Kağıt üretimi atık su tesislerinde aktif çamur yöntemiyle arıtma sistemlerinin arızalarının nedenleri analizi

Thread Content

Kağıt endüstrisindeki aktif çamur yöntemiyle arıtma sistemlerinde birçok yaygın sistem bileşeninde işletme ile ilgili anormallikler bulunmaktadır. Bu anormalliklerin toplanarak analiz edilmesi, öncelikli olarak çözülmesi ve kavranması gereken bir konudur; bu da sistemimizin değerlendirme yeteneğinin geliştirilmesine büyük ölçüde yardımcı olur. Aşağıda, saha operasyon yöneticilerinin sistem arızalarını daha iyi anlamalarına yardımcı olmak amacıyla, tüm sistemde sık görülen arızaların ayrıntılı neden analizleri yer almaktadır. 1. pH değerindeki anormal dalgalanmaların nedenleri pH değerindeki anormal dalgalanmalar esas olarak üretim alanlarından salınan asit ve baz türü maddelerle ilgilidir. Büyük kağıt üretim şirketlerinde, asit-baz atıkları esas olarak ekipmanların düzenli temizlenmesinden kaynaklanmaktadır. 2. Giriş suyu miktarı ve kalitesinin analizi: Giriş suyu miktarı genellikle sabit kalır; ancak bir kaza durumunda drenaj olursa, üretim hattı tankları ve ekipmanları temizlemek için büyük miktarda su kullanır. Ayrıca kaza durumlarında çok miktarda ham madde ve kimyasal atılır. Bu tür atık sular atık su arıtma tesislerine aktığında sistem üzerinde oldukça büyük bir yük oluşturur. Bu da ilk çökeltme havuzlarından ve biyokimyasal arıtma havuzlarından elde edilen atık suların COD içeriğinin yüksek olmasının nedenidir. Atık suda bulunan ham maddelerin çoğu lif ve doğrusal amilozdur; özellikle doğrusal amilozun molekül ağırlığı yüksektir ve fizikokimyasal çökme özelliği de zayıftır. Ayrıca, karışım içindeki dağıtıcı maddeler de PAC ve PAM gibi fizikokimyasal arıtma maddelerinin koagülasyon etkinliğini olumsuz etkilemektedir. Bunlar, gelen atık suyun miktarı ve kalitesinin sisteme olan etkileridir. 3. Ayarlama havuzundaki aşırı çökelti etkilerinin analizi: Ayarlama havuzundaki aşırı çökelti, günlük gelen suda bulunan filtre edilmemiş kalsiyum karbonat parçacıkları ve kağıt liflerinden kaynaklanmaktadır. Düzenleme havuzunun karıştırma düzeneğinin merkezde olması nedeniyle, bu düzeneğin yarattığı santrifüj kuvveti, büyük miktarda çökeltinin havuzun dört köşesinde birikmesine yol açar; bu da düzenleme havuzunda aşırı çamur birikiminin başlıca nedenidir. Düzenleme havuzundaki kuyularda özel bir aeration cihazı bulunmadığı için, çöken çamur anaerobik koşullar altında hidroliz-asitlenme reaksiyonu geçirir. Bu durum, gelen atık suların istemsiz olarak önceden işlenmesine yol açar; yani havuzdaki çamurun hidroliz-asitlenme reaksiyonları ayarlanarak, büyük moleküllü kağıt lifleri ve doğrusal amilozlar, küçük moleküllü ve kolayca parçalanabilen organik maddelere dönüştürülür. Bu işlemin organik maddelerin parçalanma oranı yaklaşık %10’dur. Düzenleme havuzuna giren atık suların pH değeri ile düzenleme havuzundan çıkan atık suların pH değerinin karşılaştırılması sonucunda, düzenleme havuzundan çıkan suların pH değerinin, havuza giren suların pH değerinden yaklaşık 0,5–1,0 daha düşük olduğu görülür. Bu, havuzdaki çamur birikimi nedeniyle meydana gelen hidrolitik asitleşme reaksiyonunun güçlü bir kanıtıdır; ayrıca bu pH değeri farkından da hidrolitik asitleşme reaksiyonunun derecesi hakkında bilgi edinilebilir. Çok tipik bir şekilde, bu fark yaz aylarında kış aylarına kıyasla belirgin şekilde daha yüksektir. Sıcaklığın hidrolitik asitleştirme reaksiyonu üzerindeki etkisi buradan anlaşılmaktadır. 4. Fizikokimyasal bölgede flokülasyon etkinliğinin düşük olmasının nedenlerinin analizi: Fizikokimyasal bölgede flokülasyon etkinliğinin düşük olması birçok faktöre bağlıdır; bunlar arasında gelen atık suyun dispersan içeriğinin aşırı yüksek olması, flokülan ve koagülant dozlarının en uygun aralıkta olmaması, pH değerinin etkisi, hızlı ve yavaş karıştırma sorunları, yük akış hızı ilişkisi, atık sudaki askıda katı madde miktarı ve kolayca floküle olmayan maddelerin fazla bulunması yer alır. Yukarıdaki etkenler doğrultusunda, aşağıda ayrıntılı bir arıza analizi yapılacaktır. (1) Dağıtıcı maddelerin etkisi: Büyük bir kağıt üretim şirketi, hamuru kağıt makinesinin halısında eşit şekilde dağıtarak topaklanmasını önlemek için dağıtıcı maddeler kullandı. Dağıtıcılar ve flokülanlar, zıt etki gösteren iki tür kimyasal maddedir. Kağıt makinesinde filtreleme işleminden geçen beyaz su, dağıtıcı maddeler açısından zengindir. Atık sular aracılığıyla bu dağıtıcı maddeler açısından zengin atık sular, atık su arıtma tesislerine ulaşır ve bu da flokülant eklenerek fizikokimyasal çökeltme işleminin yapıldığı bölgeyi etkiler. Tipik olarak, flokülant ve koagülan eklenmesinin ardından askıdaki parçacıklar büyük floklar oluşturamaz; insanların gördüğü ise küçük ve kolayca flokeleşmeyen askıda kalan