Aktif Çamuru Anlamak (III) – Biyokimyasal Çamur Yetiştiriciliğinin 'Belirtilerine' İlişkin Analiz ve Çözümler!

Önsöz: Önceki iki belge aktif çamurun kökenini, mikrobiyal topluluk yapısını ve büyüme ortamını tanıtıyordu ancak henüz bitirmediğimiz görülüyor. Aktif çamurla ilgili hala ele alınacak çok şey var, o yüzden devam edelim! Sonuçta, "Su Kirliliği Kontrol Mühendisliği" dersim aktif çamura bir bölüm ayırdı. Atıksu arıtma tesislerinde biyokimyasal çamurların yetiştirilmesi sırasında birçok sorun ortaya çıkmaktadır. Burada, bu sorunları çözmek için aşağıdaki hususları analiz etmek istiyorum.

Atıksu arıtma tesislerinin büyük çoğunluğunda biyolojik arıtma prosesleri kullanılmakta olup, bunlar içerisinde en sık kullanılan proses "aktif çamur prosesi"dir. Aktif çamurun işletmeye alınmasında kaçınılmaz olarak bazı sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bazı sorunlar tasarım kusurlarından kaynaklanırken bazıları da giriş suyu kalitesindeki dalgalanmalardan kaynaklanmaktadır. Ancak sorunların büyük çoğunluğu yetersiz çamur ekimi ve iklimlendirmeden kaynaklanmaktadır. Bunlar genel olarak şu şekilde sınıflandırılabilir:

Kirletici Aşımı Sorunları:

Standartları aşan su kalitesiyle ilgili olarak, sınırları aşan en yaygın kirleticiler COD, amonyak nitrojeni ve toplam nitrojendir. Fosfor ve SS'nin standartları aşma olasılığı çok düşüktür. Biyolojik arıtmanın yeterli olmadığı durumlarda fizikokimyasal arıtmaya başvurulabilir. Arıtma prosesinin akış aşağı ucunda bir pıhtılaşma ve sedimantasyon prosesi dahil edildiği sürece, fosfor seviyeleri genellikle limiti aşmayacaktır.

Standardı aşan KOİ, kirleticiler ve mikroorganizmalar arasındaki uyumsuzluktan kaynaklanmaktadır (kirleticinin yapısı ne kadar karmaşıksa ve molekül ağırlığı ne kadar büyük olursa, parçalanması o kadar zor olur, dolayısıyla arıtma için belirli mikroorganizmalara ihtiyaç duyulurken, evsel atık sularda bu sorun yoktur). Mikroorganizmaların kendine özgü diyetleri vardır; Bazı mikroorganizma türlerinin tercih ettikleri yiyecekler vardır. Örneğin selülolitik bakteriler yalnızca selülozu sever ve diğer gıdalardan hoşlanmazlar ve başka ortamlarda gelişemezler. Elbette glikoz, un, esmer şeker, alkol ve evsel atık su gibi yiyecekleri, enerjileri yüksek ve kolay sindirilebilir oldukları için kabul edecek olan gelişigüzel mikroorganizmalar da vardır. Bu, çoğu insanın sığır eti, tavuk, ördek, kaz ve deniz ürünlerini sevmesine benzer, ancak tek bir bambu filizini bile yiyemezler-yalnızca ulusal hazine "panda" böyle bir görevi üstlenebilir.

