3. Saf Oksijen Sistemleri..................................................……303
8.6.2.4. Havalandırma Sistemleri Özellikleri……...................…….303
8.7. AKTİF ÇAMUR SİSTEMİNİN PROJELENDİRİLMESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER ve HUSUSLAR…….307
8.7.1. Havalandırma Süresinin Arıtmaya Etkisi……..........................………307
8.7.2. Havalandırma Süresinin ve Aktif Çamur Konsantrasyonunun Arıtmaya Etkisi……….309
8.7.3. BOİ5 – Hacimsel Yükünün Etkisi….................................…………….309
8.7.4. Ön Çökeltme Havuzu ve Dengeleme Havuzunun Etkisi…..................311
8.7.5. Son Çökeltme Havuzunun Etkisi……............................................…..311
8.7.6. Nitrifikasyon – Denitrifikasyon……...........................................……..312
8.8. UZUN HAVALANDIRMALI AKTİF ÇAMUR SİSTEMİ….........................…312
8.9. ARDIŞIK KESİKLİ SİSTEMLER……..........................................................…..314
8.10. İKİ KADEMELİ BİYOLOJİK SİSTEMLER…........................................……..314
8.11. SELEKTÖR SEÇİCİ AKTİF ÇAMUR PROSESLERİ…….........................…..317
8.12. BİYOFİLM DESTEKLİ (SABİT FİLM DOLGULU) AKTİF ÇAMUR PROSESİ…..…..320
8.13. BATIK TUTUNMUŞ ASKIDA DOLGU MALZEMELİ PROSESLER (AKIŞKAN YATAKLI REAKTÖRLER)……….323
Bölüm 9 DAMLATMALI FİLTRELER VE BİYODİSKLER…...............................................................................327
9.1. DAMLATMALI FİLTRELER…….................................................................…..327
9.1.1. Genel Hususlar…..............................................................................…….328
9.1.1.1. Dolgu Malzemesi…….............................................………329
9.1.1.2. Havalandırma……….....................................................…..332
9.1.1.3. Damlatmalı Filtrelerin Düzenlemesi ile İlgili Hususlar..….333
9.1.1.3.1. Cazibe ile Akımın Sağlandığı Damlatmalı Filtreler…........333
9.1.1.3.2. Pompa ile Akımın Sağlandığı Damlatmalı Filtreler........……333
9.1.1.3.3. Dozlama Sifonu ve Pompası….................……..334
9.1.1.4. Döner Dağıtıcılar……......................................................…334
9.1.1.5. Taban Drenaj Sistemi………...............................................334
9.1.1.6. Damlatmalı Filtre Boyutları………….................................335
9.1.2. Damlatmalı Filtrelerde Büyüme Prosesleri…............................……….338
9.1.3. Damlatmalı Filtrelerin Karakteristikleri, Sınıflandırılması ve Boyutlandırılması…...…339
9.1.3.1. Düşük Hızlı Damlatmalı Filtreler.......................………......341
9.1.3.2. Yüksek Hızlı Damlatmalı Filtreler………….................…….344
9.1.3.3. Kule Şeklinde Damlatmalı Filtre (Süper Hızlı Damlatmalı Filtre)……….347
9.1.3.4. Birleşmiş Aerobik Arıtma Prosesleri……...............………351
9.1.4. Damlatmalı Filtrelerin Boyutlandırılması……….............................…352
9.1.4.1. Boyutlandırmayı Etkileyen Yükler……….....................….352
9.1.4.2. Geri Devir Oranı ve Geri Devir Faktörü………......………354
9.1.4.3. Damlatmalı Filtrelerde Verim………..........................……356
9.1.4.4. Sıcaklığın Arıtma Verimine Etkisi……….......................…356
9.1.4.5. Damlatmalı Filtrelerde Azot ve Fosfor Giderimi….............357
9.2. BİYODİSKLER……….........................................................................………….359
9.2.1. Genel…...................................................................................………..359
9.2.2. Biyodisklerin Boyutlandırılması ve Verimini Etkileyen Faktörler………365
9.2.2.1. Hidrolik Yük…………................................................……365
9.2.2.2. Organik Yükleme….....................................................……366
9.2.2.3. Biyodisklerin Yerleştirilmesi………...................…………366
9.2.2.4. Dönme Hızı……….................................................……….368
9.2.2.5. Alıkonma Süresi……….............................................……..368
9.2.2.6. Sıcaklık…….................................................................……368
