Yapay Sulakalan Tipleri

Yapay sulakalanlar, temel olarak iki türdedir; Serbest Yüzey Akışlı Sistem (SYAS) ve Yüzeyaltı Akışlı Sistem (YAAS). Yüzeyaltı akışlı yapay sulakalan sistemleri ise Düşey Yüzeyaltı Akışlı Sistem (D-YAAS) ve Yatay Yüzeyaltı Akışlı Sistem (Y-YAAS) olmak üzere iki türdür.

2.1.1 Serbest yüzey (yüzeysel) akışlı yapay sulakalan sistemleri – SYAS

Serbest Yüzey akışlı sistem, sızmayı önlemek için doğal veya suni taban bariyerinden (kil veya jeomembran), bitkinin büyümesi için toprak veya diğer uygun dolgu malzemesinden oluşmaktadır.

Sistemde su dolgu malzemesinin yüzeyinden akmaktadır. Sığ su derinliği, düşük su hızı, bitki sap ve gövdeleri su akışını düzenlemektedir. Serbest yüzey akışlı sistemlerin uzun, dar kanallar olarak inşa edilmesi syesinde piston akım koşulları oluşmaktadır. Sistem genel olarak köklü bitkiler ile oluşturulmaktadır.

Sistemin üst bölgesi aerobik, alt bölgeler ise anoksik veya anerobiktir. Sistemin önemli tasarım kriterleri bekletme süresi, havuzun en-boy oranı organik yükleme

hızı, su derinliği, sivrisinek kontrolü, bitki hasadıdır. Sistemin iki temel dezavantajı sivrisinek üremesi ve alg çoğalmasıdır.

2.1.2 Yüzeyaltı akışlı yapay sulakalan sistemleri (YAAS)

Yüzeyaltı Akışlı Yapay Sulakalan (YAAS) geçirimsiz kil veya sentetik bariyerin bulunduğu havuzlardır. Yatak köklü bitkilerin yetişmesine olanak sağlayacak dolgu malzemesinden oluşmaktadır. Sistem giriş ile çıkış arasında hafif bir eğim (%1 ila 3) ile inşa edilmektedir.

YAAS’de su, dolgu malzemesinin altından akmaktadır. Bitkilendirme, bu sistemlerde tasarımın önemli bir parçasıdır. Bitki kökleri aerobik bir ortam oluşturmakta, diğer bölgelerde anerobik koşullar etkili olmaktadır.Sistemde önemli tasarım kriterleri, bekletme süresi, organik madde ve katı madde yükleme hızı, dolgu malzemesi boyutu ve derinliği, yüzeyaltı hidroliği ve bitki türüdür. Sistemin önemli dezavantajı dolgu malzemesinin maliyetidir.

SYASlerle kıyaslandığında sivrisinek problemi, alg patlaması sorunu YAAS’de görülmemektedir ve alan ihtiyacı YAAS’de daha azdır. Bu sistemlerin önemli bir avantajı SYAS’den daha fazla ısıl koruma sağlamasıdır. Atmosferle su yüzeyi teması olmadığı için sistemler soğuk iklimlere daha toleranslıdır. YAAS, sistemin atıksu ile beslenme biçimine ve suyun akış yönüne bağlı olarak iki türdür; Yatay Yüzeyaltı Akışlı Yapay Sulakalan Sistemleri (Y-YAAS) ve Düşey Yüzeyaltı Akışlı Yapay Sulakalan Sistemleri (D-YAAS).

D-YAAS, yüksek oksijenlenme oranına bağlı olarak, SYAS’e ve Y-YAAS’e göre daha fazla amonyak azotu giderebilen bir sistemdir, SYAS ve Y-YAAS ise nitrat azotu giderme potansiyeline sahiptir (Zuxin, Xu, ve diğ., 2009)

2.1.2.1 Yatay yüzeyaltı akışlı yapay sulakalan sistemleri (Y-YAAS)

Y-YAAS’de sisteme giriş bölgesinden beslenen atıksu, atmosferle su yüzeyi temas etmeden dolgu yatak içinde, yaklaşık olarak yatay doğrultuda yavaş bir akım ile sistemden geçmektedir. Atıksu, çıkış bölgesinde su seviyesini kontrol eden bir yapı ile sistemi terketmektedir.

Y-YAAS’de yaygın olarak kullanılan bitkiler su kamışı ve sazdır.

2.1.2.2 Düşey yüzeyaltı akışlı yapay sulakalan sistemleri (D-YAAS)

D-YAAS’de sistem SYAS’lerden ve Y-YAAS’lerden farklı olarak düşey doğrultuda beslenmektedir. D-YAAS, havuz yüzeyinde teşkil edilen dağıtım boruları ile atıksuyu tüm havuz yüzeyine dağıtacak şekilde beslenmektedir. D-YAAS, sistemin kesikli

olarak belirli zaman peryodu içinde beslendiği böylelikle sistemin her bir besleme öncesinde tamamen drene olmasına, Y-YAAS’den daha fazla oksijen transferi gerçekleşmesine imkan veren bir sistemdir.

