Tarih: 10.10.2017 Salı | Ekleyen : Alper | Okunma Sayısı: 2147

DAMLATMALI FİLTRELER

DAMLATMALI FİLTRELER

             Biyolojik prosesler, atık sudaki biyolojik olarak parçalanmış ve çözünmüş organik maddeleri çöktürme havuzunda çöktürerek gidermek üzere, çökebilen biyolojik ve inorganik floklara dönüştürmek amacıyla kullanılırlar. Damlatmalı filtrelerde biyolojik proseslerin bir dalıdır. Damlatmalı Filtreler 1900 yıllarında, İngiltere’nin Birmingham kentinde geliştirilmiştir, İngiltere’de 1893 ve ABD’de 1908 yılında uygulanmıştır.  Damlatmalı Filtrelerin kullanıldığı Atıksu Arıtma Tesislerinin akım şeması aşağıdaki gibidir.

 

Damlatmalı Filtrelerin Arıtma Proseslerinde Kullanımı ve İş Akım Şeması

        Giderek gelişen proses günümüzde organik madde içeren atıksuların arıtılmasında geniş bir uygulamaya sahiptir. Basit ve güvenilir sistemlerdir. Nitrifiye olmuş bir çıkış suyu verirler. Damlatmalı filtre prosesinin avantajları işletme kolaylığı, toksik ve şok yüklemelere karşı dayanıklılığı ve düşük enerji ihtiyacıdır. Proses bileşenlerinin dizayn ve seçimiyle ilgili bilgi oldukça kısıtlıdır. Damlatmalı filtre ile ilgili en sık rastlanan proses damlatmalı filtrede askıda büyüme prosesidir. Sistemde atıksu damlatmalı filtrelere gelmeden Ön Çöktürme gibi Ön Arıtma proseslerinden geçmelidir. Bu işlem Damlatmalı Filtrelerin zarar görmemesi için gereken bir dizayndır. Ön çöktürmeden geçen atıksuları, sentetik malzemeden meydana gelen bir ortam üzerinde gelişen bir biyofilm ile temas ettiren biyolojik sistemlerdir. Burada fiziksel bir süzme değil, biyokimyasal bir oksitleme reaksiyonu meydana gelmektedir.               

       Çöktürülmüş atıksu, sabit yatak üzerine serpilince, malzemenin yüzeyi biyolojik bir tabaka ile kaplanır. Bu biyofilm, bakteri, protozoa ve mantarlardan meydana gelir. Kurt vb. büyük organizmalar da bunların arasında yer alır. Sıcak havalar sırasında da, güneş ışınları filtrenin yüzeyinde alg üremesine sebep olur. 

       Atıksu, biyolojik film üzerinden akarken, organik maddeler ve çözünmüş oksijen alınıp karbondioksit gibi metabolizma faaliyeti sonunda oluşan maddeler suya geri verilir. Malzemenin boşluklarında bulunan hava, oksijenin suya ve oradan da biyofilme geçmesini sağlar. Her ne kadar biyofilmin kalınlığı fazla değil ise de, tabanında anaerobik şartlar hüküm sürer. Bu sebeple biyolojik filtrasyon, aerobik bir tasfiye işlemi olarak bilinmekle beraber, gerçekte aerobik ve anaerobik faaliyetin birlikte sürdüğü fakültatif bir sistemdir.

        Damlatmalı Filtrelerde iki tip dağıtım sistemi vardır; sabit püskürtücülü ve döner dağıtıcılı. Düşük verimleri nedeniyle sabit püskürtücülü sistemler kullanılmamalıdır. Hidrolik döner dağıtıcılar, döngüsel hızı yavaşlatmak ve istenen anlık akış oranını sağlamak için geri spreyleme delikleri veya ters itme jetleri kullanır. Değişken hız sürücüleri ve elektrikli kontrol aygıtlarının kullanımı dağıtıcı kol hızının daha iyi kontrol edilmesini sağlar. Elektrikli döner dağıtıcılar atıksu pompalama akımından bağımsız dağıtım hızı sağlayan motorlu ünitelere sahiptir.