parçacıklardır. Bu tür küçük parçacıklar su akışının etkisiyle kolayca hareket eder ve ilk çökeltme havuzunda düşme özellikleri ideal değildir. Yüksek yük durumlarında bu parçacıklar kolayca ilk çökeltme havuzundan dışarı akabilir ve bunun sonucunda ardından gelen biyokimyasal sistemler etkilenebilir. (2) Flokülant ve koagülan dozlamaları en uygun aralıkta değildir. Flokleştiricilerin ve koagülanların dozu ile bu ikisinin oranı son derece önemlidir; bu, flokların çökme verimliliğini artırmanın ve flokleştirici ve koagülan kullanım miktarını azaltmanın anahtarıdır. Koagülan PAC yeterince eklenmediğinde, birinci aşama yavaş karıştırma havuzunda başlangıçta ince ve ara suyu berrak olan bir karışım oluşamaz; özellikle ara suyunun berraklığı, PAC gibi koagülan maddelerin kullanımının uygun olup olmadığını sahada belirlemede kritik bir faktördür. Aksine, aşırı miktarda flokülant ve flokülasyon yardımcısı kullanmak da en iyi flokülasyon etkisini sağlayamaz. Aşırı miktarda koagülan ve flokülant eklenmesi durumunda, karışım içinde oluşan jelatinsi yapılar oldukça iri olur. Ancak aynı sorun şu ki, aşırı miktarda kimyasal eklenmesine rağmen, bu iri jelatinsi yapılar arasındaki boşluklardaki su berraklaşmaz. Esas olarak, aşırı miktarda kimyasal kullanılması sonucunda iri jelimsi yapılar oluşsa da, bu yapılar yavaş karıştırma havuzundaki hidrolik karıştırma etkisiyle çok kolay kırılır. Kırılan bu jelimsi yapıların flokülasyon özelliği ise zayıftır; bu durumda kırılan yapılar, ara su içinde bulunan bulanık parçacıkları oluşturur. Tüm fiziksel dozajlama bölgesinin yapısına bakıldığında, hızlı karıştırma havuzunun önünde bir pH ayarlama havuzu bulunduğu görülmektedir; pH değeri ayarlandıktan sonra atık suya koagülant ve yardımcı koagülantlar eklenerek en iyi sonuç elde edilebilir. Hızlı karıştırma havuzuna PAC veya benzeri flokülantlar ekildikten sonra hızlı karıştırma, flokülasyon etkisini olumsuz etkilemez; aksine, eklenen flokülantların atık suyun tamamına hızla karışmasını sağlayarak yavaş karıştırma havuzunda ilk aşama olan jelatinsi yapıların oluşması için zemin hazırlar. Yavaş karıştırma havuzundaki yavaş karıştırmanın amacı da, oluşan jelatini daha da yoğunlaştırarak büyütmek ve su akışının kuvvetinin oluşan jelatini bozmasını engellemektir. Bu atık su arıtma tesisinde kullanılan koagülant, PAM’dır (poliakrilamid). Tasarıma göre dozajlama noktası ilk yavaş karıştırma havuzudur; bu durumda ikinci yavaş karıştırma havuzu da, ilaç uygulaması sonucunda floküllerin daha da büyümesi için bir koagülasyon alanı sağlar. 5. İlk çökeltme havuzunun çalışma arızalarının nedenlerinin analizi: İlk çökeltme havuzundaki çalışma arızaları, esas olarak ilaçlama sonrası atık suların fizikokimyasal yollarla floke edilmesinden sonra çamur ve suyun ayrılması işleminin gerçekleştirildiği alanda meydana gelir. Eğer çamur ve suyun ayrılması işlemi yeterli düzeyde yapılamazsa, bu durum kaçınılmaz olarak sonraki biyokimyasal arıtma sisteminin normal şekilde çalışmasını olumsuz etkiler. İlk çökeltme havuzundaki çamur-su ayrımı etkili değildir; bunun nedeni, inşaat tasarımı sırasında ortaya çıkabilecek sorunların yanı sıra, daha çok kimyasal madde eklenen bölümde kullanılan koagülan ve yardımcı koagülan maddelerinin uygun olmamasıdır. Yetersiz dozajın neden olduğu yetersiz flokülasyon ile aşırı dozajın neden olduğu aşırı büyük floküllerin ilk çökeltme havuzundaki çamur-su ayrımı sırasında kırılması sonucu aynıdır. İlk çökeltme havuzundaki kalma süresi, floküllerin tamamen çökelmesi için gerekli olan süreyi karşıladığında, havuzdan çıkan su berrak olur ve içinde çökelmemiş parçacıklar bulunmaz. Aksine bu durum, flokülasyon parçacıklarının ilk çökeltme havuzundan dışarı akmasına neden olur ve bu da sonraki biyokimyasal sistemleri etkiler. İlk çökeltme havuzundaki çamur atma arızalarının çoğu, çamur atma ekipmanlarında meydana gelen arızalardan kaynaklanmaktadır. Çamur pompasındaki arızalar, zamanında çamur atılamaması, gelen atık suların yüksek miktarda askıda parçacık içermesi ve buna rağmen çamur atma miktarının artırılmaması gibi durumlar başlıca nedenlerdir. İlk çökeltme havuzunda aşırı çamur birikimi olup olmadığını gözlemlerken, odak noktası çamur kazıyıcısının sorunsuz çalışıp çalışmadığıdır. Eğer çamur kazıyıcısında sarsıntı veya kayma meydana gelirse, ilk çökeltme havuzunda aşırı çamur birikimi sorunu olup olmadığını kesin olarak teyit etmek gerekir. 