Türkiyenin  Gıdacılar Topluluğu - Gıda -  Gıda Mühendisleri

Türkiyenin Gıdacılar Topluluğu - Gıda - Gıda Mühendisleri (http://www.gidacilar.net/)
-   Suyun Fiziksel ve Kimyasal Dezenfeksiyon Yöntemleri (http://www.gidacilar.net/suyun-fiziksel-ve-kimyasal-dezenfeksiyon-yontemleri.html)
-   -   atık suların arıtılması (http://www.gidacilar.net/suyun-fiziksel-ve-kimyasal-dezenfeksiyon-yontemleri/atik-sularin-aritilmasi-1777.html)

Gülsel ŞEN 07-2009 04:18 PM

atık suların arıtılması
 
Dünyada giderek artan nüfusla birlikte gelişen teknoloji ve hızlı sanayileşme, çok büyük ve çözülmesi giderek zorlaşan bir problemi, çevre kirliliğini de beraberinde getirmiştir. Bugün bu kirlilik doğanın dengesini bozar duruma gelmiş ve insan yaşamını tehdit eden boyutlara ulaşmıştır. Su kirliliği ise çevre kirliliğinin önemli bir boyutunu oluşturmaktadır. Su, hava ve toprakta çevre kirliliği biyolojik ve kimyasal etkenler tarafından oluşturulur. Konutlar, sanayi-endüstri kuruluşları, enerji santralleri, tarım ve hayvancılık uygulamaları sonucu açığa çıkan ve içinde sağlığa zararlı biyolojik ve kimyasal maddeleri barındıran sular ATIK SU olarak tanımlanır. Atık sular yeraltı suları, akarsu, göl ve denizlerde oluşan çevre kirliliğinin en önemli kaynağıdırlar. Atık sularda kirlenmeyi oluşturan ve buna bağlı olarak çevre kirliliğine neden olan etmenler; organik maddeler (proteinler, karbonhidratlar, yağ ve gres, sürfaktanlar, fenoller, pestisidler, klorlu bileşikler vb.), ağır ****l bileşikleri (antimon, arsenik, bor, bakır, baryum, çinko, kurşun, nikel krom, kalay, kobalt, gümüş, magnezyum, malibda, kalyum vb.), siyanür, poliklorobifenil (PCB), polibrobifenil (PBB), arometik ve alifatik hidrokarbonlar, asbest, rafinerizasyon ve distilasyon işlemleri sırasında oluşan maddeler, parçalanmaya dirençli deterjanlar olarak özetlenebilir.
Bu kirlenme yalnızca su kaynakları ile sınırlı kalmayıp besin zincirine girerek gıda kirlenmesine de neden olmaktadır. Bu kirleticileri içeren atık suların kullanım amacına göre, su standartlarına uygunluğunun kontrol edilmesi ve kirletici içeriğinin istenilen seviyeye düşürülmesi gerekmektedir. Bunun için suların çeşitli kullanımlar sonucunda atık su haline dönüşerek yitirdikleri kimyasal, fiziksel ve bakteriyolojik özelliklerinin bir kısmını veya tamamını geri kazandırabilmek ve/veya boşaldıkları alıcı ortamın doğal, fiziksel, kimyasal, bakteriyolojik ve ekolojik özelliklerini değiştirmeyecek hale getirebilmek için fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtma işlemlerinin biri veya birkaçı bir arada uygulanır.

2.TEMEL BİLGİLER

2.1. Atık Sular
2.1.1. Genel Özellikleri ve Sınıflandırması

Su kirliliği, su kaynağının fiziksel, kimyasal, bakteriyolojik, radyoaktif ve ekolojik özelliklerinin olumsuz yönde değişmesi şeklinde gözlenen ve doğrudan veya dolaylı yoldan biyolojik kaynaklarda, insan sağlığında, balıkçılıkta, su kalitesinde ve suyun diğer amaçlarda kullanılmasında engelleyici bozulmalar yaratacak madde ve enerji atıklarının boşaltılmasıyla oluşur.
Atık su ise, evsel, endüstriyel, tarımsal ve diğer kullanımlar sonucunda kirlenmiş veya özellikleri kısmen veya tamamen değişmiş sular ile maden ocakları ve cevher hazırlama tesislerinden kaynaklanan sular ve yapılaşmış kaplamalı ve kaplamasız şehir bölgelerinden cadde, otopark ve benzeri alanlarda yağışlarda yüzey veya yüzey altı akışa dönüşmesi sonucunda oluşan sular olarak tanımlanabilir. Şekil 2.1. de bir endüstriyel sistem ve bu sistemden en genel halde kaynaklanan atık türleri verilmiştir. [1,2]



Şekil 2.1. Endüstriyel sistem ve atıklar

Atık sular, fiziksel, kimyasal ve biyolojik olmak üzere üç tür kirlilik gösterirler. Suyun fiziksel özelliklerinin değişmesi (renk, koku, tat, bulanıklık, sıcaklık, pH v.s) fiziksel kirliliğe neden olur. Sıcaklık ve pH, nehirler ve göllerdeki bitkisel ve biyolojik hayatı etkileyen önemli parametrelerdendir. Yüksek sıcaklıkta çevreye bırakılan atık su, karıştığı nehir suyunun sıcaklığını doğal olarak arttıracaktır. Oksijenin yüksek sıcaklıkta, sudaki çözünürlüğü azalacağından, nehir suyundaki biyolojik oksijen, biyolojik hayat için yetersiz kalacaktır. Zamanla suda birikime sebep olan kurşun, civa gibi ağır ****ller, biyolojik yolla parçalanabilen organik maddeler ve inorganik atıklar atık suda kimyasal kirlilik yapar. Kimyasal kirlilik, genellikle sanayi atıklarının arıtımsız olarak sulara verilmesi sonucunda oluşur. Bazı endüstriyel atık sulardaki dayanıklı kirleticiler, alıcı su ortamında birikme, canlıların dokularında yoğunlaşma ve belli sınırlar üstünde canlılar üzerinde doğrudan toksik etki etme özelliklerine sahiptirler. Ayrıca endüstriyel atık suların sebep olduğu kirlenmelerde ekolojik denge bozulmasına daha çok rastlanmakta ve bu bozunma çoğunlukla geri dönüşü olmayan bir nitelik taşımaktadır.
Kimyasal kirleticiler özelliklerine göre üç sınıfta toplanabilir.