        Damlatmalı filtrelerin üst tarafında karbon giderimi, alt kesiminde de nitrifikasyon meydana gelmektedir. Filtre malzemesi üzerindeki biyofilm zamanla kalınlaşmakta, oksijen ve organik maddeler filmin alt kesimlerine ulaşamamaktadır. Böylece filmin alt tabakalarında anaerobik şartlar baş göstermekte ve nihayet, bu tabakalarda oluşan gazların yardımı ve su akıntısı ile birlikte biyofilm filtre malzemesinden ayrılıp, damlatmalı filtreden çıkış suyu ile birlikte dışarı alınmaktadır. Atık su içindeki bu bakteri kütlelerini sudan ayırmak için son çöktürme tankı kullanılması gerekir. Damlatmalı filtreden çıkan atıksu son çöktürme tankına verilir. Çöktürme tankı çıkışından belli oranda su damlatmalı filtreye, gerekli hidrolik yükü sağlamak üzere geri verilir. Damlatmalı filtreler akış hızlarına göre “yavaş” ve “hızlı” olmak üzere ikiye ayrılırlar. Yavaş filtrelerde 2 000-4 000 m3/m2-gün, hızlı filtrelerde ise 10 000-30 000 m3/m2-gün atıksu verilmektedir. Son çöktürme tankından alınan bu bakteri kütlesi (çamur) sistem dışına alınarak çamur arıtım işlemlerine tabi tutulur.

       Damlatmalı filtrelerde son çöktürme havuzu çıkışından ön çöktürme havuzu giriş ve çıkışına geri devir yaptırarak;

  1. Damlatmalı filtreler ani yüklemelere ve mevsimsel yüklemelere karşı oldukça dayanıklıdır. Debinin yaz aylarında düşük gelmesi, dolgu malzemesinin kurumasına ve verimin düşmesine neden olur. Bu nedenle atıksu geri devri yapılarak ortamın nemlendirilmesi sağlanmalıdır.
  2. Ön çöktürme girişinde atıksu, nitratlı çıkış suyu ile karıştırılarak, nitrattaki oksijen kullanımı ile olası kokular kontrol edilir. Aynı zamanda ön çöktürme tankındaki bekletme esnasında denitrifikasyon oluşacağından azotlu bileşiklerin giderilme verimi yükselecektir.
  3. Filtre yüzeyinde sineklerin çoğalması kontrol edilecektir.
  4. Geri devir ile biyolojik filtrasyonda temas süresi arttırıldığından biyolojik giderme verimi yüksek olacaktır.
  5. Filtreler nispeten homojen bir hidrolik ve organik yüklemede çalıştırılır.
  6. Gün boyunca oluşacak atıksu salınımları dengelenerek sistem şok yüklemelere karşı korunmuş olur.
  7. Filtre yüzeyinde göllenme meydana gelmesinin önlenmesi sağlanır.
  8. Giriş atıksuyun seyrelmesi ile verim arttırılır.
  9. Geri devrin dışında ayrıca, Damlatmalı filtrelerin yüzeyine atıksu dağıtımını sağlayan orifis borulu kollar hergün temizlenmelidir.

       Düşük hızlı filtrelerin işletmeleri daha kolaydır ve küçük nüfuslar için kullanılırlar. Bu tip filtreler, taş ve çakıl gibi doğal malzemelerle kolayca yapılabilirler. Gerekli ekipman, sadece bir dozlama sifonu ve dağıtıcıdır. Filtre ortamı, 2-3 m derinliktedir. Filtre girişi ve çıkışı arasında 2,5-3,5 m’lik bir yük kaybı olur. Genellikle geri devirsiz olarak düzenlenirler. Bu nedenle bu tip filtrelerde pompa gerekmeyebilir. Arazi ihtiyacı, 0,5-0,7 m2/kişi arasında değişir. Aşağıdaki tabloda damlatmalı filtrelerle ilgili projelendirme kriterleri verilmektedir.

