More Related Content
Recently uploaded (7)
Featured (20)
Ders 17 Atık Suların Miktar ve Özelliklerinin Tahmini
- 1. enve-muhammed.blogspot.com Hindistan Teknoloji Enstitüsü (IIT), Kanpur, Mühendislik Fakültesi, Su ve Atık Su Mühendisliği Dersi, 17 Ders 17: Atık Suların Miktar ve Özelliklerinin Tahmini Atık Su Miktarı Tahmini Kuru Hava Akışındaki Dalgalanmalar Eşdeğer Nüfus Tasarım Süreci ve Nüfus Tahmini Atık Suyun Nitelendirilmesi Atık Su Miktarı Tahmini Yağışın kanalizasyon akışına katkısının olmadığı, kurak mevsimdeki, yalnızca atık suyun oluşturduğu akışa kuru hava akışı denir. Miktar = Günlük Kişi Başı Atık Su Deşarjı x Nüfus Atık su, çoğunlukla toplum tarafından tüketilen suyun kanalizasyon sistemine deşarjından meydana gelir. Tüketilen suyun küçük bir kısmının buharlaşma, sızıntılar vb. şekilde kaybolduğu gözlemlenmiştir. Genellikle, temin edilen suyun % 80’inin kanalizasyona ulaşması beklenebilir. Kuru Hava Akışındaki Dalgalanmalar Kuru hava akışı, kullanılan su miktarına bağlı olduğundan su tüketimindeki dalgalanmalar, kuru hava akışında da dalgalanmaların meydana gelmesine yol açacaktır. Çoğunlukla şu şekilde tahmin yürütülebilir: i. Günlük en çok akış = 2 x günlük ortalama akış ii. Günlük en az akış = 2/3 x günlük ortalama akış Eşdeğer Nüfus Eşdeğer nüfus, endüstriyel kuruluşların atık su sistemine (kanalizasyona) olan kirlilik katkılarının çevirimi için kullanılan bir parametredir. Endüstriyel atık suyun tekabül ettiği evsel atık su miktarı şu şekilde hesaplanır: Standart BOI5 = (Günlük kişi başı atık suyun standart BOI5’i) x (eşdeğer nüfus) Tasarım Dönemi ve Nüfus Tahmini Tasarım hesapları gelecekte oluşacağı tahmin edilen gereksinimleri sağlayacak şekilde yapılmalıdır. Oluşturulan su temin şemasıyla talebi karşılanacak olan bu döneme tasarım dönemi denir. Atık su arıtma tesisi inşaatı, inşaat dönemi hariç 5 ila 10 yıl arasında değişen bir ilk tasarım dönemi ile aşamalı olarak yapılabilir.
- 2. enve-muhammed.blogspot.com Tasarım dönemi tahminleri aşağıdakilere istinaden gerçekleştirilir: Bileşenlerin kullanım ömrü (eskime, bozulma, kırılma vs. hesaba katılarak) Genişletilebilme imkanı Beklenen nüfus artışı (sanayi ve ticari gelişmeler, göç gibi faktörler hesaba katılarak) Mevcut kaynaklar Sistemin ilk dönem performansı Nüfus Tahmin Yöntemleri Gelecekteki nüfusları tahmin edebilmek için geliştirilmiş çeşitli yöntemler aşağıda belirtilmiştir. Belirli yöntemler, belirli vakalar ya da şehirler için, ağırlıklı olarak yöntemde tartışılan faktörlere göre seçilebilir. Hangi yöntemin uygun görülüp seçileceği tasarımcının bilgi ve takdirine kalmıştır. 1. Aritmetik Artış Yöntemi Bu yöntem nüfusun sabit bir oranla artacağının kabulüne dayanır. dP / dt = sabit = k; P0 + kt Bu yöntem büyük şehirler için daha uygundur. 2. Geometrik Artış Yöntemi Bu yöntem yüzdelik büyüme oranın sabit olduğu kabulüne dayanır. dP / dt = kP lnP = lnP0 + kt Bu yöntem dikkatli bir şekilde uygulanmalıdır. Hızlı büyüyen şehirler için görece kısa bir zaman diliminde fazla büyük sonuçlar verebilir. Bu yöntem, teorik olarak, büyümesini sınırlandıracak herhangi bir faktör bulunmayan şehirler için kullanılabilir, ancak şehirler büyüdükçe, büyüme hızlarında azalma gerçekleşmesi eğilimi vardır. 3. Artımlı Artış Yöntemi Büyüme oranının, geçmişte ortalama olarak artırımlı artışının pozitif ya da negatif oluşuna bağlı olarak devamlı bir surette arttığı ya da azaldığı varsayılır. Bilinen nüfus miktarına, ortalama aritmetik artış eklenerek gelecek on yıla ait nüfus hesaplanır. Bu nüfus ortalama artırımlı artışa eklenir, hesaplama ilk on yıl için bir kez, ikinci on yıl için iki kez, şeklinde tekrarlanarak sürdürülür. 4. Azalarak Artan Büyüme Yöntemi Bu yöntemde, yüzdelik artıştaki ortalama azalma miktarı hesaplanır ve gelecek on yılın artış yüzdesini hesaplamak için yüzdelik artıştaki ortalama azalma miktarı son yüzdelikten çıkarılır. 5. Basit Grafik Yöntemi Bu yöntemde mevcut verilerle bir nüfus – zaman grafiği çizilir. Oluşan yay istenilen yıla doğru düzgün bir şekilde uzatılır. Bu yöntem çok yakın sonuçlar verebilmekle beraber diğer yöntemlerle birlikte kullanılmalıdır.
