İÇME SUYU ARITIM METODUNUN SEÇİMİ

(1)

İÇME SUYU ARITIM METODUNUN SEÇİMİ

Su Kaynaklarının Özellikleri ve Kaynak Seçimi

Bir kaynaktan alınan suyun kullanma maksatlarına uygun hale getirilmesi için uygulanacak arıtım işlemleri su kaynağının özelliklerine bağlıdır. Su kaynakları, yeraltı su kaynakları ve yüzey suları olmak üzere iki sınıfta incelenebilir. Yeraltı sularının kalitesi zamanla büyük değişimler göstermez, renk dereceleri, bulanıklıkları düşüktür. Ancak fazla miktarda çözünmüş madde içerirler.

Yüzey suları, nehir, göl, baraj ve seddelerden alınan sular olup, su kalitesi zamanla büyük değişmeler gösterir, renk

(2)

Ayrıca yüzey suları, ev ve sanayi atık suları ile kirlenmiş olabilir. Bu yüzden organik maddeler, tat ve koku veren maddeler, fenoller, deterjanlar, metaller gibi maddeler de yüzey sularında bulunabilir. Arıtma tesisinin projelendirilmesinde bu durumlar göz önünde bulundurulmalıdır.

Mevcut su kaynaklarının seçiminde suyun miktarı, kalitesi, suyun temin edileceği yere uzaklığı, arıtılabilme imkanları, suyun miktarında ve kalitesinde mevsimlik değişmeler olup olmadığı dikkate alınmalıdır. Bunun yanında suyun birim hacminin maliyeti göz önünde bulundurularak en ucuz çözümü veren kaynak tercih edilmelidir.

İçme Suyu Arıtımı 3

Tesis Yeri Seçimi

Arıtma tesisi yeri seçilirken tesisin gelecekteki gelişme durumları dikkate alınarak, tesisin yapılacağı arazi yeterli büyüklükte seçilmelidir. Arazinin topografyası tesisin çeşitli birimlerini inşa etmek için uygun olmalıdır. İnşaat esnasında malzemenin, alet ve cihazlarının sevki ile işletme sırasında çeşitli kimyasal maddelerin nakli için tesis yerine karayolu ve demiryolu ile bağlantının kolay olmasına dikkat edilmelidir. Arazinin fiyatı çok yüksek olmamalı, ileriki yıllardaki gelişme için bu yer genişletilebilmelidir. İsale hattının, tesis yerinden geçirilmesi uygun ve ekonomik olmalıdır. Tesisin inşası ve işletilmesi sırasında gerekli olan elektrik enerjisi kolaylıkla temin edilmelidir.

(3)

Su Arıtımında Amaçlar ve Uygulanan İşlemler

İçme suyu tasfiyesi aşağıdaki amaçlardan biri veya birkaçı için yapılır:

• Su sıcaklığının düşürülmesi veya yükseltilmesi

• Renk, bulanıklık, tat ve koku giderimi

• Mikroorganizma giderimi

• Demir ve mangan giderimi

• Amonyum (NH₄⁺) giderimi

• Oksijen konsantrasyonunun yükseltilmesi, suya bazen CO₂ verilmesi, bazen giderimi, hidrojen sülfür (H₂S), metan (CH₄) gibi gazların sudan uzaklaştırılması yani gaz transferi

• Asitlerden temizleme

• Su sertliğinin düşürülmesi

• Korozif özelliğin giderilmesi

• Tuzluluğun giderimi

• Zararlı kimyasal maddelerin giderimi

İçme suyu arıtımında yukarıdaki amaçlara ulaşmak için çeşitli temel işlemler yapılır:

• Gaz transferi veya havalandırma

Suya oksijen veya CO₂ kazandırmak veya CO₂, H₂S, CH₄ gazları sudan uzaklaştırmak için kullanılır.

• Izgaradan geçirme

Yüzücü ve iri maddeleri tutmak için uygulanır.

• Mikroeleklerden geçirme

(4)

• Biriktirme

Su kalitesini iyileştirmek, konsantrasyondaki salınımları dengelemek için kullanılır.

• Çöktürme

Çökebilen katıları gidermek için yapılır.

• Suyun pH‟sını ayarlama

Suya asit veya baz ilave edilerek suyun pH‟sının istenilen değere getirilmesi için yapılır.

• Hızlı karıştırma ve yumaklaştırma

Alüminyum ve demir tuzları gibi yumaklaştırıcı maddelerin ham suya ilave edilmesiyle çökemeyen kolloidal maddeleri, çökebilen yumaklar haline getirerek sudan ayırmak amacıyla yapılır.