9.2.2.7. Ön Arıtma Gereksinimi………...........................………….368
9.2.2.8. İkincil Çökeltme Gereksinimi……......................…………369
9.2.2.9. Çamur Üretimi………..........................................…………369
9.2.2.10. Fosfor Giderimi……….............................................…….369
9.2.2.11. Güç ve Enerji İhtiyacı………..........................…………..369
9.2.3. Biyodisklerin Tasarımı…………............................................……….369
Bölüm 10 STABİLİZASYON HAVUZLARI ve MEKANİK HAVALANDIRMALI HAVUZLAR (LAGÜNLER)……...........…375
10.1. GİRİŞ…….......................................................................…375
10.1.1. Stabilizasyon Havuz Tipleri……..............................................……..376
10.1.1.1. Aerobik Stabilizasyon Havuzları…...................................377
10.1.1.2. Anaerobik Stabilizasyon Havuzları…................................378
10.1.1.3. Fakültatif Stabilizasyon Havuzları….................................378
10.1.1.4. Olgunlaştırma Havuzları…............................................…379
10.1.2. Stabilizasyon Havuzlarında Bazı Önemli Konular…..........................382
10.1.2.1. Stabilizasyon Havuzundaki Yaşamı Etkileyen Faktörler...383
10.1.2.2. Stabilizasyon Havuzlarında Oksijen Üretiminde Alglerin Rolü………...383
10.1.2.3. Oksijen Tüketimi……...............................................…….386
10.1.2.4. Fakültatif Stabilizasyon Havuzlarında Anaerobik Faaliyet...............….388
10.1.2.5. Havuzlarda Sülfür Oluşması.5. Havuzlarda Sülfür Oluşması………….......................……392
10.1.3. Stabilizasyon Havuzlarının İnşası, İşletme ve Bakım. Stabilizasyon Havuzlarının İnşası, İşletme ve Bakımıı…….....…..393
10.1.3.1. Yer Seçimi ve İnşaat………................................………..393
10.1.3.2. İşletme ve Bakım…………......................................……..395
10.1.4. Stabilizasyon Havuzlarının Projelendirilmesi…….............…………397
10.1.4.1. Stabilizasyon Havuzlarında Besi Maddesi (Substrat) Giderimi…….................……397
10.1.4.2. Stabilizasyon Havuzlarında Arıtma İçin Gerekli Arazi Miktarının Tayini……….......…..401
10.1.4.3. Stabilizasyon Havuzlarında Mikroorganizma Giderimi….....…402
10.1.5. Stabilizasyon Havuzlarının Özellikleri……........................…………403
10.1.5.1. Fakültatif Stabilizasyon Havuzlarının Performansı…......….403
10.1.5.2. Havuzlarda Azot ve Fosfor Giderimi………............…….403
10.1.5.3. Stabilizasyon Havuzlarının Derinliği……...............……..404
10.1.5.4. Fakültatif Stabilizasyon Havuzlarında Sıcaklığının Tahmini…..............404
10.1.5.5. Havuzlarda Çamur Birikimi ve Temizleme Periyodu………............405
10.1.5.6. Stabilizasyon Havuzları Çıkış Sularındaki Alg ve Askıda Katı Madde Giderilmesi………..405
10.2. MEKANİK HAVALANDIRMALI HAVUZLAR (LAGÜNLER)………...…..405
10.2.1. Mekanik Havalandırmalı Lagün Tipleri……............................……..407
10.2.1.1. Mekanik Havalandırmalı Fakültatif Lagünler….......…….407
10.2.1.2. Mekanik Havalandırmalı Sürekli Beslemeli Aerobik Lagünler……..…407
10.2.1.3. Çamur Geri Devirli Mekanik Uzun Havalandırmalı Lagünler……………..407
10.2.2. Mekanik Havalandırmalı Lagünlerin Tasarımında Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar…...........…..411
10.2.3. Mekanik Havalandırmalı Havuz Tipinin Seçimini Etkileyen Faktörler…...........411
10.2.3.1. Fakültatif Havalandırmalı Lagünlerin Projelendirilmesi…….....................…….414
10.2.3.1.1. Bekletme Süresi……..............................……..414
10.2.3.1.2. Arıtma Verimi………...............…...............….415
10.2.3.1.3. Lagün Suyu Sıcaklığının Önceden Tahmin Edilmesi……….......….416
10.2.3.1.4. Sıcaklığın Etkisi……...........................……….416
10.2.3.1.5. Çamur Birikmesi…......................................….417
10.2.3.1.6. Oksijen İhtiyacı…....................................…….417
10.2.3.1.7. Havalandırma İçin Gerekli Güç Miktarı......….417
10.2.3.2. Sürekli Beslemeli (Kesintisiz Akışlı) Aerobik Havalandırmalı Lagünlerin Projelendirilmesi…......418