Aşırı amonyak nitrojeni ve toplam nitrojen sorunu genellikle nitrifikasyon ve denitrifikasyon yoluyla giderilir. Amonyak nitrojeni kabul edilebilir aralıktaysa ancak toplam nitrojen aşırıysa, bu denitrifikasyonda bir sorun olduğunu gösterir. Bu oldukça yaygındır ve nedeni genellikle çözünmüş oksijen, pH veya besinlerdeki dengesizliktir. Denitrifikasyonla ilgili bir sorunla en son karşılaştığımda oldukça sert bir yöntem kullandığımı hatırlıyorum: Üfleyiciyi durdurdum ve tam-tank denitrifikasyonu gerçekleştirdim, bu da toplam nitrojeni 8 saat içinde 100'ün üzerinde rakamdan tek haneli rakamlara düşürdü. Hem amonyak nitrojeni hem de toplam nitrojen aşırı olduğunda, karakteristik özellik "amonyak nitrojeninin neredeyse toplam nitrojene eşit olmasıdır." Daha önce standardı aşan amonyak nitrojeniyle karşılaşmamıştım, çünkü nitrifikasyon bakterilerinin yetiştirilmesi nispeten hassas olan denitrifikasyon bakterilerinin aksine nispeten kolaydır.

Fosfor ve askıda katı maddeleri (SS) analiz etmeyeceğim çünkü bu iki göstergenin ele alınması aslında nispeten kolaydır.

Çamurun yüzmesi, köpük ve pislik gibi sorunlar

Biyolojik arıtma sisteminin işletilmesi sırasında çamurun yüzdürülmesi, çamurun genleşmesi, köpük, pislik gibi sorunlar ortaya çıkabilmektedir. Bu problemler atık su kalitesinin mutlaka standartları aşmasına neden olmayabilir ancak görsel olarak çekici değildirler ve uzun vadede potansiyel olarak sistemik problemlere yol açabilirler. Bu nedenle sorunun nedenini tespit etmek ve sorunu mümkün olduğunca erken çözmek çok önemlidir!

Bu sorunlar genellikle üç ana kaynaktan kaynaklanmaktadır:
1. Biyolojik arıtma sistemi ortamında pH değişiklikleri gibi ani değişikliklere neden olan anormal giriş suyu kalitesi. Aşırı asitlik veya alkalilik köpük, köpük veya başka sorunlara neden olabilir. Toksik maddeler, yüzey aktif maddeler ve aşırı yüksek giriş yükleri de ilgili sorunlara neden olabilir.

2. Biyolojik arıtma sisteminin devreye alınması sırasında işletme hataları, sistem ortamında (pH veya çözünmüş oksijen gibi) ani değişikliklere yol açarak çamur, köpük ve pislik oluşmasına neden olabilir.

3. Uygun olmayan tank tasarımı (veya diğer tank yapıları) kısa devreye-veya anaerobik bölgelerin oluşmasına neden olabilir. Örneğin, çökeltme tankı çamur hunisindeki aşırı küçük bir açı, çamur birikmesine vb. neden olabilir.

Bu sorunların nedenleri temelde aynı olduğundan burada birleşik bir analiz ve çözümler sunacağız. Köpük ve pislik öncelikle iki ortamda oluşur: aerobik ortamlar (veya havalandırma tankları) ve anaerobik ortamlar (birincil çökeltme tankları, ikincil çökeltme tankları, anoksik tanklar, hidroliz tankları vb.). Elbette aerobik ve anaerobik ortamlarda köpük ve pislik oluşumunun sebepleri tamamen farklıdır.

Aerobik ortamlardaki sorunların nedenlerinin ve özelliklerinin analizi:

1. Anormal pH değişiklikleri. Daha önce de belirtildiği gibi, hem aşırı düşük hem de yüksek pH seviyeleri, havalandırma altında köpürmeye neden olabilir. Giriş suyunun kalitesi ve eklenen kimyasallar üzerinde analizler yapılabilir ve biyolojik arıtma tankının pH'ı zamanında normal aralığa ayarlanmalıdır. Buna ek olarak, aerobik tanklardaki nitrifikasyon işlemi pH'ı düşürür ve yüksek amonyak nitrojen konsantrasyonlarına sahip suda güçlü pH değişiklikleri kolayca meydana gelebilir ve alkalinite dengesini korumak için zamanında alkali eklenmesini gerektirir.

2. Toksik maddeler ve yüksek organik yük. Bunların her ikisi de aktif çamurun yüzmesine, köpük ve köpük oluşmasına neden olabilir. Bunun temel nedeni giriş suyunun kalitesinden kaynaklanmaktadır (herhangi birinin havalandırma tankını zehirleyecek kadar boş durması pek olası değildir).

