Damlatmalı Filtreler

         DAMLATMALI FİLTRELER                            

DAMLATMALI FİLTRELER VE BİYOLOJİK YAŞAM

Damlatmalı filtreler, biyolojik atıksu arıtımı icin en eski sistemlerden biridir.  Gaye, filtreden geçen substratın yani organik maddenin çökebilir hale gelmesidir. Damlatmalı filtreler, üzerine mikroorganizmaların yapıştığı çok geçirimli malzemeden yapılmış genellikle silindirik bir yapı içine yerleştirilmiş bir yataktan ibarettir. Atıksular bu yataktan geçirilir. Atıksuyu yüzeye homojen olarak dağıtmak için dönen sıvı dağıtıcıları kullanılır. Atıksu akım hızı, biyofilmleri tanecik yüzeylerinden koparmayacak şekilde yavaş olup film halinde katı yüzeyden aşağı doğru akarlar.

Dort onemli bileşeni vardır;

1-      Dairesel veya dikdortgen bir havuza yuksekliği 1-2.5 m olacak şekilde filtre malzemesi doldurulur. İdeal bir filtre malzemesi, uzerinde daha cok bakterinin buyuyebilmesi icin cok geniş yuzey alanına sahip olması gerekmektedir. Ayrıca, içerisine havanın difuz edebilmesi ve kopan bakterilerin kolayca filtreden uzaklaşabilmesi için filtre malzemesi yeteri kadar boşluk hacmine sahip olmalıdır. Filtre malzemesi olarak, seramik materyal, taş, plastik malzeme ve tahta kullanılabilir. PVC yada polipropilenden imal edilmiş plastik malzemeler damlatmalı filtreler için kullanılır. Ayrıca, kırma taş ta yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

Taş malzeme filtre malzemesi olarak kullanıldığı takdirde cok fazla ağırlık oluşturur ve filtre fazla yuksek yapılamaz. Filtre malzemesi olarak plastik kullanılması durumda ise; filtre malzemesi hafif olup 6-10 m ye kadar yuksek filtreler kullanılabilir.

2-      Atıksu dağıtıcısı: Atıksu dağıtım yapısı atıksuyun filtre malzemesi uzerine eşit şekilde dağıtılmasını sağlar. Atıksuyun filtre uzerine yukleme hızı duşuk yuklu filtre icin 5 m3/m2/gun den az olmalı, yuksek hızlı filtreler icin ise hidrolik yukleme hızı 25 m3/m2/gun’den kucuk olmalıdır.

3-      Damlatmalı filtreden arıtılmış suyun toplanması ve havanın filtreye erişmesi icin bir dren sistemi olmalıdır.

4-       Son cokeltme tankı : Damlatmalı filtreden kopan bakteri yumaklarının sudan ayrılması icin kullanılır. Damlatmalı filtrede geri devir onemli bir faktor olup, geri devir oranı R=QR/Q olarak tanımlanır. Burada, QR geri devir debisi, Q ise damlatmaya gelen atıksu debisidir.

Geri devirin artırılması, atık su ile bakterinin temasını arttırır. Giriş atıksuyundaki organik madde ve toksik madde konsantrasyonunu azaltır. Geri devir ile gelen oksijenden dolayı sisteme oksijen girdisi artar ve sistem performansı yukselir. Geri devir ayrıca, atık su debisinin duşuk olduğu zamanlarda filtrenin kurumasını engeller, koku ve sinek oluşumunu da azaltır.