Bozulmadan kalanlar: Klorür gibi inorganik bileşiklerde zamanla parçalanma görülmez. Derişimleri alıcı suda zamanla artarken yağmur suyu ile zalır.
Değişebilenler: biyolojik olarak parçalanabilen organik kirleticilerdir. Mikroorganizmalar tarafından parçalanarak inorganik kararlı maddelere dönüşürler.
Kalıcılar: Zamanla biyolojik birikime yol açan civa, arsenik, kadmiyum, krom, kurşun, bakır gibi ****ller, tarım ilaçları gibi organik maddeler ve uzun yarı ömürlü radyoaktif maddelerdir.
Biyolojik kirliliği, organik atıkların etkisiyle su kaynaklarında üreyen algler, küfler ve bakteriler oluştururlar. Bu canlılar zamanla ortamdaki oksijeni tüketirler. Oksidasyon işlemine bağlı olarak, ekzotermik reaksiyonlar suyun sıcaklığını yükselterek diğer canlıların yaşaması için gereken oksijen miktarını düşürmeye devam eder.
İngiltere’de Ulusal Araştırma Enstitüsü tarafından yapılan bir araştırma sonucunda, içme sularında doğal ve sentetik 324 adet organik bileşik tanımlanmıştır. Bu bileşiklerin hemen tamamının çok düşük derişimlerde kanserojen oldukları ifade edilmiştir.


2.1.1.1 Atık Su Parametreleri

Atık su özellikleri fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak gruplandırılabilirler. Bu özellikleri gösteren parametreler şunlardır.

2.1.1.1.a. Fiziksel parametreler

Atık suda bulunan katı maddelerin derişimi, suyun sıcaklığı, pH değeri, kokusu, rengi ve bulanıklığı atık suyun en önemli fiziksel parametrelerini oluşturur. Atık suda bulunan toplam katı madde, çökebilen katıları, askıda katıları ve çözünmüş katıları içerir. Askıda katılar kaba kirleticilerin göstergesi olup basit fiziksel arıtım yöntemleri ile arıtılabilirler. Çökebilen katılar, yer çekimi etkisi ile çöker ve atık suyun membran filtrelerden süzülmesi esnasında filtre üzerinde tutunurlar. Çözünmüş maddeler ise atık suların membran filtreden geçirilmesinden sonra atık sularda kalan maddelerdir.
Sıcaklık ve pH nehirlerde ve göllerdeki bitkisel ve biyolojik hayatı etkileyen önemli parametrelerdir. Bu iki parametre, çözünmüş oksijen ve biyolojik oksijen ihtiyacı gibi birçok kalite parametresinin değerini belirleyici rol oynar.
Koku ölçümü insanın koku alma hassasiyetine bağlı bir parametredir. Taze kullanılmış sular hoş olmayan küf kokuludur. Başka kokular endüstri atıklarının veya septik ev atıklarının suya karıştığının göstergesidir.

Tablo 1. Organik madde içeren atık suların şehir atık su alt yapı tesislerine deşarjında öngörülen atık su standartları

Parametre Birim İzin verilen limit değer
Sıcaklık 0C 40
PH (Mg/L) 6.5-10.0
Askıda katı madde (Mg/L) 500
Yağ ve gres (Mg/L) 250
Kimyasal oksijen ihtiyacı (Mg/L) 4.000
Sülfat (Mg/L) 1.000
Sülfür (Mg/L) 2
Fenol (Mg/L) 10
Pestisid (Mg/L) 0.5
Kloroform (Mg/L) 200
Bromoform (Mg/L) 100
Monokloroasetik asit (Mg/L) -
Trikloroasetik asit (Mg/L) 100
Siyanür (Mg/L) 70
2,4,6-triklorofenol (Mg/L) 200
Katran ve petrol kökenli yağlar (Mg/L) 50
Yüzey aktif maddeler (Mg/L) Biyolojik olarak parçalanamayan yüzey aktif madde boşaltımı yasaktır.




Gülsel ŞEN 07-2009 04:19 PM

Suyun bulanıklık derecesi (türbiditesi), çok güvenilir olmakla beraber suyun içerdiği katı maddenin derişimi hakkında bilgi verebilir. Bulanıklık derecesi,sudaki katıların belli şiddetteki ışığı absorbe etme derecesi veya ışığı dağıtma derecesi cinsinden ifade edilir. Suyun içindeki askıda kolloidal katıların suya verdiği renge “zahiri renk” denir.ve bu renk genellikle gridir.Atık sularda görülen diğer renkler suya endüstriyel atıkların katıldığının göstergesidir.
Tablo 1. de Organik madde içeren atık suların şehir atık su alt yapı tesisine deşarjında öngörülen atık su standartları görülmektedir.

2.1.1.1.b. Kimyasal parametreler
Atık suyun kimyasal özelliklerini, içerdiği çözünmüş organik maddeler, toksik maddeler, azotlu ve fosforlu maddeler belirler. Atık sularda biyolojik olarak bozunabilen organik maddeler üç grupta toplanırlar:

• Proteinler (yüksek molekül ağırlıklı aminoasitler)
• Karbonhidratlar (şeker, nişasta, selüloz)
• Lipidler (sıvı ve katı yağlar)
Tipik bir evsel atık suyun organik kısmı, %40-60 protein, %25-30 karbonhidrat ve %10 lipid içerir. Atık suyun içerdiği organik maddeler BOİ (Biyolojik Oksijen İhtiyacı), KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı), TOİ (Toplam Oksijen İhtiyacı), TOK (Toplam Organik Karbon) gibi kimyasal parametreler cinsinden ifade edilir. Atık suların içerdiği inorganik bileşikler ise toksik olmayıp, ancak çok yüksek dozlarda kirleticiolarak düşünülebilirler. Kum, çakıl ve mineral tuzlar inorganik katılar arasında sayılırlar.
Fenol ve türevleri önemli kirleticilerdendir. Zehirleyici etkiye sahip olmaları nedeni ile biyolojik bozunmayı kısıtlandırmaktadırlar. Ayrıca sularda kötü tat ve kokmaya neden olurlar. Ayrıca atık sularda çeşitli derişimlerde çözünmüş gazlar da bulunur. Oksijen yüzeysel havalanma sonucu suya geçer ve atık su arıtımında çözünmüş oksijen miktarı önemli bir kimyasal parametredir.

2.1.1.1.c. Biyolojik parametreler

İçme ve kullanma suyunun güvenilir olup olmadığını ve kalite kriterini sağlayıp sağlamadığını kontrol etmek için bakteriyolojik testler yapılır. Sularda bulunabilecek tek hücreli veya çok hücreli patojenik organizmaların miktarı bu testlerle belirlenir. En çok rastlanan patojen türleri koli basili ve streptokoktur. Sağlığa zarar vermeden suyun kullanılabilmesi açısından bu ölçümler büyük bir önem taşır. [3]

