Laboratuar Ölçekli Tesis ve Tasarımı

Tekstil endüstrisi atıksularının arıtıldığı arıtma tesisinin bir bölümü olan Ardışık Kesikli Reaktör ünitesi küçültülerek benzer boyut özelliklerine sahip laboratuar ölçekli tesis oluşturulmuştur. Laboratuar ölçekli Ardışık Kesikli Reaktörün ve kullanılan teçhizatın genel görünümü Şekil 3.2’de gösterilmiştir. Laboratuar ölçekli tesisin akım şeması Şekil 3.3’de gösterilmiştir.

Şekil 3.2. Laboratuar Ölçekli Ardışık Kesikli Reaktörün ve Kullanılan Teçhizatın Genel Görünümü Tablo 3.2. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği (SKKY: Tablo 10.7)`nde Gerçek Tesise Ait Deşarj Kriterleri

Parametre Birim Kompozit Numune 2 Saatlik Kompozit Numune 24 Saatlik

Kimyasal Oksijen Đhtiyacı (KOĐ) mg/L 400 300

Sülfür (S^-2) mg/L 0.1 -

Fenol mg/L 1 0.5

Çinko mg/L 12 10

Balık Biyodeneyi (ZSF) - 3 2

Laboratuar ölçekli deney reaktörünün boyutları, laboratuar ortamında çalışılacak

şekilde;

VLABORATUAR=30 cm ×30 cm × 25 cm = 22500 cm³ = 22.5 L olarak

Reaktörde 25 cm’lik yüksekliğin 14.4 cm’lik kısmı hava payı olarak bırakılmıştır. Yüksekliğin çalışılan kısmı ise 10.6 cm olarak seçilmiştir.

Reaktörde toplam çalışılan aktif hacim = 30 cm ×30 cm × 10.6 cm =9540 cm³ olmaktadır.

Deney düzeneğinde her seansta arıtılacak ham su miktarı, çalışılan toplam hacmin 0.10 (%10) oranı doğrultusunda tecrübelere göre seçildiğinde;

Her seansta arıtılacak atık su miktarı = 9540 cm³ ×0.10 = 954 cm³ = 0.954 L

Karışım halindeki aktif çamur miktarı ise;

9540 cm³ - 954 cm³ = 8586 cm³ = 8.586 L olmaktadır.

Deneylerde kullanılan laboratuar ölçekli Ardışık Kesikli Biyoreaktör (AKR) düzeneği şematik gösterimi Şekil 3.4’de gösterilmiştir.

Şekil 3.3. Laboratuar Ölçekli Tesisin Akım Şeması

 ARDIŞIK KESĐKLĐ BĐYOREAKTÖR GĐRĐŞ ^ÇIKIŞ 1 ₂ 7 5 4 3 6 1

1--DENGELEME TANKI VE DENGELEME TANKI VE

NUMUNE ALMA YER

NUMUNE ALMA YERĐĐ

2

2--PERPERĐĐSTALTSTALTĐĐK POMPAK POMPA

3

3--pHMETREpHMETRE 4

4--SICAKLIK SICAKLIK ÖÖLLÇÇERER

5

5--OKSOKSĐĐJENJENÖÖLLÇÇERER 6

6--KARIKARIŞŞTIRICITIRICI

7

7--NUMUNE ALMA YERNUMUNE ALMA YERĐĐ

KOĐ SICAKLIK AKM pH ĐLETKENLĐK BULANIKLIK ÇÖZÜNMÜŞOKSĐJEN KOĐ SICAKLIK AKM pH ĐLETKENLĐK BULANIKLIK ÇÖZÜNMÜŞOKSĐJEN 

48

Deneysel çalışmalarda KOĐ parametresinin baz alınmasının nedeni gerçek tesisin Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği (SKKY) Tablo 10.7’ye dahil olmasıdır. Son olarak; yürürlüğe giren (Yayımlandığı Resmi Gazete: Tarih 31 Aralık Cuma 2004 Sayı:25687) Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği’nde BOĐ₅ (Biyolojik Oksijen

Đhtiyacı)(mg/L) parametresinin bulunmamasıdır.

Uygulanan laboratuar ölçekli Ardışık Kesikli Biyoreaktör (AKR) sistemindeki deneysel çalışmalar için gerekli olan ve arıtılması planlanan gerçek karakteristikli atıksu numunesi belirli aralıklarla tekstil endüstrisine ait atıksu arıtma tesisi Ardışık Kesikli Biyoreaktör ünitesi (Şekil 3.1) girişinden alınmıştır.

