İTÜ 3. Endüstriyel Kirlenme Sempozyumu (7-9 Eylül 1992, İstanbul) – ENDÜSTRİ SULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN SOLUNUM AKTİVİTE ÖLÇÜMLERİ İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

Not: Figürlerin, Tabloların ve Formüllerin daha yüksek çözünürlüklü görüntüleri için görsele sağ tıklayıp “resmi yeni sekmede aç” seçeneğini seçiniz

İTÜ 3. Endüstriyel Kirlenme Sempozyumu (7-9 Eylül 1992, İstanbul)  

ENDÜSTRİ SULARININ BİYOLOJİK ARITILABİLİRLİĞİNİN SOLUNUM AKTİVİTE ÖLÇÜMLERİ İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

Endüstri kullanılmış suların biyolojik olarak arıtılma olanakları ve özellikle evsel pis suların arıtıldığı kentsel arıtma tesisleri üzerindeki etkisi büyük önem taşımaktadır. Endüstri suları mikroorganizma hayatını değişik şekilde etkilemektedir. Özellikle bu endüstri sularının, arıtma tesislerini ani yüklemelerinde mikroorganizmalar üzerinde etkileri yeterli olarak dikkate alınmamaktadır.

Solunum aktivite ölçümleri yardımıyla endüstri sularının evsel pis sularla birlikte arıtılabildikleri bilinmektedir. Bu tebliğde Deri, Tekstil, Bira, Metal, ilaç endüstri suları yanında Asetat ve Fenol içeren bileşiklerle yapılan deneylerde organik madde yükünün kuru madde miktarlarına oranının değişiminin bakterilerin solunum aktivite değerleri ile ilişkileri incelenmiş. Havuzdaki mikroorganizma solunum aktivitesinin etkilenmemesi için birim çamur miktarına düşen organik madde yükü limit değerleri belirlenmiş ve havuzdaki çamur miktarının ne şekilde arttırılabileceği araştırılmıştır.

ANAHTAR KELİMELER: Endüstri Sulan, Biyolojik Arıtılabilirlik, Solunum Aktivite Ölçümleri, Çamur Miktarı, Organik Madde Yükü.

SUMMARY: The possibility of treating industrial wastewater biologically and especially their affect ela on publicly owned treatment plarıts where domestic wastewater are treated is of high importance. Industrial wastewater affect the viability of microorganisms to a high extend. The affect of shock loadings on microorganisms in this industrial wastewater are not into account. The treatment of industrial wastewater together with domestic wastewater can be determined with aid of respiration activity measurements.

In this paper, the variation of organic loading over the amount of dry matter deterrnined tally on industrial Pharmaceti        al wastewater of leather, textile, brewery, metal finishing and cal origin together with compounds containing acetate and phenol are put forth. The relationship of this ration with the bacterial respiration activity values are determined. Thus the minimum organic loading values that will not disturb the microorganisms respiration activity in the reactor are set and the way of increasing the amount of sludge in the reactor is investigated.

KEY WORDS: Industrial wastewater, biological treatabilty, respiration amount of sludge, organic matter loading.

1. GİRİŞ

Endüstriyel kullanılmış suların biyolojik arıtılabilirliklerinin saptanmasında geleneksel parametreler yeterli olmamaktadır. Araştırılan yeni yöntemler biyolojik arıtmanın temel taşı olan mikroorganizmalar üzerinde endüstri sularının etkilerinin belirlenmesine dayanmaktadır. Kirleticilerin arıtılabilirlikleri besi maddesi tüketimini ortaya koyan ortamdaki oksijen konsarıtrasyonunun değişiminin izlenmesi yoluyla solunum aktivitesinin tespitine yarayan

laboratuvar deneyleri yardımıyla tespit edilebilir.