6. Biyofiltrelerin yaygın çalışma sürecindeki arıza analizi: Biyofiltrelerin çalışması sırasındaki arızalar esas olarak, gelen sudaki dalgalanmaların oluşmuş biyofilm üzerindeki etkisinden kaynaklanır. Eğer biyolojik filtreler etkin bir şekilde çalışmazsa, bu durum sonraki aktif çamur yöntemi sistemleri üzerinde büyük bir baskı yaratır. Biyolojik filtrelerdeki yaygın arıza nedenleri aşağıda açıklanmıştır. (1) pH değerindeki anormalliklerin biyolojik filtre arızalarına neden olma şekli: Biyofilm de aktif çamur gibi, pH değerlerindeki anormal dalgalanmalara karşı dayanıklılık açısından aktif çamur yöntemine kıyasla daha güçlü olsa da, anormal pH değerlerine sahip atık suların etkisiyle büyük zarar görebilir. Biyofilmin yüzeyindeki mikroorganizmalar darbe aldığında ölüp dökülür; bunun ardından iç kısımdaki mikroorganizmalar da darbe alarak dökülür ve sonuçta tüm biyofilm dökülür. Dökülen biyofilmler, biyofiltrelerin filtre malzemesi aralıklarını kolayca tıkar; bu da su akışının engellenmesine ve taşmaya neden olur. Biyofilmler, pH değerindeki değişiklikler nedeniyle soyulduktan sonra belirli bir otomatik onarım süresine ihtiyaç duyar; genellikle pH değerlerindeki anormal dalgalanmaların etkisi ortadan kaldırıldıktan sonra iyileşmek için yaklaşık 1 hafta gereklidir. (2) Biyofilmlerin kötü büyümesi: Tipik biyofilm büyüme bozuklukları esas olarak biyofilmin aşırı kalın veya aşırı ince olmasından kaynaklanır. Ayrıca, daha sık görülen bir durum da biyofilmin kalınlığının düzensiz olmasıdır. Biyolojik arıtma havuzunun giriş suyundaki organik madde miktarıyla ilgili olmasının yanı sıra, giriş suyundaki besin maddelerinin yeterli olup olmamasıyla da ilgilidir. Giriş suyundaki organik madde miktarı çok düşük olduğunda biyolojik film ince kalır ； Giriş suyundaki organik madde miktarı çok yüksek olduğunda, biyofilmler hızla büyür ve genellikle filtre malzemeleri üzerinde aşırı kalın biyofilmler oluşur. Gerçek uygulamalarda biyofilmin aşırı kalın olduğu tespit edilmiştir ve organik maddelerin giderilme oranı, biyofilmin ince olmasına kıyasla mutlaka daha yüksek değildir. Bunun nedeni, biyofilmin atık suda bulunan organik maddeleri giderme verimliliğinin, biyofilmin atık suyla olan etkili temas alanıyla ilgili olması ve film kalınlığıyla ilgili olmamasıdır. Atık suda besin maddelerinin yetersizliği, aktif çamur yönteminin işletilmesindeki besin madde ihtiyacı gibi anlaşılabilir. Bu nedenle, biyolojik filtreye su girmeden önce besleyicilerin eklenmesi gerekmektedir. Besin maddelerinin miktarının belirlenmesinde, biyolojik filtrelerde ve aktif çamur yöntemindeki mikroorganizmaların besin maddelerine olan ihtiyacı göz önünde bulundurulduğundan, besin maddesi içeren organik maddelerin içerik değerlerinin seçimi oldukça önemlidir. Bu büyük kağıt üretim şirketinin atık su arıtma tesisinde, biyolojik kulelerin önüne eklenen besleyicilerin miktarının hesaplanmasında kullanılan giriş suyundaki organik madde değeri, ilk çökeltme havuzundan çıkan sudaki organik madde içeriğinden alınmaktadır. Bu tür bir hesaplama yöntemi, biyolojik filtrelerde kullanılmamış besin maddelerinin oluşmasına neden olur; bu besin maddeleri daha sonra aktif çamur sistemine akarak yeniden kullanılır. Görünüşte bu tür besin maddelerinin eklenmesinde bir sorun yok gibi görünse de, gerçekte biyolojik filtrelerde aşırı miktarda besin maddesi bulunduğundan ve biyolojik filtrelerin üst kısmının olmamasından dolayı, filtre malzemesinin yüzeyinde büyük miktarda alg oluşmaktadır. Bu durum, biyolojik filtrelerin arıtma verimliliğini de düşürür; genellikle arıtma verimliliği %10 oranında azalır. Bunun nedeni, üreyen alglerin atık suda bulunan organik maddeleri parçalama yeteneğine sahip olmamasıdır; bunların büyüme ve çoğalma için ihtiyaç duydukları enerji sadece besin maddeleri ve güneş ışığından gelir. Biyolojik filmdeki renkte görülen süt beyazı değişiklikler konusunda yeterli bilgi bulunmamaktadır; giriş suyunun kalitesi ve sistemin çalışma durumu göz önünde bulundurulduğunda, bunun biyolojik filmdeki ipliksi bakterilerin şişmesiyle ilgili olduğu düşünülmektedir. Mikroskopik inceleme, süt beyazı renkteki misel kümelerinin çok sayıda ipliksi hücreden oluştuğunu göstermektedir. Filamentöz hücrelerin etrafında neredeyse hiç protozoa bulunmamaktadır; bu durum, biyocoenoz analizlerinde de anlaşılabilir bir durumdur, çünkü filamentöz hücreler, serbest bakteriler ve küçük bakteri kümeleri gibi protozoalara yiyecek sağlayamazlar. Filamentöz hücrelerin de suyu arıtma yeteneğine sahip olması nedeniyle, bu hücreler biyolojik filmde büyük miktarda çoğaldığında, tüm biyolojik filtrenin atık sulardaki organik maddeleri giderme oranının belirgin şekilde azalmadığını, sadece hafifçe düştüğünü görebiliriz. Bu oran genellikle normal bir biyolojik filmin organik maddeleri giderme oranından yaklaşık %10 daha düşüktür. Bu tür ipliksi diş mikroskobu ile yapılan gözlemlere göre, aktif çamur yöntemindeki ipliksi bakterilerin genişlemesiyle ortaya çıkan özelliklere benzer özelliklere sahip ipliksi bakteriler bulunmaktadır; yani bunlar ince uzun, sert ve kolayca bükülemeyen yapıdadır ； Yumuşak yapıda olanlar da vardır; bunlar