- 3. enve-muhammed.blogspot.com 6. Karşılaştırmalı Grafik Yöntemi Bu yöntemde, şartları ve karakteristikleri birbirine benzeyen şehirler seçilerek nüfus tahminleri yapılır. Seçilen şehirlerden gelişmekte olanın geçmişte gelişmiş olana benzer bir trendle büyüyeceği varsayılır. 7. Oran Yöntemi Bu yöntemde, son 40 – 50 yıldaki yerel nüfus ve ülke nüfusları nüfus sayımı kayıtlarına bakılarak tespit edilir. Ardından her on yıl için yerel nüfus ve ulusal nüfus oranları tespit edilir. Daha sonra oranlar ve zaman grafiği çizilir ve grafik tasarım dönemine kadar uzatılarak tasarım dönemine ait oran tespit edilir. Bulunan oran tasarım dönemi sonundaki beklenen ulusal nüfusla çarpılarak tasarım dönemine ait yerel nüfus hesaplanmış olur. Sakıncaları: Bu yöntem, - Ulusal nüfus tahmininin kesinliğine bağlıdır. - Nüfusun bir şehirden ötekine kaymasına sebep olabilecek özel şartları dikkate almaz. 8. Lojistik Eğrisi Yöntemi Nüfustaki değişimden üç faktör sorumludur: (i) Doğumlar, (ii) Ölümler, (iii) Göçler Lojistik eğrisi yöntemi, çeşitli etkenler sıra dışı koşullar meydana getirmediği sürece, nüfus muhtemelen sınırlı bir alan ve sınırlı ekonomik fırsatlara sahip olan diğer canlıların çoğalma eğrisi karakteristiğini takip edecektir. Bu eğri S şeklindedir ve lojistik eğrisi olarak bilinir. Çözümlü Örnek: Farklı Yöntemlerle Nüfus Tahmini Problem: Aşağıdaki tabloda şehrin farklı yıllara ait nüfus sayım sonuçları verilmiştir. Tablodaki verileri kullanarak bu şehrin 1981, 1991, 1994 ve 2001 yıllarındaki muhtemel nüfus değerlerini farklı yöntemlerle tahmin ediniz. Yıl 1901 1911 1921 1931 1941 1951 1961 1971 60 65 63 72 79 89 97 120 Nüfus: (x1000)
- 4. enve-muhammed.blogspot.com Çözüm: Yıl Nüfus: (x1000) Her On Yıl İçin Artış Artımlı Artış Her On Yıl İçin Yüzdelik Artım 1901 60 - - - 1911 65 +5 - (5+60) x100=+8.33 1921 63 -2 -3 (2+65) x100=-3.07 1931 72 +9 +7 (9+63) x100=+14.28 1941 79 +7 -2 (7+72) x100=+9.72 1951 89 +10 +3 (10+79) x100=+12.66 1961 97 +8 -2 (8+89) x100=8.98 1971 120 +23 +15 (23+97) x100=+23.71 Net Değerler 1 +60 +18 +74.61 Ortalamalar - 8.57 3.0 10.66 +=artma; - = azalma Aritmetik Artış Yöntemi: Pn = P + ni Her on yıl için ortalama artış = i = 8.57 Yıllara göre nüfus, 1981= 1971 yılındaki nüfus + ni, burada n=1 (on yıl) = 120 + 8.57 = 128.57 1991= 1971 yılındaki nüfus + ni, burada n=2 (on yıl) = 120 + 2 x 8.57 = 137.14 2001= 1971 yılındaki nüfus + ni, burada n=3 (on yıl) = 120 + 3 x 8.57 = 145.71 1994= 1991 yılındaki nüfus + (2001 yılındaki nüfus - 1991) x 3/10 = 137.14 + (8.57) x 3/10 = 139.71 Artımlı Artış Yöntemi: Yıllara göre nüfus,
