BOYUTLANDIRMA

“

5.4.1.ĠNCE IZGARA TASARIMI

Su ve atık suların bünyesinde katı partiküllerin yanı sıra, taş parçaları, kumaş parçaları, odun kıymıkları gibi gözle görülebilir büyüklükteki irili ufaklı maddeler de mevcuttur. Bu maddelerin uzaklaştırılması amacıyla kullanılan ünitelere ızgaralar denilmektedir. Izgaralar, arıtma tesislerinin vazgeçilmez üniteleridir ve atık su arıtma tesislerindeki mekanik aksamın korunması, arıtma tesisindeki ekipmanlarda fiziksel hasarların oluşmaması ve arıtma biriminin veriminin arttırılması amacıyla kullanılan arıtma üniteleridir. Verimi daha fazla arttırmak için projede elle temizlemeli ince ızgara seçilmiştir. Izgara YaklaĢım Kanalının Boyutlandırılması Qmax=0.133 m3/s Qmin=0.045 m3/s Izgara yaklaşım kanalının malzemesi beton seçildiğinden n=0,013’tür. Yük kaybının minimize edilmesi için ise kanal taban eğimi J=0,001 seçilmiştir. Kanal genişliği B=1 m seçilirse; 1 Q  * R 2 / 3 * J 1/ 2 * A n

Maksimum debiye göre;

 1 * hmax  1  0,133    0,013  1  1 * hmax 

2/3

 0,0011 / 2 * hmax

Bu bağıntı deneme yanılma metodu ile çözüldüğünde; hmax=0,18 m bulunur. Minumum debiye göre;

 1 * hmin  1  0,045    0,013  1  1 * hmin 

2/3

 0,0011 / 2 *1hmin

hmin=0,09 m bulunur. Izgara yaklaşım kanalındaki su hızı:

 m ax 

Qm ax 0,133   0,74 m / s B * hm ax 1 * 0,18

Vmax=0,74 m/s bulunur.

 m in 

Qm in 0,045   0,49 m / s B * hm in 1 * 0,09

Vmin= 0,49 m/s bulunur. Yaklaşım kanallarında su hızı, su içersindeki partiküllerin çökelmemesi için 0,4 m/s değerinden büyük, kanal cidarlarında aşınmaya neden olmaması için 3,06 m/s değerinden küçük olmamalıdır.(Kestioğlu,2003) Vmin= 0,49 m/s>0,4 m/s ve Vmax=0,74 m/s<3,06 m/s olduğundan uygundur. Elle Temizlemeli Izgaraların Boyutlandırılma Kriterleri(Metcalf&Eddy,1991) Elle temizlemeli Ġnce ızgara Kalın ızgara Çubuk boyutları Kalınlık,(mm) Genişlik, (mm) Çubuklar arası boşluk, (mm) Çubuk eğimi, (derece) Izgara yaklaşım hızı, (m/s) Kabul edilebilir yük kaybı, (mm)

5,0-15,0 25,0-38,0 25,0-50,0 30-45 0,3-0,6 150

5,0-15,0 25-38 50,0-150,0 30-45 0,3-0,6 150

Mekanik temizlemeli

5,0-15,0 15,0-75,0 0-30 0,6-1 150

Izgara Çubuk Sayısının Bulunması Izgara çubuk sayısının bulunması için yukarıdaki tablodan seçilen değerler şunlardır: Çubuklar arası mesafe: w=30mm=0,03m, Çubuk kalınlığı: d=10mm=0,01m B  n  1 * w  n * d 1  n  1 * 0,03  n * 0,01 ise n  25 adet olarak bulunur.

Izgara çubukları arasındaki boşluk uzunluğu ise şu şekilde bulunur: B'  n  1 * w B'  25  1 * 0,03 ise B' 0,78m bulunur.

Izgara çubukları arasındaki su hızı:

 ızg m ax 

Qm ax 0,133   0,947 m / s B '*hm ax 0,78 * 0,18

Vızgmax=0,947 m/s

 ızg m in 

Qm in 0,045   0,641 m / s B '*hm in 0,78 * 0,09

Vızgmin= 0,641 m/s Izgaraların boyutlandırılmasında dikkat edilmesi gereken bir diğer husus da ızgara çubukları arasındaki hızın 0,4 m/s ile 1,2 m/s arasında olmasıdır.(Kestioğlu,2003) Vızgmin= 0,641 m/s>0,4 m/s ve Vızgmax=0,947 m/s<1,2 m/s olduğundan uygundur. Izgara alanı: Maksimum debi için: Anet = w(n+1) * hmax Anet = 0,03 * (25+1) * 0,18 Anet = 0,1404 m2 Vnetmax = Qmax / Anet Vnetmax = 0,133/0,1404 = 0,947 m/s < 3,06 m/s olduğundan uygundur. Minumum debi için: Anet = w(n+1) * hmin Anet = 0,03* (25+1) * 0,09 Anet = 0,0702 m2 Vnetmax = Qmin/Anet Vnetmax = 0,045/0,0702 = 0,641 m/s>0,4 m/s olduğundan uygundur. Izgara yaklaşım kanalındaki maksimum su yüksekliği 0,18 m olduğundan 0,5 m taşma payı verilerek toplam ızgara kanalı yüksekliği: H=0,68 m bulunur. Tablodan   30 seçilerek çubuk uzunluğu aşağıdaki gibi hesaplanır:

L

H 0,68   1,36m sin  sin 30

Izgara ünitesinde meydana gelen yük kayıpları iki şekilde hesaplanabilir; fakat emniyetli olması açısından daha büyük yük kaybı sonucuna göre boyutlandırma yapılır: Izgara şekline bağlı olarak değişen β, yük kayıplarını azaltmak için oval ızgara kullanılacağından 1,67 seçilmiştir.  * (d / w) 4 / 3 * v m ax * sin  1.Kirschmer bağıntısı: hk 1  2* g

hk 1 

1,67 * (0,01 / 0,03) 4 / 3 * 0,74 * sin 30  7.3 *10 3 m 2 * 9,81

hk1=0,73 cm bulunur.