2.2. Atık Sularda Bulunan Zaralı Bazı Organik Maddelerin Endüstriyel Kaynakları
2.2.1. Fenoller ve Türevleri

Fenol ve türevleri bilinen en toksik ve tehlikeli organik kirleticilerdendir. Fenol ve türevleri toksik özellikleri nedeniyle nedeniyle atıksularda bu bileşiklerin miktarlarına sınırlandırmalar getirilmiştir. Endüstriyel atık akımlarında sıkça fenol ve türevlerine rastlanmaktadır. Özellikle kömür işletmelerinin kömür destilasyon, petrokimyasallar petrol arıtım ve organik sentezlerin atık akımları bol miktarda fenol kirliliği içerir. Fenolik bileşenler ayrıca kağıt hamuru ve kağıt ağartma tesisleri, reçine, pestisid endüstrileri atık sularında ve doğal olarak insan ve hayvan idrarında da ölçülebilir miktarda yer almaktadır. Ayrıca soğutucu, yangın söndürücü, boya, çözücü, pestisid ve insektisid endüstrileri atık sularında da bol miktarda haloaromatik kirleticiler bulunmaktadır. Fenollü suların içilmesi şiddetli ağrılara, böbrek bozukluklarına, ağır sarsıntılara ve hatta ölümlere neden olabilir. Fenol içeren atık suların arıtılması için çeşitli kimyasal ve fiziksel yöntemler uygulanmaktadır. Bunlar sıvı membran ile ekstraksiyon, aktif karbon ile adsorpsiyon, reçine ile organokiller, yaş hava oksidasyonu, reaktifler ile kimyasal bozunma ve elektrokimyasal yöntemlerdir. Petrokimya endüstrisinin atık sularında yüksek oranlarda bulunan fenolün arıtımı için yaş hava oksidasyonu tavsiye edilmektedir. Bu yöntem atık sulardaki fenolik bileşiklerin hızlı bozunmasını sağlar ve küçük moleküllü organik bileşikler oluşur. Bu küçük moleküllü bileşikler yaş hava oksidasyonu yöntemiyle kolaylıkla atıksulardan uzaklaştırılabilir. [4,5].

2.2.2. Pestisidler

Günümüzde dünya nüfusu hızla artmakta, artan nüfus sayısı da yiyecek talebindeki hızlı artışı beraberinde getirmektedir. Artan yiyecek ihtiyacının karşılanmasının yolu tarımda birim alandan daha fazla verim alınmasını sağlamaktan geçmektedir. Ancak tarım arazilerinde yüksek verim alınmasını etkileyen pest denilen doğal zararlılar (böcekler, mantarlar, kemirgenler, nematadlar ve akarlar vb.) mevcuttur. Böceklerden mantarlara zararlı böcekler ve kemirgenlere, akarlar ve nematadlar gibi canlılara kadar değişen canlı grupları, tarımda yüksek verim alınmasını etkilemekte bir anlamda da insanların yiyeceklerine ortak olmaktadır. İşte bu durumun önlenmesi ve insanlarla hayvanlara zararlı olan çeşitli hastalıkların engellenmesi amacıyla pestisit adı verilen kimyasal maddeler tarımda kullanılmaktadır.
Çeşitli endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan suni organik kimyasal maddeler, tarım alanlarında kullanılan pestisit ve herbisitler, suda doğal olarak güç parçalanan bileşiklerdir. Bu tür bileşiklerin bir kısmı canlı bünyelerinde birikime ve toksik etkilere neden olurlar. Diğer bir kısmı ise canlı bünyede mutojen ve kanserojen etkiler yapar. [6]

2.2.3.Deterjanlar

Sentetik deterjanların içerdikleri fosfor nedeni ile alıcı ortamlarda ötrofikasyona neden olduklarının yanısıra ayrıca deterjanların sulara neden olduğu köpük,estetik bir sorun olarak ortaya çıkar. Bunun ötesinde deterjanlar kimyasal yapılarına bağlı olarak alıcı su ortamlarında çeşitli düzeylerde kirliliğe neden olabilirler.Deterjanların ham maddesi olan alkilbenzen sülfanatlar (ABS) alıcı ortamlarda parçalanması çok güçtür. Bu nedenle pek çok ülkede deterjan üreten endüstriler ABS üretimini durdurmuş ve onun yerine lineer Alkil Sülfanat (LAS) üretimine başlamışlardır.LAS’lar aerobik koşullarda biyolojik olarak kolay ayrışabilmekte ve deterjanlarla kirlenme problemi azalmaktadır.Bir diğer önemli kirletici maddede deterjanlarda katkı maddesi olarak kullanılan ve yüzey aktif aktif maddelerin etkinliğini artırmada özelliği olan Sodyum Tripolifosfat (STPP) olup, kullanımında da çeşitli kısıtlamalar ve yasaklamalar söz konusudur. Katkı maddelerinin birinci görevi suyu yumuşatmaktır. Bunların birçok avantajları yanı sıra fosfor içermesi nedeni ile önemli çevre problemlerine yol açmaktadır. Çünkü STPP içerdiği yüksek düzeydeki P (fosfor) nedeni ile sularda alg çoğalmasının artmasına ve dolayısıyla oksijen azaltımına neden olmaktadır. Bu durumda su canlıları yok olup,Ötrofikasyon ortaya çıkmaktadır. [7]

2.2.4. Uçucu Organik Bilesşikler (UOB)

Atık sularda bulunan organik bileşiklerin çoğu uçucu organik bileşiklerdir. Bunların buhar basıncı yüksek olduğundan arıtma tesislerinde ve alıcı ortamlarda emisyona koku ve toksit kirlenmeye sebep olurlar. Atık sulardan yayılabilecek muhtemel UOB’ler şöyle sınıflandırılabilirler; Aromatik hidrokarbonlar (HK), klorlu HK, oksijenli HK ve alifatik HK.
Endüstri ve ticari aktiviteler kentsel atık sudaki UOB’lerin en büyük kaynaklarıdır. UOB’ler için başlıca endüstriyel kaynaklar kimya ve petrokimya üretimleri, elektronik üretimi (örn. Devre üretimi sırasında oluşan atıklar) ve petrol rafinerileridir. UOB’lerin ticari kökenli başlıca kaynakları ise araç ve makine tamirhaneleri, kuru temizleyiciler, hastaneler, boyahaneler, petrol ve kimyevi madde dağıtımıdır. UOB’ler bulundurdukları bileşenlere göre
çeşitli gruplara ayrılırlar. Bu gruplar ve örnekler Tablo 2’de verilmiştir. Ölçülmüş bazı UOB’lerin konsantrasyonları Tablo 2’de özetlenmiştir.
Evsel, endüstriyel ve ticari kökenli kaynakların yanısıra UOB’ler arıtma tesislerinden de oluşurlar. Su dezenfeksiyonu sırasında trihalo****nlar (THM’ler) oluşup ve UOB kaynağı oluşturabilirler. Bununla beraber atık su arıtma tesisinde dezenfeksiyon ve koku kontrolü için yapılan klorlamada UOB kaynağı olarak ortaya çıkar. Ayrıca biyokimyasal dönüşümler sırasında da UOB’ler oluşabilir.