Damlatmalı filtreler akış hızlarına göre “yavaş” ve “hızlı” olmak üzere ikiye ayrılırlar. Yavaş filtrelerde 2 000-4 000 m3 /m2 -gün, hızlı filtrelerde ise 10 000-30 000 m3 /m2 -gün atıksu verilmektedir. Düşük hızlı filtrelerin işletmeleri daha kolaydır ve küçük nüfuslar için kullanılırlar. Bu tip filtreler, taş ve çakıl gibi doğal malzemelerle kolayca yapılabilirler. Gerekli ekipman, sadece bir dozlama sifonu ve dağıtıcıdır. Filtre ortamı, 2-3 m derinliktedir. Filtre girişi ve çıkışı arasında 2,5-3,5 m’lik bir yük kaybı olur. Genellikle geri devirsiz olarak düzenlenirler. Bu nedenle bu tip filtrelerde pompa gerekmeyebilir. Arazi ihtiyacı, 0,5-0,7 m 2 /kişi arasında değişir. Yüksek hızlı filtrelerde BOI giderimi, BOI yüklemesine, geri devir oranına ve kullanılan ortamın tipine bağlı olarak %65-85 arasındadır. Bu tip filtrelerdeki nitrifikasyon da, uygulanan BOI yüküne bağlıdır.

Damlatmalı Filtrelerin Biyolojisi

Damlatmalı filtrelere gelen organik madde bakteriler tarafından kullanılarak, yeni hücreler oluşur. Bu oluşan yeni hücreler damlatmalı filtrelerden sonra gelen çökeltme tanklarında çöktürülerek ayrılır. Damlatmalı filtre malzemesi üzerinde oluşan biyofilme zoogleal film denir. Biyofilm bakteri, fungus, alg, protozoa ve diğer yaşam formlarından meydana gelir.

Biyolfilm de bakteri büyümesiyle biyofilm iyice kalınlaşır ve biyofilmin ic kısımlarına oksijen ve substrat difuz edemeyebilir. Bu nedenle, filtre malzemesine yakın kısımlarda bulunan bakteriler oksijen yetersizliğinden dolayı anaerobik şartlara maruz kalır ve substrat azlığı da buna eklenince, bakteriler iç solunum fazına girerek, bakteriler yapıştıkları yüzeyden kopmaya başlarlar. Kopan parçalar çökeltme tankında sudan uzaklaştırılır. Damlatmalı filtrelerde prokaryotik ve okaryotik hucrelere ilave olarak daha yüksek yaşam formları da gözlenir. Bunlar; rotiferler, nematotlar, kurtcuklar, sinekler ve bazı böcek larvalarıdır.

Bakteriler: Bakteriler filtrelerde ozellikle organik maddelerin parçalanmasında önemli gorev üstlenirler. Kolloidal organik maddeler ise biyofilm tarafından adsorplanır ve hücre dışı enzimler ile parçalanırlar. Damlatmalı filtrelerde aktif bakteriler Zooglea, Pseudomonas, Flavobacterium, Achromobacter, Alcaligenes ve bazı ipliksi bakterilerdir. Ayrıca, amonyağın nitrite ve daha sonra nitrat oksitlenmesinden sorumlu olan nitrifikasyon bakterileri de damlatmalı filtrelerde bulunur. Günümüzde biyofilm mikrobiyolojisini çalışabilmek için çok önemli gelişmeler olmuştur. Şöyleki; pH, oksidasyon redüksiyon potansiyeli, hidrojen sülfür, nitrit ve nitrat konsantrasyonlarının biyofilm içerisinde ölçülebilmesi için mikron boyutlarında mikrosensörler geliştirilmiştir. Yu ve Bishop (2001) bu konuda çalışmalar yapmıştır. Bu çalışma sonuçlara göre, oksijen sıvı fazda yüksek iken, biyofilmin iç kesimlerinde bakteri kullanımından dolayı düşmektedir. Sülfür ise, biyofilmin iç kesimlerinde oksijen azalmasından dolayı artmaktadır.