vızg max  vm ax 2

2. hk 2 

2

0,7 * 2 * g 0,947 2  0,74 2 hk 2   0,025 m 0,7 * 2 * 9,81

hk2=2,5 cm bulunur. Bulunan iki farklı yük kaybı arasında çok fark olmasına rağmen emniyetli tarafta kalmak açısından 2,5 cm’lik yük kaybı değeri kabul edilir. Bu değer Tablo 4’da verilen sınır değerler arasında olduğundan uygundur. Izgara By-Pass Kanalının Boyutlandırılması Qmax=0,133 m3/s Vmax=1,5 m/s(kabul) hmax=0,18 m Kanal genişliği; B=Qmax/(hmax* Vmax) B=0,133/(0,18*1,5)=0,49 m B=0,5 metre kabul edilir. B=(n+1)*w+n*d 0,5=(n+1)*0,03+n*0,01 n=12 adet bulunur.

Ġnce Izgara Tasarım Değerleri Kanal genişliği,B,(m) Kanal taban eğimi,J Manning katsayısı,n Çubuklar arası mesafe,w,(m) Çubuk kalınlığı,d,(m) Izgara çubukları arasındaki boşluk uzunluğu,B',(m) Maksimum su yüksekliği,(m) Minumum su yüksekliği(m) Kanal yüksekliği,(m) Izgara çubuklarının kanal tabanı ile yaptığı açı,(°) Çubuk uzunluğu,(m) Izgara yaklaşım kanalındaki maksimum su hızı, Vmax,(m/s) Izgara yaklaşım kanalındaki minumum su hızı, Vmin(m/s) Izgara çubukları arasındaki maksimum su hızı, Vızgmax, (m/s) Izgara çubukları arasındaki minumum su hızı,Vızgmin , (m/s) Maksimum debide ızgara alanı, Anet,( m2) Minumum debide ızgara alanı, Anet,( m2) Izgara şekil faktörü,β Yük kayıpları hk1, (cm) hk2, (cm)

1 0,001 0,013 0,03 0,01 0,78 0,18 0,09 0,68 30 1,36 0,74 0,49 0,947 0,641 0,1404 0,0702 1,67 0,73 2,5

Havalandırmalı Kum Tutucuların Boyutlandırma Kriterleri(Metcalf&Eddy,1991) Parametre

Pik debide bekleme süresi,dak Boyutlar: Derinlik,m Uzunluk,m Genişlik,m Genişlik/Derinlik oranı Uzunluk/Genişlik Hava ihtiyacı, L/s.m Kum miktarı, m3kum/103 m3 atık su

Boyutlandırma değerleri Boyutlandırma Tercih edilen aralığı değerler 2-5 3 2,13-4,88 7,62-20 2,44-7 1:1-5:1 3:1-5:1 3,0-7,0 3,74*10-3-0,2

1,5:1 4:1 0,015

Bekleme süresi өH=5 dakika, genişlik/derinlik oranı 1,5:1 ve uzunluk/genişlik oranı da 5:1 kabul edilirse bu durumda tank boyutları B=1,5h, L=5B=7,5h olur. V=0,133 m3/s*5 dk*60 s/1 dk=39,9 m3 Tank hacmi 40 m3 olarak kabul edilirse; V=B*h*L 40=1,5h*h*7,5h 40=11,25 h3 ise h=1,53 m bulunur. h=2 m kabul edilirse B=3 m ve L=15 m bulunur. Gerekli hava miktarı: Tablodan birim zamanda birim uzunluk için ihtiyaç duyulan hava miktarı 4 L kabul edilirse; 4 L/s.m*15 m=60 L/s=0,06 m3/s Günlük hava ihtiyacı: 5184 m3/gün Gerekli blower kapasitesi: 0,06 m3 hava/s*3600 s/1 saat=216 m3 hava/sa Seçilen blowerlar genelde hava debisinden daha yüksek tutulur. Bu nedenle 250 m3 hava/saat kapasiteli bir blower seçilmelidir. Havalandırıcı kum tutucularda yatay hız, 0,2 m/s’den küçük tutulur.(Kestioğlu,2003)

Yatay hız kontrolü yaparsak; vy 

Qmax 0,133  B * h 3* 2

Vy=0,022 m/s bulunur. Vy=0,022 m/s<0,2 m/s olduğundan uygundur. Toplam tutulan katı madde miktarı: Tablodan her 1000 m3 atık su için tutulan kum miktarı olarak 0,09 m3 kabul edilirse; 0,09 * Qmax 1000 0,09 KMM  *11491 ,9m 3 / gün  1,034 m 3 KM / gün bulunur. 1000

KMM 

Havalandırılmalı kum tutucularda 1 m3 KM’de 2650 kg KM’nin olduğu kabul edilirse(Metcalf&Eddy,1991), kg olarak toplam katı madde miktarı: KMM=1,034*2650  2740,6 kg KM/gün Havalandırmalı Kum Tutucu Tasarım Değerleri Bekleme süresi, өH,(dakika) Genişlik/Derinlik,B/h Uzunluk/Genişlik, L/B Tank genişliği,B,(m) Tank derinliği,h,(m) Tank uzunluğu,L,(m) Hava sarfiyatı, (m3/sa.m) 3

Gerekli hava miktarı, (m /sa) Gerekli blower kapasitesi,(m3/sa) Toplam kum miktarı (m3/gün) Toplam kum miktarı ağırlığı(kg/gün)