10.2.3.3. Geri Dönüşümlü Uzun Havalandırmalı Lagünlerin Projelendirilmesi………..…419
10.2.3.3.1. Projelendirmede Genel Safhalar…..............….419
10.2.3.3.2. Uzun Havalandırma Lagününün Boyutlandırılması…….......…419
10.2.3.3.3. Çamur Çökeltme ve Çamur Geri Devir İşlemi........................….420
10.2.3.3.4. Fazla Çamur……….....................................….420
10.2.3.3.5. Oksijen İhtiyacı……...................................…..420
10.2.3.3.6. Havalandırma için Gerekli Güç Miktarı.......…420
10.2.3.3.7. Arazi İhtiyacı……....................................…….420
10.2.3.3.8. Performans…..........................................……..420
Bölüm 11 ANAEROBİK (HAVASIZ) ARITMA..................…..421
11.1. GENEL............................................................................................…………….421
11.2. ANAEROBİK AYRIŞMA PROSESİ……………................................….……423
11.2.1. Mikrobiyoloji…….................................................................………..423
11.2.2. Biyokimya………..............................................................………….426
11.2.3. Fiziko-Kimyasal Denge…………...............................................……428
11.3. ANAEROBİK ARITMA PROSESİNİN İŞLETİLMESİ VE PROSES KONTROLÜ…….....….429
11.3.1. İşletmeye Alma…………..............................................................…..429
11.3.2. Optimum Çevre Şartları……............................................…………..430
11.4. ANAEROBİK ARITMA SİSTEMLERİ……….........................................…….433
11.4.1. Klasik Anaerobik (Havasız) Çamur Reaktörü….................................434
11.4.2. Anaerobik (Havasız) Temas Reaktörü (HTR)...............................…..434
11.4.3. Membran Anaerobik (Havasız) Reaktörü….................................…..436
11.4.4. Anaerobik (Havasız) Çamur Yatağı Reaktörü (HÇYR)…..................436
11.4.5. Anaerobik (Havasız) Filtre (HF)…………...................................…..437
11.4.6. Havasız (Anaerobik) Akışkan Yataklı ve Genleşmiş Yatak Reaktörleri (HAYR)……………437
11.4.7. Anaerobik Arıtma Sistemlerine Ait Önemli Değerler……............….437
11.5. ANAEROBİK ARITMA KİNETİĞİ VE MODELLEMESİ………….......……439
11.5.1. Mikrobiyal Kinetik…………....................................................……..441
11.5.2. Hız Kısıtlayan Kademe Yaklaşımı……………………......................441
11.5.2.1. Hidroliz Kademesi.....................................……………….441
11.6. HAVASIZ ANAEROBİK SİSTEMLERİNİN MODELLEMESİ VE BOYUTLANDIRMA KRİTERLERİ……….…..442
11.6.1. Havasız Anaerobik Sisteminin Kinetiği ve Modellemesi………..….442
11.6.2. Boyutlandırma Kriterleri……………...........................................…..445
11.7. EVSEL ATIKSULARIN ANAEROBİK ARITIMI………….....................……447
11.7.1. Evsel Atıksuların Havasız Arıtılabilirliği ile İlgili Araştırmalar.……447
11.7.2. Havasız Arıtma Sistemi Elemanları………................................……449
11.7.3. Tasarım Parametreleri…………...........................................………..449
11.7.3.1. Çürütücü (Reaktör) Hacmi……...............................……..449
11.7.3.2. Proses Tasarımı…….............................................……….450
11.7.3.3. Sülfat ve Sülfürler………......................................………450
11.7.3.4. Gaz Üretimi ve KOİ Dengesi…………….....................…450
11.8. ANAEROBİK VE AEROBİK ARITMA SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI…………..451
Bölüm 12 SON ÇÖKELTME HAVUZLARI........................…..453
12.1. GENEL.....................................................................................................………453
12.2. HAVUZ TİPLERİ…………................................................................................455
12.2.1. Dairesel Son Çökeltme Havuzları………...........................................456
12.2.2. Dikdörtgen Son Çökeltme Havuzları….....................................…….456
12.2.3. Plakalı (Lamelli) ve Tüplü Son Çökeltme Havuzları……..............…456
12.2.4. Son Çökeltme Havuzu Yerine Kullanılan Membran Filtreler…….....458