3. Akışkan yağlı maddeler ve yüzey aktif maddeler içerir. Yağlar ve yüzey aktif maddeler havalandırmayla birleştiğinde renkli köpük oluşmasına neden olabilir. Renkli köpük görürseniz bu maddeleri suçlayabilirsiniz çünkü bu köpük çözünmüş oksijeni ve havalandırma sistemini olumsuz etkiler.

4. Biyolojik arıtma tankında anaerobik bölgeler belirir. Bu bir tasarım hatasıdır. Lokalize anaerobik koşullar ve çamur birikimi, çamurun anaerobik fermantasyonuna yol açabilir ve biriken çamuru yüzeye taşıyan gaz üretilebilir. Bu durumda tankın modifikasyona ihtiyacı vardır. Atık suyun akmasını sağlamak için anaerobik bölgelere havalandırma cihazları veya akış kılavuzları ekleyin.

5. Çözünmüş oksijen çok düşük. Yüksek giriş konsantrasyonları havalandırma tankındaki çözünmüş oksijenin azalmasına neden olabilir veya bu durum üfleyici ve havalandırma cihazlarından kaynaklanabilir. Düşük çözünmüş oksijen ortamları filamentli bakterilerin hayatta kalmasına yardımcı olur. Uzun süreli düşük oksijen seviyeleri, filamentli bakterilerin aşırı çoğalmasına yol açarak çamur birikmesine neden olabilir. Genel olarak havalandırma tankındaki çözünmüş oksijen miktarı 2 mg/L'nin altında olmamalıdır.

6. Uzun süreler boyunca çamurun uzaklaştırılması yetersiz veya hiç yok. Yetersiz çamur deşarjı, havalandırma tankındaki çamur konsantrasyonunun sürekli artmasına neden olur. Çamur konsantrasyonu 5.000 veya daha yükseğe ulaştığında, yetersiz besin maddeleri birçok mikroorganizmanın "aç kalmasına" neden olur ve bu da besin kıtlığına neden olur. Bu "ölü çamur" yüzeye çıkarak kalın bir köpük tabakası oluşturur. Bu nedenle çamur konsantrasyonunun kontrol edilmesi çok önemlidir. Bir atık su arıtma tesisi yöneticisi veya teknisyeni için çamur yönetimi son derece önemlidir!

Anaerobik Ortamlarda Sorunların ve Özelliklerin Analizi:

Anaerobik ortamlardaki ana problemler, öncelikle çökeltme tanklarında meydana gelen, yüzen denitrifikasyon çamuru ve yüzen anaerobik çamurdur.

1. Yüzen Denitrifikasyon Çamuru: Anoksik tanktaki eksik denitrifikasyon, nitrat nitrojenin doğal olarak çökeltme tankına girmesine izin verir. Sedimantasyon tankındaki anoksik ortam denitrifikasyonu tetikleyerek çamurun yüzeye çıkmasına neden olur. Bunu çözmek nispeten kolaydır (anoksik tankın çok küçük olması sorunu hariç, ki bu çözülemez). Anoksik tanktaki karbon kaynaklarının zamanında yenilenmesi, KOİ'yi toplam nitrojen seviyesinin yaklaşık 4-5 katı seviyesinde tutmak, denitrifikasyon bakterilerinin iyi beslenmesini ve etkili bir şekilde çalışabilmesini sağlamak için çok önemlidir. Elbette karışık sıvı devridaim oranının da ideal olarak %200'ün üzerinde tutulması gerekir.

2. Yüzen anaerobik çamur. Bu soruna bizzat şahit oldum. Tasarım açısı nedeniyle (genellikle 55 dereceden büyük), çamurun çökeltme tankı çamur hunisinden tamamen boşaltılması zordur, bu da birçok ölü bölge oluşturur. Zamanla bu çamur birikir ve kolayca yüzeye çıkar. Bu sorunla karşılaşan herkes doğrudan tasarım ekibini suçlamalıdır.