5 1,5:1 5:1 3 2 15 14,4 ? 216 250 1,034 2740,6

ÖN ÇÖKELTĠM HAVUZUNUN TASARIMI 2-2,5 saat içinde kendiliğinden çökebilen katı maddelerin giderilmesi amacıyla ön çöktürme üniteleri kullanılır. Ön çökeltim havuzları atık suyun özelliğine bağlı olarak büyük çapta katı madde giderimi sağlarlar. Genellikle kendinden sonra gelen ünitelere girebilecek AKM ve BOİ yükünü azaltmak amacıyla kullanılmaktadır.dikdörtgen ya da dairesel planlı olarak inşa edilebilirler. İnşa bakımından yapımı daha kolay olsun diye projede dikdörtgen palanlı ön çökeltim havuzu seçilmiştir. Ön Çökeltim Havuzları Ġçin Boyutlandırma Kriterleri(Metcalf&Eddy,1991) Boyutlandırılan üniteler Bekleme süresi,(saat) Yüzeysel hidrolik,(m3/m2.saat) Savak yükü(m3/m.saat) Dikdörtgen yapılı ön çökeltim tankları Derinlik,(m) Uzunluk,(m) Genişlik,(m) Çamur sıyırıcı hızı,(m/dk) Taban eğimi Dairesel yapılı ön çökeltim tankları Derinlik,(m) Çap,(m) Çamur sıyırıcı hızı,(devir/dk) Taban eğimi

Boyutlandırma aralığı 1,5-2,5

Tipik boyutlandırma değeri 2,0

0,5-1,5 5-21

1,0 11

3-5 15-90 3-24 0,6-1,2 1:100-1:200

3,7 25-40 5-10 1,0 1:100

3-5 3-61 0,02-0,05 1:15-1:6

3,7 12-46 0,03 1:12,5

Dikdörtgen Planlı Ön Çökeltim Havuzu Tasarımı Ön çöktürme tanklarında B/L oranı 1:4 ile 1:8 arasında seçilir.(Atık su mühendisliği ders notları) L=4B,yüzeysel hidrolik yük s0=1,5 m3/m2.sa ve bekleme süresi ө=2,5 saat seçilirse; V=Qmax* ө V=478,828 m3/sa*2,5 sa=1197,07 m3 A= Qmax/S0= 478,828/1,5= 319,218 m2 A=B*L=4B2=319,218 m2 ise B  9 m L=36 m olarak bulunur.

Su yüksekliği Hsu=3,25 m ve hava payı da 0,5 m seçilirse toplam havuz yüksekliği H= 3,75 m olur. Sistemde yatay hız kontrolü yaparsak; Vy=Qmax/B*Hsu = 0,133/9*3,25= 4,55*10-3 m/s Vy=4,55 mm/s <10 mm/s olduğundan uygundur. Çöktürme havuzunun eğimi 1/100 olarak seçilir ve havuza 2 adet çamur konisi yapıldığını kabul edersek; h1 için; 100 m’de 1 m ise 36/2 m’de x m x=0,18 m h1=H-x=3,75-0,18=3,57 m bulunur. h1 3,6 metre kabul edilir. h2 için; y=L/2-B/n

(n:çamur konisi adedi)

y=36/2-9/2=13,5 m bulunur. 100 m’de 1 m ise 13,5 m’de z m z=0,135 m h2=H+z=3,75+0,135=3,885 m bulunur. h2 =3,9 m kabul edilir. Akım koşullarını irdelemek için Re ve Fr sayıları kullanılır. Bu sayılardan birini sağlamak yeterlidir. R=(B*H)/(B+2H)=(9*3,75)/(9+2*3,75)=2,045 Re=Vy*R/γ= 4,55*10-3*2,045/1,31*10-6= 7102,8 Re=7102,8>2000 olduğundan akım türbülanslıdır. Fr=Vy2/g*R =(4,55*10-3)2/9,81*2,045= 1,032*10-6 Fr=1,032*10-6<10-5 olduğundan akım kararsızdır. Re ve Fr sayıları akım koşullarını sağlamadığından ön çöktürme havuzuna eğik plakalar yerleştirerek akım koşullarını sağlamamız gerekir. Buna göre; Plaka açısını 45o ve yüksekliğini(H) 1m seçelim. Frekans dağılım eğrisinin çıkarılmasını sağlayan deney düzeneğine göre;

H=Lp*sinα olur. Buna göre plaka uzunluğu(Lp); Lp =H/sinα=1/sin45=1,41 m Bulunur. Plakalar havuzun kenarlarına tam bitişik konulmayarak 0,25 m boşluk bırakılır. bp=9-(0,25*2)= 8,5 m Plaka alanı(Ap); Ap =bp*Lp =8,5*1,41= 12 m2 bulunur. Plakalar arası mesafe(W); S0=(Q/Ap)*[W/(H.cosα+Wcos2α)] Buradan W=0,026 m bulunur. W=2,5 cm de bir plaka yerleştirilir. Buna göre Re ve Fr sayıları incelenirse; Re=Vy*R/γ

(γ=1,31*10-6 m2/s 10oC de)

R=W/2 =0,026/2 = 0,013 m Vy=0,133/8,5*1 = 0,0156 m/s olduğuna göre Re=0,0156*0,013/1,31*10-6= 154,81 < 2000 olduğundan uygundur. Fr=Vy2/g*R =0,01562/9,81*0,013 = 1,91*10-3 > 10-3 olduğundan akım kararlıdır. Ön çökeltim havuzu giriş yapısı(orifis): Dikdörtgen planlı ön çökeltim havuzlarında giriş yapısı olarak genelde orifis kullanılır. Orifisler için bir deliğin çapı 0,2-0,3 m arasında seçilebilmektedir.(Kestioğlu,2003) Delik çapı 0,25 m ve Vdelik 0,3 m/s kabul edilerek; Qmax=ndelik*Adelik*Vdelik 0,133= ndelik*(Π*0,252/4)*0,3 ndelik=10 adet bulunur. q=Qmax/ndelik = 0,133/10= 0,0133 m3/s q=C*A*(2gh)1/2 burdan h çekilirse;

h=0,01332/0,622*( Π*0,252/4)2*2*9,81 h=9,73*10-3 m Orifisteki su yüksekliği h=0,973 cm’dir. Ön çökeltim havuzu çıkış yapısı(V tipi savak): Ön çökeltim havuzu çıkış yapısı olarak ise V tipi savak boyutlandırılırsa; Savak yüksekliği 10 cm, h=5 cm kabul edilirse;