Filtrelerin Teknik Olarak Karşılaştırılması

              Kırma Taştan Dolgulu Biyolojik Filtreler

              Bir damlatmalı filtrenin kesiti ve perspektif görünüşü, aşağıda gösterilmiştir. Sistemin başlıca bileşenleri, döner dağıtıcı, drenaj sistemi ve filtre malzemesidir. Atıksu, bir pompa ile dağıtıcının bağlı bulunduğu düşey boruya basılır. Dağıtıcıyı oluşturan borular üzerine açılmış deliklerden fışkıran su jetleri, impuls teoreminden doğan reaksiyon kuvvetleriyle,  dağıtıcının dönmesini sağlar. Böylece atıksu, kırma taş üzerine eşit olarak dağılmış olur. Çıkış kanalı ve havalandırma bacaları, filtre içinde iyi bir hava akımı meydana getirecek şekilde oluşturulur. Filtreden çıkan sular biyolojik verimi arttırmak için geri döndürülerek tekrar filtreden geçirilebilir. Filtre malzemesi, sağlam dayanıklı, suda erimez ve ufalanmaz cinsten olmalıdır. Bu, sebeple en çok kırma taş ve benzeri malzemeler kullanılır. Tercih edilen tane çapı 10 cm’dir. Her ne kadar daha küçük çaplı taşlar, biyofilm oluşumu için daha büyük bir yüzey alanı sağlasa da, taneler arasındaki boşluklar tıkanma eğilimi gösterirler ve hava ve su geçişini sınırlandırırlar. Filtre yüksekliği 1,5 m ile 2,1 m arasında değişir. Filtrenin daha yüksek yapılması BOI giderme verimini çok fazla arttırmaz. 

Damlatmalı Filtrenin perspektif görüntüsü

Bir damlatmalı filtrenin kesiti ve tabandaki drenaj sisteminin detayları

          Sentetik Dolgulu Damlatmalı Filtreler (Biyolojik Kuleler)       

          Son yıllarda damlatmalı filtreler için birkaç çeşit sentetik dolgu malzemesi üretilmiştir. Kırma taşa kıyasla bu malzemelerin esas üstünlüğü, özgül yüzeylerinin fazla olmasıdır. Bu sayede oksijen sağlayan hava boşlukları tıkanmadan, daha fazla miktarda Biyofilm üreyebilmektedir. Diğer üstünlüğü, sıvının daha iyi dağılmasını sağlayan üniform bir filtre ortamı oluşturmaları, hafif olmaları nedeniyle daha büyük bir kimyasal dirence sahip olmaları ve çok fazla organik madde içeren ve çökelmemiş olan atıksuları arıtabilmeleridir. Aşağıdaki resimde Biyolojik Kulelerin dolgu malzemeleri ve kesitleri gösterilmiştir. Bunlar 0,6m genişlik ve kalınlıkta, 1,2 m uzunlukta modüller halinde olup oluklu levhaların yanyana getirilmesinden meydana gelir. Özgül yüzey alanı 29 m2/m3’dür.

          Çürümeye karşı dayanıklı kızılçamdan yapılmış filtre malzemeleri de bulunmaktadır. Kalın testere ile kesilmiş kızılçam çıtaların yatay olarak 1,2x1,2 m2’lik çerçeveler haline getirilmesinden meydana gelmiştir. Kızılçamdan yapılmış bu filtre malzemesinin özgül yüzey alanı 14m2/m3’dür. Plastik paketlerin oluklu yüzeyleri ve kızılçamın testere ile kesilmiş pürüzlü yüzeyleri, biyolojik filmin tutunmasını kolaylaştırır.

Biyolojik kulelerin (filtrelerin) dolgu malzemeleri

          Sentetik malzemeli filtrelerin yapılmasıyla, endüstrilerden ve evlerden gelen atıksuların arıtılmasında biyolojik filtrasyonun uygulama alanı genişlemiştir. Genel olarak kırma taş filtreler, gıda endüstrisinden gelen çok konsantre atıksuların arıtımına uygun olmadığı halde, çok kademeli biyolojik kuleler, bu suları arıtabilmektedirler. Aşağıdaki resimde akım diyagramı, bu tip filtrelerin atıksu arıtımdaki uygulamasını göstermektedir.