Biyolojik sistemlerin devreye alınması sırasında mikroorganizmalar hayati bir gösterge rol oynar. Mikroorganizmaların türleri gözlemlenerek çamur şekli belirlenebilir ve atık su kalitesi tahmin edilebilir.

Aktif çamur iyi durumda olduğunda:

Aktif çamur iyi durumda olduğunda floklar nispeten büyüktür ve iyi çökerler. Mikroskobik incelemede *Vorticella*, *Platycodon*, *Platycodon*, *Platycodon*, çeşitli *Schizothora*, rotiferler, *Cyclophora* ve oligochaetes-gibi hem sesil hem de sürünen türler gibi organizmalar ortaya çıkar.

Aktif çamur bozulduğunda:

Aktif çamur bozulduğunda, topaklar küçülür ve *Trichomonas*, *Trichomonas* ve *Trichomonas* gibi- hızlı yüzen organizmalar ortaya çıkar. Çamur ciddi şekilde bozulduğunda, mikroorganizmalar büyük ölçekte ölür veya neredeyse yok olur, çamur çökelmesi azalır ve su arıtma kapasitesi zayıflar.

Kötüleşmeden normale:

Bozulmadan normale geçiş döneminde aktif çamur, *Platycodon* ve *Platycodon* gibi yavaş-yüzen veya sürünen organizmalar sergiler.

Aktif çamur şişirme:

Aktif çamur birikmesi genellikle sonbahar ve kış aylarında meydana gelir. Şu anda, çamur çökelmesi zayıftır, 30-dakikalık çökelme oranı yüksektir, çamur konsantrasyonu ise nispeten düşüktür, bu da nispeten yüksek bir Çamur İndeksi'ne (SVI) yol açar. Filamentli bakteriler çamur birikmesine neden olan ana organizmalardır. Filamentli bakterilerin büyük-ölçekli çoğalması nedeniyle aktif çamur, ince parçacıklı ve nispeten açık renkli pamuğa benzer bir görünüm alır.

Yetersiz çözünmüş oksijen:

Havalandırma tankındaki çözünmüş oksijen sürekli olarak yetersiz olduğunda, aktif çamur normalden daha koyu bir renk alır ve bir koku yayar.

Aşırı çözünmüş oksijen:

Normal şartlarda mikroskop altında mililitre aktif çamur başına yaklaşık 300 rotifer gözlemlenebilirken, normal şartlarda sarkoptera nadiren gözlenir. Havalandırma tankındaki havalandırma oranı sürekli olarak çok yüksek olduğunda çok sayıda sarkoptera ve rotifer ortaya çıkacaktır.

Düşük giriş konsantrasyonu ve BOİ yükü:

Atık su konsantrasyonu ve BOİ yükü çok düşük olduğunda, nitrifikasyonun meydana geldiğini gösteren kireç böcekleri ortaya çıkacaktır.

Diğer Çevresel Değişiklikler:

Aktif çamurdaki biyokütle göstergesinin keskin bir şekilde azalması, toksik maddelerin etkisinden veya belirli çevre koşullarındaki ani değişikliklerden kaynaklanabilir. Bu gibi durumlarda mikroorganizmalar üzerindeki etkiyi en aza indirecek uygun önlemlerin alınması gerekir.

Aktif çamur atıksu arıtma proseslerinde, havalandırma tankındaki mikroorganizmaların mikroskobik incelenmesi, aktif çamurun operasyonel durumunun değerlendirilmesi için çok önemli bir yöntemdir ve atıksu arıtımında önemli izleme araçlarından biridir. Havalandırma tankı içindeki mikrobiyal popülasyondaki değişikliklere bağlı olarak, aktif çamurun iyi durumda kalmasını ve atık su arıtımının standartlara uygun olmasını sağlamak için ilgili proses ayarlamaları yapılmalıdır.