• Filtrasyon

Suyun daneli malzeme ile oluşturulan filtrelerden geçirilmesiyle sudaki kolloid ve süspansiyon maddelerin tutulması sağlanır.

• Adsorpsiyon

Aktif karbon gibi maddelerle sudaki koku ve tat veren maddelerin tutulması için yapılır.

(5)

• İyon değiştirme

Suyun iyon değiştiricilerden geçirilmesi suretiyle istenmeyen iyonların bir başka iyonla yer değiştirilmesi işlemidir.

• Kimyasal çöktürme

Suda çözünmüş maddeler, oksidasyonla suda çözünmeyen bileşikler haline getirilerek çöktürme suretyle sudan giderilmesi işlemidir.

İçme Suyu Kaynağı Olarak Kullanılacak Ham Su Kaynakları İçin Özellikler

(6)

Arıtım Yöntemlerinin Çeşitli Parametreler Üzerine Etkileri

İçme Suyu Arıtımı Akım Şemaları 1. Yüzey Suları İçin Akım Şemaları

Çökebilen madde miktarı yüksek ve mevsimlere göre kil içeriği ve rengi değişen nehir suları

Biriktirme müddeti 10-20 gün alınır. Bundan maksat iri tanelerin çökelmesi ve su kalitesinin düzeltilmesi ve debinin dengelenmesidir. Biriktirme haznesi veya suni göl yapılmadığı takdirde iri tanelerin çökelmesi için bir çökeltme havuzu (kum tutucu) yapılması mümkündür.

(7)

Ötrofik göl ve su haznelerinin suları

Bu sular bazı mevsimlerde yüksek seviyede alg, kil ve diatom ihtiva ederler, iri çakıl ve kum taneleri yoktur.

Su kalitesi iyi olan göller ve su hazneleri

Rengi fazla fakat askıda katı madde içeriği az sular

Al³⁺ ve Fe³⁺ ile pıhtılaştırma çok zor çökebilen yumaklar meydana getirdiğinden dolayı çökeltme fazla etkili değildir.

Bu nedenle doğrudan doğruya filtrasyon tercih edilir. Eğer alüm (veya demir) dozu yüksekse (40 mg/l’den fazla ise) filtredeki yük kaybı fazla olur, bunu önlemek için çift tabakalı filtre malzemesi kullanılır veya düşük hızlarla çalışılır. Renk en iyi şekilde düşük pH değerlerinde giderilir.

Renk giderimi esnasında oluşan alüm yumakları zayıftır.

(8)

2. Yeraltı Suları İçin Akım Şemaları Demir ve mangan giderimi

Sert sular için kireç ile yumuşatma Tek kademeli yumuşatma

Sadece Ca²⁺ giderimi için uygundur. Bu gibi sularda Mg²⁺

un arzu edilen sınırlar içerisinde olması gerekir. Bu metot Mg²⁺ giderimi için de kullanılabilir. Fakat kireç ve CO₂ sebebiyle işletme masraflarının fazla olmasına sebep olur.

(9)

İki kademeli yumuşatma

Ca²⁺ ve Mg²⁺ beraber giderilmesi için en uygun tasfiye sistemidir. Diğerine göre yatırım maliyeti fazla, fakat işletme giderleri azdır. Birinci kademeden farkı sadece karıştırma ve çökeltme ile karbonlama havuzlarının tekrar konulmasıdır.

BİRİKTİRME

Özellikle nehirlerden su temininde biriktirmenin büyük önemi vardır. Biriktirme süresi genellikle 10 ila 20 gün arasında alınmaktadır. Burada amaç iri tanelerin çökelmesi, su kalitesinin düzeltilmesi ve debinin dengelenmesidir.

Biriktirme hazneleri olarak suni göller veya biriktirme yapıları kastedilmektedir. Biriktirme haznesinin yapılmasının mümkün olmaması halinde en azından bir dinlendirme havuzu (kum tutucu) yapılması gerekli görülmektedir.

(10)

Biriktirmenin Su Kalitesi Üzerine Etkileri Biriktirme haznelerinin faydaları:

1. Suda bulunan iri taneler çökelir.

2. Suyun bulanıklığı azalır

3. Sudaki çözünmüş oksijende artma olabilir.

4. Su sertliğinde azalma olabilir.

Çünkü suda çözünmüş halde bulunan CO₂, algler tarafından alındığı zaman aşağıdaki reaksiyon sola doğru kayar. Böylece Ca ²⁺’da azalma olur.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ↔ Ca⁺⁺ + 2HCO₃^-

5. Koliform sayısında ve hastalık yapan mikroorganizma sayısında azalma görülür.

6. Su kalitesinde dengelenme olur.

7. Nehirdeki kurak devre akımları esnasında biriktirme haznesinde kafi derecede su bulunur.

8. Nehirdeki kirletici konsantrasyonunun çok artması halinde su alma ağzı kapatılarak, bir müddet hazneden su alınabilir, böylece fazla kirletilmiş devrelerde tasfiye tesisinin aşırı yüklenmesinin ve çıkış suyu kalitesinin bozulmasının önüne geçilmiş olur.

