Jim MCMAHONGeomembran Technologies Inc. 
Kaynak: Filtration+Seperation, Temmuz-Ağustos/2010

Halk sağlığını geliştirmek üzere oluşturulan bir mahalle, Vallejo atık su arıtma tesisinden gelen kokuları ortadan kaldırmaya karar verdi. Koku kontrol çalışmasını iyileştirmek için iki açık havalandırma havuzu hedef olarak belirlendi. Havuzlar için gerek gaz geçirmezlik sağlayan bir bariyer oluşturmak ve aynı zamanda düşük maliyetli ve uzun ömürlü olma özelliklerini bir araya getiren jeomembran malzemeden yapılmış toplanabilir bir örtü seçildi.

San Francisco körfezinde bulunan Vallejo Sağlık Hizmetleri ve Sel Kontrol Bölgesi, atık su arıtma tesisinden gelen her türlü gaz kokusunu ortadan kaldırmak için ortaya koyulan bir program çalışması içine girdi. Projenin başlangıcında, bölge su alma yapıları olarak tüm tesisleri ve gaz çıkışını kontrol edecek ilk işlemleri kapsamına aldı. Daha sonra kendi biyolojik atıklarını kontrol ve düzenlemede yeni ve beklenmeyen bir yaklaşım geliştirdi. Bu yaklaşım içinde; tesisin suyu alınmış katı atıklarının depolanması için özel olarak tasarlanan bir tank ve gaz çıkışını azaltmak için bu atıkları bölgenin mülkiyetindeki bir çöp sahası olan Tubbs adasına taşımak için otomatik bir kamyon yükleme işlemi bulunmaktadır. 

Son zamanlarda, arıtma tesisi çalışmalarını ikincil arıtma işlemlerinden ve özellikle iki açık havalandırma havuzundan çıkan gaz kokularını ortadan kaldırma üzerine yoğunlaştırdı.  Bu kokuları toplamak için tesis, Geomembran Technologies şirketi yapımı; destek üzerine oturan, toplanabilir jeomembran bir örtü sistemi kullanımını uyguladı. Bu örtü sistemi sadece çıkan gazın etkili bir şekilde toplanmasında kendini kanıtlamadı, aynı zamanda tankın kontrolü, bakımı ve onarımı için daha önce hiç olmamış ölçüde bir esneklik seviyesi ve kolay erişim imkanı sağladı. 

Vallejo Sağlık Hizmetleri Bölgesi

 Vallejo Sağlık Hizmetleri ve Sel Kontrol Bölgesi, California eyaleti tarafından atık suları toplamak ve arıtmak ve Vallejo halkını sel baskınlarından korumak maksadıyla oluşturulan bağımsız özel bir bölgedir. 1952 yılından beri bölge Vallejo ve civarında bulunan 115 binden fazla konuttan çıkan atık suları toplayıp arıtarak, kamu sağlığını ve San Francisco körfezini korumaktadır.

Bölge, atık suların taşınması konusunda en yeni teknolojileri kullanmasıyla tanınmaktadır. Bölge aynı zamanda, Çevre Koruma Ajansı tarafından saygın bir bölge olarak tanınmış ve Amerika Birleşik Devletleri’nde biyolojik katı atık bölgesi uygulamasını kapsayan projeler içinde en göze çarpan proje olarak Ulusal Birincilik Ödülü ile ödüllendirilmiştir. Tesis her yıl 15.290 m³ biyolojik katı atık maddeyi çiftlikleri iyileştirmek için toprak ıslahı olarak kullanmak suretiyle ortadan kaldırmaktadır. Tesis, benzer birçok tesisten işleme süreci içinde herhangi bir çürütücü madde kullanmamasıyla ayrılmaktadır.

Vallejo tesisinin her gün 15,5 milyon galon (4.130.000 litre) (mgg) atık su ıslah etmesine izin verilmiştir, ancak tesis tam bir ikincil işlem olarak 35 mgg işleme kapasitesindedir. Yağmurlu günlerde tesis; 35 mgg ikinci işleme kapasitesiyle beraber 25 mgg ilk işleme kapasitesine yani toplamda 60 mgg işleme kapasitesine sahiptir.  

Vallejo’da Kullanılan Arıtma Süreci

 Atık su akışının sıvı kısmı Vallejo’nun su toplama, ızgara odaları ve katı maddelerin ayrıldığı birinci temizleyicilerden meydana gelen ilk su arıtma işlemi ünitelerinden geçer. Sıvı, biyolojik arıtma işlemi için tesisin ikinci arıtma kısmına geçer. 

Vallejo’nun ikinci arıtma işlemi, filtre/katı madde temas işleminden meydana gelen ve dört ana artıma aşamasından -biyolojik arıtma kuleleri, karışım ve havalandırma havuzları, ikinci ayrıştırma üniteleri ve dezenfeksiyon- meydana gelen bir süreçtir.  