Damlatmalı filtrelerde nitrifikasyon hızı birçok faktöre bağlıdır. Bunlardan en önemlileri; sıcaklık, çözünmüş oksijen, pH, inhibitörlerin varlığı, yükleme hızı, filtre malzemesi, filtre yüksekliği ve atıksudaki BOİ konsantrasyonudur. Düşük hızlı damlatmalı filtreler, yüksek bir nitrifikasyon popülasyonunun gelişmesine imkan tanır. Yüksek hızlı filtreler ise, yüksek organik ve yüksek hidrolik yüklemelerden dolayı nitrifikasyon bakterilerinin gelişmesine imkân tanımayabilir. EPA ya göre, kırma taş malzemenin filtre dolgu malzemesi olarak kullanıldığı filtrelerde nitrifikasyonun gözlenebilmesi için organik yüklemenin 0,16 kgBOİ5.m3.gün’ü geçmemesi gerekmektedir. Daha yüksek yüklemelerde heterotrof bakteriler ortama hakim olurlar. Damlatmalı filtrelerin organik yüklemenin fazla, oksijenin az olduğu üst kısımlarında anaerobik mikro bölgelerin oluşumundan dolayı metan üreten bakterilerin ve sülfat indirgeyen bakterilerin geliştiği gözlenmiştir.

Funguslar (mantarlar): Mantarlar genellikle düşük pH değerlerinde dominant olurlar. Bu da sisteme asidik atık suların verilmesinden kaynaklanır. Damlatmalı filtrelerde en çok gözlenen funguslar; Penicillium, Aspergillus, Mucor, Geotrichum ve maya dır.

Algler: Algler damlatmalı filtrelerin yüzeyinde gelişirler. Çünkü damlatmalı filtrelerin üst tarafı gündüz güneş almaktadır. Her ne kadar algler filtrede büyüyen bakteri ve funguslar için oksijen üretse de damlatmalı filtrelerde büyüyen algler filtrelerin tıkanmasına neden olabilir. Damlatmalı filtrelerde en çok gözlenen algler; Euglena, Chlorella dır.

Protozoalar:  Ökaryotik organizma olan protozoalar biyofilmdeki bakteriler üzerinden büyür. Biyofilmde Flagellalı (Bodo, Monas), siliatlı (Colpidium, Vorticella) ve ameba (Amoeba, Arcella) bulunabilir.

Rotiferler ayrıca damlatmalı filtrede bulunurlar. Bu organizmalara ilave olarak yüksek yapılı çok hücreli organizmalar örneğin böcek larvaları, sivrisinekler de damlatmalı filtrelerde bulunur. Bu sinekler damlatmalı filtrelerde problemlere sebep olabilir. En önemli problem ise damlatmalı filtreleri işleten personeli rahatsız etmesi ve hastalık yayma potansiyelinin olmasıdır.

Damlatmalı Filtrelerin Avantaj ve Dezavantajı

Avantajları

Damlatmalı filtreler özellikle nüfusu az yerlerde kullanılmaktadır.

Damlatmalı filtrenin işletimi ucuz, kolay ve güvenilirdir.

Ayrıca, şok organik ve toksik kirleticilere dayanıklı olduğu için endüstriyel atıksuların arıtımında da yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

Dezavantajları

Aşırı organik yükleme hücre dışı polimer üreten bakterilerin aşırı derecede çoğalmasına neden olarak filtrenin tıkanmasına yol açabilir.

Aşırı bakteri büyümesi ayrıca filtrede koku problemlerine yol açabilir.

Filtrenin tıkanmasından dolayı, filtrede hava sirkülasyonu bozulabilir ve düşük oksijen konsantrasyonlarına neden olur. Buda arıtım performansını ciddi derecede düşürür. Alınacak bazı önlemler ile performans iyileştirilebilir;

İki filtrenin değişimli kullanımı

Atıksu dağıtımını yavaşlatmak

Filtrede plastik malzeme kullanarak yüzey alanını arttırmak böylece hava sirkülasyonunda artmasını sağlamak

Mekanik havalandırma ekipmanları kullanarak koku problemi ve düşük arıtım performansı önlenebilir.