Dikdörtgen şeklindeki bir biyolojik kulenin kesiti ve sabit dağıtıcılardan filtreye su verilmesi

         Mevcut sistemlerde işletme kolaylığı sağlamak veya arıtım verimini arttırmak için kırma taş malzemeyi sentetik malzeme ile değiştirmek mümkündür. Ancak döner dağıtıcısı olan bu sistemler, 1,5m ile 2m gibi küçük bir yatak derinliğine sahipse, be şekilde optimum sonuç alınamaz. Yükseklik 6m ve daha fazla ise daha iyi sonuç elde edilir. Bu kuleler, daha fazla bir temas süresine olanak verir ve atıksular döner dağıtıcılar yerine sabit dağıtıcılar yardımıyla sürekli olarak sisteme beslenir. Özel durumlarda, mevcut arıtma sistemlerinde, ilk çökeltmeden önce biyolojik bir kule inşa edilebilir. Organik yük aralığı 400-2,400 g/m3 /gün’dür. Hidrolik yük 10m3/m2/gün değerine kadar çıkar. Sentetik malzemeli biyolojik filtreler, işletme güçlükleri ve koku problemine karşı kırma taş filtrelere göre daha az sorun çıkarırlar.

        Aşağıda damlatmalı filtre sisteminin işletilmesinde dikkat edilmesi gereken konulara ait bilgi ve notları paylaştım. Mevcut tesisin proses yapısını bu çerçevede yeniden değerlendirmekte ve gerekirse revizyon yapmakta fayda vardır.

