Çamur susuzlaştırma

Atık su arıtımı sonucu oluşan sıvı ya da yarı katı halde kokulu; uygulanan arıtma işlemine bağlı olarak ağırlıkça %0.25 ile %12 katı madde içeren arıtma Çamurun içerdiği nem oranının düşürülmesi amacıyla uygulanan fiziksel yöntemlerdir. Nem oranı düşürülerek katı madde oranı yükseltilen çamur daha katı bir hal alır. Evsel nitelikli atıksu arıtma tesislerinde çamur susuzlaştırma işleminden önce %99'lara varan nem miktarı, işlem sonrasında %20-40 arasına düşürülmektedir. Böylece elde edilen çamurun taşınması veya bertarafı daha kolay hale gelir. Sudan arındırma işlemi sonucunda oluşan çamur kokusuz ve kokuşmaya elverişsiz hale gelirken hacimde azalma meydana gelir.
Arıtılmış çamurlar 19. yy sonlarında çamur lagünlerinde kurutulmaya başlanmıştır. 1920’li yıllara kadar çamur kurutma yatakları ile filtre presler suyun çamurdan uzaklaştırılması için kullanılmıştır. Bu dönemde diğer çamur türlerinin özelliklerinden farklı olan aktif çamurun oluşmasıyla beraber yeni sistemler geliştirme gereksinimi ortaya çıkmıştır. 1930'lu yılların sonlarına gelindiğinde Vakum filtreleri kullanılmaya başlanmış ve 30 yıl sonra da bant filtre presi ile santrifüj teknikleri ortaya çıkmıştır.
Çamur susuzlaştırma için kullanılan yöntemler;
1. Doğal sudan ayrıştırma Yöntemleri
1.1 Çamur kurutma yatakları
1.2 Çamur lagünleri
2. Mekanik sudan ayrıştırma Yöntemleri
2.1 Vakum filtrasyonu
2.2 Belt pres
2.3 Filtre pres
2.4 Dekantör (Santrifüj)
Çamurdaki Suyun giderilmesi amacıyla kullanılan düzeneklerin çalıştırılması için farklı teknikler kullanılmaktadır. Buharlaşma ve sızma yöntemleri çamurun suyunun alınması için kullanılabilirken fiziksel yöntemler ile mekanik su alma düzenekleri de kullanılabilmektedir. Sudan ayrıştırma yöntemi seçilirken ham çamurun tipi, su alma işlemi sonucu oluşacak ürün (kek) özelliği ile alan ihtiyacı göz önüne alınması gereken en önemli etkenlerdir.
Doğal Sudan Ayrıştırma Yöntemleri
Çamur Kurutma Yatakları
Genellikle kuru İklimlere sahip bölgelerde kurulu bulunan çamur kurutma yatakları; kum ve çakıl tabakalarının bulunduğu gözenekli filtre ortamı ile süzme borularından oluşur. Kum ve çakıl tabakaları filtre ortamına tanecik büyüklüğü üstten tabana doğru büyüyecek şekilde yerleştirilir.
Kolay işletme, düşük yatırım ve işletme maliyeti, yüksek kuru madde içeriğine sahip kek eldesi gibi sebeplerle özellikle Aerobik olarak stabilize olmuş arıtma çamurlarının suyunun alınması amacıyla kullanılmaktadırlar.
Sudan ayrıştırılacak çamur, kurutma yatağına 20 – 30 cm kalınlığında serilerek kurumaya bırakılır. Kurutma yatağının tabanında bulunan kum ve çakıl katmanlarından süzülen su tabana en az 1% eğimle yerleştirilen Drenaj borusundan boşaltılır. Yaklaşık 75%’i süzülme yoluyla azaltılan hacim içerisinde genel olarak 20% oranında katı madde bulunur. Kuruluk oranı buharlaşma yoluyla artar. 40% oranında katı madde içeriğine sahip çamur eldesi için uygun koşullarda işletilen kurutma yataklarında 10-15 günlük bekleme süreleri yeterlidir. İdeal kuruluğa erişildiği zaman kek insan gücü ile kurutma yatağından taşınır. Bu esnada çamur ile beraber bir kısım kum tabakası da taşınacağı için ilave kum gerekebilir.
Çamur Lagünleri
Koku sorunu az olan stabilize olmuş bir çamurun doğal bir lagüne pompalanarak susuzlaştırıldığı sistemlerdir. Çamur, lagünün dibinde birikerek belirli dönemlerde uzaklaştırılır. Dinlenmiş üst tabaka suyu ise periyodik olarak arıtma tesisine gönderilir. Derin lagünlerde ham çamurlarla yapılacak su alma işlemleri koku problemine neden olurken sığ lagünlerde çürütülmüş çamurların susuzlaştırılması önemli koku sorunlarına yol açmaz. Uygulanan çamur derinliği ile iklim koşullarına bağlı olan kurutma süresi bölgelere göre farklılık gösterebilmektedir. 20% - 40% oranında katı madde içeriğine sahip çamur eldesi için genellikle 3-4 haftalık bekletme süreleri yeterlidir. Temizleme sıklığı birkaç yıldır. Sık sık az miktarda uzaklaştırma yerine uzun aralıklarla fazla miktarda çamur alınması tercih edilmelidir.
Çamur lagünleri kolay işletme düşük yatırım maliyeti ile enerji tüketimi gibi avantajlar sunarken alan ihtiyacı, iklimsel koşullara bağlılığı, koku problemi ve yer altı suyu kirlenme riskinin bulunması dezavantajlarıdır.