2.1.3 Hibrid (Birleşik) yapay sulakalan sistemleri

Hibrid (birleşik) sistemler, yukarıda sırlanan üç farklı sulakalan tipinin; SYAS, Y- YAAS ve D-YAAS, farklı kombinasyonlarının seri reaktörler olarak işletilmesi ile oluşturulan sistemlerdir. Bu sistemler, işletmede daha fazla esneklik, yüksek performans ve yüksek deşarj kalitesi sağlamaktadır (Cooper ve diğ., 1999 (a); Radoux ve diğ., 2000; G´omez Cerezo ve diğ., 2000; Rousseau, ve diğ. 2004).

Yapay sulakalanların farklı tipleri, özellikle azot giderimi açısından yüksek arıtma verimi sağlamak amacıyla farklı şekillerde kombine edilebilmektedir. Bununla birlikte ardışık sistemler genel olarak düşey ve yatay akışlı sistemleri kademeli bir şekilde içerecek konfigürasyonda oluşturulmaktadır. Y-YAAS’de, oksijen transfer kapasitelerinin sınırlı olması dolayısıyla nitrifikasyon sağlanamamaktadır. D- YAAS’de ise nitifikasyon için iyi koşullar sağlanmakla birlikte bu sistemlerde de denitrifikasyon gerçekleşmemektedir. Y-YAAS ve D-YAAS’in birbirine göre avantajlı ve dezavantajlı yönleri şu şekilde sıralanabilir;

Y-YAAS’in etkili ve başarılı olduğu alanlar şu şekilde sıralanabilir; 1. Filtreleme özelliklerinden dolayı AKM ve bakteriyel giderim, 2. Oksijen transfer kapasitelerine bağlı olarak BOİ5 giderimi,

3. Denitrifikasyon ile nitat giderimi

D-YAAS’in etkili ve başarılı olduğu alanlar şu şekilde sıralanabilir; 1. Oksijen transfer kapasitelerinden dolayı nitrifikasyon

2. Oksijen transfer kapasitelerinden dolayı BOİ5 ve KOİ giderimi,

Y-YAAS sınırlı oksijen transfer kapasitesinden dolayı nitrifikasyonda yeterli olamamaktadır. D-YAAS ise AKM gideriminde yeterli olmayıp, yüksek AKM yükü sistemde tıkanma yaratabilmektedir.

Her iki sistemin avantajlı ve dezavantajlı yönleri bir araya getirilerek organik madde ve azot gideriminde yeterli sistemler geliştirmek mümkündür. Bu nedenle son yıllarda birleşik sistemler olarak da isimlendirilen ardışık sistemlere olan ilgili giderek artmaktadır. Birleşik sistemlerde Y-YAAS ve D-YAAS sistemlerin avantajları birbirini tamamlayacak şekilde birleştirilebilmektedir.

Ardışık sistemlerin çoğu Krefeld, Almanya’daki Max Planck Enstitüsü’nde Seidel tarafından geliştirilmiş olan orjinal ardışık sistemlerin türevleridir. Bu nedenle proses, Seidel sistemi, Krefeld sistemi veya Max Planck Enstitüsü Prosesi olarak isimlendirilmiştir. Seidel tasarımı, birkaç paralel D-YAAS yatağını içeren iki kademe ardından iki veya üç Y-YAAS yatağını takip eden konfigürasyondan oluşmaktadır. Düşey akışlı sitemler genellikle P. Australis ile bitkilendirilirken yatay akışlı sistemler, Iris, Schoenoplectus, Sparganium, Carex, Typha veya Acorus gibi diğer köklü makrofitleri içermektedir (Vymazal, 2005).

D-YAAS ve Y-YAAS’den oluşan ardışık sistemler oldukça yüksek çıkış kalitesi veren

sistemlerdir. D-YAAS nitirifikasyonun yanısıra BOİ5 ve AKM giderimleri açısından

verimli sistemlerdir. Bununla birlikte, D-YAAS için her zaman göz önünde bulundurulması gereken dezavantaj yüzey tıkanması ile birlikte ortaya çıkabilecek taşma ihtimalinin varlığıdır. Tasarım aşamasında, çakıl ya da kum gibi sistemde kullanılacak dolgu malzemesinin seçimi, hidrolik yükleme hızı ve oksijen transfer hızını etkilediği için önemle üzerinde durulması gereken parametrelerdendir. (Cooper, 1999; Cooper ve diğ., 1999)