biyofilmlere özgü ipliksi hücrelerdir. Kısacası, ipliksi hücrelerin yoğun çoğalması, biyolojik filtrelerdeki biyofilm üzerinde süt beyazı renkte dağınık hücre kümeleri oluşmasına neden olur. Bu durum, bakteri kümelerinin filtre malzemesine anaerobik tabakanın adsorpsiyon gücüyle tutunmasından farklıdır; çünkü süt beyazı renkteki ipliksi hücreler, atık suların etkisine karşı koymak ve filtre malzemesinden düşmemek için esas olarak hücre yüzeylerindeki sıkı yapıya dayanır. Biyofilmler süt beyazı renkte hücreler üretse de, atık sulardaki organik maddelerin parçalanma kapasitesinde belirgin bir düşüş olmaz; ancak bu tür ipliksi hücrelerin, sonraki aktif çamur sistemlerinde ipliksi bakterilerin çoğalmasına yol açtığı görülür. Ana neden, günlük işletim sırasında belirli miktarda bu tür beyaz biyofilmin dökülerek sonraki aşındırma havuzlarına gitmesidir. Başlangıç aşamasında, çevreye uyum sağlayamadıkları için filamentöz hücreler biyofilmlerden aeration tanklarına geçer ve burada etkili bir şekilde hayatta kalmakta zorlanırlar; bu yüzden aeration tanklarında bir patlama meydana gelmez. Ancak zamanla, ayrışarak aerasiyon havuzuna giren bu tür filamentöz mikroorganizmaların bir kısmı yeni ortama uyum sağlayacak ve böylece aerasiyon havuzunda baskın bir popülasyon oluşturarak aktif çamur sisteminin genel işleyiş kalitesini etkileyecektir. 7. Aerasyon havuzlarının çalışması sırasında sık görülen arızaların nedenlerinin analizi (1) Aerasyon havuzu yüzeyindeki köpüklerin oluşum nedenleri Aerasyon havuzu yüzeyindeki köpükleri analiz ederken, temel bir gerçeği göz önünde bulundurmamız gerekir; o da, oluşan köpüklerin havuzdaki karışımın yoğunluğundan daha düşük bir yoğunluğa sahip oldukları için yüzeyde kalmasıdır. Bu nedenle, aeration tanklarında neden yüzey katmanı oluştuğunu belirlerken bu açıdan başlanabilir. Uygulamadaki işleyiş açısından bakıldığında, asıl sebep kabarcıkların cürufa karışmış olmasıdır. Kabarcıkların köpük oluşumundaki etkeni olarak, onların sadece köpüğü yükseltmesi söz konusudur; ancak kabarcıkların neden köpüğü kaldırabildiği, kesin olarak belirlenmesi gereken temel nedendir. Hava enjeksiyonunun varlığı nedeniyle kabarcıkların oluşumunun kaçınılmaz olduğu söylenebilir. Dolayısıyla, asıl sorun aktif çamurun hava kabarcıklarını emme ve sarma yeteneğine sahip olup olmamasıdır. Eğer böyle bir yetenek mevcutsa, hava kabarcıklarını emdikten sonra bakteri kümeleri doğal olarak sıvının yüzeyinde yüzecektir; bu da aerasyon havuzlarının yüzeyindeki tortuların nedenini açıklar. Aktif çamurun hava kabarcıklarını emme yeteneği esas olarak aktif çamurun kendisine bağlıdır. Kendi yapısından aşırı miktarda yapışkan madde salgılandığında, aktif çamurun yapışkanlığı büyük ölçüde artar ve bu da küçük hava kabarcıklarını emme kapasitesini güçlendirir. Geri dönüp kabarcıkların oluşum nedenlerini tekrar analiz edelim. Daha önce de belirtildiği gibi, aeration işlemi büyük miktarda küçük hava kabarcıkları oluşturur ve bunlar yapışkan aktif çamurlar tarafından emilir; bu da sonuçta yüzen tortuların oluşmasına neden olur. Ayrıca, kabarcıkların oluşum nedeni, aktif çamurun organik maddeleri parçalarken saldığı ve karbondioksit ile hidrojen gibi maddeler içeren kabarcıklardır. Bu tür kabarcıklar, pratikte yapışkan özellikteki aktif çamurun adsorpsiyon sonucu tortu oluşturmasına daha kolay yol açar. Aynı şekilde, aktif çamur karbon-nitrojen oranındaki dengesizlik nedeniyle denitrifikasyona uğrarsa, yine kabarcıkların oluşması sonucu yüzen tortular meydana gelir. Sıvı yüzeyindeki köpüklerin hangi özellikteki kabarcıklar tarafından oluşturulduğunu belirlemek, işletme yönetiminde prosesin nasıl ayarlanacağı açısından son derece gereklidir. Burada sıkça kullanılan ayırma yöntemi aktif çamur çökme oranıdır. Aktif çamurun çökme oranı incelendikten sonra, ölçü kabındaki sıvı yüzeyindeki köpükler incelendiğinde, sıvı yüzeyindeki köpüklerin içinde hava kabarcıkları olduğu net bir şekilde görülebilir. Bu durumda görülen hava kabarcıkları havalandırma işleminden kaynaklanmaktadır ve biz gözle sıvı yüzeyindeki köpüklerin içindeki hava kabarcıklarını göremeyiz; ancak mikroskop altında incelendiğinde bu kabarcıkların aktif çamurun kendi organik maddelerini parçalarken ürettiği kabarcıklar olduğu söylenebilir. Buradaki fark, kabarcıkların boyutları açısından yapılan karşılaştırmanın göstergesidir. Diğer yandan yapılan karşılaştırma, sıvı yüzeyindeki köpüğün hızlı ve hafif bir şekilde karıştırılmasıdır. Eğer köpük karıştırıldıktan sonra tekrar aşağıya inerse, bu durumda köpük içindeki kabarcıkların aktif çamurun organik maddeleri parçalarken ürettiği gazlardan veya aktif çamurun denitrifikasyon süreci sırasında oluşan gazlardan kaynaklandığı söylenebilir. Ve yüzeydeki köpükler karıştırıldığında bile belirgin