Tablo 2. UOB Grupları ve Bu Grupların Örnekleri
Bileşen Sınıfı Örnekler
Alifatikler Alkanlar, Hidrokarbonlar

Aromatikler Benzen, Etilbenzen, Toluen
Ksilen

Halojenli Türler Trikloroeten, Trikloroetan
Vinil klorür, Metil klorür
Trikloroetilen, 1.1.1. Trikloroetan
Tetrakloroetilen, Kloroform
Karbontetraklorür

Oksijen İçeren Türler Formaldehit, Aseton, Çeşitli
Alkoller, Eterler, Aminler

Sülfür içeren Türler Merkaptonlar, Tiyofenler

Azot İçeren Türler Benzonitril






UOB’ler normal atmosferik koşullar altında (250C) yüksek buhar basıncına
( > 0.01 kPa) ve düşük kaynama noktasına sahiptirler.

2.2.5. Endüstriyel Çözücüler

Sayıları her geçen gün artan ve pek çok endüstriyel aktivitede kullanılan bu grup bileşiklerin kanserojen oldukları bilinmekte ve bu nedenle bu bileşiklerin derişimleri içme sularında sınırlandırılmaktadır. Bu bileşiklerin en yaygın olarak kullanılan ilk altısı; boya, ****l işleri, eczacılık, asetat film yapımında kullanılan di-kloro****n (DCM); floro-karbon sentezi ve eczacılıkta kullanılan chloroform (TCM); ****l ve plastik temizlemede kullanılan metil kloroform (TCA); yine floro-karbon sentezi ve yangın söndürücülerde kullanılan karbon
tetra-klorür (CTC); ****l temizleme ve kuru temizlemede kullanılan tri-kloroetilen (TCE) ve perkloro-etilen (PCE) olarak sıralanmaktadır. Bu bileşiklerden TCE, PCE, TCA ve DCM içme sularında sık sık rastlanan endüstriyel çözücüler olarak tanımlanmaktadır.
Sulara karışan diğer bir kısım ise, ultraviyole ışınlarının tesiri ile oksitlenmekte ve zehirli olmayan son ürünlere dönüşmektedirler. Genel olarak bu bileşiklerin atmosferik yarı ömrü, üç ay olarak tanımlanırken; bazı bileşikler için (örneğin TCA) bu süre beş yıl gibi bir düzeye ulaşabilmektedir. Diğer taraftan, buharlaşma yoluyla atmosfere karışan bileşikler, atmosferde oldukça yoğun düzeylere erişebilmekte ve yağmurla tekrar yüzey sularına dönebilmektedirler.

2.2.6. Polisiklik Aromatikler (PAH lar)

Temel olarak organik maddelerin tam yanmaması sonucu ortaya çıkan bu bileşikler, egzos emisyonları, yakıt kullanımı ve kısmen de, bakteri ve bitki faaliyetleri sonucu ortaya çıkmaktadır. Dolayısıyla, egzos emisyonları, yakıt kullanımı başlıca kaynaklar olarak ortaya çıkmaktadır. Sindirim sistemi kanserlerine yol açtığı bilinen bu bileşikler, çözünürlükleri çok yüksek olmamakla beraber, partiküler maddelerin üzerinde kolayca adsorblanabilmeleri nedeniyle, askıda katı maddenin yüksek olduğu sularda yüksek derişimlere erişebilmektedirler. Demir boruların yüzeyinde kullanılan bitüm kaplamanın, suya PAH ların geçmesine yol açtığı bilinmektedir. En yüksek çözünürlüğe sahip PAH bileşiği olan fluorantan (240 Mg/L) bu yolla suya geçmekte ve derişimi, tanımlanmış sınır değerleri aşabilmektedir.
Avrupa Birliği ve Dünya Sağlık Teşkilatı, söz konusu altı bileşiğin toplam derişimi için, içme sularında 0.0002 mg/l sınır değerini önermektedir.

2.2.7. Dezenfeksiyon Sonucu Oluşan Organik Maddeler

Klorun, sularda bulunan doğal organikler olan hümik ve fulvik asitler ile reaksiyona girmesi sonucu oluşan klorlu organik bileşikler, sularda bulunan başlıca dezenfeksiyon yan ürünleri yada THM’ler olarak tanımlanırken, sularda doğal olarak bulunan bromür de, THM oluşumuna yol açmaktadır.

Gülsel ŞEN 07-2009 04:19 PM

Tablo 3. Sularda referans bileşik olarak tanımlanan PAH lar


WHO
Avrupa Birliği
Fluorantane

3,4 - benzofluranten

11,12 - benzofluranten

3,4 - benzopiren

Indeno - (1,2,3 – cd) piren Fluorantane

Benzo 3,4 – fluranten

Benzo 11,12 – bfluranten

Benzo 3,4 – piren

Indeno - (1,2,3 – cd) piren



Tablo 4.İçme sularında bulunan başlıca dezenfeksiyon yan ürünleri

Triholo****nlar (THM ler) Siyanürlü halojenler

Kloroform Siyanür klorür

Bromodikloro****n Siyanür brömür

Bromoform

Aldehitler Klorofenoller

Formaldehitler 2-klorofenol

Asetaldehit 2,4-diklorofenol

Trikloroasetaldehit 2,4,6-triklorofenol


Literatürde, uygulanan klor miktarının, suda bulunan organik madde miktarına oranının, oluşan yan ürünlerin türlerini belirleyen en önemli faktör olduğu belirtilmektedir. Örneğin, düşük klor dozlarında, fenol suya tat veren klorofenole çevrilirken, yüksek dozlarda tatsız klorlu kinonlara çevrilmektedir.
Tablo 5. de Bazı endüstriyel atıkların kaynakları, özellikleri ve arıtma yöntemleri verilmektedir.


Tablo 5. Bazı Endüstriyel Atıkların Kaynakları, Özellikleri ve Arıtma Yöntemleri
Endüstriler Üretimde Atık Su Kaynakları Atıkların Genel Özellikleri Arıtma ve Bertaraf Yön