Evsel pis sulan, mikroorganizmalar büyük bir güçlükle karşılaşmadan arıtabilmektedirler. Endüstriden gelen sular bünyelerinde evsel sularda rastlanan maddelerden farklı maddeleri de bulundururlar. Endüstrilerde üretime bağlı olarak kirleticilerin türü ve miktarı değişmektedir. Bu araştırmada muhtelif endüstri tesisler kullanılmış sularının ve kimyasal bileşiklerin mikroorganizmaların solunum aktivitelerine etkileri kurulan bir model tesisinden de faydalanılarak yapılan ölçümlerde oksijen tüketiminin izlenmesi yoluyla ortaya konmuştur (SAMSUNLU, 1979). Bu çalışmada elde edilen verilerden faydalanılarak organik madde yükü, kuru madde miktarları ile solunum aktivite değerleri arasında ilişki ve solunum aktivite değerlerinin istenilen limitlerde tutulabilmesi için alınabilecek önlemler tartışılmıştır.

2. MİKROORGANİZMA SOLUNUMU VE İLİŞKİLERİ

Pis suların içindeki kirliliklerin indirgenmesi esnasında mikroorganizmaların oksijen gereksinimleri bulunmaktadır. Bu ortamda bulundurulan toplam oksijen, indirgenebilecek kirlilik miktarına göre çalışma oksijen sarfiyatı (OVo) ve ortamda geriye kalan oksijen (OCreserve) miktarının toplamına eşittir (BURCHARD, 1969).

Çalışma solunumu olarak belirlenen bu oksijen sarfiyatı (OVo), bu ortamda yeterli miktarda besi maddesi arzı olduğu andaki oksijen sarfiyatını belirleyen besi solunumu (OVg) ile besi maddesi arzum tükenip hücre elemanlarının oksitlenmesinde tüketilen oksijen miktarı, iç solunumu (OVe) nin toplamıdır (Şekil 1).

Şekil 1: Sisteme Verilen Oksijen Ve Tüketimi

Çalışma solunumu (OVo), gıda solunumu (OVg) ve iç solunumu (OVe) olarak tamamladığımız mikroorganizmaların solunum aktivitelerini belirleyen bu parametrelerde birim hacim pis su için, saatte tüketilen oksijen esas alınmıştır (mgO2/lt. saat).

Oksijen tüketimi ile mikroorganizmaların konsarıtrasyonunu gösteren kuru çamur miktarı (KA) arasında yakın bir ilişki vardır. Kuru çamur miktarının solunum aktivitesine etkisi spesifik solunum (OVs) olarak tanımlanmıştır. Bu tanımlamada birim hacim için tüketilen oksijenin bu birim hacimde bulunan mikroorganizma miktarına bağlı olarak birim zamanda tüketimi esas alınmıştır (mgO2/grKA.saat). Burada görüldüğü gibi,

Çalışma Solunumu= Kuru Madde Miktarı × Spesifik Solunum

OVo       =             X(KA)    OVs

şeldinde ifade edilebilecek bir ilişki vardır.

Buradan hareketle, sistem için önemli olan ve besi maddesinin bol olduğu ortamdald solunum durumunda, oksijen dengesi aşağıdaki şekilde olmaktadır.

0Vg= OCtoplam – OVe – OCReserve

Bu ilişki Şekil 2 de zamana bağlı olarak oksijen tüketimi eğrisi şeklinde verilmiştir.

Şekil 2: Oksijen Tüketiminin Zaman Göre Değerlendirilmesi

3. DENEYLER VE DENEY TESİSİ

Endüstri kullanılmış suları, yapıların& çeşitli maddeleri bulundurmaktadırlar. Mikroorganizmahar tarafından bunlar farklı bir şekilde arıtılabilmektedir. Endüstri kullanılmış sularının arıtılabilme bakımından bu farklılığını oksijen tüketiminden izleyebiliriz. Burada çalışma solunumu OVo(mg02/1t.saat) değerlerinde farklılık olmaktadır.

Sistemdeki oksijen tüketimi ile mikroorganizma miktarı arasında yakın bir ilişki vardır. Bu nedenle tüm deneylerde sistemdeki mikroorganizma miktarını gösteren kuru aktif çamur miktara (111.SS) (jr KA) ölçülmüştür.

