Atık su arıtımında - ister tesis operatörü, proses mühendisi, ister belediye veya endüstriyel kanalizasyon sistemlerini yöneten biri olarak - çalışmak için biraz zaman harcadıysanız, flokülasyonun tüm arıtma sürecindeki en kritik ve çoğu zaman en titiz adımlardan biri olduğunu bilirsiniz. Topaklanma, küçük, asılı parçacıkların (tortu, bakteri, organik madde gibi) daha sonraki çökeltme veya filtreleme adımlarında kolayca giderilebilecek daha büyük, daha ağır topaklar halinde bir araya gelmeye başladığı yerdir. Amaç, hızlı bir şekilde çökebilecek kadar yoğun, ancak ayrılmadan önce parçalanacak kadar büyük veya kırılgan olmayan topaklar oluşturmaktır. Ancak pek çok operatörün her zaman odaklanmadığı şey, doğru karıştırma ekipmanının bu adımı atabileceği veya bozabileceğidir ve bu, yandan girişli kanalizasyon karıştırıcısının devreye girdiği yerdir.
12 yılı aşkın süredir endüstriyel karıştırma ekipmanlarında çalışıyorum, bu nedenle yüzlerce tesisin yanlış karıştırıcı stilinin seçilmesinden kaynaklanan flokülasyon sorunlarını gidermesine yardımcı oldum. Kariyerimin başlarında, orta büyüklükte bir belediye arıtma tesisinin aylarca mücadelesini izledim: Floklar ya çökemeyecek kadar küçüktü ya da durultucuda parçalanıyorlardı, bu da daha yüksek atık su bulanıklığına ve kimyasalın yeniden dozajlanması için ekstra maliyetlere yol açıyordu. Üstten girişli karıştırıcılarını uygun boyutta yandan girişli bir kanalizasyon karıştırıcısıyla değiştirene kadar topaklaşma verimlilikleri yalnızca iki hafta içinde %28 arttı. Bu deneyim aklımdan hiç çıkmadı ve bu nedenle bu spesifik ekipmanın topaklanmayı nasıl etkilediğini ve kanalizasyon arıtımı için neden diğer karıştırıcı türlerinden daha iyi bir seçim olduğunu tam olarak açıklamak istiyorum.
Yandan girişli bir karıştırıcının flokülasyonu nasıl etkilediğini anlamak için öncelikle flokülasyonun neleri gerektirdiğini hatırlamanız gerekir: yavaş, yumuşak, tutarlı kesme. Küçük mikrofloc'lar oluşturmak için hızlı karıştırmayı kullandığınız pıhtılaşmadan farklı olarak, flokülasyon, bu mikrofloc'ların çarpışmasını ve kırılmadan bağlanmasını teşvik etmek için düşük hızlı karıştırmaya dayanır. Çok fazla kesme (yüksek hızlı, üstten girişli bir karıştırıcıdan kaynaklanan gibi) topakları parçalara ayırırken, çok az karıştırma, parçacıkların asla buluşmaması anlamına gelir, böylece bulanık bir kanalizasyon akışından başka bir şey elde edemezsiniz. Yandan girişli karıştırıcılar bu mükemmel dengeyi sağlamak için tasarlanmıştır ve bunu nasıl yaptıkları aşağıda açıklanmıştır.
İlk olarak, yandan girişli karıştırıcılar tankın yan tarafına yatay olarak, genellikle sıvı yüzeyinin tank çapının 1/3 ila 1/2'si altına monte edilir. Bu yerleşim, üstten girişli ve alttan girişli karıştırıcıların büyük tanklarda sıklıkla zorlandığı, ölü bölgeler olmadan tüm tank hacmini dolaşan geniş, istikrarlı bir akış modeli yaratır. Ölü bölgeler, karışımın çok zayıf olduğu veya hiç olmadığı noktalardır; dolayısıyla parçacıklar orada öylece durur, asla topak oluşturmaz. Milyonlarca galonu tutabilen kanalizasyon tankları için bu çok önemli. Flokülasyon için kullanılan 50.000 galonluk bir havalandırma tankınız varsa, üstten girişli bir karıştırıcı pervanenin etrafında yalnızca küçük bir alanı kaplayabilir ve tankın kenarlarında zayıf karışım bırakabilir. Bunun aksine, yandan girişli bir karıştırıcı, tüm tankın içinden geçen tekdüze bir akış oluşturarak her parçacığın çarpışma şansına sahip olmasını sağlar.