Konserve
Meyve ve sebzeleri
kesme, istifleme, koparma, ayırma, presleme ve kabuğunu soyarak beyazlatma Yüksek süsponse ve katı madde, kolloidal ve çözünmüş organik madde Izgara, elek, lagünleme, toprak absorbsiyonu veya püskürtmeli sulama
Süt ve mamülleri
üretimi Sütün seyreltilmesi, ayrılmış süt, peynir suyu ve yayık ayranı Yüksek çözünmüş organik madde protein, yağ ve laktoz Biyolojik arıtma, damlatmalı filtre, aktif çamur metodu, oksidasyon hendeği
Et ve kümes hay.
Ürünleri
Hayvan kesimi, yağ ve kemiklerin parçalanmasında, yağ ve yıkama suyu Yüksek çözünmüş ve süsponse organik madde, proteinler ve yağlar Izgara ve elekten geçirme çökeltme ve flotasyon damlatmalı filtrelerden geçirme
Şeker pancarından
şeker üretimi Pancarların taşınımı, yıkama ve preslenmesi sırasında oluşan sular, kireçlemeden sızan sular soğutma kondensatları Yüksek çözülmüş ve süsponse organik madde, şeker ve protein Atıkların geri kullanımı Koagülasyon ve lagünleme
İlaç ve ecza ürünleri Kullanılan süzülmüş madde ve yıkama suyu Yüksek çözülmüş ve süsponse organik madde, vitamin Buharlaştırma ve kurutma, beslemede kullanma
Deri Derinin kılının kazınması,
Islatılması, kirecini giderme, temizleme Yüksek toplam katı madde, sertlik, tuz, sülfürler, krom, pH, BOI ve çökelmiş kireç Dengeleme, çökeltme ve biyolojik arıtma dengeleme ve kimyasal arıtma
Tekstil Liflerin hazırlanması ve pişirilmesi, hapıl sökme sırasında oluşan atıklar Oldukça bazik renkli yüksek BOİ yüksek süsponse kolloidal ve çözünmüş katı madde Nötralizasyon, kimyasal çökeltme, biyolojik arıtma damlatmalı filtre, aktif çamur sistemi
Deterjan Üretimi Deterjan ve sabunların temizleme ve yıkama suları Yüksek BOİ ve sabun atıkları, yüzey aktif maddeler Flotasyon ve sıyırma CaCl2 ile çökeltme
Kağıt Üretimi Pişirme, temizleme liflerin yıkanması kağıt hamurunun süzülmesi Yüksek veya düşük pH, renk, yüksek süsponse kolloid ve çözünmüş katı maddeler, organik maddeler, fenol Çökeltme, lagünleme, biyolojik arıtma, yan ürünlerin kazanılması
Çelik Kömürün koklaşması, eritme fırının yıkanması, baca gazları ve çeliğin asit ile temizlenmesi Düşük pH, asitler, fenol, maden filizi, kok kireç taşı Nötralizasyon, geri kazanma ve geri kullanma, kimyasal koagülasyon
Kömür Prosesleri Kömürün ayrılması ve temizlenmesi ile sülfür damarların temizlenmesi Yüksek süsponse katı maddeler kömür, düşük pH, yüksek H2SO4, FeSO3 Çökeltme, Flotasyon, drenaj kontrolü ve madenlerin tabakalaşması
3. ATIKSULARDAKİ ORGANİK MADDELERİN ARITIMI

Atık sulardan organik bileşiklerin gideriminde çeşitli fiziksel,kimyasal ve biyolojik yöntemler kullanılmaktadır. Arıtım için kullanılacak yöntem organik bileşiklerin tipine ve derşimine bağlı olarak saptanır.
Tablo 6. da endüstriyel atık suların arıtımında kullanılan başlıca arıtım yöntemleri gösterilmektedir.

Tablo 6. Endüstriyel Atık Suların Arıtımında Kullanılan Başlıca Arıtım Yöntemleri
KONVANSİYONEL YÖNTEMLER
FİZİKSEL KİMYASAL BİYOLOJİK
Debi ölçümleri
Izgaralar
Öğütücüler
Dengeleme
Karıştırma
Yumaklaştırma
Çökeltme
Yüzdürme
Mikroelekler
Gaz transferi
Uçurma ve gaz ile sıyırma Kimyasal çöktürme
Adsorpsiyon
Dezenfeksiyon
Klor ile giderme
Klor ile dezenfeksiyon
Klordioksitle dezenfeksiyon
Brom klorür ile dezenfeksiyon
Ozon ile dezenfeksiyon AEROBİK PROSESLER
• Askıda büyüyen prosesler
• Yüzeyde büyüyen prosesler
• Birleşik-askıda ve yüzeyde büyüyen prosesler
ANOKSİK PROSESLER
• Askıda büyüyen prosesler
• Yüzeyde büyüyen prosesler
ANAEROBİK PROSESLER
• Askıda büyüyen prosesler
• Yüzeyde büyüyen prosesler
BİRLEŞİK AEROBİK-ANOKSİK VE ANAEROBİK PROSESLER
• Askıda büyüyen prosesler
• Birleşik askıda ve yüzeyde büyüyen prosesler
STABİLİZASYON HAVUZLARI

İLERİ YÖNTEMLER
Mikroelekler
Gaz transferi
Uçurma ve gaz ile sıyırma
Filtrasyon
Hava ile sıyırma
Ultrafiltrasyon
Ters osmoz
Elektrodiyaliz
İyon değiştirme
Karbon adsorpsiyonu
Kimyasal oksidasyon
Ultraviyole ışığı ile kimyasal oksidasyon
Kırılma noktası klorlaması
****l tuzları ile kimyasal çöktürme
Kireç ile kimyasal çöktürme Biyolojik nitrifikasyon
Biyolojik nitrifikasyon/denitrifikasyon
Biyolojik denitrifikasyon
Biyolojik fosfor giderme
Aktif çamur-toz aktif karbon


3.1.Fizikokimyasal Yöntemler

Genel olarak fiziksel işlemler sayıca fazladırlar. Atık suyun içerdiği askıda kolloidal partikülleri ve diğer iri maddeleri sudan ayırarak, ileriki proseslere arıtılmak üzere hazırlayan yöntemlerdir. Bu yöntemler şunlardır:
3.1.a. Izgara ve elekleri: Genel olarak arıtmada ilk rastlanan temel işlem elemedir. Eleme, kaba ve çökebilir katı parçaların engel oluşturma suretiyle alıkonma işlemidir.
3.1.b. Kum tutucular: Atık su arıtma tesislerinde kum tutma işlemi atıksudan kum, çakıl, cam, ****l ve bazı maddeleri ayırmak için yapılır.
3.1.c. Dengeleme: Atık su arıtma tesislerinde atık su debileri genellikle sabit değildir. Debi dengeleme işleminin amacı bu değişiklerden meydana gelen çeşitlilik durumlarını sabitleştirmek mansap tarafındaki ekipmanlara düzenli ve kararlı bir akış sağlamaktır.
3.1.d. Karıştırma: Kimyasal işlemlerde sık karşılaşılan, birden fazla maddenin birbiriyle karışması için uygulanan bir işlemdir.
3.1.e. Çökeltme ve Berraklaştırma: Çökeltme ve berraklaştırma işlemleri aynı fiziksel ilkenin, çöktürme (veya sedimentasyon) işleminin uygulamaları olup, katı partiküllerin dibe çökerek berrak sıvı fazdan ayrılması esasına dayanır.
3.1.f. Yüzdürme (Flotasyon): Sudaki hafif batmayan ince veya kaba askıda katı maddelerin, örn. askıda organik veya inorganik bileşiklerin ve yağ cinsi maddelerin, mikroskobik gaz kabarcıkları vasıtasıyla (bubbles) yüzeye kadar getirilip, sıyırıcılar vasıtasıyla yüzen tabakayı, alttaki su tabakasından ayırmaktır.

3.2. Kimyasal Yöntemler

Kimyasal arıtım atık sudaki bileşiklerin kimyasal yapısını değiştirerek onları arıtmaya yarar.