Çalışmada yukarıda belirtilen çeşitli endüstri suları için farklı karışım yüzdelerinde solunum ölçümleri yapılmıştır. Solunum aktivite ölçümleri için endüstri pis suları ile karıştırılacak aktif çamur (mikroorganizmalar) sürekli olarak çalışan ve Şekil 3 de görülen sistemden alınmıştır. Solunum aktivitesi ölçümleri Şekil 4 de görülen sistemde yapılmıştır. Endüstri sularının ve deneylerde kullanılan kimyasal bileşiklerin kimyasal oksijen ihtiyacı değerleri de (KOİ) ölçülmüştür.

Şekil 3: Sürekli ve kesikli çalışan laboratuvar model tesisi akım şeması

Şekil 4: Solunum Aktivitelerinin Ölçümü İçin Kullanılan Laboratuvar Tesisi

4. ENDÜSTRI SULARIN1N EVSEL PİS SULARLA BIRLIKTE BIYOLOJIK ARITILMASININ SOLUNUM AKTIVITE ÖLÇÜMLFRINE BAGLI OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

4.1. İndirgeme, Besi. Maddesi, Aktif Çamur ilişkileri

Biyolojik arıtma prosesinde amaç, giren organik madde yükünü veya diğer bir deyişle BOI, KOI ve TOK yükünü azaltmaktır. Bu prosesin iyi bir şekilde işleyebilmesi için en önemli husus ise, önceki bölümler& de tespit edildiği gibi sistemdeki mikroorganizmaların bakterilerin aktivitelerini yüksek ölçüde sürdürebilmesidir.

Bir aktif çamur sistemine giren organik yükü So, sistemden çıkan organik yükü Si olarak kabul ettiğimiz takdirde, geri devirli tam karışımlı sistemler için Şekil 5’de verilen modelde mikroorganizmalar için kütle korunumu eşitliği denklemlerinden (LAWRENCE, Mc. CARTY, 1970) ve ilgili diğer bağlarıtılardan faydalanılarak

Denklemi elde edilir. Böylece çamur yaşı (biyolojik katıların kalış zamanı) θc’nin hacimsel geri dönüş oranı

r=Qr/Q ‘nun Xr/X’in ‘nun ’in bir fonksiyonu olduğu görülür.

Arıtma veriminin θc ile yakın ilişki içinde olduğu da bilinmektedir. Hacimsel geri dönüş oranını veya geri dönüş içindeki Xr miktarını artırmak suretiyle havuzdaki çamur miktarını artırarak sisteme giren So yüküne bağlı olarak arıtma verimi ayarlanabilir.

Bu konuda diğer bir yaklaşım yöntemi, ARCEIVALA(1973) tarafından Şekil 6’da görülen sistem için verilmiştir.

Şekil 5: Geri Devirli Ve Tam Karışımlı Aktif Çamur Sistem

Şekil 6: Biyolojik Arıtma Sistemi Modeli

Bu sistemde besi maddesi ile ilgili kütle korunumu eşitliğinden faydalanılmış ve ECKENFELDER (1979) tarafından aynı sistem için verilen

Eşitliğini kullanarak,

Eşitliği elde edilmiştir.

Diğer taraftan biyolojik arıtmada sisteme giren besi maddesinin sistemdeki kuru madde miktarına oranı büyük bir önem taşımaktadır ve F=Besi maddesi kütlesini, 14=1Vrıkroorganizma kütlesini verecek şekilde,

Şeklinde ifade edilmektedir. Bu değer yukarıdaki eşitlikte yerine konulduğunda,

Şekline dönüşmektedir. Bu sistemin arıtma verimini koruyabilmek için sisteme fazla organik madde geldiğinde K değerinin büyük değişiklik göstermeyeceği kabulüyle tek seçenek F/M oranını ayarlayabilmektir.