Bunu floc bilimine bağlayalım. Kanalizasyon, parçacık boyutları, yoğunlukları ve yüklerinin bir karışımına sahiptir. Flokların oluşması için, iki parçacığın van der Waals kuvvetlerinin onları bir araya çekebileceği kadar yakınlaşması gerekir. Bu çarpışma, karıştırıcının yarattığı sıvı akışı nedeniyle meydana gelir. Yandan girişli bir karıştırıcının pervanesi, tank duvarı boyunca hareket eden, ardından aşağıya ve merkeze doğru kıvrılarak sürekli bir döngü oluşturan radyal bir akış üretir. Bu tür akışa "eksenel-radyal" akış adı verilir ve flokülasyon için idealdir çünkü parçacıkları tank boyutuna bağlı olarak tutarlı, düşük bir hızda (genellikle 20 ila 50 rpm) hareket ettirir. Üstten girişli karıştırıcılar, özellikle büyük tanklar için, genellikle akışı aşağı doğru itmek için daha yüksek uç hızlarına sahiptir, bu da gerekenden daha fazla türbülans yaratabilir, kesmeyi artırabilir ve kırılgan topakları kırabilir.
Kanalizasyona yönelik yandan girişli karıştırıcıların bir diğer önemli avantajı, değişken tank hacimlerini idare edebilmeleridir. Pek çok arıtma tesisinde her zaman kapasiteye kadar doldurulmayan flokülasyon tankları bulunur; örneğin düşük akışlı dönemlerde bu tanklar yalnızca %60 dolu olabilir. Sıvı seviyesinin üzerine monte edilen üstten girişli karıştırıcılar değişen sıvı yüksekliklerine uyum sağlayamaz, bu nedenle tank yarı dolu olduğunda pervane kısmen suyun üzerinde kalır ve bu da dengesiz karıştırmaya neden olur. Ancak yandan girişli karıştırıcılar minimum sıvı seviyesinin altına monte edilir, böylece tank ne kadar dolu olursa olsun tutarlı bir şekilde çalışırlar. Bu güvenilirlik, kanalizasyon akış hızları değiştiğinde bile tutarlı topak boyutu anlamına gelir; bu, tesisler fırtına olaylarından veya endüstriyel deşarjlardan kaynaklanan değişken akışla uğraşırken giderek daha önemli hale gelen bir şeydir.
Tesis yöneticileri bana sık sık şu soruyu soruyor: "Topaklaştırma için neden genel bir büyük tank karıştırıcısı kullanmıyorsunuz?" Genel olarak büyük tank karıştırıcıları kimyasalları karıştırmak veya katıları askıda tutmak için çalışabilirken, yandan girişli modeller kanalizasyon topaklaşmasının benzersiz ihtiyaçları için özel olarak üretilmiştir. Kanalizasyon tekdüze bir sıvı değildir; organik madde, kum, katı yağlar, sıvı yağlar ve gres (FOG) içerir; bunların tümü zamanla karıştırıcı pervanelerinde birikebilir. Yandan girişli karıştırıcının pervane tasarımı, geniş bıçaklar ve katı maddeleri tutmayan pürüzsüz yüzeylerle kirlenmeyi önleyecek şekilde optimize edilmiştir. Pervaneler kirlendiğinde akış bozulur ve karışım düzensiz hale gelir, bu da kötü topaklanmaya yol açar. Tesislerin 30 gün içinde kirlenen ve günlük temizlik gerektiren genel büyük tank karıştırıcıları kullandığını gördüm; yandan girişli kanalizasyon karıştırıcıları ise temizlik arasında 6 ila 12 ay süre ayırarak arıza süresini ve işçilik maliyetlerini azaltabiliyor.