3.2.1. Adsorpsiyon

Atom, iyon yada moleküllerin bir katı yüzeyinde tutulmasına adsorpsiyon, tutunan taneciklerin yüzeyden ayrılmasına desorpsiyon, katıya adsorplayıcı (adsorbent), katı yüzeyinde tutunan maddeye ise adsorplanan (adsorben) adı verilir.
Adsorpsiyon olayı sabit sıcaklık ve sabit basınçta kendiliğinden gerçekleştiği için, adsorpsiyon sırasındaki serbest entalpi değişimi daima negatif işaretlidir. Diğer taraftan, gaz yada sıvı ortamında daha düzensiz olan tanecikler katı yüzeyinde tutunarak daha düzenli hale geldiğinden, adsorpsiyon sırasındaki entropi değişimi de daima negatif işaretlidir.
****ller ve plastikler de dahil olmak üzere bir kristal yapıya sahip olsun yada olmasın tüm katılar az veya çok adsorplama gücüne sahiptirler. Adsorplama gücü yüksek olan bazı doğal katılar kömürler, killer, zeolitler ve çeşitli ****l filizleri yapay katılar ise aktif kömür, moleküler elekler (yapay zeolitler), silikajeller, ****l oksitleri katalizörler ve bazı özel seramikler şeklinde sıralanabilir.
Çözeltiden bir katıya adsorpsiyon, belirli bir çözücüde çözünen katı sistemi için iki belirgin özelliğin birinin yada ikisinin sonucu olarak oluşur. Bunlar;
1. Adsorpsiyon için ana sürücü güç, çözücüye göre çözünenin hidrofobik özelliği
2. Katı için çözünenin yüksek bir ilgiye sahip olmasıdır.
Adsorpsiyona etki eden bu iki ana nedenin her biri değişen derecelerde etkili olabilir. Adsorpsiyonda ana sürücü güç katı maddenin çözünene karşı ilgisinden kaynaklanır. Bu yüzey olayı, çözünenin adsorbente elektriksel çekilmesinden, Vander Waals çekiminden yada kimyasal yapıdan kaynaklanır.
Asorpsiyon Mekanizmaları:
Adsorplayan madde yüzeyi ile adsorplanan kimyasal arasındaki çekim kuvvetlerine bağlı olarak gerçekleşen üç tür adsorpsiyon işlemi tanımlanmaktadır.

3.2.1.a. Fiziksel adsorpsiyon (Vander Waals adsorpsiyonu)

Fiziksel adsorpsiyonda yüzeye tutunmayı sağlayan, zayıf Vander Waals kuvvetleridir. Bu adsorpsiyon türü, katı yüzey ile adsorplanan madde molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin etkisiyle gerçekleşir. Adsorbent katının kristal örgüsü içine girmez ve çözünmez fakat yüzeyi tamamen kaplar. Düşük sıcaklık aralığında oluşabildiği gibi çok tabakalı ve rejenerasyonu kolay bir adsorpsiyon türüdür. Adsorpsiyon sonucu, ekzotermik olarak yoğuşma enerjisinden biraz fazla ısı açığa çıkar. Aktivasyon enerjisi düşük, bağlar tersinir ve zayıftır.

3.2.1.b. Kimyasal adsorpsiyonu

Adsorplanan madde ve katı yüzey arsında kimyasal bağ oluşumu sonucu görülen adsorpsiyon tipidir. Kimyasal adsorpsiyon, tersinmez ve tek tabakalı olup genellikle yüksek sıcaklık aralığında gerçekleşir, ayrıca rejenerasyonuda oldukça zordur. Adsorpsiyon sırasında açığa çıkan ısı, reaksiyon ısısından daha büyüktür ve aktivasyon enerjiside yüksektir.

3.2.1.c. İyonik adsorpsiyonu

İyonik adsorpsiyon, elektrostatik çekim kuvvetlerinin etkisiyle, yüzeydeki yüklü bölgelere iyonik özelliklere sahip adsorbatların tutunması olarak tanımlanabilir. Burada adsorplayan ile adsorplananın iyonik güçleri ve moleküler büyüklükleri önemlidir. Fiziksel, kimyasal ve iyonik adsorpsiyon arasında kesin bir ayrım yapılamaz, üçü aynı anda veya ardarda görülebilir. [3]
Adsorpsiyonu pH, sıcaklık, yüzey alanı, çözünen maddenin cinsi ve özellikleri gibi parametreler etkilemektedir. Adsorpsiyon işlemi amacıyla en yaygın olarak aktif karbon kullanılmaktadır. Aktif karbon granül veya toz olarak kullanılabilir. Genel olarak aktif karbon kolonlara doldurulur ve atık su bu kolonlardan geçirilir. Doğal olarak bir müddet sonra aktif karbonun yüzeyi dolacağı için verimi düşer. Bu durumda aktif karbonun rejenere edilmesi gerekir. Aktif karbonun temel olarak rejenere edilmesi sırasında rejenerasyon sıcaklığı bu bileşiklerin nihai arıtımını sağlar.
Literatürde değişik kaynaklı aktif karbonla fenol ve organik madde adsorpsiyonu üzerinde birçok çalışma mevcuttur. Fındık kabuklarından üretilen aktif karbonun atık su arıtımında kullanılabileceği bir araştırma raporunda gösterilmiştir. Uçucu kül, bentonit, kömür, slika, kil, şeker kamışı posası, mısır bitkisi, pirinç, kitin gibi bir takım ucuz adsorbanlar adsorpsiyonda başarıyla kullanılmaktadır. [10,11]
Literatürde kuvvetli bazik anyon değiştiricilerle karboksil grubu içeren organik asitlerin uzaklaştırılması ile ilgili çalışmada, bu asitlerin ana mekanizmasının iyon değişimi olduğu, ancak bir miktar organik asitin reçine yüzeyinde adsorplandığı belirlenmiştir.
Polimerik reçineler ile toksik organik maddelerin adsorpsiyon yöntemiyle arıtımında kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. [12]

