[acemi_caylak]

Stabilizasyon Havuzları

Stabilizasyon havuzları insanlar tarafından kullanılan en eski arıtma sistemidir.

Stabilizasyon havuzları, oksidasyon havuzları ya da stabilizasyon lagünleri olarak da bilinir.

Stabilizasyon havuzları, ikincil arıtım ya da üçüncül arıtım amacıyla kullanılabilir.

2002 yılında yapılan bir çalışmaya göre, sadece ABD’de 7000 stabilizasyon havuzu bulunmaktadır.

Stabilizasyon havuzları; fakültatif, aerobik, anaerobik, havalandırmalı, yüksek hızlı havalandırmalı ve olgunlaştırma havuzları olarak sınıflandırılmakla beraber, genel olarak aerobik, fakültatif ve anaerobik olarak sınıflandırılır.

Fakültatif Havuzlar

Fakültatif stabilizasyon havuzları en çok kullanılan stabilizasyon havuzu çeşididir.





Atıksu arıtımı hem aerobik hem de anaerobik koşullarda gerçekleşir. Fakültatif havuzlarin derinliği 1-2,5 m arasında değişir. Havuzun en üst tarafı aerobik, ortası fakültatif, dip kısmı ise anaerobiktir. Havuzda bekletme zamanı 5 ila 30 gün arasında değişir. Bu havuzların en önemli avantajı ucuz ve kolay işletimleridir. Dezavantajları ise, çok yer işgal etmeleri ve özellikle H2S üretiminden kaynaklanan koku problemi, sinek oluşumudur.

Fakültatif havuzların biyolojisi

Oksidasyon havuzlarında arıtım asıl olarak bakteri ve alglerin faliyetleri sonucunda gerçekleşir. Atık arıtımı; aerobik, fakültafif ve anaerobik mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilir. Bu havuzlar, katıların dipte birikerek anaerobik olarak arıtılmalarını sağlar.

Okisdasyon havuzlarında, alg ve heterotrofik bakteriler dışında; ototrofik bakteriler ve zooplanktonlarda rol oynar.

Fotik zon (ışık alan bölge) da biyolojik aktivite: Işık alan bölgede fotosentez bir çok alg tarafından (yeşil alg, öglana ve diatoms) gerçekleştirilir.

Fakültatif havuzlarda klorofil-a konsantrasyonu 500 ile 2000 mg/L arasında değişebilir. En yaygın görünen alg türleri; Chlamydomonas, Euglena, Chlorella, Scenedesmus, Microactinium, Oscillatoria, ve Microcystis’dir.





Hangi alg türünün baskın olacağı bir çok faktöre bağlıdır. Genellikle, bulanık sularda hareketli algler baskındır. Çünkü bulanık sularda, ışığa doğru yönelerek gelen ışığı optimal şekilde kullanabilir. Alg fotosentezi, sıcaklığa ve ışığa bağlıdır.

Alg konsantrasyonunun yüksek olması durumunda ışık geçirgenliği 0,5 m
civarındadır. Ayrıca rüzgar; aerobik oksidasyonlara oksijen sağlaması, ototrofik ve heterotrofik mikroorganizmalar arasında gaz ve nutrient akışını sağlaması nedeniyle önemlidir. Havuzda rüzgarın olmaması durumunda, aerobik koşulların sağlanması, havuz ile atmosfer arasında ve heterotrof ile ototroflar arasında gaz akışının sağlanması zor olabilir. Bu durum özellikle, sıcak iklimlerde gözlenen stratifikasyon (tohumların çimlenebilmesi için gerekli olan soğuklama ihtiyacı) sonucunda gözlenir.

Stratifikasyon; farklı katmanlar arasındaki sıcaklık farkından oluşur. Üst kısımda daha sıcak olan ve epilimnion denen kısım, alt kısında ise; daha soğuk olan ve hipolimnion denen kısım bulunur.



Epilimnion ve hipolimnion arasındaki bölge ise termoklin olarak bilinir ve bu bölgede sıcaklık aniden düşer.

