Biyolojik atık su arıtma tesisinin optimizasyonu

Abstract

Biyolojik atıksu arıtma tesisleri, proses etkinliğinin sağlanması ve enerji tüketiminin minimizasyonu açısından optimizasyon çalışmasına ihtiyaç duyarlar. Bu çalışmada ?aktif çamurlu? bir biyolojik atıksu arıtma tesisinin çalışma prensipleri incelenmiş, tesis modeli oluşturularak simulasyon ve ön-optimizasyon çalışması yapılmıştır.Tez kapsamında, arıtma tesisini oluşturan havalandırma havuzu, anaerobik çürütme tankı, ön çöktürme ve son çöktürme tanklarının matematiksel modelleri analiz edilmiştir. Matematiksel modelleri içeren GPS-X 5.0 bilgisayar yazılımı kullanılarak aktif çamur sistemiyle çalışan bir biyolojik arıtma tesisinin proses akış diyagramı oluşturulmuştur. Akış diyagramının oluşturulmasında ve model üzerindeki bağımsız değişkenlerin belirlenmesinde Tuzla Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi'nden alınan veriler kullanılmıştır. GPS-X 5.0 bilgisayar yazılımının simulasyon modu kullanılarak modelin simulasyonu gerçekleştirilmiştir.Simulasyon çalışmalarında toplam enerji tüketimi minimize edilmek istenirken, tesis çıkış akımındaki BOİ (Biyolojik Oksijen İhtiyacı) ve AKM (Askıda Katı Madde) değerlerinin sırasıyla 25 gO2/m3 ve 30 g/m3 olması hedeflenmektedir. Ayrıca anaerobik çürütme tankından elde edilen biyogaz miktarı belirlenmiş ve gazın yakılmasıyla elde edilecek enerji hesaplanıp tesisin toplam enerji tüketimiyle karşılaştırılmıştır. Tesis için belirlenen proses çıktılarına ulaşmak için bazı değişkenler optimize edilmek üzere seçilmiş ve bu değişkenlerin optimum değerleri simulasyon çalışmaları sonucunda belirlenmiştir. Son olarak, simulasyonla elde edilen veriler Tuzla Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi verileriyle karşılaştırılmış ve analiz edilmiştir.

Biological wastewater treatment plants need optimization practice to provide effective process performance and minimum energy consumption. In this study, working principles of an ?activated sludge? biological wastewater treatment plant process were analysed, a plant model is built and simulation and pre-optimization studies were performed.In this scope, the mathematical models of aeration tank, anaerobic digester tank, preliminary settling tank and final settling tank were analysed. A process flow diagram of a biological wastewater treament plant with activated sludge system was built up by using the GPS-X 5.0 software. Data taken from Tuzla biological wastewater treatment plant were used to determine independent process variables in the model. Afterwards, simulation of model was carried out by using the simulation mode of GPS-X 5.0 software.In simulation studies, energy consumption in the aeration tank was minimized and also the BOD (Biological Oxygen Demand) and TSS (Total Suspended Solids) values in effluent flow of plant were aimed to set respectively to nominal values of 25 gO2/m3 and 30 g/m3. In addition, biogas production in anaerobic digester tank was determined and the energy obtained from combustion of the biogas was estimated. This energy was compared to the total energy consumption in the plant. Some variables were selected to be optimized for attaining process outputs, and optimum values were determined after the simulation studies. Finally, the results obtained from simulation studies were compared and analyzed using data obtained from Tuzla Biological Wastewater Treatment Plant.