Aşırı yükleme durumunda ya X arttırılmalı veya havuzun bekletme zamanı t yeteri kadar büyük olmalıdır. Ekonomik nedenlerle büyük bir havuz yapmak yerine X’i arttırmak çoğu kez daha uygun bir seçenektir. Bunun için biyolojik arıtmada hacimsel geri dönüş oranı arttırılmaktadır.

5. ENDÜSTRI SULARININ KENT ARITMA TESİSLERİNDE BİRLİKTE ARMLMASINDA SOLUNUM AKTİVİTE ÖLÇÜMLERİNE BALI OLARAK ALINABİLECEK ÖNLEMLER

Endüstrilerden gelen kullanılmış suların evsel pis su ile çeşitli oranlarda karıştırılması ile yaratılan ortamda solunum aktivitesinin değişimi SAMSUNLU (1979) da geniş bir şekilde tartışılmış ve şekillerle gösterilmiştir. Burada elde edilen sonuçlardan hareketle ve Bölüm 4.1 de belirtilenlerin ışığında, biyolojik arıtmada kalma süresi “t” nin sabit tutulması durumunda F/M oranı So/X oranına dönüşür. İncelenen endüstri sularının organik madde yükünün kuru madde miktarına oranı ile değişiminin bakterilerin solunum aktiviteleri ile ilişkileri incelenmiş ve grafik halinde Şekil 7 de gösterilmiştir. Endüstri kullanılmış sularının mikroorganizmaların solunum aktivitesini azaltmasının anlamı, organik madde giderim hız katsayısının da azalmasıdır. Bu sular içinde mikrobiyolojik aktiviteyi etkileyen birçok madde bulunmaktadır. Tüm bu maddeleri ayrı ayrı ele almak yerine, gelen suyun BOI, KOI ve TOK gibi değerlerinden birisini tüm bunlara ölçüt yapmak mümkündür. Bu açıdan düşünüldüğünde mikrobiyolojik aktivitenin etkilenmemesi için bir limit So/X değeri saptanabilir. Bu limit değer endüstri suları için Şekil 7 yardımıyla belirlenebilir. Tüm bunların ışığında anlaşılmaktadır ki endüstriyel suların evsel pis sularla birlikte biyolojik arıtımında evsel pis su için saptanacak organik madde giderme hızı katsayısı K, endüstriyel suların etkisi ile azalmaya maruz kalabilir. Bu ise ilgili eşitlik dikkate alındığında sistemin arıtma veriminin düşmesi demektir.

Şekil 7: Almanya ve İzmir örneklerinde OV0 – S0/X Değişimi

Bu durumun doğmaması için So/X için verilmiş olan limit değerin hiçbir zaman aşılmaması veya X’i buna göre ayarlamak gerekir. Buradan hareketle gelen yükün artması veya ani yüklenmelerde sistemin verimini veyahut çıkış suyunun kalitesini koruyabilmek için 4.1 de belirtildiği gibi hacimsel geri dönüş oranını arttırarak havalandırma havuzundaki X’in yükselmesini sağlamak ve böylece iyi bir solunum aktivitesinin sağlanabildiği So/X oranının veya bu değerin altında kalmak gerekir.