12.3. BOYUTLANDIRMA ESASLARI……......................................................…….462
12.3.1. Damlatmalı Filtre Son Çökeltme Havuzları……........................……469
12.3.2. Aktif Çamur Son Çökeltme Havuzları…………................................470
12.4. ÇIKIŞ SUYU DEŞARJ KRİTERLERİ VE ÖZELLİKLERİ………...................473
Bölüm 13 ATIKSU İLERİ ARITMA YÖNTEMLERİ..........…477
13.1. GENEL……………….....................................................................................…477
13.2. BESİ MADDELERİNİN KONTROLÜ…………...............................................478
13.3.AZOT GİDERİMİ ve UYGULANAN ARITMA SİSTEMLERİ…….............…480
13.3.1. Azot Giderimi……………..................................................................480
13.3.1.1. Atıksudaki Azot Kaynakları……………..........................485
13.3.1.2. Biyolojik Proseslerle Azot Dönüşümü……………..........485
13.3.1.2.1. Amonifikasyon…….................................……486
13.3.1.2.2. Nitrifikasyon………………............................489
13.3.1.2.3. Denitrifikasyon…………….........................…495
13.3.1.2.4. Yenilikçi Biyolojik Azot Giderimi Prosesleri...........................................................498
13.3.2. AZOT GİDERİM SİSTEMLERİ…………...............................…….500
13.3.2.1. Karbon Oksidasyonu-Nitrifikasyon Sistemleri..................500
13.3.2.1.1. Tek Kademeli (Birleşik) Karbon Oksidasyonu- Nitrifikasyon Sistemleri…..................……….501
13.3.2.1.1.1. Tek Kademeli Askıda Çoğalma Sistemleri…......................………..501
13.3.2.1.1.2. Tek Kademeli Tutunarak Çoğalma Sistemleri…………….....................505
13.3.2.1.2. Ayrı Kademe Karbon Oksidasyonu-Nitrifikasyon Sistemleri……….....................................…….506
13.3.2.1.2.1. Ayrı Kademe Askıda Çoğalma Sistemleri……….....................……507
13.3.2.1.2.2. Ayrı Kademe Tutunarak Çoğalma Sistemleri…………….....................507
13.3.2.2. Nitrifikasyon/Denitrifikasyon Sistemleri…………......…508
13.3.2.2.1. Birleşik Nitrifikasyon /Denitrifikasyon (Tek Çamurlu) Sistemi…..................……………508
13.3.2.2.2. Ayrık Denitrifikasyon (Ayrık Çamurlu) Sistemleri…………..................................….511
13.3.2.2.2.1. Askıda Çoğalma Denitrifikasyon Sistemleri…................…………….513
13.3.2.2.2.2. Tutunarak Çoğalma Ayrı Kademe Denitrifikasyon………….......…….515
13.4. FOSFOR GİDERİMİ VE UYGULANAN ARITMA SİSTEMLERİ…..........…517
13.4.1. Fosfor Giderimi………………..................................................…….517
13.4.1.1.Atıksuda Fosfor Kaynakları………...........................…….517
13.4.1.2. İleri Biyolojik Fosfor Giderimi……….....................……518
13.4.1.3. Biyolojik Fosfor Giderme Mekanizması……...............…519
13.4.1.3.1. Anaerobik Kademe……….......................……522
13.4.1.3.2. Aerobik Kademe…………......................…….523
13.4.1.3.3. Biyolojik Fosfor Giderimi Performansını Etkileyen Faktörler……….524
13.4.1.3.4. Tasarım Parametreleri……….....................…..525
13.4.1.3.5. Uçucu Yağ Asidini Artıran Sistemler...........…525
13.4.2. Fosfor Gideriminde Uygulanan Sistemler………...............................530
13.4.2.1. Biyolojik Fosfor Gideriminde Uygulanan Sistemler….....530
13.4.2.1.1. A/O Prosesi (Ana Akım Fosfor Giderimi)....…530
13.4.2.1.2. Phostrip Prosesi……....................................…530
13.4.2.1.3. Ardışık Kesikli Reaktör (AKR)………........…531
13.4.2.2. Kimyasal Madde İlavesiyle Fosfor Giderimi….............…535
13.4.2.2.1. Metal Tuzları ve Polimerler Kullanarak Fosfor Giderimi………..536
13.4.2.2.1.1. Ön Çökeltme Tankına Metal Tuzları İlavesi……..........................…………538
13.4.2.2.1.2. Son Çökeltme Tankına Metal Tuzları İlavesi………………..................……538
13.5. BİYOLOJİK METOTLAR İLE BİRLEŞİK AZOT VE FOSFOR GİDERİMİ VE UYGULANAN SİSTEMLER…....…539
13.5.1. A2/O Prosesi…………...............................................................…….541
13.5.2. 5 Kademeli Bardenpho Prosesi…………...........................................541
13.5.3. UCT Prosesi…………………...................................................…….541
