Cost analysis in biological nutrient removal systems

Abstract

Türkiye' de alıcı ortama desarj kriterleri içerisinde nitrojen ve fosfor parametreleri yer almamaktadır. Ancak, son yıllarda Türkiye' de su kaynaklarındaki kirliliğin artması ve Avrupa Birliği' ne aday olmamızın neticesinde evsel atıksularda besi kontrolü gittikçe önem kazanmakta olup, nitrojen ve fosfor giderimini içeren atıksu arıtma tesisleri inşaa edilmeye başlanmıştır. Evsel atıksularda besi giderimi yöntemleri içerisinde ise, Biyolojik Nütrient Giderimi (BNR) büyük bir önem teşkil etmektedir. Bu çalışmada, 800,000 nüfuslu Kayseri şehrinin atıksuyunun arıtılması amacıyla kurulması planlanan, biyokimyasal besi giderim (BNR) prosesini içeren tek çamurlu, tek kademeli atıksu arıtma tesisinin maliyet analizi yapılmıştır. Maliyet analizi çalışmalarında ön çökeltme havuzunda elde edilebilecek Biyokimyasal Oksijen Ihtiyacı (BOI) giderim veriminin arıtma tesisinin ilk yatırım, işletme ve bakım ve toplam maliyetleri üzerindeki etkisi incelenerek, BNR sisteminin maliyet analizleri için bir metot geliştirilmiştir. Tasarım mühendisleri, atıksu arıtma tesislerinin avan projeleri üzerinde, maliyeti en aza indirmek için, kullanılan denklem ve parametreleri modifiye ederek bu metotu kullanabilirler. Böylece, hem proses açısından verimli, hem de ekonomik arıtma tesisleri boyutlandırılabilir. Bu çalışma sonuçlarına göre, çamur çürütücülerden metan gazı elde edilip elektrik üretildiği takdirde,ön çökeltme havuzu içeren sistemlerin daha ekonomik bir çözüm olması elektrik birim fiyatlarına bağlıdır. 0.04 DM/ kw-saat ten daha düşük elektrik birim fiyatları için ön çökeltme tankı inşaa edilmemelidir.

The effluent discharge standards in Turkey do not include nitrogen and phosphorus parameters. However, nutrient control in domestic wastewater has gained significant importance in recent years due to a pollution increase in water bodies and the Turkey' s acceptance to the European Community as a candidate. This has resulted in constructing the wastewater treatment plants with Biological Nutrient Removal (BNR). In this study, cost analysis of wastewater treatment plant to be constructed for the City of Kayseri with a population of 800,000 was conducted. The treatment plant will include single sludge, single stage BNR process. A method was developed for the cost analysis of BNR systems and applied to investigate the effect of biochemical oxygen demand (BOD) efficiency of primary sedimentation process on the capital, operational and total cost of the treatment plant. To minimize the cost, process engineers can use this method for the preliminary designs of treatment plants by modifying equations and parameters used in this study. Hence, they can design more efficient and economical plants. This study also indicates that the economical aspect of the BNR system with primary clarifier depends on the electricity unit cost. For electricity costs less than 0.04 DM/ kW-hr, primary clarifiers should not be constructed.