bir şekilde köpüklerin aşağı inmediği durumlarda, çoğunlukla bu aşamada yüzeydeki köpüklerin içinde bulunan hava kabarcıklarının, aktif çamurun havalandırılması sırasında oluşan hava kabarcıkları olduğu düşünülür. Bu, sıvı yüzeyinin karıştırılmasının ardından ortaya çıkan olgular üzerinden sıvı yüzeyindeki köpüklerin oluşum kaynağının belirlenmesidir. (2) Aktif çamurun toprak kokusunun oluşum nedeni: Biyokimyasal reaktörde yapılan kontroller sırasında belirgin bir toprak kokusu alınır; bu koku esas olarak aktif çamurun organik maddeleri parçalama ve kendi üreme metabolizması sürecinde ürettiği özgün koddur. Aktif çamurda canlı bakteri hücrelerinin yanı sıra ölü bakteri hücreleri de bulunur ve böylece oluşan aktif çamur da çamurun özelliklerine sahip olur. Aerasyonun etkisiyle aktif çamur içindeki çeşitli kokular da aerasyon yoluyla dışarı çıkarılır; bu da insanların aerasyon havuzlarının çevresinde devriye gezerken toprak kokusu almasının başlıca nedenidir. Burada aktif çamurun kötü kokusu konusunda olumsuz bir tutum sergilenmemektedir; aksine, aktif çamurun normal işlevlerini doğrulamak için böyle bir koku gereklidir. Eğer biyokimyasal reaktörde kötü koku alınamıyorsa veya başka bir koku hissediliyorsa, o zaman aktif çamur sisteminde bir sorun vardır ve derinlemesine bir inceleme yapılması gerekir. Aktif çamurun balık kokusunun şiddeti, sıcaklık ve aktif çamurun reaksiyon derecesiyle ilgilidir. Yaz aylarında, biyokimyasal havuzlardaki toprak kokusu, yüksek sıcaklıkların etkisiyle daha fazla uçar ve bu da yazın toprak kokusunun daha kolay hissedilmesinin nedenidir ； Kışın ise tam tersi. Aynı zamanda, aktif çamurun topraksı kokusu, biyokimyasal sistemin reaksiyon şiddetiyle de ilgilidir; aşırı yüksek bir aktif çamur konsantrasyonu kontrol edildiğinde biyokimyasal reaksiyonlar da şiddetlenir ve yine daha güçlü bir topraksı koku hissedilir. Uygulamada, toprak kokusunun yoğunluğunun, aktif çamur sisteminin iyi bir çalışma durumunda olup olmadığını belirlemede kullanılabileceği görülmüştür. Genellikle, aktif çamur yükü aşırı yüksek olduğu ve aktif çamur yaşlanma aşamasında olduğu zamanlarda, insanlar yoğun aktif çamur kokusunu almakta zorlanırlar. Bu, aktif çamurun işletim koşullarını kapsamlı bir şekilde değerlendirmede oldukça faydalıdır. Biyokimyasal havuzda aktif çamurun topraksı kokusunun yanı sıra, özellikle asidik veya alkali bir koku da alınabilir. Bunun temel nedeni, biyokimyasal sistemlere aşırı yüksek veya aşırı düşük pH değerlerine sahip atık suların girmesidir; bu da biyokimyasal sistemdeki toplam aktif çamur karışımının pH değerinde anormal dalgalanmalara yol açmaktadır. Bu tür durumlarda, insanlar biyokimyasal sistemlerin etrafında kolayca asidik veya alkali bir koku alabilirler; bu durumda biyokimyasal sistemlerin ayarlanması son derece gereklidir, aksi takdirde bu sistemlere gereksiz zararlar verilebilir. (3) Aerasyon havuzlarındaki köpük sorunu: Aerasyon havuzlarında köpük oluşumunun nedenleri çeşitlidir ve analizi de oldukça karmaşıktır; ancak pratikteki düzenlilik açısından yine de izlenebilecek belirli bir düzen vardır ve bu durum aşağıdaki yönlerden analiz edilip ele alınabilir. 1) Aerasyon havuzundaki yüzey katmanı, bir dereceye kadar köpüklerden oluşur. Kabarcıkların sürekli birikmesiyle köpük giderek daha da kalınlaşır ve bunun sonucunda köpüğün iç kısımlarında anaerobik koşullar oluşarak kararmalar meydana gelir. Çözünen köpüklerin dağılması ve yeni köpüklerin oluşumu, birbirleriyle olan etkileşimleri sonucunda köpük tabakasının nihai kalınlığını belirler. Çözünerek dağılan köpükler ise ikinci sedimentasyon tankından çıkan suyun bulanıklığının başlıca nedeni olur ve aynı zamanda suyun organik madde içeriğindeki artışın da sebebidir. Yukarıdaki analizlerden yola çıkarak, biyokimyasal havuzlarda köpük oluşumuna büyük önem vermemiz gerektiğini, bunun biyokimyasal havuzların yüzeyindeki tortu oluşumunu teşvik etmesini önlemek için gerekli olduğunu düşünüyoruz. 2) Aeration tanklarında oluşan köpükler, aktif çamurun viskozitesinin yüksek olmasıyla ilişkilidir; aynı şekilde, köpük oluşumunun da aktif çamurun viskozitesiyle bağlantılı olduğu görülebilir. 