Biyolojik Arıtma

Biyolojik arıtma atık su içerisindeki çözünmüş organik maddelerin bakteriyolojik faaliyetlerle ayrıştırılarak giderilmesi işlemidir. Bakterilerin arıtma işlemini gerçekleştirebilmeleri için pH, sıcaklık, çözünmüş oksijen, toksik maddeler gibi parametrelerin kontrol altında tutulması gerekmektedir.

Uygulamaları; aktif çamur sistemleri, biyofilm sistemleri, stabilizasyon havuzları, havalandırmalı lagünler ve damlatmalı filtrelerdir.

Mikroorganizmalar ile atıksuların arıtılması çok basit olarak;

Bakteriler+Organik Madde+Oksijen –> Daha Çok Bakteri Hücresi+CO2+H2O+NO3 + SO4

formülü ile gösterilebilir.

Hemen hepsi kollodial olan, ön temizlemede arıtılmamış ve büyük bir kısmı gerçek çözünür maddelerden oluşan organik maddeler, bakteriler için mükemmel bir besin kaynağı oluştururlar. Atıksu içerisinde doğal olarak bulunan bakteriler üremek zorundadırlar. Bunun sonucunda ise;

1- Çözünmüş maddelerin bir kısmı bakteri hücresi haline dönüşür. Yani asimile olur ve sonuçta biyokütle olarak sudan uzaklaşır.
2-Bakterilerin parçalanma metabolizması işlemleri (disimilasyon) sonucunda CO2, NO3 ve SO4 şeklinde son ürünler meydana gelir. Organik maddeler, sadece kısmen mineralize olur ve geri kalan kısmı bakteri hücresi haline dönüşür. Her iki reaksiyonun da aerob (oksijenli) koşullarda olması zorunludur. Aksi takdirde Hidrojen Sülfür (H2S) oluşumundan kaynaklanan kötü kokulu bir bozulma reaksiyonu meydana gelir.

Diğer yandan organik maddenin hiç olmazs az bir kısmının aerobik bakteriler vasıtasıyla okside olması istenirse atıksu içinde mevcut olan oksijen buna yeterli olmayacaktır. Zaten, atıksuyun taşınması sırasında, kanalizasyon içindeki bakteriyel faaliyet bu su içindeki oksijeni büyük ölçüde tüketmektedir. Atıksu temizleme tesislerine genellikle siyaha yakın renkte ve H2S kokulu bir çamur halinde gelmektedir. Bu durumda ön temizleme işleminden sonra suyun tekrar oksijence zengin hale getirilmesi için büyük gayret sarfedilmelidir, bu iş mümkün olduğunca ucuza yapılmalıdır. 

Kum Filtrasyonu

Derin olmayan havuzların alt tarafına drenaj boruları yerleştirilerek, üstü yeterli yükseklikte ve uygun irilikteki kumla örtülür. Ön temizleme işlemi uygulanmış lağım suyu en ucuz oksijen temin sistemi olan, en fazla 20 cm yükseklikteki kaskatlardan (şelale) akarak yavaş yavaş toprağın altına doğru hareket eder ve bu sırada kum tabakasının üst tarafında kısa sürede yerleşen bakteriler vasıtasıyla oldukça iyi bir şekilde arıtılır. Havuz genellikle 12-24 saat sonra oksijen gereksinimini daha iyi karşılamak amacıyla geçici olarak kurumaya erkedilir (kesikli kum filtrasyonu). Bu tip tesisler bir çok büyük şehirde etkin bir şekilde uygulanmaktadır. Bu yöntemle 1 metrekarelik filtrasyon alanında, günde 1000 metreküp su arıtılabilmektedir. Bu sistem kuvvetli donlar dışında tatminkar bir şeklide çalışmaktadır. Bu şekilde temizlenmiş sular özellikle bakterilerden, kurt yumurtalarından ve benzerlerinden arındırılmış olmaktadır.

Kum filtrasyonu sisteminde tarla sistemi (atısuyun tarlalara akıtılması, bu yöntem günümüzde fazla kullanılmadığı için değinilmedi.) kadar geniş alanlara gereksinim yoktur ama buna rağmen yine de alan gereksinimi büyüktür.

Bu nedenle arazi tasarrufu amacıyla mümkün olduğu kadar çok temizleme katmanlarını üst üste kurma eğilimi artmaktadır. Bu ise doldurma, damlatma ve daldırma sistemleriyle mümkün olmaktadır.

Doldurma, Damlatma ve Daldırma Sistemi

Doldurma havuzları ark arkaya genellikle iki veya üç adet sıralanmış durumda olup, cüruf veya kok kömürü gibi kaba maddelerle veya kaba gözenekli taşlarla (aktif karbon, zeolit vb. de bu amaçla kullanılmaktadır.) doldurulmuştur. İlk önce havuzun birisi lağım suyu ile doldurulur ve suyun kirlilik derecesine göre 20 dakika ile 2 saat arasında bekletilir. Bu su birinci havuzdan ikinciye ve gerekirse üçüncü havuza alınmak suretiyle işleme devam edilir. Havuzların boşaltılmasıyla birlikte dolgu maddesinin gözenekleri derhal yine oksijenle dolar ve ikinci bir yüklemeye hazır hale getirilmiş olur.