Algler ayrıca, azot ve fosfat kullanarak; azot, fosfor konsantrasyonunun düşmesine de yardımcı olurlar. Bazıları (mavi-yeşil algler) azotu bağlayabilirler, bazıları ise azotu; amonyum ve nitrat olarak alarak kullanırlar. Fotosentez özellikle alkalinitesi düşük suların pH değerinin artmasına sebep olur. Bu durum nutrient giderimi için uygun koşulların oluşmasına yardımcı olur. Örrneğin, yüksek pH değerlerinde fosfat, kalsiyum fosfat olarak çökelir ve amonyum amonyak olarak atmosfere karışır.

Ayrıca, alglerin fotosentez sonucu ürettikleri oksijen heterotrofik bakteriler
tarafından kullanılır. Gündüz güneşli saatlerde oksijen konsantrasyonu en yüksek değerindeyken akşama doğru oksijen konsantrasyonu azalır. (Geceleri kokunun artmasının temel nedeni budur.)

Oksidasyon havuzlarında ayrıca fotosentetik bakterilerde bulunur. Bunlar, H2S’i (H2O yerine) elektron verici olarak kullanır ve kükürt (S) üretirler. Böylece, koku problemine neden olan H2S gazı giderilmiş olur.

Oksidasyon havuzlarındaki alglerin aktiviteleri bakteri aktivitesi sonucu üretilen H2S ve amonyak nedeniyle düşebilir.

Heterotrofik aktivite

Heterotrof bakteriler, oksidasyon havuzlarında organik madde gideriminden sorumlu asıl mikroorganizmalardır. Fungusların ve protozoaların organik madde giderimindeki etkileri çok daha azdır.

Heterotrof bakterilerin aktiviteleri sonucunda üretilen CO2 ve amonyum, fosfat gibi inorganik maddelerde algler için besin kaynağı olup, alglerde fotosentez ile bakterilerin ihtiyacı duyacağı oksijeni üretirler.

Ölü algler ve bakteriler dibe çökerek burada çamur tabakası oluştururlar. Bu çamur tabakasında anaerobik koşullar oluşur. Tabandaki anaerobik bakteri aktiviteleri sonucunda metan, H2S, CO2 ve N2 (azot) gazı üretilir.

Sülfat indirgeyen bakterilerin H2S üretmelerinin sonucu olarak, oksidasyon havuzlarında fotosentetik bakteri olan mor sülfür bakterileri (purple sulfur bacteria) gelişebilir.

Fotosentetik bakteriler genellikle fakültatif havuzlarda alg tabakasının alt kısmında gelişir. Bu oldukça öemlidir çünkü anaerobik bakteriler tarafından üretilen H2S sülfür bakterileri tarafından kullanılarak alglerin sülfür toksisitesine maruz kalmasını engellerler.

Oksidasyon havuzlarının işletilmesinde en önemli problem, havuz çıkışındaki alg ve bakterilerin yumak oluşturmamaları ve çok düşük çökelme hızlarına sahip olmalarıdır. Havuz çıkışında biyokütleden dolayı çok az KOİ ve BOİ giderimi gözlenebilir. Çünkü çıkıştaki biyokütlede çürüyerek oksijen tüketimine ve BOİ ye neden olur. Bu nedenle bu biyokütleyi sudan ayırmak için özel tedbirlerin alınması gerekebilir.

Bunlardan en önemlileri mikrofiltrasyon, kum filtresinden geçirme, kimyasal çökeltme sayılabilir.

Zooplanktonların aktiviteleri

Zooplanktonlar algler ve bakteriler üzerinden geçinerek oksidasyon havuzunda alg ve bakteri populasyonunu kontrol etmede oldukça önemlidir.

Dolayısıyla, zooplanktonların oksidasyon havuzunda bulanıklık azaltıcı önemli bir rolü vardır.