Sürecin damlatma ile filtreleme kısmı birinci ayrıştırma ünitelerinden gelen atık maddeyi alan iki adet biyo-kuleden oluşmaktadır. Burada atık su filtre içindeki bakterilerin oluşup gelişmesini sağlayan plastik elemana püskürerek dökülür ve bu ortamda sprey şeklinde akan atık madde içindeki organik maddeler alınır. Daha sonra su biyo-kulelerden iki kez geçer ve esas olarak ikinci arıtma işleminden geçerken organik maddenin % 99’u alınır.

Biyofiltrasyon işleminden sonra atık su iki adet havalandırma havuzuna pompalanır. Havalandırma tankları biyo-kulelerden çıkan katı parçacıkları şartlandırır ve bu şekilde katı parçacıklar ikindi temizleme ünitelerinin çıkış tarafında daha kolay bir şekilde çökerler. Havuzun tabanına yerleştirilmiş fanlar ve ince hava kabarcığı yollayan dağıtıcı elemanlar, organik katı maddeleri çökebilen daha ağır topaklara dönüştürerek, parçacıkların çökmesi için gereken havayı sağlar ve çöken bu katı parçacıklar ikinci temizleme ünitelerinde sedimantasyon (çökeltilerek) alınır. 

Karışma ile havalandırma tanklarından çıkan akışkan ikinci temizleme ünitelerine geçer, burada bakteri ve küçük organik maddeler atık sudan ayrılır. Daha sonra atık su sodyum hipolkoritle karıştırıldığı temas (karışım) havuzlarına girer, bu işlemi 4 km. uzunluğunda bir boru ile Mare Adası boğazına pompalanmadan önce klor kalıntısını atmak için kullanılan sodyum bisülfit ile karıştırma işlemi takip eder.  

Havalandırma Havuzu Örtülerinin Modernize Edilmesi

Vallejo tesisinin iki adet her biri 4.6 m derinlikte, 4.6 m genişlik ve 33.5 m uzunluğundaki ikinci işlemi yapan havalandırma havuzları esas olarak 1988 yılında yapılmışlardır. Her iki haftada bir, Vallejo tesisi operatörleri bu havalandırma tanklarını yukarıdan göz ile kontrol eder. Yılda bir kez tankı boşaltır ve tank içindeki fan ve hava üfleyici dağıtıcılarının fiziksel kontrollerini yapar ve havuzların yan yüzeylerini hortumla yıkayarak temizler.

Yaklaşık 20 yıldır havuzlar üstleri örtülmemiş durumdaydı, ancak tesisin koku kontrol kısmı daha modernleştikçe tesis bu havuzların üzerlerinin nasıl kapatılacağı seçeneklerini incelemeye başladı. Bu konuda su ve atıksu tesislerinin planlanması, tasarımı ve imalatı konusunda uzmanlaşmış Carollo Mühendislik firması, Vallejo tarafından tesisinin koku kontrolünü modernleştirme işlemlerinin tasarım ve inşaatının kontrolü hizmetlerini sağlaması için tutuldu ve havuzları kaplayarak örtmek için değişik örtü seçenekleri incelenmeye başlandı. 

Carollo Proje Müdürü Tim Tekippe, seçtikleri malzemeyi; “Örtüleri ilk olarak koku kontrolü için istedik, bu nedenle korozyona karşı dirençli olmaları gerekliydi. Ancak örtülerin tanklardan numune alınması, bakım ve onarımların yapılabilmesi için aynı zamanda kolay açılıp toplanmaları de gerekiyordu. Tesisisin ihtiyaçlarını karşılaması için destek üzerine oturan örtülerin, yüzen bir örtü gibi diğer sistemlere nazaran daha kolay giriş sağladıkları için en uygun olacağına karar verdik. İlk olarak sert tip alüminyum veya fiberglas kaplama malzemelerine baktık fakat bunların ikisi de tanka girmek için operatörlerden çok daha yoğun çalışma bekliyordu” olarak belirtmiştir.

Alüminyum paneller ölçülerine bağlı olarak ağır olabilirler ve hem alüminyum hem fiberglas örtüler çok ağır, havaleli ve açık havuzun üzerine koyulduklarında, bir işlem için manevra yaptırması operatörler bakımından çok zor olan malzemelerdir. Dikkat isteyen bu manevra işi- gerek alüminyum panellerin alınması, kenara koyulması ve tekrar yerlerine koyulması işi- oldukça önemli miktarda çalışma gerektirmekte ve bunun yanında çalışanlar için emniyet bakımından potansiyel bir tehlike de oluşturmaktadır. 

Vallejo Sağlık Hizmetleri ve Sel Kontrol Bölgesi İşletmesi ve Bakım işlemlerinden sorumlu direktör Barry Pomeroy: “Mühendislik firmamız Carollo ile beraber bazı atık su arıtma tesislerine ve havalandırma tanklarında nasıl bir örtü kullandıklarına baktık” diye belirttikten sonra, “Gördüğümüz alüminyum ve fiberglas örtüler çok büyük levhalar şeklindeydi ve taşınması, kaldırılması zor olarak gözüküyordu. Daha sonra Colorado’da katlanabilir destek üzerine oturan jeomembran benzeri kumaştan yapılmış bir örtü kullanan bir atıksu arıtma tesisine gittik ve nasıl kolaylıkla açılıp kapatıldığını izledik. Hatta tankın üzerinde örtülüyken ne kadar sağlam olduğunu anlamak için üzerinde bile yürüdük. Bu seyahatte gördüklerimize dayanarak havalandırma havuzlarımızın üzerine bu şekilde örtüler tasarlamaya karar verdik” dedi.