3) Biyokimyasal havuzun yüzeyinde oluşan köpüğün rengi de insanlara birçok ipucu verebilir. Kahverengi köpükler oluştuğunda, köpüğün kırılganlığı ve birikim hızı dikkate alınarak bunun aktif çamurun yaşlanmasından kaynaklanan bir köpük olup olmadığı anlaşılabilir. Aktif çamurun yaşlanıp yaşlanmadığını belirlemek için önceki bilgiler çerçevesinde birçok farklı yöntem kullanılabilir; örneğin aktif çamurun sedimentasyon oranı, SVI değeri, F/M değeri, çamur yaşı gibi parametreler. Burada vurgulamamız gereken bir diğer nokta ise, aktif çamurda ciddi yaşlanma sorunları meydana geldiğinde biyolojik reaktörün yüzeyinde kahverengimsi köpükler oluşmasıdır. Bu köpüklerin özellikleri arasında kahverengimsi renk dışında, kolayca parçalanabilmesi, kolayca tortu haline gelebilmesi ve düşük viskoziteye sahip olması da yer alır. Yaygın kahverengi köpüklerin yanı sıra, bir diğer yaygın köpük türü de beyaz köpüktür. Beyaz köpüğün, beyaz renge sahip olmasının yanı sıra yüksek viskozitesi, birikmeye meyilli olması ve kabuk oluşturmaması da onun başlıca ayırt edici özellikleridir. Bu tür köpüklerin oluşumu, genellikle aktif çamur sistemlerindeki arızalara dair oldukça belirgin işaretler sağlayabilir. Burada ortaya konulması gereken bir diğer, son derece pratik öneme sahip gösterge ise, bu tür beyaz köpüklerin oluşumunun aktif çamur sistemlerinin aniden karşılaştığı yüksek darbe yükleriyle ilişkili olmasıdır. Mekanizması açısından bakıldığında, yeterli havalandırma koşullarının olduğu yüksek organik madde konsantrasyonlu atık suların da, tıpkı su seviyesinde dalgalanmaların olduğu yerlerde deşarj havuzlarında genellikle büyük miktarda köpük birikmesi gibi, yüksek bir köpük birikme kapasitesine sahip olabileceği düşünülebilir. Dolayısıyla şunu hayal edebiliriz: Deşarj edilen sudaki organik madde konsantrasyonu (COD örneğinde olduğu gibi) genellikle 100 mg/L’yi aşmaz ve suyun hareketi sonucunda daha fazla köpük birikimi oluşabilir. Oysa biyolojik arıtma havuzlarına giren atık suların organik madde içeriği (COD örneğinde olduğu gibi) genellikle 500 mg/L’nin üzerindedir. Bu tür yüksek yük taşıyan atık sular biyolojik arıtma havuzlarına girdiğinde, aeration işlemi sırasında kolayca köpük birikimi meydana gelir. Dolayısıyla, özetle şu sonuca varılır: Aktif çamur, yüksek hacimli ve yüksek yükteki atık suların etkisi altında kaldığında büyük miktarda beyaz, yapışkan köpük üretebilir ve bu köpüklerin yüzeyinde kahverengi aktif çamur tortusu bulunmaz (kahverengi tortu olmamasının anlamı şudur: Aktif çamur yüksek yük etkisine maruz kaldığında yaşlanma aşamasına girmez; bu nedenle beyaz, yapışkan köpüklerin üzerinde parçalanmış aktif çamur birikimi oluşmaz. Aksine, etki altındaki aktif çamurdaki mikroorganizmalar logaritmik bir büyüme durumundadır ve aktiviteleri çok yüksektir; dolayısıyla serbest bakteri kümeleri oluşup beyaz, yapışkan köpüklerin yüzeyine yapışmaz). 4) Yukarıdaki bölümde ayrıntılı olarak açıklanan çamur yaşlanması ve darbe yüklerinin neden olduğu köpük sorunları, bazı özel durumlardan ayırt edilmelidir. Ayrım yapılması gereken temel durumlar, deterjan akışından oluşan köpük ve aktif çamurun parçalanmasından sonra oluşan köpük olmak üzere bu iki özel durumdur. Deterjan biyokimyasal sisteme girer ve görebileceğimiz şey beyaz, yapışkan bir köpüktür; ancak bu köpüğün yapışkanlık derecesi, aşırı yük durumunda oluşan beyaz köpüğünkinden daha düşüktür. Ayrıca, deterjanlar ve yüzey dağıtıcılar nedeniyle oluşan köpükler güneş ışığında hafifçe renkli görünür. Bunun sebebi, bu tür deterjanların, yüzey dağıtıcılarının ve yüzey aktif maddelerinin çoğunlukla petrolden elde edilmesi ve yağ içeriklerine sahip olmalarıdır; bu yüzden güneş ışığı altında köpükler renkli yansımalar gösterir. Kabarcıkların deterjan, yüzey dağıtıcı veya yüzey aktif maddelerden kaynaklanıp kaynaklanmadığını daha fazla belirlemek için, biyokimyasal havuzun önündeki fizikokimyasal bölümde kontrol yapılabilir; burada odak noktası, ilk çökeltme havuzunun çıkış kısmında kabarcık oluşup oluşmadığının gözlemlenmesidir. Genellikle yüksek yük nedeniyle, atık suda organik madde miktarı fazla olduğunda, su sıçraması çok belirgin olmadığı sürece genellikle köpük birikmez. Ancak, deterjanlar, yüzey dağıtıcılar ve yüzey aktif maddeler gibi maddelerin neden olduğu köpükler, çok küçük su hareketleriyle bile bol miktarda oluşur; bazen de fizikokimyasal ilaçlama bölgesindeki karıştırıcıların mil kısmında da köpük oluşabilir. Bu durum, atık suların organik madde açısından zengin olmasından kaynaklanan köpüklerden farklıdır. Aktif çamur zehirlenmesinden kaynaklanan köpükler ile aktif çamurun yaşlanmasından kaynaklanan köpükler, rengiyle birbirinden ayırt edilebilir. Zehirlenme sonrasında aktif çamur hızla parçalanır ve ayrıca havalandırma sayesinde yüzeye çıkarak köpük oluşturur. Ancak bu köpüklerin rengi soluktur; çoğunlukla gri renktedir. Aktif çamurun yaşlanması sonucu oluşan köpüklerde ise hâlâ canlı bir görünüm vardır ve aktif çamur köpüğe yapışık kalır. Elbette, yardımcı teşhisin en iyi yolu, mikroskop kullanarak protozoaların gözlemlenmesidir; bu sayede teşhis koymak daha kolay olur. 8. İkinci çökeltme havuzunun çalışması sırasında karşılaşılan yaygın arıza nedenlerinin analizi: İkinci çökeltme havuzundaki arızaların çoğu, aeration havuzunun düzgün çalışmamasından kaynaklanır. Çünkü aeration havuzu ile ikinci çökeltme havuzu birbirleriyle sıkı bir şekilde bağlantılıdır. Biyokimyasal sistemde aktif çamurun sudan ayrılmasının gerçekleştiği yer olan ikinci çökeltme havuzunun iyi veya kötü çalışması, aktif çamurun sudan ayrılmasının ardından elde edilen suyun kalitesiyle doğrudan ilgilidir. Bu nedenle, yaygın arızaların nedenlerini analiz etmek gereklidir. (1) İkinci çökeltme havuzunun yüzeyindeki kabuklar: İkinci çökeltme havuzu kendisi pek kabuk üretmez; bunlar esas olarak aeration havuzundan gelir. Çünkü aeration tanklarında oluşan yüzey katmanları kolayca ikinci sedimentasyon tankına geçer ve orada su yüzeyine çıkar; ikinci sedimentasyon tankının karıştırma işlevi olmadığından bu durum yüzey katmanlarının daha fazla oluşmasına neden olur. Elbette, aeration tanklarına kıyasla. İkinci çökeltme havuzlarında aktif çamurun denitrifikasyonu daha kolay meydana gelir ve bu da büyük miktarda aktif çamurun yüzeye çıkarak sıvı yüzeyinde kabuk oluşmasına neden olur. Bunun sebebi, denitrifikasyon için göreceli oksijen eksikliği ve anaerobik koşulların gerekli olmasıdır; ancak aeration havuzlarında anaerobik koşullar oluşmaz. Bu, özellikle aeration tankının çıkışında çözünmüş oksijen seviyesinin çok düşük olduğu ve karbon-nitrojen oranının ciddi şekilde dengesiz olduğu durumlarda, ikinci sedimentasyon tanklarında aktif çamur denitrifikasyonunun kolayca meydana gelmesinin nedenidir. (2) İkinci çökeltme havuzundan çıkan suda çamur yüzer durumda bulunur. Bu çamurun oluşumu esas olarak aktif çamurun yaşlanmasıyla ilgilidir; çünkü yaşlanmış aktif çamur parçalandığında, su içinde ince floküller halinde asılı kalır ve çökmesi için yeterli zaman bulamadan ikinci çökeltme havuzundan dışarı akarak buradaki çamuru oluşturur. Elbette, birçok durumda çamur birikimi, aşırı hidrolik yük gibi çeşitli faktörlerin sonucudur; karışım içindeki aktif çamur kümeleri normal koşullarda çökemeden havuzdan dışarı akar. (3) İkinci sedimentasyon havuzundaki aktif çamur kümelerinin yukarı doğru hareketi: İkinci sedimentasyon havuzunu denetlerken genellikle havuzun giriş bölgesindeki su durumuna bakarız; çünkü orası, sedimentasyonun iyi veya kötü gittiğine dair ilk işaretlerin ortaya çıktığı yerdir. Eğer giriş bölümünde büyük miktarda aktif çamur kütlesinin yukarı doğru hareket ettiği görülürse, genellikle sorun oldukça ciddidir. Eğer bu grupların oluşturduğu aktif çamur topakları, ikinci sedimentasyon tankında düşmesi için yeterli zaman bulamazsa, kaçınılmaz olarak oradan ayrılacaktır. Bu durum, tüm aktif çamur sistemi açısından ölümcül olur; çünkü bu topaklar ikinci sedimentasyon tankından ayrıldığında, aeration tankındaki mikroorganizma sayısı hızla azalır. Bu nedenle aeration tankının tekrar normal işlevine dönmesi uzun süre alır ve aynı zamanda deşarj edilen suyun kalitesi de kesinlikle standartların üzerine çıkar. Peki, aktif çamur kümelerinin ikinci sedimentasyon havuzunda yukarı doğru hareket etmesine ne sebep olur? Uygulamada bu tür durumların, aktif çamurda filamentöz bakterilerin şişmesiyle yakından ilişkili olduğu görülmüştür; bu da filamentöz bakteri şişmesi konusunda neden bu kadar zorlanmamızın sebebidir. Bu yüzden aktif çamurda filamentöz bakterilerin çoğalmasının ardından, eğer bir de hidrolik yük etkisi ortaya çıkarsa, aktif çamur kümelerinin yukarı doğru hareket etmesi oldukça olasıdır. (4) İkinci sedimentasyon havuzundan çıkan suyun kenarlarında aşırı yosun oluşmasının temel nedeni, bu sudaki besin maddelerinin seviyesinin çok yüksek olmasıdır; bu da alglerin ışık olduğu ortamlarda büyük miktarlarda üremesine yol açar. İkinci sedimentasyon tankından çıkan suda bulunan besin maddelerinin analiziyle, aşırı miktarda artık besin maddesinin alg oluşumuna neden olup olmadığı tespit edilebilir. 9. Üçlü sedimentasyon havuzlarının çalışma arızalarının analizi: Bu büyük kağıt üretim tesisinde, üçlü sedimentasyon havuzlarında genellikle çok fazla arıza olmaz; çünkü bunların görevi, ikinci sedimentasyon havuzunun sedimentasyon sürecine ek bir güvence sağlamaktır. Ancak sorun daha çok üç çökeltme havuzunun önündeki fizikokimyasal reaksiyon bölgesinde ortaya çıkıyor; bazı operatörler bu bölümde kolayca hata yapabiliyor. Bu bölgedeki fizikokimyasal reaksiyon aşamasında işlem yapılırken asıl amaç, ikinci sedimentasyon havuzundaki suda bulunan ince çökelmiş parçacıkları güçlendirmek ve ilaç kullanımı yoluyla bunların üçüncü sedimentasyon havuzunda daha iyi bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlamaktır. Ancak ilaçlama sık sık sorun yaratır, çünkü kullanılan ilaç, ilk çökeltme havuzundaki fizikokimyasal bölümle tamamen aynıdır. İşte bu durumda bir sorun ortaya çıkıyor; çünkü ilk çökeltme havuzundan önceki fizikokimyasal işlem bölümünde kullanılan kimyasallar, atık suda bulunan askıda katı maddelerin çoğuyla benzer özelliklere sahip olup negatif yük taşırlar. Bu yüzden ilk çökeltme havuzunun önündeki fizikokimyasal işlem bölümünde PAC eklenmesi sonucu oluşan parçacıklar çok küçüktür ve ancak yardımcı koagülant olan PAM (negatif yüklu) eklenmesiyle floküller daha büyük hale gelir. Bunun nedeni, PAC’ın flok oluşumunda iskele görevi görmesi ve PAC’ın flokülasyon etkisiyle atık suda bulunan parçacıkları bir araya getirmesidir; böylece PAC’ın polimer grupları üzerine çok miktarda negatif yüklü kolloidal parçacık veya kil benzeri özelliklere sahip parçacıklar adsorbe edilebilir. Ancak, PAC’ın bir dezavantajı, zaten oluşmuş flokülasyonlar üzerine başka flokülasyonları daha fazla adsorbe ederek flokülasyonların hacmini tekrar artıramamasıdır; bu yüzden PAC eklenmesinin ardından oluşan floküllerin çoğu küçük olur. Bu durumda, PAC eklemenin uygun olup olmadığını belirlemek için, genel karışım içinde oluşan floküller arasında net su izlerinin olup olmadığına, yani parçacıklar arasında net boşluk su şeritlerinin bulunup bulunmadığına bakılır. Bu tür gözlemler, PAC eklenmesinin ardından elde edilen etkinliğin değerlendirilmesinde oldukça faydalıdır. Koagülasyon topaklarının büyütülmesini artırmak için PAC ekledikten sonra PAM eklememiz de teorik bir desteke sahiptir. PAM, organik polimerik flokülantlardır; moleküler ağırlıkları çok yüksektir. Hidroliz olduklarında çok sayıda flokülasyon monomeri oluşur ve su içindeki parçacık maddeleri emme ve yakalama kapasiteleri oldukça güçlüdür. Genellikle PAC ile birlikte kullanılan negatif PAM, yani PAM’ın iyonize edilip hidroliz edildikten sonra oluşan monomerlerdir (negatif yük taşırlar). Daha önce belirtildiği gibi, PAC ile pozitif yüklü grupların adsorbe edilmesinin ardından, bir PAC zincirinde bulunan gruplara neredeyse tamamen negatif yüklü, kil benzeri parçacıklar adsorbe olur. Güçlü negatif yüklü PAM eklenmesiyle ise, PAM’ın merkezindeki iskelet çok sayıda PAC zincir grubunu adsorbe edebilir. Bir PAM çekirdek grubu çok miktarda PAC zincir grubunu adsorbe ettikten sonra, oldukça büyük flokül parçacıkları gözlemlenebilir. Burada, negatif yüklü su ortamındaki parçacıkların, eklenen pozitif yüklü PAC tarafından uzun zincirli floküller halinde emildiğini açıkça görebiliyoruz. Daha sonra negatif yüklü PAM koagülantı eklenerek, bu madde de pozitif yüklü PAC tarafından emilen parçacıkları bir araya getirerek flokülleri daha da büyütür. Bu, büyük floküllerin oluşumunun özetlenmiş sürecidir. Üçüncü çökeltme havuzundan suyun elde edilebilmesi için, ikinci çökeltme havuzundan çıkan aktif çamur kütlelerinin, flokülant eklenerek çöktürülüp uzaklaştırılması gerekmektedir. Az miktarda koagülan eklenmesinin hiçbir şekilde flokülasyon etkisi yaratmadığını gördük. Bu durumun ortaya çıkma nedeni, ikinci sedimentasyon tankından çıkan floküler yapıların çoğunlukla parçalanmış aktif çamur olmasıdır. Aktif çamur açısından bakıldığında bunlar güçlü negatif yük taşıyan flok parçacıklarıdır. Ancak aktif çamur çeşitli nedenlerle kendi kendine parçalandıktan sonra, bu parçalanmış aktif çamur floklarını tekrar bir araya getirmek oldukça zordur; çünkü aktif çamurdaki mikroorganizmaların doğal yapışkan maddelerinin etkisi olmadan, hepsi negatif yük taşıyan aktif çamur flokları daha büyük floklar halinde bir araya gelememektedir. Bu durum, ikinci çökeltme havuzundan akan suda, su akışıyla birlikte taşınan flokülsüz aktif çamur parçacıklarında özellikle belirgindir. Bu nedenle, üç sedimentasyon havuzunun ön kısmındaki fizikokimyasal bölgede yeterli miktarda PAC eklenmemesi, iyi bir flokülasyon etkisi sağlamayı zorlaştıracaktır. Birçok operatör bu durumu gördüğünde bunun PAM dozajının yetersiz olduğunu düşünür ve bu yüzden PAM dozajını sürekli artırır. Bunun sonucunda negatif yüklü PAM monomerleri büyük miktarda bulunur ve flokülasyonu sağlayan aktif çamurun sahip olduğu negatif yüklü parçacıklarla hiçbir şekilde flokülasyon gerçekleşmez. Dolayısıyla ne floküle olmuş parçacıklar ortaya çıkar, aksine aktif çamurun parçacıkları arasındaki bağlar daha da güçlenir ve flokülasyon etkisi tamamen ortadan kalkar. Bu sorunu çözmek için PAC dozajının artırılmasına odaklanmak gerekir; PAC, flok yapısının iskeleti olarak kullanılır. Çünkü ikinci sedimentasyon tankından çıkan aktif çamurun parçalanmış partikülleri bazen çok fazla olmaz ve suda bu tür parçalanmış partiküllerin sayısı az olduğunda, partiküllerin birbirleriyle çarpışarak flok oluşturma şansı da azalır. Bu dağınık flokülasyon parçacıkları, sadece PAC dozajının artırılması yoluyla ve PAC’ın flokülasyon iskelesi olarak kullanılmasıyla flokülasyon etkinliği artırılabilir. Uygulamalar da göstermiştir ki, ikinci çökeltme havuzundaki çamurun elektriksel özelliklerinin belirlenmesi, flokülant ve koagülanların seçiminde ve dozajlarının belirlenmesinde bize büyük yardımcı olmaktadır.