Deneyleri laboratuar ortamında yapmak kendi içerisinde bazı zorluklar (aynı tank içerisinde biyoreaksiyon ve biyoçökelmenin arka arkaya yapılması) içermektedir. Deney özetle; içerisinde aktif çamur bulunan Ardışık Kesikli Reaktöre arıtılması istenen yaklaşık 1L (0.954 L.) hacmindeki atıksu t_F=0.5 sa. doldurma süresi içerisinde debi olarak reaktöre verilmektedir. Debinin reaktöre ilk dökülmesinden itibaren reaktör 400 devir/dak. karıştırma hızıyla mikser tarafından karıştırılmaktadır. Doldurma süresinden sonra t_R=0.5 sa. süresi sonunda reaktör durdurulmuş ve t_S=1.5

Şekil 3.4. Deneylerde Kullanılan Laboratuar Ölçekli Ardışık Kesikli Biyoreaktör (AKR) Düzeneği Şematik Gösterimi

sa.’lik çökelmeye bırakılmıştır. Bunun amacı, arıtılmış su ile arıtmayı yapan biyokütlenin ayrıştırılmasıdır. Reaktörün altında çökelmiş aktif çamur, onun üstünde su-çamur karışımı ve en üstte de arıtılmış su hacmi mevcuttur. Arıtılmış su (yaklaşık 1 L)’daki KOĐ konsantrasyonunu ölçmek için pipetle (20 mL) numune alınmaktadır. Geriye kalan kısım 0.5 sa. boşaltma süresi içerisinde sistemden peristaltik pompa vasıtasıyla uzaklaştırılmaktadır.

Biyolojik reaksiyon kinetik deneyine devam etmek için, aynı aktif çamuru içeren aynı reaktöre S0 giriş konsantrasyonuna sahip aynı atıksu tekrar tF=0.5 saat içerisinde aynı hacimde (yaklaşık 1 L.) debi olarak boşaltılmaktadır. Bu sefer doldurma süresine ilaveten tR=1 saat olacak şekilde reaksiyon yapılmıştır. tR=1 saat reaksiyon süresi sonunda yine aynı çökelme süresi t_S=1.5 saat bekletilerek arıtılmış su ile arıtmayı yapan biyokütle ayrıştırılmıştır. Yine üstteki arıtılmış yaklaşık 1 L.’lik kısmından pipetle 20 mL numune çekilmiş ve daha sonra peristaltik pompa ile yaklaşık 1 L. civarındaki atıksu tamamen boşaltılmıştır ve bu deneyler aynı mantık içerisinde t_R=6 saat t_S=1.5 saat olacak şekilde deneyler sonlandırılmaktadır. Bu deneylerin yapılış ve tekrarlanış zorluklarından dolayı çıkış KOĐ değerlerinde bazı salınımlar olması muhtemeldir. Hibrit sistem (tam karışımlı ve piston akımlı) olarak çalışan Ardışık Kesikli Biyoreaktör mekanizması ve işletilmesi, kesikli veya sürekli çalıştırılan klasik aktif çamur sisteminden farklıdır. Ardışık Kesikli Reaktörün kendine özel bir davranış sistemi mevcuttur. Bu sistem ekonomik olmakla birlikte, işletilmesi daha uzmanlık ve hassasiyet istemektedir.

Sistemdeki proseslerle ilgili kinetik çalışmalar ana amaç, kendine özel işletilme

şartları bulunan Ardışık Kesikli Reaktörün davranışının anlaşılması ve diğer reaktör

tiplerinden nasıl farklı ve benzer davranışlar gösterdiğinin araştırılmasıdır. Onun için Ardışık Kesikli Reaktör kinetik davranışının, diğer klasik aktif çamur sistemlerinin davranışı ile direkt olarak kıyaslanması uygun değildir. Çünkü çökelme süresi boyunca da KOĐ gideriminin olduğu gözlemlenmektedir. Bu da reaksiyon süresi boyunca devam eden biyolojik reaksiyonun, az da olsa çökelme süresi boyunca da devam etmesi söz konusu olmaktadır. Ardışık Kesikli Reaktör kinetiği değerlendirilirken, sürekli lineer olmayan bir azalış gözlemlenmesi beklenmesi yerine biyokütlenin tekrar tekrar kullanılması, çamur yaşının uzun olması, arka

50

arkaya reaksiyon ve çökelmenin işleminin kinetik açıdan değerlendirilmesinden dolayı, reaksiyon işleminin kinetik açıdan değerlendirilmesinde salınımlar oluşabildiğinden dolayı reaksiyonun ortalama davranışının tespit edilmesi ve buna bağlı olarak da reaksiyon sabitinin aritmetik ortalamasının alınması, Ardışık Kesikli Reaktörün davranışını daha fazla temsil edebileceği düşünülmektedir.

Laboratuar ölçekli atıksu arıtma tesisinin 2007 yılına ait giriş KOĐ (Kimyasal Oksijen

Đhtiyacı) değerleri Şekil 3.5’de gösterilmiştir.

Laboratuar ölçekli atıksu arıtma tesisinin 2007 yılına ait giriş pH değerleri Şekil 3.6’da gösterilmiştir. K im y a sa l O k si je n Đ h ti y a cı ( K O Đ) D eğ er le ri , m g /L

Şekil 3.5. Laboratuar Ölçekli Atıksu Arıtma Tesisinin 2007 Yılına Ait Giriş KOĐ Değerleri

p H D eğ er le ri