  1. Damlatmalı Filtre seçimi yapılırken göz önünde bulundurulması gereken bir diğer faktör işletme yerleşim yerlerine yakın olması durumunda koku oluşumundan ötürü şikayetler olacaktır.
  2. Atıksu arıtma tesisi meskun mahallin içinde kaldığından damlatmalı filtrelerde oluşabilecek sinekleri kontrol ve kötü kokuları gidermek amacıyla filtrelerin yüzeyi estetik görünüm de içerebilecek şekilde kapatılabilir.
  3. Damlatmalı filtre prosesinin avantajları işletme kolaylığı, toksik ve şok yüklemelere karşı dayanıklılığı ve düşük enerji ihtiyacıdır. Proses bileşenlerinin dizayn ve seçimiyle ilgili bilgi oldukça kısıtlıdır. Damlatmalı filtre ile ilgili en sık rastlanan proses damlatmalı filtrede askıda büyüme prosesidir.
  4. Damlatmalı filtrelerde tıkanma veya kış mevsiminde donma olayı en fazla karşılaşılan sorunlardandır. Tıkanmaların önlenebilmesi için iyi bir ön çöktürme havuzu tasarlanmalı, filtre üzerindeki delikler yeteri büyüklükte olmalıdır. Su ne kadar küçük deliklerden geçerse  oksijen kazanımı o kadar fazla olur. Ancak deliklerin çok küçük olması durumunda ise kış mevsiminde donma sorunlarıyla karşılaşılabilir. Bu nedenle tasarım çok iyi yapılmalıdır.
  5. Damlatmalı Filtrelerde iki tip dağıtım sistemi vardır; sabit püskürtücülü ve döner dağıtıcılı. Düşük verimleri nedeniyle sabit püskürtücülü sistemler kullanılmamalıdır. Hidrolik döner dağıtıcılar, döngüsel hızı yavaşlatmak ve istenen anlık akış oranını sağlamak için geri spreyleme delikleri veya ters itme jetleri kullanır. Değişken hız sürücüleri ve elektrikli kontrol aygıtlarının kullanımı dağıtıcı kol hızının daha iyi kontrol edilmesini sağlar. Elektrikli döner dağıtıcılar atıksu pompalama akımından bağımsız dağıtım hızı sağlayan motorlu ünitelere sahiptir.
  6. Damlatmalı filtre biyofilm taşıyıcıları kaya, dağınık (sentetik), dikey akımlı (sentetik), çapraz akımlı (sentetik) olabilir. Dikey ve çapraz akımlı araçlar pürüzsüz ve/veya oluklu plastik katmanlardan inşa edilir. Fazla kullanılmıyor olsa da bir diğer sentetik araç dikey asılı plastik çubuklardır. Yatay kızıl ağaç veya tahta çıtalar da kullanılabilir ancak kısıtlı kaynakları ve yüksek maliyetleri nedeniyle fazla dikkate alınmazlar. Plastik katman modülleri yeni ve gelişmiş damlatmalı filtrelerde kullanılır. Diğer yandan iyi tasarlanmış ve işletilmiş kaya araçlı damlatmalı filtreler de istenilen arıtma ihtiyaçlarını karşılayabilir.  Modüler sentetik araçlarda yüksek yüzey alanı ve boşluk oranı kaya araçları ile karşılaştırıldığında daha fazla hidrolik yük, oksijen transferi ve biyofilm yoğunluk kontrolü sağlar.
  7. Genelde kaya araçları düşük yüzey alanı, boşluk oranı, sığ derinlik ve yüksek ağırlığa sahiptir. Devir daim oranı normal olsa da kaya araçlı damlatmalı filtrelerdeki düşük boşluk oranı hidrolik uygulama verimlerini düşürür. Aşırı hidrolik uygulamalar göllenmeye, kısıtlı oksijen transferine ve düşük Biyoreaktör performansına neden olur. Mevcut kaya araçlı damlatmalı filtre performansı kuvvetli havalandırma, dağıtıcı hız kontrolü, katı temas kanalları ve/veya durultucularla iyileştirilebilir. Kaya araçları kalitesinin düşük, boşlukların kısıtlı olduğu durumlarda kaya araçlarının değiştirilmesi veya derinleştirilmesi gerekir. Diğer yandan, iyi tasarlanmış ve işletilmiş kaya araçlı damlatmalı filtreler yüksek kalitede çıkış akımına sahiptir. İyi tasarlanmış ve işletilen kaya araçlı damlatmalı filtre performansları sentetik araçlı damlatmalı filtrelerinkine yakındır. Bununla birlikte, organik yük arttığında, sentetik biyofilm taşıyıcılar kullanılarak daha az problem yaşanır ve tıkanma ihtimali azaltılır.
  8. Sentetik biyofilm taşıyıcılar yüksek yüzey alanı, boşluk oranı ve düşük ağırlığa sahiptir. Düşük ağırlıkları nedeniyle sentetik araçlı damlatmalı filtreler kaya araçlı damlatmalı filtrelere göre 3 kat daha derin kurulabilirler. Hem dikey hem de çapraz akımlı araçların BOİ5 ve toplam askıda katı madde gideriminde etkili oldukları rapor edilmiştir. Çapraz akımlı modüller aynı yüzey alana sahip dikey akımlı modüllerle karşılaştırıldığı düşük ve orta organik yüklerde daha yüksek arıtma verimine sahip oldukları görülmüştür ancak yüksek organik yüklerde dikey akımlı modüller daha iyidir.