Fakat zooplanktonlar stratifikasyonun gözlendiği havuzlarda olumsuz şekilde etkilenebilirler. Bunun nedeni ise, havuzun üst tarafında artan alg aktivitesi nedeniyle pH değerlerinin yükselmesi ve amonyak konsantrasyonunun artmasıdır.

Sıcaklığın Oksidasyon Havuzlarının İşletilmesi Üzerine Etkileri

Oksidasyon havuzlarında sıcaklık, hem alglerin hem de heterotrof bakterilerin aktivitelerini önemli ölçüde etkiler. Ayrıca sıcaklık tabana çöken çamurdaki anaerobik bakterilerin aktivitelerini de önemli derecede etkilemektedir.

15 °C’nin altındaki sıcaklıklarda metanojenik aktivite ve çamur hacminde herhangi bir azalma gözlenmez.

Soğuk havalarda güneş ışığının az olması nedeniyle fotosentetik aktivite azalır ve havuz anaerobik koşullarda olabilir. Bu nedenle havuzlara BOİ yüklemesi kış aylarında azaltılmalıdır. Örrnek olarak, kışın havuzlara BOİ yüklemesi 2,2 g BOİ5/m2.gün civarında tutulması gerekirken bu değer yaz aylarında 5,6 g BOİ5/m2.gün değerine kadar çıkarılabilir.

Sıcak iklimlerde havuz çıkışında BOİ konsantrasyonu 30 mg/L civarında olmasına rağmen alg nedeniyle havuz çıkışında askıda katı madde konsantrasyonu yüksektir.

Oksidasyon Havuzlarında Askıda Katı Madde, Azot ve Fosfor Giderimi

Oksidasyon havuzlarında genellikle aşırı alg büyümesi ve atıksudaki askıdaki katılardan dolayı katı madde içeriği yüksektir.

Algler havuz çıkış suyundan giderilmeden alıcı ortama verilmeleri durumunda alıcı ortamlarda oksijen tüketimine neden olabilirler. Dolayısıyla, havuz çıkışındaki alglerin kum filtrelerinden geçirme, mikrofiltrasyon veya yapay sulak alanlardan geçirmek (sazlari su kamışı ve su mercimeği ile doğal arıtma - ileride ayrıntılı olarak değinilecek) suretiyle sudan ayrılmaları gerekmektedir. Çıkışta bulanıklığın çok düşük olması istenirse, havuz çıkış suyu kimyasal koagülasyon ve çöktürme (bazen ilave olarak kum filtresi) prosesinden geçirilebilir. Fakat bu pahalı bir işlemdir.

Havuzlarda, azot giderimi bir çok mekanizma ile olmaktadır. Bunlardan en
önemlileri; nitrifikasyon/denitrifikasyon, amonyak olarak buharlaşma, alg alımı gibi.

Oksidasyon havuzlarında genellikle azot giderimi %40-80 arasındadır.

Fosfat giderimi ise daha düşük olup ortalama olarak %25 civarındadır. Fosfat giderimini arttırmak için havuza kireç, demir ya da alüm ilavesi yapılabilir.

Diğer Havuz Çeşitleri

Aerobik havuzlar: Aerobik havuzlar genellikle çok sığ olarak inşa edilirler (0,3-0,5 m) ve karıştırılarak hem ışığın tüm havuz derinliğine difüz etmesi hem de ilave oksijen transferi sağlanır. Aerobik havuzlarda bekleme zamanı genellikle 3-5 gün civarındadır.

Havalandırmalı lagünler: Havalandırmalı lagünler genellikle 2-6 m derinliğinde olup bekleme zamanı 10 günden düşüktür. Genellikle kirlilik yükü yüksek evsel atıksuların arıtımında kullanılır. Mekanik olarak havalandırılırlar. BOİ giderim verimi; verilen hava miktarına, sıcaklığa, atıksuyun çeşidine bağlı olmakla beraber genellikle 5 günlük bir bekleme zamanında %85 arıtım elde edilebilmektedir.