Adsorpsiyonu Etkileyen Faktörler

pH: Adsorpsiyonu etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Hidranyum ve hidroksil iyonları kuvvetle adsorbe olduklarından, diğer iyonların adsorpsiyonunda çözelti pH’ı etkilidir. Ayrıca asidik ve bazik bileşiklerin iyonizasyon derecesi de adsorpsiyonu etkiler.
Sıcaklık: Adsorpsiyon işlemi genellikle ısı veren bir tepkime biçiminde gerçekleşir. Bu nedenle azalan sıcaklık ile adsorpsiyon büyüklüğü artar. Açığa çıkan ısının genellikle fiziksel adsorpsiyonda yoğuşma veya kristalizasyon ısıları mertebesinde, kimyasal adsorpsiyonda ise kimyasal reaksiyon ısısı mertebesinde olduğu bilinmektedir.
Yüzey alanı: Adsorpsiyon bir yüzey işlemi olduğundan, adsorpsiyon büyüklüğü spesifik yüzey alanı ile orantılıdır. Adsorplayıcının partikül boyutunun küçük, yüzey alanının geniş ve gözenekli yapıda olması adsorpsiyonu arttırır.
Çözünen maddenin cinsi ve özellikleri: Çözünen maddenin çözünürlüğü, adsorpsiyon dengesi için kontrol edici bir faktördür. Genel olarak, çözünen maddenin adsorpsiyon hızı ile, sıvı fazdaki çözünürlüğü arasında ters bir ilişki vardır. Bu “Lundelius” kuralıdır. Çözünürlük arttıkça çözücü-çözünen bağı kuvvetlenir, adsorpsiyon derecesi azalır. Çoğu zaman, herhangi bir organik bileşiğin zincir uzunluğu arttıkça suda çözünürlüğü azalır. Çünkü, karbon sayısı arttıkça, bileşik hidrokarbona daha fazla benzer. Bu, çözünen cinsi ve adsorpsiyon arasındaki bağıntıyı belirten ikinci temel ifadedir. (Traube Kuralı). Hidrokarbon yapı ağır bastıkça da çözünenin hidrofob özelliği artar. Hidrofob maddeler tercihli olarak adsorplanır.
İyonlaşma arttıkça, adsorpsiyon azalır. Yüklü türler için adsorpsiyon minimum, nötral olanlar için maksimumdur. [3]
Adsorpsiyon işlemleri, adsorbentler ile çözeltilerin birbirini nasıl etkilediklerini ve adsorbentlerin çözümsel optimizasyonda kullanılışının önemini tarif eder. Teorik ve deneysel eşitlikler ile izoterm bilgisinin karşılıklı ilişkileri pratik çalışmalarda istenir. [13] Şekil 3.1. de X- eksenindeki, sıvı içindeki saçılan moleküllerin arakesitte katı ile temas halindeki derişimleri (c), arakesiti kateden madde miktarını (qe) gösterdiğine göre; I ve III nolu eğriler sıvıda kalan ve sorpsiyonla tutulan derişimlerin ilişkilerinde sırasıyla uygun ve uygun olmayan eğrisel bir gidişi, II nolu eğri ise lineer bir çalışma çizgisini göstermektedir. [15]



Gülsel ŞEN 07-2009 04:20 PM

Granül aktif karbon adsorpsiyonu istenmeyen organiklerin aktif karbon taneciklerinin yüzeyinde toplanması esasına dayalı bu işlem, klorlama yan ürünlerinin giderilmesinde çok etkin olmakla birlikte, yüksek maliyeti nedeniyle uygulanmamaktadır. [9]

3.2.2. Kimyasal Oksidasyon

Kimyasal oksidasyon, çeşitli nedenlerle istenmeyen bileşiklerin zararsız bileşiklere dönüştürülmesi veya daha sonraki arıtma işlemleri için uygun yapıya getirilmesi amacıyla uygulanır. Kimyasal oksidasyon serbest veya bir bileşik yapısında bulunan bir elementin oksidasyon düzeyinin diğer bir deyimle değerliğinin yükseltilmesi ile sağlanır. Başlıca kullanımlar arasında,
- Organik bileşiklerin giderilmesi
- Dezenfeksiyon
- Renk giderilmesi
- Siyanür giderilmesi
- Sülfür giderilmesi
- Amonyak giderilmesi
- Demir ve mangan giderilmesi sayılabilir.
Organik maddelerin arıtılmasında, oksidasyon uygulamalarında başlıca oksidasyon vasıtaları [15]

3.2.2.a. Ozon ile kimyasal oksidasyon

Ozon güçlü bir oksitleyicidir. Atık sulardaki organik maddeler ve mevcut mikroorganizmalarla kolayca reaksiyona girer. Endüstriyel atıkların arıtılmasında ozon en çok fenol giderme, tad ve koku giderme, renk giderme ve siyanür giderme amaçları ile kullanılmaktadır. Ozonla arıtma oldukça pahalı bir artma yöntemidir. Ve ozonla gerçekleşen reaksiyonlar oldukça hızlı olmasına rağmen maliyet yüksektir.

3.2.2.b. Permanganat ile kimyasal oksidasyon

Güçlü bir oksijen maddesidir. Fe+2, Mn+2, S=, CN-, fenoller ve diğer tad ve koku oluşturan maddelerle reaksiyona girer. Başlıca kullanım alanları proses suyu hazırlanması (alg kontrolü, organik madde giderme, Fe+2, ve Mn+2 giderme), Endüstriyel atıkların arıtılması (fenol giderme, H2S ve radyoaktif kirleticileri giderme), İçme suyu arıtımı (tad ve koku kontrolü, fenol giderme, mangan, demir, H2S giderme…)

3.2.2.c. Klor ile kimyasal oksidasyon

Klor H2S, NO2-, Mn+2, ve Fe++ yi kolaylıkla oksitler. Oksitleme gücü pH ile artar. Klor en yaygın olarak dezenfeksiyonda kullanılır. Klorun dezenfeksiyon verimliliği pH’ın azalması ile artar. Oksidasyon verimi ise pH’ın artması ile artar. Siyanür arıtımı, renk arıtımında hipokloritle oksidasyon yapılır.

3.3. Enzim Kullanımıyla Arıtım Yöntemi

Enzimlerin atık su arıtımında kullanımı kavramı 1930’lara dayanır. Bununla beraber ancak 1970’lerde endüstriyel atık sulardaki hedef kimyasal bileşiklerin seçimli olarak uzaklaştırılması için en uygun maddeler oldukları anlaşıldı. Bunlardan en önemlisi ligninolitik enzimlerdir. Lignin degredasyonu ligninin spesifik olmayan yanışından dolayı enzimatik yanma olarak anılır. Biyokimyasal araştırmalar iki hem peroksidazının lignin degredasyonu ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Peroksidazlar, yaygın substrat spesifikliğine sahip enzimlerdendir. Bazı araştırmacılar kara turptan elde edilen peroksidazların sulu karışımlarından fenol ve diğer aromatik kirleticilerin uzaklaştırılmasında yararlanılabileceğini ortaya koymuşlardır.
MnP’lar (EC 1.11.1.13 Mn (II): Hidrojen peroksit oksidoredüktaz Mn2-, Mn3-, ara redoks çifti olarak kullanılarak fenolik substratlar üzerinde tamamen bir fenol oksidaz gibi davranır.
Lakkazlar (Lac), (EC 1.10.3.2. Benzendiol : O2 oksidoredüktaz geniş bir substrat spesifikliğine sahip gerçek bir fonol oksidazdır. Bu enzim ile fenolik bileşikler ve fenolik lignin alt birimleri ya radikallerden tek elektron çekilerek yükseltgenir veya polimerizasyona yada depolimerazasyona uğrarlar.
LIP (EC 1.11.1.14 diarilpropan, oksijen, hidrojen peroksit oksidoredüktaz için uygun substratlar, fenolik olmayan metoksiller için uygun substratlar, fenolik olmayan metoksiller ve lignin alt birimleridir. Genelde, moleküler oksijen katyon radikalleri ile çok yavaş reaksiyon verir. Radikal katyonlar oksijenle hemen reaksiyon veren diğer radikallere kolayca dönüşürler. [6]


3.4. İleri Koagülasyon ile Arıtım

Çoğu arıtma tesisinde bulanıklığı arıtmak için kullanılan kimyasal koagülasyon işlemi,
optimize edildiği zaman bulanıklığın yanı sıra dezenfeksiyon yan ürünlerini oluşturun organik maddelerin de arıtımını sağlamaktadır. Bu prosesin, aktif karbon adsorpsiyonuna göre avantajları;
1. İlk yatırıma gerek olmaması yada çok az miktarda olması
2. Proses maliyetine çok az bir artış getirmesi
3. Proses detaylarının iyi bilinmesi
olarak belirtilmektedir.
Bu amaçla, hem aliminyum hem de demir tuzları etkin olarak kullanılabilmektedir.

