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.

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.

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

Nüfus: (x1000) 60 65 63 72 79 89 97 120

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,

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.

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 CO2 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.

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