  0,5  (0,0087 * h 1 / 2 )

  0,5  (0,0087 * 0,05 1 / 2 )  0,539 q

8 *  * tg * 2 g 1 / 2 * h 5 / 2 15

q

8 * 0,539 * tg 30 *19,621 / 2 * 0,055 / 2  4,2 *10 4 m 3 / s bulunur. 15

Toplam diş sayısı n=Qmax/q = 0,133/44,2*10-4= 316,66 Toplam diş sayısı 320 adet kabul edilerek 5 sıra diş oluşturulabilir. Her bir sıradaki diş sayısı 64 adettir. Ön çökeltim çamuru: Ham atıksudaki AKM 36  22600 /86400 / 0.133 = 70,8 mg/lt’dir. Havalandırmalı kum tutucuda %10 AKM giderimi(Anonim) olduğunu kabul edersek ön çökeltim havuzuna girişteki AKM değeri mg/lt’dir. Ön çöktürme havuzunda AKM giderimi %50 kabul edilirse(Toprak,2000) çöken çamur miktarı; 70,8mg/lt*0,9=360 mg/lt 360 mg/lt*0,5=180 mg/lt Günde atılacak çamur kütlesi: Ws=0,133 m3/s*180 mg/lt*1000 lt/1 m3*10-6 kg/1 mg*86400 s/1 gün=2068,4 kg/gün Hacim olarak atılacak çamur: Vç= 2068,4/1000*1*0,04 = 51,71 m3/gün Çamur konisi hacmi:

Çamur bekleme süresi t=12 saat kabulü ile bir havuz için koni hesabı; Vçamur konisi=(51,71/2 m3/gün)*1 gün/24sa*12 sa=12,92 m3 Çamur konisi hacmi 13 m3 olarak kabul edilir. Ön Çökeltim Havuzu Tasarım Değerleri Genişlik/Uzunluk oranı, B/L Yüzeysel hidrolik yük , s0,(m3/m2.sa) Bekleme süresi, ө,(sa) Tank yüzey alanı, A,(m2) Su yüksekliği,Hsu,(m) Hava payı,(m) Tank derinliği,(m) h1, (m) h2 , (m) Çamur konisi sayısı,(adet) Orifisteki su yüksekliği,h,(cm) Savak sayısı,(adet) Savak yüksekliği,(cm) Günde atılacak çamur kütlesi, Ws ,(kg/gün) Günde atılacak çamur hacmi, Vç,(m3/gün) Çamur bekleme süresi,t,(sa) Çamur konisi hacmi,Vçamur konisi,(m3)

1:4 1,5 2,5 491(B*L=11*44,75) 3,25 0,5 3,75 3,5 4 2 1,2 500 10 3109 78 12 20

5.4.4.DENGELEME HAVUZU Dengeleme tanklarının yapım maksatları genel olarak tesise, sürekli ve homojen atık su karakteristiği sağlamak ve şok yüklemelere karşı tesisi ( özellikle biyolojik arıtma ünitelerini) korumaktır. Bu nedenle dengeleme tankının yapımı büyük bir önem arz eder ve kimi özel koşullar hariç tüm atık su arıtma tesislerinde yapılmaları neredeyse zorunludur.(Kestioğlu,2001) Qmax=478,828 m3/sa ө=5 saat seçilirse; V=Qmax* ө=478,828 m3/sa*5 sa=2394 m3 bulunur.

Havuz derinliği H=4 m ve hava payı 0,5 m kabul edilirse tanktaki su yüksekliği Hsu=3,5 m olur. İki dengeleme havuzu yapılırsa; V1=V2=V/2=2394/2=1197 m3 H=4 m ise A1=A2=1197/4=300 m2 olarak bulunur. A1=B*L ise B=10 m ve L=30 m olarak alınır. Havuz yüzey alanı ise A=2394 /4=600 m2 bulunur. Gerekli hava miktarı: 1,5 m3 hava/m3 saat*2394 m3=3591 m3 hava/saat

Gerekli blower kapasitesi: 1000 m3/sa’lik 4 asıl, 2 yedek blower seçilir. Difüzör kapasitesi: 10 m3 hava/adet’lik difzörler seçilirse; Difüzör sayısı=n=(3591 m3 hava/sa)/(10 m3 hava/adet)=360 adet Karışım için gerekli birim enerji: Karışım için gerekli birim enerji 5W/m3 ise; Gereken toplam enerji=5W/m3*2394 m3=11970 W=11,9 kW olarak bulunur

Dengeleme Havuzu Tasarım Değerleri Bekleme süresi, ө,(saat) Havuz hacmi,V,(m3) Su yüksekliği, Hsu,(m) Havuz derinliği,H,(m) Havuz yüzey alanı,A,(m2) Bir havuz için Genişlik,B,(m) Uzunluk,L,(m) Gerekli hava miktarı,(m3 hava/sa) Gerekli blower kapasitesi,(m3/sa) Gerekli blower sayısı,(adet) Difüzör kapasitesi,(m3 hava/adet) Difüzör sayısı,(adet) Karışım için gerekli enerji Birim enerji,(W/m3) Toplam enerji,(kW/m3)