Anaerobik Lagünler: 2,5-9 m derinliğinde olup, genellikle yüksek bekleme zamanına (20-50 gün) ihtiyaç duyarlar. Bu havuzlar genellikle yüksek organik madde konsantrasyonuna sahip atıksular iiçn bir ön arıtım şeklinde düşünülürler.

Organik maddeler anaerobik şartlarda CH4, CO2 gibi gazlara dönütürülür.

Bu havuzlar mekanik bir ekipmana ihtiyaç duymamakla beraber, genellikle çamur üretimleri de düşüktür. En önemli dezavantajları ise, özellikle sülfat indirgeyen bakterilerin aktiviteleri nedeniyle üretilen H2S’den kaynaklanan kokudur. Bu havuzlarda atıksu arıtımı 10 °C’nin altında tamamen durur.

Karakteristik olarak düşük BOİ konsantrasyonuna sahip evsel atıksuların arıtımı için uygun değillerdir.

Olgunlaşma (maturasyon) veya üçüncül havuzlar: Genellikle 1-2 m derinliğinde olup, aktif çamur veya damlatmalı filtrelerden çıkan atıksuların üçüncül arıtımları için kullanılır. Bekleme zamanı genellikle 20 gün civarındadır. Oksijen, alg büyümesi ve mekanik ekipmanlar ile sağlanarak nitrifikasyon da hedeflenir. İkincil arıtımdan sonra kullanılan olgunlaştırma havuzlarının asıl amacı, atıksuda ilave BOİ ve nutrient giderimi sağlamak, ayrıca patojen bakterilerin ilave olarak inaktive edilmesidir.

Oksidasyon Havuzlarında Patojen Giderimi

Oksidasyon havuzlarında patojenlerin giderimi ya da inaktive edilmesi bir çok faktöre bağlı olup bunlardan önemlileri; sıcaklık, güneş ışığı, pH, makro bakteriler tarafından kullanım, çökelebilen katılara patojenlerin tutunarak giderilmesi.

Bakteriyel patojenlerin giderilmesinde önemli faktörler

Oksidasyon havuzları önemli derecede (%90-99) indikatör organizma ve patojen giderebilme kapasitesine sahiptir.

Oksidasyon havuzlarında fekal koliform giderimi sıcaklık, bekleme zamanı ve pH ile artmakta iken, giriş BOİ5 değeri ve derinlikle azalmaktadır.

Koliform gideriminde diğer önemli faktörler ise; havalandırma, algler tarafından üretilen antibakteriyel hücre dışı bileşikler, nutrient tüketimi ve güneş ışığı yoğunluğudur.

Oksidasyon havuzlarında etkili bakteri giderimi için bir çok neden vardır;

1. Uzun bekleme zamanı

2. Fotosentez sonucu artan pH. Genellikle fekal koliform konsantrasyonu pH değerinin 9’un üzerine çıkmasıyla azalır. Yapılan bir çalışmada, Chlorella ve E.coli’nin birlikte büyümeleri incelenmiştir. Yapılan çalışmada fotosentez sonucu artan pH’ya bağlı olarak E.coli konsantrasyonunda ciddi bir azalma gözlenmişken, pH değerinin 7,5’de sabit tutulması durumunda ise Chlorella ve E.coli birlikte yaşayabilmişlerdir.

3. Zooplanktonlar tarafından bakterilerin yenilmesi bakteri popülasyonunu önemli ölçüde azaltabilir.

4. Güneş ışığı ile inaktive edilmesi: Aquatik (sucul) ortamda koliform grubu organizmaların ve diğer bakterilerin giderilmesinde UV-B (dalga boyu 280-320 nm)’nin önemli rol oynamasına rağmen, daha geniş dalga boyları da bakterilerin inaktivasyonunda rol oynayabilir. UV ışığı genellikle su kolonundan iyi bir şekilde geçemediği için, görünür ışık bakterilerin ölümünde etkilidir. Görünür ışığın koliform giderme veriminin artan oksijen konsantrasyonu ve artan pH ile arttığı bilinmektedir.