Atık su arıtma tesisleri için büyük bir endişe kaynağı olan enerji verimliliğinden de bahsedelim; bunlar çevredeki en yoğun enerji kullanan endüstriyel tesislerden bazılarıdır ve karıştırma, tesisin toplam enerji kullanımının %30'una kadarını oluşturur. Yandan girişli karıştırıcılar, büyük tanklar için üstten girişli karıştırıcılardan daha verimlidir çünkü tüm tankın sirkülasyonu için daha az güç gerektiren yatay bir akış yolu kullanırlar. 50.000 galonluk bir flokülasyon tankı için yandan girişli bir karıştırıcı, 15 hp güç kullanabilirken, aynı tank için üstten girişli bir karıştırıcı, aynı akış hızına ulaşmak için 25 hp güç kullanabilir. Bu daha düşük güç kullanımı sadece enerji faturalarını azaltmakla kalmıyor, aynı zamanda karıştırıcının sıvıyı hareket ettirmek için çok fazla çalışmaması nedeniyle daha istikrarlı bir karıştırma ortamı da yaratıyor. Flokülasyon için stabil karıştırma çok önemlidir; değişken güç çıkışı, değişken akış hızlarına yol açar ve bu da topakların tutarsız bir şekilde oluşmasına neden olabilir.
Şimdi bunu somutlaştırmak için gerçek bir örneğe geçelim. Geçen yıl, ana kanalizasyon arıtıcısıyla sorun yaşayan bir gıda işleme tesisinde çalıştım. Tesis, yüksek oranda askıda katı madde ve organik madde içeren atık su üretiyordu ve flokülasyon tankındaki üst giriş karıştırıcısı, flokların boyutu yalnızca 20 ila 30 mikron olacak kadar çok kesme oluşturuyordu; bu, çökelemeyecek kadar küçüktü; dolayısıyla atık suları, 5 NTU'luk yerel deşarj sınırının çok üzerinde, 120 NTU'ya (nefelometrik bulanıklık birimleri) sahipti. Üstten girişli ünitelerini, 40.000 galonluk tanklarına uygun boyutta, yandan girişli bir kanalizasyon karıştırıcısıyla değiştirdik. 10 gün içerisinde flok boyutları 80 ila 100 mikrona yükseldi, durultucu taşmaları bulutludan berraka dönüştü ve bulanıklıkları 4 NTU'ya düştü. Tutarlı karıştırma topaklaştırıcının (polimer) eşit şekilde dağıtılması anlamına geldiğinden polimer dozajını da %18 oranında azalttılar, dolayısıyla eşit olmayan karışımı telafi etmek için ekstra kimyasala ihtiyaç duymadılar.
Bu örnek, her müşteriye söylediğim bir şeyin altını çiziyor: Flokülasyon için doğru karıştırma ekipmanının seçilmesi sadece "karıştırma" ile ilgili değildir; üzerinde çalıştığınız parçacıklara uyacak şekilde kesme ve akışın kontrol edilmesiyle ilgilidir. Çok çeşitli parçacık boyutlarına sahip olan ve ekipmanı kirletme eğiliminde olan kanalizasyon için, yandan girişli karıştırıcılar üstten girişli veya alttan girişli modellerden daha iyidir çünkü akış homojenliğini, kayma hızını, kirlenme direncini ve tank hacmine uyarlanabilirliği dengelerler.
Elbette tüm yandan girişli karıştırıcılar aynı değildir. Kanalizasyon flokülasyonuna yönelik ekipman ararken, örneğin kimyasal üretimine yönelik genel bir yandan girişli karıştırıcı değil, atık su uygulamaları için özel olarak tasarlanmış bir ünite istiyorsunuz. Genel yandan girişli karıştırıcılar, kanalizasyon için gereken korozyon direncine sahip olmayabilir veya pervane tasarımları çok fazla kesme oluşturabilir. Bu nedenle kanalizasyon arıtımı için endüstriyel karıştırma konusunda uzmanlaşmış bir tedarikçiyle çalışmak önemlidir. Seçenekleri araştırıyorsanız, küçük belediye tesislerine yönelik kompakt ünitelerden endüstriyel tesislere yönelik büyük ölçekli ünitelere kadar, farklı tank boyutlarına ve akış hızlarına göre uyarlanmış bir dizi model bulacaksınız.