HAVALANDIRMA HAVUZU TASARIMI

5 2394 3,5 4 600 10 30 3591 1000 4 asıl,2 yedek 10 360 5 11,9

Havalandırma havuzu aktif çamur sisteminin kalbi olarak nitelendirilmektedir. Havalandırma havuzunda mikroorganizmalar için uygun çevresel şartları sağlamak ve mikroorganizmaları askıda tutulması esastır. Havalandırma sonucu, organik maddelerin askıda büyüyen mikroorganizmalar tarafından parçalanması prensibi söz konusudur.Askıda büyüyen mikroorganizmalar suyun içerisinde bulunan organik maddeleri parçalayarak H2O ve CO2’e çevirirler. Mikroorganizmaların organik maddeleri oksitlemesi sonucu organik maddeler ya okside olur ya da biyokütleye dönüşür. Havalandırma havuzunda gereken arıtma veriminin sağlanması amacıyla havuz içerisinde faaliyet gösteren mikroorganizma sayısını (MLVSS) sabit bir değerde tutmak gerekmektedir. Bu nedenle biyokütlenin bir kısmı çöktürme kademesinde fazla çamur olarak sistemden atılırken diğer kısmı havalandırma bölümüne geri devrettirilir. Dengeleme ünitesinden sonraki üniteler ortalama debiye göre boyutlandırılır.bu nedenle havalandırma havuzunu boyutlandırırken kullanacağımız debi ortalama debidir. Qort=239,414 m3/sa=5745,9 m3/gün=0,0665 m/s Ham atık sudaki BOİ: 28 gr/kişi.gün*22600 kişi*1 gün/86400s*1 s/0,0665 m3=110 mg/lt Havalandırmalı kum tutucuda BOİ gideriminin %10, ön çökeltim havuzunda ise %10 kabul edilirse; Havalandırma havuzuna giriş BOİ=S0=90 mg/lt olarak bulunur. Havalandırma havuzu çıkış değeri ise SKKY deşarj limitleri tablosuna göre 45 mg/lt’dir. SKKY’ne azot ve fosfor için herhangi bir deşarj limiti verilmemiştir. Fakat bizim arıtma tesisi çıkış suyumuz yüzeysel suya deşarj edileceğinden ve azot ile fosfor da ötrofikasyondan sorumlu temel nütrientlerden olduğundan azot ve fosfor giderimi de hesaplanarak boyutlandırma ona göre yapılmıştır. Ham atık sudaki azot miktarı: 6 gr/kişi.gün*22600 kişi*1 gün/86400 s*1 s/0,0665 m3=23,6 mg/lt Ön arıtmada azotun %20’sinin giderildiği kabul edilirse; Havalandırma havuzuna girişteki azot miktarı=N0=18,88mg/lt’dir. Aktif çamur ünitesinin azot giderimi %70 kabul edilirse; Çıkış Top-N=5,66 mg/lt’dir. Ham atık sudaki fosfor miktarı: 1 gr/kişi.gün*22600 kişi*1 gün/86400 s*1 s/0,0665 m3=3,93 mg/lt

Ön arıtmada fosforun %20’sinin giderildiği kabul edilirse; Havalandırma havuzuna girişteki fosfor miktarı=P0=3,14 mg/lt’dir. Aktif çamur ünitesinin %25 fosfor giderdiği kabul edilirse; Çıkış P=2,35 mg/lt olarak bulunur. Çıkıştaki çözünmüş BOİ değeri=çözünmüş BOİ+çıkıştaki biyokütlenin BOİ değeri ise; 45=S+45*0,7*0,68*1,42 (0,7: BOİ’nin %70’inin biyolojik olarak parçalanabilir olduğu kabul edilmiştir.) S=14,58 mg/lt bulunur. Biyolojik arıtma verimi; 90  14,58  0,838 90 Aktif çamur sisteminin toplam verimi; E

Es 

90  45  0,5 90

Havalandırma havuzu hacmi: Kabuller: Karışık sıvıdaki UKM=MLVSS=0,8*AKM=3500 mg/lt Girişteki UKM ihmal edilir. өc=15 gün Y=0,8 kd=0,06 X *V 

Y * Qort *  c * ( S 0  S ) 1  k d * c

3500 * V 

0,80 * 5745 ,9 *15 * (90  14 ,58 ) 1  0,04 *15

V=928,6 m3 olarak bulunur. Mikroorganizma çoğalma hızı: 1.Gözlemlenen biyolojik dönüşüm verimi Ygöz 

Y 1  k d * c

Ygöz 

0,80 1  0,04 * 15

Ygöz=0,5 olarak bulunur. 2.Biyolojik çoğalma hızı Qw*Xr=Px=Ygöz*Q*(S0-S) Px: Atılan çamur Px=0,5*5745,9*(90-14,58)*10-3 Px=216,68 kg/gün olarak bulur. Reaktörden biyokütle uzaklaştırma hızının hesabı: Qe=Q ve çıkış UKM=0,8*AKM ise çıkış UKM=0,8*45 mg/lt=36 mg/lt Xe=36 mg/lt’dir. Havalandırma havuzundan çekilen çamur debisi:

c 

V*X Q w * X  Qe * X e

15 

928 ,6 * 3500 Qw * 3500  5745 ,9 * 36

Qw=2,806 m3/gün olarak bulunur. Geri devir çamurundaki AKM konsantrasyonu: Geri devir oranı,r=0,5 kabul edilerek; X (Q  Qr )  X r * Qr X (Q  r * Q)  Xr * r * Q

3500(5745,9+0,5*5745,9)=Xr*0,5*5745,9 Xr=10500 mg/lt bulunur. UKM=0,8*AKM olduğundan AKM=13125 mg/lt’dir. Hidrolik bekleme süresi:



V 928 ,6   0,1616 gün Q 5745 ,9

ө=4 saat olarak alınabilir. Spesifik substrat kullanım hızı: U

s0  s *X

U

90  14 ,58  0,133 gün 1 0,1616 * 3500

F/M oranı: s F  0 M *X F 90   0,159 gün 1 M 0,1616 * 3500

Havuz hacmi 928,6 m3 bulunmuştur derinlik 3,6 metre kabul edilirse; A=928,6/3,6=258 m2 bulunur. İki havalandırma havuzu yapılırsa; A=B*L ise B=10 m L=26 m bulunur. Gerekli oksijen miktarının bulunması: LBOİ=Q*s0=5745,9 m3/gün*90 mg/lt*1 lt/10-3 m3*1 kg/106 mg LBOİ=517,131 kg/gün bulunur. Aynı şekilde LTN=108,48 kg/gün bulunur.