Doldurma havuzları belli birü süre çalıştırıldıktan sonra dolgu maddeleri Zooglea denen sümüksü bir madde ile kaplanır. Zooglenın kelime anlamı yapışkan canlı kütle demektir. Bu isminden dolayı yanlış anlaşılabileceği gibi, özel bir lağım suyu organizması değildir. Burada söz konusu olan canlı kütle Enterobacter aerogenes, Corynebacterium laevaniforme, Escherichia ve Pseudomonas cinsleri, Nitrosomonas ve Nitrobacter, fekal streptokoklar gibi daha bir çok bakterinin oluşturduğu bir karışık floradır. Bunların çoğu sümüksü madde (mukus, mukoz) oluşturur ve bu nedenlede materyali kaplayan örtünün sağlam olmasına yol açar. Bunlar hemen hemen daima aerob yaşarlar. Ayrıca Zooglea’nın bileşimi, yer ve lağım suyu çeşidine göre önemli ölçüde değişmektedir. Mikrobiyologlar mevcut bakterilerin çeşit ve sayılarından suyun ne kadar kirli olduğunu ve suda hangi kirletici maddelerin bulunduğunu kolaylıkla saptayabilirler.

Zooglea suni olarak oluşturulamaz, kendiliğinden doğal olarak oluşur. Lağım suyu ile Zooglea arasındaki denge doğal olarak kurulur. Buna rağmen en azından bazı hallerde, parçalanma randımanının yönlendirilimesi mümkün olabilir. BazıNocardia cinsleri fenolleri parçalama yeteneğindedir. Bu mikroorganizmayı fenol içeren dökümhane atıksuyunda alıştırmak ve ondan sonra fenol parçalaması için Zooglea’ya ilave etmek mümkündür.

Zooglea içerisinde bakterilerden ayrı olarak genellikle Küfler, Algler, Protozoa ve yeterince kurt ve böcek larvalarıda bulunur. Aşırı miktarda olmamak kaydıyla böcek larvaları zararlı değildir.

Damlama tesisinde lağım suyu ve hava ile yükleme, doldurma sisteminde olduğu gibi kesikli değildir. Bunun yerine lağım suyu yavaşça, sabit veya dönen memelerden, kaba delikli materyalden oluşan çok katmanlı bir blok üzerine serpilir. Lağım suu yavaş yavaş aşağı inerken kovuklardan içeriye de hava dolar. Bu şekilde yeterli ve sürekli bir oksijen temini sağlanmış olur. Bu nedenle damlama tesisi kesiksiz olarak çalıştırılabilir.

Havalandırmalı daldırma tesisi lağım suyu ile doldurulduktan sonra alttan hava verilrek havalandırılır ve böylece lağım suyunun aynı zamanda sürekli hareketli olmasıda sağlanır.

Damlatma ve daldırma sisteminin beraber çalıştırılabileceği kombine tessilerde vardır. Bu tesiste Zooglea büyük, yuvarlak ve gözenekli plastik maddeden yapılmış plakalar üzerinde gelişir. Plakalar 2-3 m çapında olup, bir çoğu dikey olarak yan yana getirilmiş ve yatay olarak bir mil üzerine araları 15-20 mm olacak şekilde sıralanmışlardır. Bu plakalar yarısına kadar içinde lağım suyunun aktığı kanal içine daldırılır ve dakikada yarım ile bir devir yapacak kadar yavaş bir hızla döndürülür. Lağım suyuna dalma sırasında plakalar üzerinde oluşan Zooglea, lağım suyu ile dolar. Bunların biyolojik parçalanması ise suyun üstüne çıkıp hava ile temas ettiğinde vuku bulur. Havalandırma daldırma tesisi ve daldırmalı damlatma tesisi genellikle, temizleme havuzlarının önüne ve arkasına ayrı ayrı kurulur.

Damlatmalı filtrelerin Avantaj ve Dezavantajları

Avantajları
-Bakımı kolaydır.
-Enerji ihtiyacı küçüktür.
-Değişen debi ve yüklere karşı fazla hassas değildirler.
-İyi nitrifikasyon olayı meydana gelir.

Dezavantajları

-Fazla arazi ihtiyacı vardır.
-Verim yönünden esnek değildir

Damlatmalı Filtrelerde Arıtımda Rol Oynayan Protozoalar

Damlatmalı filtrelerdeki protozoalar üç ayrı bölge içinde faaliyet gösterirler. Bu bölgelere göre de
protozoa türleri değişiklik gösterir. Bu bölgeler ve protozoa türleri aşağıdaki gibidir.

1. Filtrenin yüzey ve yüzeye yakın bölgelerinde;

Trepomonas agilis,
Budo putrunis,
Caolpidium colpoda,
Vorticella microstoma

2. Filtrenin orta kısımlarında

Opercularia coarctata,
Litonotus fasciola,
Uronema marium,
Paramecium caudatum

3. Filtrenin alt kısımlarında

Ameoba verrusosa,
Arcella vulgaris,
Aspidisca costata,
Euplotes charon

türleri yer alır.

Damlatmalı Filtre Akış Diyagramı