Vallejo’nun yeni katlanabilir destek üzerine oturan- Geomembran Technologies şirketi (GTI) yapımı- jeomembran örtü sistemi yüksek sağlamlıkta, UV korumalı, kompoze kumaş kaplamalı levhalardan oluşmaktadır. Çaprazlamasına gergi olarak bir seri düşük profilli alüminyum kemerleri vardır ve bu kemerler tankın açıklığı üzerine uzanmaktadır. Tankın üzerinde uzanan alüminyum ara yaya yoları kumaş örtüyü kolay kaplanmasını sağlamak üzere uygun uzunlukta bölümlere ayırmaktadır.  

Geomembran Technologies tarafından kullanılan jeomembran kumaş çıkan gazın arasından geçmesini sağlayacak şekilde gaz sızmaz 40 mil özelliğinde PVC (Etilen İnterpolimer Alaşımlı) lamine levhadan yapılmıştır. Tasarımında oldukça yüksek ağırlık maksimum gergi oranı sağlayan oldukça özel bir dalga formu kullanılmıştır. Bu üst örtü doğrudan güneş ışığına maruz kaldığından aynı zamanda en gelişmiş UV yavaşlatıcıları da kullanılmıştır. Malzeme -34°C kadar düşük sıcaklıklara dayanabilmektedir. Örtünün dikiş yerleri son derece yüksek gerilme mukavemetine ve aynı ölçüde yüksek delinme ve yırtılma direncine, düşük ısıl genişleme ve daralma özelliklerine sahiptir. Ayrıca çok geniş bir yelpazedeki kimyasal direnci, yüksek esneklik özelliği ve yüksek yük ve sıcaklık dalgalanmalarında gösterdiği ölçüsel olarak kararlılığı da bu malzemeyi atıksu örtme uygulamaları için ideal bir duruma getirmektedir. 

Ancak, tüm jeomembran örtü tasarımları da bu etkinlikte çalışmamaktadır. Polietilen üst kaplama malzemeleri, örneğin, genişleme ve daralma bakımından oldukça zayıf bir katsayıya sahiptir. Malzeme sıcak havalarda esnemekte soğuyunca büzülmektedir. Zaman içinde bu genişleme ve çekme örtünün şeklini buruşturmakta ve üzerinde yağmur suyunun birikeceği çok sayıda oyuk ve çukurlar meydana getirmektedir. Geomembran Technologies şirketini geliştirdiği bu örtü sistemi tüm bu olumsuzlukların üstesinden gelmektedir.Vallejo’nun kullandığı örtüler gaz sızmaz ve negatif hava basıncında çalışan sistemlerdir. Bir havalandırma sistemi tank içinden ve örtülerin altından havayı çekmekte ve bu hava ile beraber havalandırma işleminden çıkan gazı da beraberinde çekmektedir. Çıkan gazı atmada kullanılan doğrudan örtü sistemine ve dışarıda kokuyu ortadan kaldırmada kullanılan bir kum filtresine bağlıdır.       

Ancak membran örtüler gaz sızdırmaz olmalarına rağmen, hızlı bir şekilde yerinden çıkartılabilir ve kasası etrafında kolaylıkla sarılabilir. Bu özellik operatörlere havuzlara ana elemanlarını incelemek üzere girme imkanını sağlar. 

Membran örtülerin tekrar yerlerine takılması da çabuk ve kolaydır, zaman bakımından verimli ve emniyetli bir işlemdir. Aradaki alüminyum yaya yollarındaki ilave giriş kapakları tesis operatörlerine tüm örtüyü kaldırmadan içeri girmelerine imkan sağlamaktadır.

Tesisler İçin Seçenek

“Katlanabilir bu örtülerin kullanım ömrü 15 yıldır” diye açıklıyor Proje Müdürü Tim Tekippe. “Ve maliyeti de diğer sistemlere nazaran oldukça çekici. Eğer bir örtünün değiştirilmesi gerekiyorsa değiştirmesi kolay ve en kısa süre içinde olacaktır. Katlanabilir bu örtüler belediyelere ait atıksu arıtma ve içme suyu tesisleri ihtiyaçlarına mükemmel olarak cevap vermektedir. Bu örtüleri diğer kamu su ve atık su projeleri için de şartnamelerine uygun hale getirdik.” 

Belediyeler çıkan gazları engellemek, su yosunu oluşmasını azaltmak, bakım ve onarım ilerini basitleştirmek ve masrafları kesmek için daha etkin çalışan tank örtme sistemleri araştırıyorlar. 

Katlanabilir, destek üzerine oturan jeomembran örtüler atıksu tesis işletmelerini modernize etmek için çekiciliği giderek artan bir seçenek haline gelmektedir.