ROH  (a * E * LBOİ * T1 )  (k d * X * V * T2 )  (4,33 * LTN * T1 )

a:Birim oksijen tüketim katsayısı(1,42) T1 değeri nüfusa bağlı olarak aşağıdaki tablodan 1/14 olarak belirlenir, T2 değeri ise 1/24 kabul edilir. Proje nüfusu(*1000 kişi) N>300 100
T1 değeri 1/18 1/16-1/18 1/14-1/16 1/12-1/14 1/10

ROH  (1,42 * 0,84 * 517 ,13 *1 / 14 )  (0,04 * 3,5 * 928 ,6 *1 / 24 )  (4,33 *108 ,48 *1 / 14 )  83,03 kgO2 / sa Difüzörlü havalandırma sistemi: Oksijenlendirme kapasitesi

OCH 

ROH



*

c S 10 c ST  c L

*

D10 DT

α:Temiz su atık su düzeltme faktörü(0,8) cs-10: 10°C’de saf sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu(11,53mg/lt) cST:T°C’de saf sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu(12°C için 10,83 mg/lt) cL:Havalandırma havuzlarındaki minumum oksijen konsantrasyonu(2 mg/lt) (D10/DT)1/2: Sıcaklığa bağlı difüzyon düzeltme faktörü, tablodan 12°C için 0,964 olarak seçilmiştir. Sıcaklığa Bağlı Olarak Difüzyon Düzeltme Faktörünün DeğiĢimi(Kestioğlu.2001) T0C (D10 / DT)1/2 OCH 

10 1,00

12 0,964

14 0,928

16 0,895

18 0,861

20 0,830

22 0,799

24 0,770

83,03 11,53 * * 0,964  130 ,64 kgO2 / saat 0,8 10 ,83  2

Havalandırmanın daha verimli olması için ince kabarcıklı difüzör seçilmiştir. Difüzör kapasiteleri genelde 10
Difüzör batma derinliği: Havalandırma havuzlarında difüzörler havuz tabanından 0,3 m yüksekliğe konulur. Böylece difüzör yüksekliği HDF=3,3 m olur. Adsorbsiyon ve havalandırma oranı=havalandırma oranı*HDF

  Q A * H DF  4,4 * 3,3  %14,52 bulunur. Gerekli hava debisi: 100 * OCH C A * CA: Havadaki oksijen oranı(0,28 kg O2/m3 hava) AR 

AR 

100 *130 ,64  3200 m 3 hava / sa 0,28 * 14 ,52

İki havalandırma havuzu yapılacağından; AR=3200 m3 hava/sa*1 sa/60 dk=53,33 m3 hava/dk Bir takım difüzör boyu ve difüzör takımı sayısı: Tüm sistem için gerekli olan difüzör boyu; L=AR/f=3200/12=266,7 m 1 havuz için gerekli difüzör boyu; 266,7/2=133,33 m 1 havuz için her biri 1 m olan 4 adet difüzör kullanılırsa 133,33/4=34 takım difüzör bulunması gereklidir. Havuz boyunca havuzun her iki yanına 17’şer adet difüzör takımı yerleştirilecektir. Difüzörler arası uzunluk: L=(n-1)*a+n*(0,6m)+a/2*2 26=(17-1)*a+17*(0,6m)+a/2*2 ise a=0,526 m olarak bulunur. Blower çıkışındaki basınç: Havalandırma havuzunda V1 etkin hacmi il V2 etkin olmayan hacim bölgeleri oluşmaktadır.(Kestioğlu,2001) V1=B*h1*L1=10*26*0,5=260h1 m3

V2=(10+9)/2*26*0,5=123,5 m3 V1 + V2 =928 m3 ise h1=3,09 m ve h2=0,5 m bulur. h1
P  0,15 * 3,3 *1000* 9,81  3,3 *1000* 9,81  372,3mbar

Havalandırma Havuzu Tasarım Değerleri Giriş BOİ,S0,(mg/lt) Giriş azot değeri,N0,(mg/lt) Giriş fosfor değeri,P0,(mg/lt) Karışık sıvıdaki UKM(MLVSS),(mg/lt) Çamur yaşı,өc,(gün) Hücre dönüşüm oranı, Y Mikroorganizma ölüm hız sabiti, kd,(gün-1) Havalandırma havuzu sayısı,adet 1 havuz için havalandırma havuzu hacmi,(m3) Gözlemlenen biyolojik dönüşüm verimi,Ygöz Günlük atılan çamur miktarı,Px,(kg/gün) Çıkış mikroorganizma derişimi, Xe,(mg/lt) Havalandırma havuzundan çekilen çamur debisi,Qw,(m3/gün) Geri devir oranı, r Geri devirdeki mikroorganizma derişimi,Xr,(mg/lt) Geri devir çamurundaki AKM derişimi,(mg/lt) Hidrolik bekleme süresi, ө,(saat) Spesifik substrat kullanım hızı,U,(gün-1) F/M oranı,(gün-1) Su yüksekliği,Hsu,(m) Tank yüksekliği,H,(m) 1 havuz için gerekli alan,B*L,(m2)

90 18,88 3,14 3500 15 0,80 0,04 1 928 0,5 216,68 36 2,806 0,5 10500 13125 5 0,133 0,159 3,6 4 260