(11)

Su kalitesinde mümkün olabilecek bozulmalar:

1. Alg büyümesi en büyük problemdir. Alg büyümesi sebebiyle estetik görünüş bozulur, koku ve tat problemleri ortaya çıkar, mavi-yeşil algler gibi bazı yosunlar sebebiyle zehirli madde konsantrasyonu artar. Algler hızlı kum filtrelerinin kısa zamanda tıkanmasına veya geri yıkama periyodunun azalmasına sebep olurlar.

2. Bazı kirleticiler tekrar ortaya çıkabilir. Mesela tabana biriken organik maddelerin, anaerobik olarak ayrışması neticesi koku ve tat problemleri ortaya çıkar.

3. Sıcaklık tabakalaşması sebebiyle su kalitesi bozulabilir.

Mikroorganizma Giderilmesi

Mikroorganizmaların zamanla azalması ortamda bulunan besi maddeleri miktarına (Nütrient konsantrasyonuna), ortamın sıcaklığına, mikroorganizma çeşidine, ortamın mikroorganizmalar için zehirli özellikte (toksik) olup olmaması gibi pek çok faktöre bağlıdır.

Azalma hızının 1. mertebe kinetiğe uyduğu kabul edilirse:

(12)

1. mertebe diferansiyel denklemin çözümü:

Burada:

no: Başlangıçtaki mikroorganizma konsantrasyonu (sayı/L) nt: Başlangıçtan t süre sonraki mikroorganizma konsantrasyonu (sayı/L)

şeklinde yazmak mümkündür. n_o/n_t oranı azalma katsayısı (R) olarak bilinir.

Biriktirme Haznesinin Tipi ve İşletilmesinin Mikroorganizma Azalma Katsayısı Üzerine Etkisi

Biriktirme yapısının şekli ve işletilmesi (Reaktör tipi) bakımından dört çeşit hazne bulunmaktadır.

1. Doldur boşalt sistemi

2. Sürekli giriş ve çıkışı olan tam karışımlı hazneler.

3. Sürekli giriş ve çıkışı olan tam karışımlı seri bağlı hazneler

4. Piston akımlı hazneler

(13)

Doldur Boşalt Şeklinde Çalışan Hazneler

Bu sistemlerde hazne su ile doldurulur. Belli bir t bekleme müddeti sonunda hazne boşaltılır, tekrar su ile doldurulur.

Uygulamada bu hazneler pek fazla kullanılmamaktadır.

Bu tip haznelerde R azalma faktörü:

R=e

^α.t

şeklindedir. Burada;

R:Azalma katsayısı (Başlangıç mikroorganizma konsantrasyonunun, t süre sonraki mikroorganizma konsantrasyonuna oranı, n₀/nt)

t : zaman, (T)

α : Reaksiyon sabiti veya azalma sabiti, (T^-1)

Sürekli Giriş ve Çıkışı Olan Tam Karışımlı Hazneler Böyle haznelerde tam karışım olduğundan haznedeki konsantrasyon çıkış konsantrasyonuna eşittir.

(14)

Sürekli Su Giriş ve Çıkışı Olan Tam Karışımlı Seri Bağlı Hazneler

(15)

Piston Akımlı Hazneler

Bu çeşit hazneler sonsuz sayıda seri bağlı hazneler gibi düşünülebilir. “n” adet seri bağlı hazne için:

lim _n→∞R_x = lim _n→∞(1+α.t)ⁿ

t=T/n

T : Haznelerde toplam bekleme süresi:

(16)

Sıcaklığa bağlı olarak α değerleri

Bekleme Zamanlarına Göre R değerleri, α = 0.3 gün^-1için

(17)

Azot Konsantrasyonunda Azalma

Biriktirme haznelerinden çıkan sudaki amonyum konsantrasyonu giren suya göre daha azdır. Bu biriktirme haznesinin kendi kendine tasfiye kabiliyetinden ileri gelir.

Kendi kendine tasfiyedeki reaksiyon hızı, biriktirme haznesindeki su sıcaklığına bağlıdır.

Konsantrasyon azalmasına tesir eden unsurlardan en mühimi biriktirme haznesindeki bekleme müddetidir.

Bekleme süresi:

Biriktirme haznesine girişteki amonyum (NH₄⁺) konsantrasyonu C₀, çıkıştaki konsantrasyon C ile gösterilirse: