Hızlı nüfus artışı ve sanayileşme sonucunda oluşan atık sular tabiatın özümleyebileceği miktarı aşmış ve alıcı ortamları kirlenme tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Doğadaki ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkileyebilecek ve diğer faydalı kullanımlarını engelleyecek bu durumun önüne geçebilmek için atıksuları uzaklaştırmadan önce arıtma zorunluluğu doğmuştur. Atıksuların nitelikleri kaynaklarına bağlı olarak önemli farklılıklar gösterir ve bu farklılıklara göre arıtma yöntemleri de değişir.

Atıksuların genellikle %99’undan daha yüksek bir kısmı su ve yalnız geri kalan kısmı kirletici maddelerden oluşmaktadır. Kirleticiler suyun içinde çözünmüş halde bulunabilecekleri gibi, katı madde olarak askıda da bulunabilirler.

Bu maddelerin özelliklerine göre uzaklaştırılmaları için kullanılabilecek arıtma yöntemi de değişir. Örnek olarak organik kirleticilerin uzaklaştırılması için en etkin yöntemin “biyolojik arıtma” olduğu söylenebilir.

Biyolojik arıtma atıksuyun içinde bulunan askıda veya çözünmüş organik maddelerin bakterilerce parçalanması ve çökebilen biyolojik floklarla sıvının içinde kalan veya gaz olarak atmosfere kaçan sabit inorganik bileşiklere dönüşmesidir.

Biyolojik arıtmanın esası organik kirleticilerin doğada yok edilmeleri için yer alan biyoflokülasyon ve mineralizasyon proseslerinin kontrolü ile çevrede ve optimum şartlarda tekrarlanmasıdır. Böylece doğadaki reaksiyonların hızlandırılarak daha kısa bir sürede, emniyetli ortamda gerçekleştirilmeleri sağlanmaktadır. Biyolojik arıtma sistemleri değişik şekillerde sınıflandırılabilirler. Ortamda oksijen varlığına göre havalı (aerobik) ve havasız (anaerobik) olarak sınıflandırılan bu sistemler kullanılan mikroorganizmaların sistemdeki durumuna göre askıda ve sabit film (biyofilm) prosesleri olarak da sınıflandırılabilirler.

Biyolojik Arıtmanın Amacı

Biyolojik arıtmanın amacı, atıksudaki çökelmeyen kolloidal katıları pıhtılaştırarak gidermek ve organik maddeleri kararlı hale getirmektir. Evsel atıksu arıtımında organik madde içeriğinin yanı sıra azot ve fosfor gibi besi maddeleri de biyolojik arıtımda giderilir. Çoğu kez durumda toksik olabilecek miktardaki organik maddeleri gidermek de önemlidir. Tarım alanlarından geri dönen sularda önemli olan azot ve fosforun arıtılması kritik önem taşır. Endüstriyel atıksular için, organik ve inorganik bileşiklerin arıtımı önemlidir. Bu bileşiklerden çoğu mikroorganizmalar üzerinde toksik etki yaptıkları için genellikle ön arıtma gerekebilir. 

Biyolojik Arıtmada Mikroorganizmaların Rolü

BOI’nin giderimi, çökmeyen kolloidal katıların pıhtılaştırılması ve organik maddelerin kararlı hale gelmesi, başta bakteriler olmak üzere çeşitli mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilir.

Mikroorganizmalar, kolloidal ve çözünmüş karbonlu organik maddeleri çeşitli gazlara ve yeni hücrelere dönüştürerek kullanırlar. Hücre dokusunun özgül ağırlığı sudan daha fazla olduğundan arıtılmış sudan çökerek ayrılır.

Sistemdeki bakteriyel performans; artan kapasite, değişen hava sıcaklıkları, ipliksi gibi istenmeyen türlerin üremesi, ekipman arızaları, değişen pH, tuzluluk, yüksek yağ, bakteriler üzerinde toksik etki yaratabilecek klorlu bileşikler veya petrokimyasal ağır organiklerin biyolojik arıtım tesisine girişinin kontrol edilememesi gibi her türlü işletme problemi tarafından çok hızlı bir şekilde etkilenir. 

 Biyolojik Oksijen İhtiyacı 

Ortamın oksijenini kaybetmesi, çoğunlukla atılan, biyolojik olarak parçalanabilen maddelerden ileri gelir. Çünkü bunların parçalanarak mahiyet değiştirmesinde istihdam edilen mikrobiyolojik varlıklar, kirlilik ne kadar fazla ise o kadar çok ürer ve oksijen tüketir. İnorganik kirleticilerin oksijen tüketimi daha düşüktür. Ortama azot, fosfor gibi besleyici elementlerin boşaltılması sudaki hayatın daha da zenginleşmesine yol açarak oksijen tüketimini artırır ve sonunda su oksijensiz hale geçebilir. İşte biyolojik arıtma, oksijen tüketimi yüksek olan, mikroskobik canlıların faaliyeti ile parçalanabilen yüksek enerjili moleküllerden ileri gelen biyolojik oksijen ihtiyacını (BOİ) azaltmaya yöneliktir. Bu konudaki bütün arıtma metotları mikroskobik canlıları faaliyete geçirerek atığın enerji seviyesini (bir yönüyle BOİ’nı) düşürmeye çalışır.

Biyolojik Arıtmanın Tarihi

Biyolojik arıtmada geliştirilen ilk metot “damlatmalı filtre”dir. Yaklaşık yüz yıllık bir geçmişi olan bu metotta atık su, yumruk büyüklüğünde taşlardan ve çakıllardan meydana gelen bir yatak üzerinden akıtılır. Sistemde havalandırma, sıcaklık farkına dayalı olarak tabii sirkülâsyonla sağlanır. Yazın atık su havaya göre daha soğuk olduğundan hava aşağıdan yukarıya, kışın ise atık su daha sıcak olduğundan hava yukarıdan aşağıya doğru hareket eder. Suda yüzen veya çözünmüş şekildeki kirlilikler, katı yatak üzerinde tutunmuş olan biyolojik faaliyete sahip canlılar tarafından yok edilirler.

Bu metottan sonra 1914 yılında “aktif çamur metodu” adıyla anılan sistem geliştirildi. Bu sistemde atık su önce havalandırma havuzlarına depolanır. Buradaki mikroorganizmalar, çözünmüş organik maddeleri hızla emerek içlerine alırlar. Zamanla onları ayrıştırarak karbondioksit, su ve kararlı bileşikler haline dönüştürürken kendileri de ürerler. Bu mikroorganizmalar bir durultucuda sıvıdan ayrılırlar. İşte bu durumda gıdasız, aç bir halde olduklarından bu kitleye “aktif çamur” adı verilir. Bu çamurun bir kısmı havalandırma havuzuna geri gönderilerek temizleme işleminin hızlanması sağlanır. Aktif çamurun fazlası oksijenli veya oksijensiz olarak çürütülür ve sonunda ya gömülür veya yakılarak yok edilir. Çürütme esnasında yan ürün olarak açığa çıkan metan gazı ısıtmada kullanılabilir.

Biyolojik arıtmada üçüncü kademe, “temas stabilizasyonu” veya “biyosorpsiyon” işlemi denilen yani organik maddelerin emilmeyle yüzeye alınması işlemi ve bakteriyal büyüme fazının iki ayrı yerde gerçekleştirildiği metottur. Böylece gerekli depo havuzlarının hacminde tasarrufa gidilmiş olur.

Fiziki ve biyolojik arıtma sonucunda yeryüzündeki atık suların biyolojik oksijen ihtiyacı 250 miligram/litre’den, 25mg/lt’ye düşürülerek % 90’lık bir arıtma, süspansiyon halindeki katıların miktarı 220 mg/lt’den 22 mg/lt’ ye düşürülerek yine % 90’lık bir temizleme sağlanabilirken çözünmüş inorganik katılar 200 mg/lt’den ancak 180 mg/lt’ye düşürülebilir ki bu %5’lik bir arıtma demektir. Bunlardaki arıtma nisbetinin artırılması için daha ileri kimyevi işlemler gerekmektedir.

İSKİ Ambarlı İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi

Geçenlerde İstanbul’da açılışı gerçekleştirilen İSKİ Ambarlı İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi,  kendi enerjisini kendisi üretebilen, arıttığı atıksuların bahçe sulamada dahi kullanılabileceği kalitede günlük 400.000 m3 kapasiteli, en ileri teknolojileri barındıran  örnek dev bir işletme.

Akarsuların arıtımı sonunda oluşan atık çamurun yok edilmesi ve arıtılmış suyun kullanılabilir hale getirilebilmesi, şehir ve sanayi toplumunun en önemli problemlerinden biridir. Sanayi öncesi toplum hayatında su kirliliği diye bir problem yoktu. Günümüzde aşırı su tüketimi ile atık suların sorumsuzca temiz su kaynaklarına boşaltılması sonucunda tabiatta var olan ekolojik dengenin kaldıramayacağı ölçekte kirlenme meydana geldi. Bizlere düşen vazife sudaki mikrobiyolojik varlıklara gördürülen temizleme işlemini atık sularımıza uygulayıp, çevremizi bütün varlıklar için yaşanabilir halde tutmaktır.

Hepinize su gibi duru bir hayat diliyorum.

 

21.04.2014
Mehmet DİKİCİ
İnşaat Yük. Müh.
mehmetdikici@cekud.org.tr