13.5.4. VIP Prosesi………………......................................................………541
13.6. ASKIDA MADDE GİDERİMİ………….........................................................…542
13.6.1. Daneli (Granül) Filtrasyon ile Askıda Madde Giderimi……..........…542
13.6.1.1. Filtrasyon Uygulaması………......................................….545
13.6.1.2. Filtre Sayısı ve Büyüklüğü…………….........................…546
13.6.1.3. Filtre Tipleri………….......................................................548
13.6.1.4. Filtre Geri Yıkama Sistemleri…………........................…553
13.6.1.5. Filtrelerin Performansı……………..............................….555
13.6.1.6. Filtre Problemleri……………….......................................555
13.6.2. Mikroelekle Askıda Katı Madde Giderimi………………..................556
Bölüm 14 KÜÇÜK YERLEŞİM YERLERİNDE ARITMA ve PAKET ARITMA TESİSLERİ…......559
14.1. KÜÇÜK YERLEŞİM YERLERİNDE ARITMA…………...........................….560
14.1.1. Kanal Şebekesine Bağlanmayan veya Kanalizasyonu Olmayan Yerleşimlerde (Münferit Yerleşimlerde) Atıksuların Arıtılması.........561
14.1.1.1. Yüzeysel Sulara Verme……..........................................…564
14.1.1.2. Kuru Çukurlar………...................................................….565
14.1.1.3. Sızdırma Kuyuları……….............................................….566
14.1.1.4. Çürütme Çukurları (Fosseptikler)…………......................568
14.1.1.5. İki Katlı Çukurlar…………...........................................…573
14.1.1.6. Damlatmalı Sistemler………….........................................577
14.1.1.7. Kum Filtre Hendekleri……….......................................…578
14.1.1.8. Yeraltına Sızdırma Hendekleri….........................………..580
14.1.1.9. Sistemlerin Projelendirilmesi, Değerlendirmesi ve Performansları……….582
14.1.1.10. Dezenfeksiyon…….............................................……….585
14.1.1.11. Geri Dönüşüm Sistemi……………...........................…..587
14.1.2. Kanalizasyona Bağlı Gurup ve Küçük Yerleşim Yerlerinde Atıksuların Arıtılması……….......588
14.1.2.1. Orta Büyüklükteki Yerleşim Yerleri İçin (1.000 – 10.000)….............…..592
14.1.2.2. Düşük Yoğunluğa Sahip Yerleşim Yerleri İçin (<1.000)………...........….596
14.1.3. Paket Arıtma Tesisleri ile Arıtma………......................................…..596
14.1.4. Küçük Yerleşimlerde Arıtma Çamur Sorunu…............……………..602
Bölüm 15 ARITMA TESİSLERİNDE ÇAMURUN BERTARAF EDİLMESİ…….......................................................................……….605
15.1. GİRİŞ…………....................................................................................…………605
15.2. ÇAMURA UYGULANAN İŞLEMLER……......................................................614
15.3. ÇAMUR YAPISI, MİKTARI VE NİTELİĞİ………..........................................618
15.4. ÇAMURUN YOĞUNLAŞTIRILMASI…………...............................................620
15.4.1. Yerçekimli (Gravite ile) Yoğunlaştırma…………..............................621
15.4.2. Flotasyon ile Yoğunlaştırma………...............................................…626
15.4.3. Santrifüj ile Yoğunlaştırma………….................................................628
15.5. ÇAMURUNUN STABİLİZE EDİLMESİ…………...........................................629
15.5.1. Kireç (Alkali) Stabilizasyonu…………..........................................…630
15.5.1.1. Kireçle Ön İşlem……………............................................630
15.5.1.2. Kireçle Son İşlem……………...........................................630
15.5.2. Isıl İşlem…............................................................................………..631
15.5.3. Anaerobik Stabilizasyon (Çürütme)…………....................................632
15.5.3.1. Anaerobik Çamur Çürütme Üniteleri……....................….637
15.5.3.2. Yaygın Olarak Kullanılan Anaerobik (Havasız)
Çürütücüler…........................................................……….638
15.5.3.3. Anaerobik Çürüme Sistemlerinin Tasarımı………........…644
15.5.3.4. Diğer Hususlar……………................................................649