Mekanik Sudan Ayrıştırma Yöntemleri
Vakum Filtrasyonu
1872’de ilk defa İngiltere’de kullanılan ve günümüze kadar kullanım alanı bulan en eski mekanik Su alma ekipmanlarındandır. Sistem; çamur besleme pompaları, kimyasal madde besleme ekipmanı, çamur şartlandırma tankı, fitre tambur, kek konveyörü veya sıyırıcısı, vakum sistemi ve filtrat tankı sisteminden oluşur.
Vakum filtre önceden şartlandırılmış filtrelenecek ham çamurun bulunduğu hazne içinde yarı batık durumda bulunan, yatay konumdaki dönen bir tamburdan oluşur. Tamburun üst yüzeyi gözenekli filtre malzemesi ile kaplıdır. Birkaç bölgeden oluşan tamburun her bölgesi otomatik olarak vakum altına girer. Çamur haznesi içinden geçerken vakum uygulanarak filtre malzemesi üzerinde çamur tabakası birikir. Bu bölge çamur haznesi içerisinde tekrar girinceye kadar vakum korunur. Bu sırada çamur keki otomatik olarak sıyrılır. Vakum dren hatları her bölgeyi tambur ekseninde bulunan ve tamburla beraber dönen vanaya bağlar. Tambur dönerken vana, kek oluşumu, kekin suyunu alma ve kekin sıyrılması fazlarının gerçekleşmesini sağlar. Susuzlaştırılmış çamurun katı madde içeriğini artırmak ve filtre sonucu oluşan katı madde miktarını azaltmak için çamur, kimyasal şartlandırma işlemine tabi tutulur. Filtrasyon için ideal katı madde oranı 6%-8% olup filtrasyon sonucu oluşan kekin katı madde içeriği 13%-15% arasında değişmektedir.
Belt Pres
Belt (bantlı) pres filtre sistemleri 1960’lı yıllarda ABD’de geliştirilmiştir. Basınç altında çamurun suyunun alınması ilkesine dayalıdır.
Bu susuzlaştırma yönteminde çamur sürekli olarak sisteme beslenmektedir. Sistemin üç temel prensibi kimyasal şartlandırma, yerçekimi etkisi ile oluşan drenaj işlemi ve mekanik basınç uygulamasıdır. Birçok uygulamada şartlandırılmış çamur yerçekimi etkisi ile drenaj kısmına verilerek yoğunlaşmaya bırakılmaktadır. Serbest su bu bölgede yerçekimi etkisiyle ayrılmaktadır. Bu bölmenin ardından şartlandırılmış çamur düşük basınç altında karşılıklı geçirimli bez bantların arasında sıkıştırılmaktadır. Su alma işleminin sonunda çamur keki sıyırıcı bıçaklar yardımıyla banttan sıyrılarak uzaklaştırılmaktadır.
Düşük enerji tüketimi ve sürekli çalışabilen bir sistem olması nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Filtre gözeneklerinin dolması nedeniyle filtre bezinin değiştirilmesi gerekmektedir. Koku ve hidrojen sülfür ile metan oluşumu söz konusu olduğu için susuzlaştırma binasında havalandırma yapılması gerekmektedir. Uygulanan basınca ve çamur türüne göre 10%-20% oranında katı madde içeriğine sahip kek eldesi mümkündür.
Filtre Pres
1800’lü yıllarda İngiltere’de geliştirilen bir sistemdir. Yüksek konsantrasyonda katı madde içeriğine sahip kek oluşumu yanında karmaşık yapıda olması, yüksek kimyasal ilavesi ve insan gücüne gereksinim duyması gibi dezavantajlara sahiptir. Düşük kapasiteli arıtma tesislerinde filtre presin yüzey alanı küçük olduğu için alan gereksinimi yüksektir. Yüksek kapasiteli tesislerde ise yüzey alanı geniş filtre presler kullanılacağından alan gereksinimi azalacaktır.
Pres filtreler çerçeve içerisinde yer alan ve birbirine hidrolik veya elektromekanik olarak baskılanan seri plakalardan oluşur. Her plaka yüzeyi bez filtre ile kaplanarak yerleştirilir. Filtreler arasında yer alan kanallardan plakaların yüzeyinden gelen filtrat drene edilir.20-30 dakika içerisinde debi 5%-7% oranına kadar düşünceye kadar filtre prese kimyasal ile şartlandırılan çamur beslenir. Ortalama 1-3 saat içinde ideal kek konsantrasyonuna ulaşılarak filtrat uzaklaştırılır. Filtratın uzaklaştırılmasında kapalı veya açık deşarj seçenekleri mevcuttur. İşlem sonunda plakalar mekanik yöntemlerle ayrılarak kekin taşıyıcı bant üzerine ya da toplama haznesine alınması sağlanır. Çamur kekinin sistemden uzaklaştırılmasının ardından ünite yıkanarak bir sonraki susuzlaştırma işlemine hazırlanır. Çevrim süresi ise 1,5 saat ile 4 saat arasında değişmektedir.
Dekantör (Santrifüj)
Çamurun çöktürme (sedimantasyon) işlemine tabi tutulması ile sıvının ve kekin ayrı ayrı elde edilmesi prensibine dayanmaktadır. Susuzlaştırılacak çamur besleme pompasıyla besleme haznesine alınır. Merkezkaç kuvvetinin etkisiyle besleme haznesinden tambura gelir. Tambur yüzeyine doğru özgül ağırlıklar farkıyla katmanlaşır. Çökelen katı helezon yardımıyla konik bir yapı ile dışarı taşınırken filtrat tamburun silindir bölümünde yer alan plakalardan boşalır.
Susuzlaştırılmış çamur katı madde içeriği 50% mertebelerindedir. Sürekli işletme, kompakt sistem ve otomasyon imkanı gibi avantajlarının yanında yüksek yatırım ve enerji tüketimleri ile özel bakım gereksinimi gibi nedenleri dezavantajlarını oluşturmaktadır.