- 5. enve-muhammed.blogspot.com 1981= 1971 yılındaki nüfus + her on yıl için ortalama artış + ortalama artımlı artış = 120 + 8.57 + 3.0 = 131.57 1991= 1981 yılındaki nüfus + 11.57 = 131.57 + 11.57 = 143.14 2001= 1991 yılındaki nüfus + 11.57 = 143.14 + 11.57 = 154.71 1994= 1991 yılındaki nüfus + 11.57 x 3/10 = 143.14 + 3.47 = 146.61 Geometrik Artış Yöntemi: Her on yıl başına ortalama yüzdelik artış = 10.66 P n = P (1+i/100) n 1981 yılındaki nüfus = 1971 yılındaki nüfus x (1+i/100) n = 120 x (1+10.66/100), i = 10.66, n = 1 = 120 x 110.66/100 = 132.8 1991 yılındaki nüfus = 1971 yılındaki nüfus x (1+i/100) n = 120 x (1+10.66/100) 2 , i = 10.66, n = 2 = 120 x 1.2245 = 146.95 2001 yılındaki nüfus = 1971 yılındaki nüfus x (1+i/100) n = 120 x (1+10.66/100) 3 , i = 10.66, n = 3 = 120 x 1.355 = 162.60 1994 yılındaki nüfus = 146.95 + (15.84 x 3/10) = 151.70 Atık Suyun Nitelendirilmesi Arıtma prosesinin düzgün bir şekilde tasarlanmasında, atık suyun nitelendirilmesi (karakterizasyonu) belki de en önemli adımdır. Atık suyun niteliklerinin aktif çamur prosesi tasarımındaki önemi aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: Sıcaklık Atık suyun sıcaklığının gözlenmesi, biyolojik aktivite hızı ve havalandırma ekipmanlarının oksijen transfer kapasiteleri üzerinde etkisi olan oksijen çözünürlüğünün belirlenmesinde kullanılır. Normal şartlarda atık suyun sıcaklığı içme suyunun sıcaklığından bir miktar fazladır.
- 6. enve-muhammed.blogspot.com pH Evsel atık suyun pH’ı içme suyuna oranla biraz daha yüksektir. Ancak septik koşulların başlaması, endüstriyel atıkların yüksek dalgalanmalar oluşturduğu durumlarda pH’ı düşürebilir. Renk ve Koku Yeni atık su kötü ancak hafif bir kokuya ve atık suyun konsantrasyonuna bağlı olarak bulanık bir görünüme sahiptir. Zaman geçtikçe ve atık su bekledikçe rengi koyulaşır ve mikrobiyal aktivite sebebiyle kokusu keskinleşir. Karbonlu Bileşenler Karbonlu bileşenler BOİ, KOİ ve TOK analizleri ile ölçülür. BOİ ölçümü atık su karakterizasyonunda yaygın olarak kullanılan bir parametredir. Son yıllarda yapılan kapsamlı bilgisayar simülasyonu tasarımlarında ise çoğunlukla KOİ kullanılır. Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı: BOİ testi, atık su örneğindeki organik maddelerin bakteriler tarafından okside edilmesi esnasında kullanılan oksijeni ölçmeyi sağlar. BOİ testi, atık su numunesindeki organik maddelerin tamamının, moleküler oksijeni elektron alıcısı olarak kullanmak suretiyle CO 2 ve H2O’ya okside olacağı öncülüne dayanır. Bu sebeple BOİ, oksijen gereksiniminin doğrudan ve bakterilerce ayrıştırılabilir organik maddenin dolaylı ölçümüdür. Kimyasal Oksijen İhtiyacı: KOİ testi, çoğu organik bileşiğin asidik şartlarda güçlü bir oksitleyici ile CO2 ve H2O’ya oksitleneceği ilkesine dayanır. Ölçüm, bütün organiklerin bakterilerce ayrıştırılabilir olduğu kabulünü esas alarak, aerobik mikrobiyal oksidasyon için gerekecek oksijen miktarını temsil eder. Toplam Organik Karbon: Toplam karbon analizörü (tahlil cihazı), sulu numunedeki toplam çözünmüş karbonun doğrudan analizine izin verir. TOK çoğu zaman KOİ ve nadiren BOİ değerleri ile bağıntılıdır. Karbon analizi için gerekli süre genellikle