Gerekli oksijen miktarı,ROH,(kgO2/saat) Oksijenlendirme kapasitesi,OCH,(kgO2/sa) Gerekli hava miktarı,AR,( m3 hava/sa) Difüzör kapasitesi,f,( m3 hava/m.sa) 1 havuz için difüzör sayısı,adet 1 havuz için difüzör boyu,L,(m) Difüzörlerin havuz tabanından yüksekliği,(m) Difüzör yüksekliği,HDF,(m) Blower çıkışındaki basınç,P,(mbar)

83,03 130,64 3200 12 17 133,33 0,3 3,3 372,3

5.4.6.SON ÇÖKELTĠM HAVUZUNUN TASARIMI Son çökeltim havuzları yani diğer adıyla biyolojik çöktürme tankları, havalandırma havuzlarında üreyen aktif çamurun fazla olan kısmının ve ölü organizma çamurlarının çöktürülerek uzaklaştırıldığı ünitelerdir. Bu üniteler genellikle daire planlı inşa edilirler.

Son Çökeltim Havuzları Ġçin Boyutlandırma Kriterleri(Metcalf&Eddy) Boyutlandırma kriterleri Bekleme süresi,(saat) Yüzeysel hidrolik yük,(m3/m2.sa) Savak yükü(m3/m.sa) Derinlik,(m) Çap,(m) Çamur sıyırıcı hızı,(dev/dk) Taban eğimi,(m/m) Katı madde yükü,(kg/m2.sa)

Boyutlandırma aralığı 2-6

Tipik boyutlandırma aralığı 3,0

0,34-1,35 5-21 2-3 3-61 0,02-0,05 1:15-1:6 3-61

0,53 11 12-46 0,03 1:12,5 4

Q=5745,93 m3/gün Yüzeysel hidrolik yük(s0)=0,5 m3/m2.sa ө=3,5 sa ve çamura bağlı yüzeysel hidrolik yük(sç)=0,3 m3/m2.sa kabul edilirse;

Çamur konisinin alanı: A

Q * MLVSS * SVI sç

A

239 ,414 m 3 / sa * 3,5kg / m 3 * 100 ml / g * 10 3  280 m 2 0,3m 3 / m 2 .sa

Çökeltim bölgesinin alanı: A = Q/VS =239,414 m3/sa  0.5 m3/m2.sa = 478 m2 Çökeltim havuzu hacmi: V=Q*ө=239,414 m3/sa*3,5 sa=838 m3 H=V/A=838  478=1,75 m 0,5 metre hava payı bırakıldığında toplam havuz derinliği 2,25 metre bulunur. A=ΠD2/4 ise D=25 m bulunur. Çökeltim bölgesinin hacmi: Vçök=2,25m* ΠD2/4=1075,5 m3 Savak hesabı Savak boyu; ΠD=79 m Savak yükü=Q/savak boyu Savak yükü=(0,066 m3/s)  79= 3.03m3/m.sa μ=0,6 kabul edilirse   0,565  (0,0087 * h 1 / 2 ) bağıntısından h=0,06 m bulunur. Üçgen savaktan geçen debi; q

8 *  * tg * 2 g 1 / 2 * h 5 / 2 15

q

8 * 0,6 * tg 30 * (2 * 9,81)1 / 2 * 0,065 / 2  7,22 *10 3 m 3 / s bulunur. 15

Savak sayısı; n=Q/q=(0,102 m3/s)/(7,22*10-3)=15 adet Oluşan çamur miktarı: BOI5 giderimi sırasında oluşan çamur miktarı; Lx = Q * (S0 – S) Lx = 5746 (m3/gün) * (90-14,58) (mg/lt) Lx =433,4 kg MLVSS/gün KM = % 0,8 ρç = 1,01 gr/cm3 VAÇ = 433,4 / (1,01*1000*0,008) =54 m3 / gün Günlük atılan çamur: Lx=Qw*Xr=2,8 m3/gün*10500 mg/lt*1 lt/10-3 m3*1 kg/106 mg Lx=29,4 kg/gün Vx=29,4/(1,01*1000*0,008)=3,64 m3/gün Çamur yoğunlaştırıcı üniteye; Ön çökeltimden Vç=51,71 m3/gün Son çökeltimden Vx=3,64 m3/gün çamur gelmektedir. Çamur yoğunlaştırıcıya giren çamur miktarı toplam olarak 55,35 m3/gün’dür.

Son Çökeltim Havuzu Tasarım Değerleri Yüzeysel hidrolik yük,s0,(m3/m2.sa)

0,5

Çamura bağlı yüzeysel hidrolik yük,sç,(m3/m2.sa)

0,3

Bekleme süresi,ө,(sa) Çamur konisinin alanı,(m2) Çökeltim bölgesinin alanı,(m2) Çökeltim havuzu hacmi,V,(m3)

3,5 280 478 838

Çökeltim bölgesinin hacmi,Vçök,(m3)

1075,5

Toplam derinlik,H,(m) Tank çapı,D,(m) Savak boyu,Π*D,(m) Savak yükü,( m3/m.sa) Savak sayısı,adet

2,25 25 79 3,03 15

Oluşan çamur miktarı,Lx,(kg/gün) Atılan çamur miktarı,Lx,(kg/gün) Çamur yoğunlaştırıcıya giden çamur,Vx,(m3/gün)