  9. Damlatmalı filtrelerin düzenli çalışması makro fauna ve onların birikimine olanak sağlayan çevre koşulları için toksik koşulların oluşturulması ile sağlanır. Bu toksik koşullar yararlı organizmalara etki etmeyen veya onları kısıtlamayan bir madde ile sağlanmalıdır. Daha yakından açıklamak gerekirse; yüksek yoğunluklu hidrolik uygulamalar, damlatmalı filtre taşkını, kireç veya sodyum hidroksit ile pH ilavesi, yüksek konsantrasyonda sulu amonyum dozlaması, damlatmalı filtre çıkışı veya ikincil durultma alt akışı izlemesi, pompa devirli düşük hız kanallarında yer çekimli ayrıştırma, damlatmalı filtre beslemesinde çözünmüş oksijen eliminasyonu, tuz ilavesi, istila edilen ünitelerin süzdürülmesi ve dondurulması, sıcaklığın hızla arttırılması, yumuşakça öldürücü ilavesi (bakır sülfat) ve giriş akımı klorlaması. Tüm bu stratejilerin bazı damlatmalı filtrelerde etkisiz oldukları ve bazılarında Biyoreaktör performansına zarar verdiği kanıtlanmıştır. Biyokimyasal reaksiyonlar pH, sıcaklık ve alkalinite den etkilenmektedir. Klor gibi kimyasallar tüm organizmalar için toksik etkiye sahiptir ve hassas biyokütlenin yok olmasına neden olabilir.
  10. Damlatmalı Filtreler suyu tutmalıdır. Suyun tutulması sağlanmadığı takdirde filtre malzemesi kurumaktadır. Kuruyan bu filtre malzemesi sinek oluşumuna neden olmaktadır.
  11. Damlatmalı filtreler zayıf biyoflokulasyon reaktörleridir. Katı temaslı damlatmalı filtre prosesi, yüksek konsantrasyonda çökemeyen koloidal ve partikül organik maddeler içeren damlatmalı filtre çıkış akımı öncülüğünde işletilir. Malzeme artık çözünmüş organiklerin katı temaslı havuzda oksidasyonu sırasında biyoflokulasyon ile uzaklaştırılabilir. Katı temaslı damlatmalı filtre prosesi küçük havalandırılmış katı temas kanalını takip eden damlatmalı filtreden meydana gelir. Havuzun çıkış akımına temas eden katılardaki biyokütle, çamur emici mekanizması ve flokulasyon beslemesi olan durultucuya akıtılır. Katı temas havuzları aktif çamur ile arıtma için hacimsel olarak %5-20 çamur dolu olmalıdır. Damlatmalı filtre ile katı temas havuzunun birleştirilmesiyle filtre boyutu azalacaktır. Katı temaslı damlatmalı filtre prosesinin önemli bir avantajı da düşük enerji ihtiyacıdır. Kaya ve plastik araçlı damlatmalı filtreler katı temaslı damlatmalı filtrelere geliştirilebilirler.
  12. Damlatmalı filtre/aktif çamur prosesleri yüksek organik yükler için tasarlanmıştır. Bu prosesin en özel yanı geliştirilmiş durultucu kullanılmasıdır. Gelişmiş durultucu damlatmalı filtrede oluşan katıları askıda büyüme reaktörüne girmeden uzaklaştırır. Bu prosesin en büyük avantajı damlatmalı filtrede meydana gelen katıların ikinci aktif çamur arıtımından önce uzaklaştırmasıdır. Bu nedenle, NH3-N uzaklaştırılması gereken durumlarda öncelikle tercih edilmektedir. Maliyet/avantaj oranlarına bakıldığında tasarımcıların çoğu pürüzlü filtre/aktif çamur veya katı temaslı damlatmalı filtreyi tercih etmektedirler.
  13. Pürüzlü damlatmalı filtreler atıksu arıtma tesislerinin kapasitelerini yükseltmek için kullanılırlar. Pürüzlü filtre malzeme hacminin %10-40’ını kullanan fazla yüklenmiş bir damlatmalı filtredir. Havalandırma tankında hidrolik alıkoyma süresi aktif çamur prosesinin %30-50’si kadardır. Katı temaslı damlatmalı filtre ile pürüzlü filtre/aktif çamur prosesleri aynı akım şemasına sahiptir. Bununla birlikte, pürüzlü filtre/aktif çamur prosesinde daha küçük damlatmalı filtre kullanılır. Bu farklılığın nedeni, katı temaslı damlatmalı filtrelerde BOİ5 giderimi için kullanılan damlatmalı filtre yerine temas kanallarının kullanılıyor olmasıdır.
ZİYARETÇİ SAYACI
  • Online
  • Bugün
  • Dün
  • Toplam
  • :
  • :
  • :
  • :

Lansy Mühendislik ve Danışmanlık © 2013

İLKNET