Evsel pis suların yalnız olarak arıtıldığı tesislerde geri devir oranı arttırılarak sistemin organik yüklerin değişimine göre ayarlanması sağlanmaktadır. Çünkü havuzdaki X miktarının değişimi için gerekli miktar son çökeltme havuzundan geri dönüş yoluyla sağlanabilmektedir. Hâlbuki endüstri sularının verilmesinde araştırılan sularda da görüldüğü gibi So değeri büyük farklılıklar göstermektedir. Bu nedenle havuzda istenen X miktarının hacimsel geri dönüş oranıyla gerekli miktarda arttırılması ve So/X oranının düşürülmesi ile iyi bir solunum aktivitesinin sağlanması mümkün olamayacaktır. Bunun için alınabilecek en iyi önlem havalandırma havuzuna geri getirilen hacimsel geri dönüş çamurunun katı madde konsantrasyonunun (Xr), çeşitli önlemler vasıtasıyla artırılmasının sağlanmasıdır. Endüstri sularının da birlikte arıtılması durumunda solunum aktivitesinin istenilen limitlerde tutulabilmesi ve çıkış suyunun S1 değerinin düşük olması için uygulanabilecek bir sistem Şekil 8’de verilmiştir. Burada son çökeltme havuzundan alınan geri dönüş çamuru (KA =6 gr/lt) elek, mikroelek veya flotasyon tesisleri yardımıyla suyundan ayrılmakta ve kuru madde miktarı arainlmaktadır (KA=18 gr/lt). Bu tesisten geçen geri dönüş çamuru bir havalandırma havuzunda en fazla 12 saat kalmak kaydıyla bu aktif çamurun özelliklerini kaybetmemesi için havalandırılmaktadır. Biyolojik arıtma kademesine girişte kurulacak otomatik bir cihaz ile bioim BOI, KOI veya TOK değerlerinden birisinin yardımıyla endüstri sularının tesiriyle ortaya çıkan So yükselmesini karşılayacak X miktarı ayarlanabilen bir pompa ile gerekli konsantrasyonda (KA değeri 6 gr/lt den istenen degere kadar) biyolojik arıtma kademesine verilecektir. Havalandırma havuzunda çamurun özelliklerini yitirmemesi için 12 saatte bir işletme koşullarında saptanacak miktarın artık çamur olarak uzaklaştırılması gereklidir.

Şekil 8: Endüstri Sularının Evsel Pis Sularla Birlikte Arıtılması Durumunda Çıkış Suyu Kirliliğinin istenen Limitlerde Olmasını Sağlayacak Bir Sistem

6. SONUÇ

Endüstri suları genellikle kentsel arıtma tesislerinde evsel pis sularla birlikte arıtıldığından, bunların bu tesisteki mikroorganizmalar üzerindeki etkilerinin ve oksijen tüketimlerinin değişimi ile yakın ilişkisi olan solunum aktivite değerlerinin belirlenmesi önemlidir.

Endüstri kullanılmış sularının kentsel arıtma tesislerine, belirli limitlerin üzerinde verilmesi durumunda, mikroorganizmaların solunum aktiviteleri azalacağından kinetik bağlantılarla da ortaya konulduğu gibi arıtma veriminin düşmemesi için hacimsel geri dönüş oranının ve geri dönüş içindeki kuru madde miktarının artırılması gerekmektedir. Biyolojik arıtma kademesine girişte kurulacak otomatik ölçücü yardımıyla belirlenecek BOI, KOI veya TOK değerlerinden birisinin veya tümünün yardımıyla kentsel arıtma tesisine endüstri sularının gelmesi ile ortaya çıkan besi maddesi artışının doğuracağı olumsuz sonuçların havalandırma havuzuna verilecek kuru madde miktarını artırıcı donanımlarla bertaraf edilebilecek ve arıtma verimi istenen limitte tutulabilecektir.

KAYNAKLAR

–              Samsunlu A., Endüstri Kullanılmış Sularının İndirgenebilirliğinin Solunum Aktivite ve Biyolojik Test Yöntemleri ile Değerlendirilmesi, Ege Üniversitesi inşaat Fakültesi Yayınları, No:4, Kasım 1979.

–              Burchard C.H., Über den Aussagewert von Ganglinien der Sauerstoffkonzentration in Belebungsbecken, Stuttgarter Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft, 42, 1969.

–              Lawrance Wm.A., Mc Carty P., A Unified Basis for Biological Treatment Design and Operation, Journal of the Sanitary Engineering Division, ASCE, Vol 96, June 1970.

–              Arceivele W.W.Jr., Technology for the Control of Toxic Pollutants from Industrial Wastewater Discharges, III. Turkish-German Environmental Engineering Symposium, Preprints Vol I, Boğaziçi University, İstanbul, 1979.

Leave a Comment.