433,4 29,4 55,35

GRAVĠTELĠ ÇAMUR YOĞUNLAġTIRICI TASARIMI Arıtma tesislerinden oluşan çamurların bertaraf edilmesi çevresel açıdan önemlidir. Bir arıtma tesisinde çamurların bertaraf edilmesinde ilk aşama ilgili çamurun yoğunlaştırılarak suyunun alınmasıdır. Çamur yoğunlaştırıcı tankların amacı, çamurların bir tank içerisinde bekletilerek fiziksel etkilerin yardımıyla katı maddelerin çöktürülmesi ve çamurun katı madde içeriğinin arttırılarak çamur hacminin azaltılmasıdır. Graviteli çamur yoğunlaştırıcılar, çöktürme havuzlarına benzer şekilde tasarlanırlar. Ünitenin çalışması, yerçekimi(gravite) ile çamurun içindeki katı maddelerin yoğunlaştırılmasına dayanır. Graviteli çamur yoğunlaştırıcıların tasarımında etkili en önemli parametre katı madde yüküdür. Ön çökeltimden gelen çamur yükü,

LÇ = 2068,4 kg / gün

Son çökeltimden gelen çamur yükü,

LX = 29,4 kg / gün

Gelen toplam çamur yükü,

LTOP = 2097,8 kg / gün

Gelen toplam çamur hacmi,

VTOP = 102,8 m3 / gün

Seçilen yüzeysel katı madde yükü : 60 kg/ m2-gün (Birincil çök+ aktif çamur için 39-78 arası bir değer (Metcalf&Eddy ,1991) Yoğunlaştırıcı yüzey alanı: A

Lt





2097 .8kg / gün  35 m 2 60 kg / m 2  gün

A = Yoğunlaştırıcı alanı (m2) σ = Katı madde yükü ( kg/ gün) LÇ = Yoğunlaştırıcıya gelen toplam çamur yükü ( kg/ gün) Yoğunlaştırıcı çapı: A

D 2 4

 35 m 2  D  6,7m

Sıkışma bölgesindeki çamur debisi: Qsb =

Lç

2097,8kg / gün  55,38 m3/gün=2,31m3/sa 1000.S ç . o KM .0.75 1000  1.01  0.05  0.75 0

=

Sıkışma bölgesinin hacmi: Bekleme süresi   36sa seçilirse; Vsb=Qç*  =4,46*36=161m3 Sıkışma bölgesinin yüksekliği: hsb=Vsb/A=161/50,22=2,4 m Yoğunlaştırıcıdan çıkan çamurun debisi: Qyç=

Lç 1000  S ç  0 0 KM



2097,8  41,54m 3 / gün 1000  1,01 0,05

Çamurdaki yüzde hacim azalması: Çamur debisindeki azalma=giren çamur debisi – çıkan çamur debisi = 102,8m3/gün – 41,54m3/gün=61,26m3/gün Çamurdaki yüzde hacim azalması=61,26/102,8=0,59=%59

Graviteli Çamur YoğunlaĢtırıcı Tasarım Değerleri Yoğunlaştırıcıya giren çamur debisi,(m3/gün) Yoğunlaştırıcıya giren katı madde yükü, (kg /gün) Karışım sonucundaki katı madde miktarı,% Yoğunlaştırıcı çıkışındaki katı madde yükü,% Yoğunlaştırıcı yüzey alanı,A, (m2) Yoğunlaştırıcı çapı,D,(m) Sıkışma bölgesindeki çamur debisi,Qsb,(m3/gün) Sıkışma bölgesinin hacmi,Vsb,(m3) Sıkışma bölgesinin yüksekliği,hsb,(m) Yoğunlaştırıcıdan çıkan çamur debisi,Qyç,(m3/gün) Çamurdaki hacim azalması,%

195 4054 2 5 68 9 107 161 2,4 80 59

ANAEROBĠK ÇAMUR ÇÜRÜTÜCÜ TASARIMI Çamurun bertarafı için gerekli olan ünitelerden biri de çamur çürütücüdür. Anaerobik çamur çürütücü kullanılmasının amacı metan gazından enerji elde etmektir ayrıca anaerobik çamur çürütücülerin aerobik çürütücülere göre avantajları daha fazladır. Kabuller 1.Reaktör sürekli akımlı tam karışımlı 2.θC =10 gün, T = 35OC 3.Atık kullanım verimi, E = % 80 4.Atık çamur, biyolojik büyüme için yeterli azot ve fosfora sahiptir. 5.Y = 0,05 kg hücre/ kg kullanılmış BOI 6.kd = 0,03 gün-1 7.Diğer sabitler 35OC için verilen sabitlerdir. Günlük çamur hacmi:60 m3/gün BOI yükü: Giderilen BOI * Debi = (S0 – S ) * Q = (110 – 13,3 ) mg/lt * 0,0665 m3/sn =555,6 kg/gün Çürütücü hacmi: V = Q * θc

θc = 10 gün

V = 41,54 m3/gün * 10 gün = 415,4 m3 Hacimsel yükleme: kgBOI / m 3  gün 

555 ,6kg / gün  1,34 kg / m 3  gün 3 415 ,4m

Oluşan UKM:

Y * Q * ( ES0 ) * (103 g / kg) 1 Px  1  k d c Q * E * S 0 (10 3 g / kg) 1  (0,8) * (555 ,6kg / gün)  444 ,48 kg / gün

PX 

(0,05 ) * (444 ,48 kg / gün)  17 ,1kg / gün 1  (0,03 gün 1 ) * (10 gün)





Q * ( ES0 ) * (103 g / kg) 1  1,42PX StabilizasyonYüzdesi  *100 Q * S 0 * (103 kg / gün) 1 

555 ,6kg / gün  1,42 (17 ,1kg / gün) *100  %76 555 ,6kg / gün

Oluşan metan gazı hacmi:



VCH 4  (0,35 m 3 / kg) * E * Q * S 0 * (10 3 g / kg) 1  1,42 ( PX )



VCH 4  (0,35 m 3 / kg) * 444 ,48 kg / gün  24 ,48 kg / gün  147 ,07 m 3 / gün

Toplam gaz oluşumu: Çürütücü gazının 2/3’ü CH4 gazı olduğundan toplam gaz hacmi; 147 ,07 m 3 / gün ToplamGazH acmi   219 ,5m 3 / gün 0,67