kısa olduğundan böyle bir bağıntı arıtma tesisinin verimlilik kontrolünün izlenmesinde son derece yararlıdır. Nitrojenli Bileşenler Atık sudaki başlıca nitrojenli bileşikler; proteinler, aminler, amino asitler ve üredir. Nitrojen atık suda farklı formlarda bulunabilir, atık su şartlarına bağlı olarak bunlar; i. Organik nitrojen ii. Albiminoit nitrojen iii. Amonyak nitrojeni iv. Nitrit nitrojeni ve v. Nitrat nitrojeni şeklinde olabilir. Nitrojenin çeşitli formlarının belirlenmesi uygun biyolojik arıtma birimlerinin seçiminde yardımcı olur.
- 7. enve-muhammed.blogspot.com Fosfor Kentsel atık sular üç farklı fosfor formunu bulundurur: 1. Organik fosfor 2. Ortofosfat 3. Polifosfat (yoğuşmuş fosfat) Atık suyun biyolojik arıtımı sırasında, bakteriler büyüme evreleri boyunca ortofosfatı sindirir. Ancak polifosfatlar sindirilmeden önce enzimatik hidrolizden geçerek orto formuna dönüştürülmelidir. Biyolojik atık su arıtımında sindirim fosforun giderilmesi demektir, ayrıca, muhtemelen, atık su sıra dışı bir kimyasal terkibe sahip olduğunda biyolojik flokların çökelmesi gerçekleşebilir. Klorür Klorür iyonu; kalsiyum, magnezyum, demir ve sodyumun bir ya da daha fazla katyonuyla bileşim halinde bulunabilir. Bu minerallerin klorürleri yüksek çözünürlüğe sahip oldukları için suda çokça bulunurlar. Her insan günlük 6 – 8 gram sodyum klorür tüketir ve bunun bir kısmını idrar ve dışkı ile dışarı atar. Bu sebeple içme suyunda yüksek miktarda klorür bulunması atık su kirliliğine yol açar. Hindistan İçme Suyu Standartlarına göre kabul edilebilir klorür değeri 250 – 1000 mg /L’dir. Katılar Toplam katı madde, askıda katılar ile çözünmüş katıları içerir. Askıda katılar, çökelebilir katılar ile çökelemeyen katıların bir kombinasyonudur. Çoğunlukla atık su numunesinin cam fiber filtre içeren Gooch beheri ya da membran filtreden süzülmesi ile belirlenirler. Çökeltme tanklarında normal alıkoyma süresi içinde çöken katılara çökelebilen katılar denir. Çökelebilen katıların oranı Imhoff hunisindeki 1 saatlik çöktürmeden sonra altta kalan çamur hacminin ölçülmesi ile saptanır. Buharlaştırma ya da süzülmeden (filtrasyondan) sonra kalan katılar; kurutulur, tartılır ve ardından yakılırlar. 600 °C’de yakma neticesinde kaybedilen ağırlık uçucu katıların ölçümüdür ve organik madde olarak sınıflandırılırlar. Kalan katılar sabit katılardır ve inorganik (mineral) madde olarak değerlendirilirler. Askıda katıların uçucu kısmı, uçucu askıda katı madde; askıda katıların mineral kısmı ise sabit askıda katı madde olarak isimlendirilirler. Toksik Metaller ve Bileşikler Bazı ağır metaller, örneğin; krom, bakır, siyanür toksiktirler ve endüstriyel deşarjlar neticesinde kentsel atık su sistemine karışırlar. Bu türden kirlilikler, biyolojik prosesler ile arıtılacak ya da karaya veya buhar yoluyla atmosfere atılacak ise bunların tespiti önemlidir. enve-muhammed.blogspot.com