Karıştırıcı türlerini değiştirmenin, özellikle kısıtlı bütçelerle uğraşan tesis yöneticileri için büyük bir yatırım gibi gelebileceğini biliyorum. Ancak veriler yatırım getirisini desteklemektedir. Su Çevre Federasyonu (WEF) tarafından 2022 yılında yapılan bir araştırma, flokülasyon için yandan girişli karıştırıcılara geçiş yapan tesislerin atık su bulanıklığında ortalama %22 azalma, %15 daha düşük polimer kullanımı ve karıştırma için %10 daha az enerji kullanımı sağladığını buldu. Bu tasarruflar hızla birikiyor; 1 milyon galonluk flokülasyon tankına sahip bir tesis için bu, daha düşük kimyasal ve enerji maliyetleri ve ayrıca bakım için daha az aksama süresi anlamına gelen yılda onbinlerce dolar demektir.
Şunu sonlandırayım. Flokülasyon, büyük, çökebilir floklar oluşturmak için tutarlı, düşük kesmeli karıştırmaya dayanan hassas bir işlemdir. Yandan girişli bir kanalizasyon karıştırıcısı, tüm tank boyunca eşit bir akış düzeni oluşturarak, değişken sıvı seviyelerine uyum sağlayarak, kirlenmeye karşı direnç göstererek ve enerjiyi diğer karıştırıcı türlerine göre daha verimli kullanarak bunu sağlar. Sağ taraftan giriş ünitesi yalnızca topaklanmayı iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda işletme maliyetlerini düşürür, uyumluluk risklerini azaltır ve ekipmanın ömrünü uzatır.
Flokülasyon prosesinizi geliştirmek istiyorsanız veya küçük floklar, yüksek bulanıklık veya sık ekipman temizliği gibi sorunlarla uğraşıyorsanız, ihtiyaçlarınıza göre özel olarak tasarlanmış seçenekleri keşfetmenizi tavsiye ederim. İster küçük bir belediye tesisini, ister büyük bir endüstriyel tesisi yönetiyor olun, doğru karıştırma ekipmanını seçmek, daha iyi arıtma ve daha düşük maliyetler için ilk adımdır. Yandan girişli karıştırıcıların topaklaştırma prosesinizde nasıl çalışabileceği hakkında daha fazla bilgi edinmek için bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Referanslar:
- Su Çevre Federasyonu. (2022). Atıksu Flokülasyonunda Karıştırma Teknolojileri: Performans ve Maliyet Analizi. WEF Press, İskenderiye, VA.
- Barnes, D. ve Bliss, PJ (2019). Kanalizasyon Arıtma: İlkeler ve Uygulama (5. baskı). IWA Yayıncılık, Londra.
- Almanca, RM (2020). Flokülasyon Proseslerinde Karıştırma: Kayma Hızları ve Akış Modelleri. Çevre Mühendisliği Dergisi, 146(8), 04020067.
- Metcalf ve Eddy. (2014). Atık Su Mühendisliği: Arıtma ve Kaynak Geri Kazanımı (5. baskı). McGraw-Hill Eğitimi, New York.
[Bağlantı metni: Endüstriyel Yan Girişli Karıştırıcılar] /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/industrial-side-entry-agitators.html adresinde
[Bağlantı metni: Büyük Tank Karıştırıcı] /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/large-tank-agitator.html adresinde
[Bağlantı metni: Yan Girişli Tank Mikserleri] /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/side-entry-tank-mixers.html adresinde
[Bağlantı metni: Yandan Girişli Mikser] /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/side-entry-mixer.html adresinde
[Bağlantı metni: Yan Girişli Endüstriyel Mikserler Karıştırıcılar] /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/side-entry-industrial-mixers-agitators.html adresinde