15.5.4. Aerobik Stabilizasyon (Çürütme)………………...........................….655
15.5.4.1. Aerobik Çürüme Sistemlerinin Tasarımı….......................657
15.5.5. Anaerobik ve Aerobik Stabilizasyonun Karşılaştırılması…...............660
15.6. ÇAMUR ŞARTLANDIRMA……...................................................................…662
15.7. ÇAMURUN SUYUNUN ALINMASI (KURUTULMASI)……....................…665
15.7.1. Doğal Su Alma Yöntemleri…………............................................….666
15.7.1.1. Çamur Kurutma Yatakları…………..............................…666
15.7.1.2. Çamur Depolama Yeri………...................................……669
15.7.1.3. Çamur Gölleri (Lagünleri)……………........................….669
15.7.2. Mekanik Su Alma Yöntemleri………...........................................….669
15.7.2.1. Statik Metotlar…………................................................…670
15.7.2.1.1. Vakum Filtresi……………...............................670
15.7.2.1.2. Basınçlı Filtre……………............................…671
15.7.2.1.3. Filtre Pres………………..................................671
15.7.2.2. Dinamik Metotlar………..........................................…….672
15.7.2.2.1. Santrifüj Ayırıcı……………............................672
15.7.2.2.2. Elekli Ayırıcı……….....................................…673
15.7.2.2.3. Kurutma……...............................................….673
15.8. ÇAMURUN BERTARAFI……………...........................................................…674
15.9. ARITMA ÇAMURLARININ DEZENFEKSİYONU…………..........................677
15.10. ÇAMURUN DEĞERLENDİRİLMESİNDEKİ MALİYETLER…..................678
Bölüm 16 DOĞAL ARITMA……………............................……679
16.1. DOĞAL ARITMA…...................................................................................……679
16.1.1. Genel Bilgi…………..........................................................................679
16.1.2. Arazide Arıtma………..................................................................…..681
16.1.2.1. Arazide Arıtma Sistemleri………......................................681
16.1.2.1.1. Yavaş İnfiltrasyon (Yavaş Akış) (Sulama)...…681
16.1.2.1.2. Hızlı İnfiltrasyon (Sızdırma)…….................…685
16.1.2.1.3. Arazi Üzerinde Akış……..................................687
16.1.2.2. Arazide Arıtma Sistemlerinin Karakteristiği ve Mukayesesi….....…….687
16.1.2.3. Arazide Arıtmayı Etkileyen Özellikler ve Temel Faktörler…......……691
16.1.2.3.1. Atıksuyun Özelliği…………........................…691
16.1.2.3.1.1. Tuzluluk…………...........................692
16.1.2.3.1.2. Spesifik İyon Zehirliliği……….......693
16.1.2.3.1.3. Su Sızma Oranı………....................693
16.1.2.3.1.4. Besi Maddeleri……....................….696
16.1.2.3.1.5. Diğer Problemler….............……….696
16.1.2.3.2. Bitki Örtüsü…………......................................696
16.1.2.3.3. Halk Sağlığı ve Hastalık Yapıcı Mikroorganizmalar.…...........697
16.1.3. Sulama Sistemlerinin Tasarımı…………….......................................698
16.1.3.1. Tasarım Amaçları…………...............................................698
16.1.3.2. Yer ve Ürün Seçimi, Arazi İhtiyacı…................................700
16.1.3.3. Ön Arıtma Uygulamaları………........................................702
16.1.3.4. İklim ve Depolama……………........................................702
16.1.3.5. Tasarımla İlgili Yük Birimleri………................................702
16.2. ATIKSU ISLAHI VE YENİDEN KULLANIMI………...................................704
16.2.1. Su Islah Teknolojileri…………..........................................................705
16.3. SU ORTAMINDA ARITMA SİSTEMLERİ………………...............................709
16.3.1. Sulak Alanlar ile Arıtma……….………….........................................709
16.3.2. Su Bitkileri ile Arıtma…………………….....................................…712
KAYNAKLAR…………….................................................................716
İNDEKS…............................................................................................723