Aralıklı havalandırmalı sürekli aktif çamur sistemlerinde azot gideriminin modellenmesi ve tasarımı

Son yıllarda özellikle layısal alanlarda ve hassas bölgelerde nutrient deşarjına yönelik standartlar giderek sıkılaştınlmaktadn-. Bu nedenle yeni kurulan atıksu arıtma tesislerinin bu esasa göre tasarlanması ve karbon giderimine çalışan eski tesislerin geliştirilerek azot giderimine çalışır duruma getirilmesi büyük önem taşımaktadır. Ortama verilen oksijeni kontrol ederek tek bir reaktörde değişken olarak aerobik, anoksik ortamlar oluşturmak sureti ile azot giderimi sağlamak mümkündür. Tek çamurlu aralıklı havalandırmalı sürekli aktif çamur sistemleri olarak adlandırılan bu sistemlerin en önemli avantajlarından biri azot giderimi tek bir hacimde gerçekleştiğinden karbon giderimine çalışan mevcut tesislere reaktör hacmi, boru vb. gibi ilave yatırımlar gerektirmeden uygulanabilmeleridir. Bu sistemler dışarıdan karbon kaynağı ilavesi ve nitrat geri devri ihtiyacını da ortadan kaldırdıklarından tek çamurlu önde ya da sonda denitrifikasyon sistemlerine göre belirgin üstünlük taşırlar. Aralıklı havalandırmalı aktif çamur sistemlerinin ilk yatırım ve işletme maliyeti diğer azot gideren sürekli sistemlere göre daha düşüktür. Aralıklı havalandırılan sistemde bir çevrim, birbirini takip eden aerobik ve anoksik fazlardan oluşur. Sistemin havalandınldığı aerobik fazda amonyak azotu nitrata dönüşür havalandırmanın kesildiği anoksik fazda nitrat, azot gazına indirgenir. Çıkış konsantrasyonları da buna bağlı olarak salınım gösterirler. Sistemin kararlı dengeye ulaşmasından sonra bir çevrimden diğerine çıkış konsantrasyonları sabit kalır. Sistemin spesifik parametreleri bir çevrim boyunca sistemin havalandınldığı zaman fraksiyonunu ifade eden havalandırma oranı AF ve bir çevrim süresinin hidrolik bekletme süresme oranını ifade eden çevrim süresi oranı CTR dır. Azot giderimine çalışan aralıklı havalandırmalı sürekli sistemler ile ilgili deneysel araştırmalar, sistem parametrelerinin proses performansı üzerine etkisi ve elde edilen azot giderim verimleri üzerine yoğunlaşmaktadır. Sistemin modellenmesine yönelik çalışmalar bulunmakla birlikte bu araştırmalarda dizayn parametreleri ile model arasındaki gerekli ilişki kurulmamıştır. Karşılaşılan problemler deneme yanılma metodu baz alınarak çözülmeye çalışılmakta ve temel prensipler dikkate alınmamaktadır. Sistem halen ampirik yaklaşımlar çerçevesinde dizayn edilmektedir. Bu kapsamda, bu çalışmanın amacı aralıklı havalandırmalı aktif çamur sistemlerinde azot giderim mekanizmasının esaslarının incelenmesi ve sistem tasarımı için güncel ve rasyonel yaklaşımın geliştirilmesidir. Tam karışımlı aerobik anoksik değişken sistemlerin doğru dizayn edilebilmesi ancak çok bileşenli modeller yardımıyla mümkündür. Bu çalışmada çok bileşenli Orhon, Artan modeli baz alınarak kesikli havalandırmalı aerobik anoksik aktif çamur sistemler için bir tasarım modeli geüştirilrniştir. Model simulasyonu çerçevesinde değişen tasarım ve işletme parametreleri için sistemin davranışı incelenmiştir. Model sistem parametrelerinin optimizasyounun sağlamak üzere revize edilmiş ve revizyon modeli destekli aralıklı havalandırmalı sürekli aktif çamur sistemlerinde azot giderimi için spesifik ve rasyonel bir dizayn prosedürü geliştilmiştir. Bu prosedür baz alınarak uygulanan sayısal bir dizayn örneği de çalışmada yer almaktadır. Sonuç olarak aralıklı havalandırmalı sürekli aktif çamur sistemleri sundukları ekonomik alternatif ve diğer azot giderim sistemlerine kıyasla sağladıkları yüksek giderim verimi nedeniyle tavsiye edilmektedir. Ancak bu sistemlerin dizaynının mevcut ampirik yaklaşımlar ötesinde rasyonel bir baza dayandırılması ve sistem mekanizmasının temel prensiplerinin anlaşılması gerekmektedir. Bu çalışma çerçevesinde aralıklı havalandırmalı klasik aktif çamur sistemleri için geliştirilen model simulasyonu ile sistem parametreleri ve sistem mekanizması incelenmiş ve sistem için spesifik bir dizayn prosedürü oluşturulmuştur. XIV