3.5. Membran Filtrasyonu ile Arıtım

Etkin ama pahalı bir diğer seçenek olan membran filtrasyonu da sık uygulanmamaktadır. Bu teknoloji ile, %75’den daha fazla organik karbon giderimi elde etmek için molekül ağırlıkları 200-500 detan arası olan organikleri tutabilen özellikle membran içeren nanofiltrasyon cihazlarının kullanımı gerekmektedir. Çoğu uygulamada, membran bozulmasını önlemek amacıyla ön arıtma gerekli olmaktadır. Buda maliyeti arttıran bir diğer unsur olarak ortaya çıkamktadır.
Membran sistemlerinin hali hazırda atık sudan boyayı uzaklaştırmada, arıtmadan çıkan suyun yeniden kullnılması ve bazı boyar maddelerin geri kazanımı gibi çok iyi avantajları vardır. Şu anda ticari amaçlı olarak kullanılan membran sistemleri olarak ultrafiltrasyon, ters osmoz, gaz ayırma ve elektrodiyaliz sayılabilir. [6,9]

3.6. pH ve Nötralizasyon ile Arıtım

Endüstriyel atık sular, kullanılan prosese göre asidik veya bazik karakter gösterir. Bu atıklara boşaltım işlemi yapılmadan yada diğer arıtım yöntemleri kullanılmadan önce nötralizasyon işlemi yapılması gerekir. Bir biyolojik arıtım ünitesindeki optimum pH 6.5-8.5 arasındadır.



3.7. Biyolojik Yöntemler

Biyolojik arıtım, atık su içindeki çözünmüş yada asılı organik maddelerin mikroorganizmalarla parçalanarak kararlı inorganik bileşiklere dönüştürülmesi ve çökebilen mikroorganizmaların oluşturulmasıdır. Organik kirleticilerin parçalanarak zararsız maddelere dönüştürülmesi çok sayıda mikroorganizma tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu mikroorganizmalar aerobik, anaerobik ve fakültatif olarak sınıflandırılabilirler.

3.7.1. Biyosorpsiyon

Biyosorpsiyon, çeşitli bileşenlerin (organik, inorganik, ****l iyonu, vb.) biyolojik kökenli malzemeler tarafından (biyokütle, biyopolimer vb.) ortam pH’ına bağlı olarak aktif yada pasif alınımı olarak tanımlanır. Pasif alınım, biyosorbent yüzeyindeki aktif merkezlere yüzey adsorpsiyonu, kompleks ve şelat oluşumu gibi mekanizmalarla gerçekleşirken, aktif alınım ise, kirleticinin hücre içine alınımı şeklinde olup, kovalent bağ oluşumu, yüzey çöktürme, redoks reaksiyonları, hücre zarında stoplazmaya taşınım ve stoplazmadaki protein, lipit gibi yapılara bağlanma şeklinde olur.
Tekli organik kirleticilerin mikroorganizmalarla biyosorpsiyonu konusundaki çalışamlar ise oldukça yeni olup, literatürde R. arrhizus ve aktif çamurla fenol ve türevlerinin biyosrpsiyonu ile ilgili çalışmalar mevcuttur. (Kennedy et al., 1992; Brandt et al., 1997; Yener, 1997; Aksu ve Yener, 1998)
Bilindiği gibi endüstriyel atık sular ise çok sayıda ağır ****l iyonunu ve organik kirleticiyi bir arada içermektedir. Literatürde çoklu ****l iyonu karışımıyla ilgili yeterli sayıda biyosorpsiyon çalışması bulunmasına karşın, organik kirletici ve ****l iyonu bir arada içeren atıksuların biyosorpsiyonla arıtımı üzerine araştırmalar oldukça yenidir.
Mikroorganizmanın ve adsorplanan bileşenin türü, mikroorganizmanın yüzey özellikleri ve yapısındaki bileşenler biyosorpsiyonu etkileyen parametrelerdendir. Ayrıca adsorpsiyonu etkileyen bütün parametreler biyosorpsiyonu da etkilemektedir.

3.7.2. Biyosorbent

Mikroorganizmaların adsorpsiyon işleminde kullanılmasında, adsorpsiyon malzemesine biyosorbent denir. Aktif çamur en yaygın kullanım alanına sahip biyosorbentlerdendir. Üretim proseslerine bağlı olarak aerobik ve anaerobik aktif çamur olarak iki grupta toplanır.

3.7.2.1. Aerob Aktif Çamur

Aerob aktif çamur, insan faliyetleri sonucu gelişen doğal biyolojik prosestir. Kanalizasyon ve herhangi bir organik atığın belirli bir süre havalandırılması, içerdiği organik maddelerin indirgenmesi ve yumaklanmış çamur oluşumuyla elde edilir. Aerob aktif çamur, içerdiği mikroorganizmalarla organik atıkları, CO2, su ve enerjiye dönüştüren havalı (aerobik) biyokimyasal bir prosestir. Bu proses sırasında mikroorganizmalar hem kendi enerjilerini hemde sentez gereksinimlerini karşılarlar. Arıtılan atık suyun niteliği, kullanılan biyolojik arıtma sistemi ve çalışma koşullarına göre çok geniş bir dağılım gösteren bu mikroorganizma karışımı genelde dört ana grupta toplanır. Bunlar; topaklaşmayı sağlayan mikroorganizmalar, saprofitler, diğer canlılarla beslenen organizmalar ve zararlı organizmalardır. Topaklaşmayı sağlayan mikroorganizmalar en önemli mikroorganizmalardır. Çünkü bunlar atık sudan aktif çamurun ayrılmasını kolaylaştırırlar. Saprofitler organik maddelerin parçalanmasını sağlar. İki tür olup birincil saprofitler doğrudan organik maddelerin parçalanmasını, ikinciller ise birincil saprofitlerin ürettiği ****bolitlerin yükseltgenmesini sağlarlar.
Aerob aktif çamur içerisinde diğer mikroorganizmalarla beslenen organizmaların çoğunu bakterilerle yaşamını sürdüren protozoalar oluşturur. Aerob aktif çamur içerisindeki organizma popülasyonu, sadece çok geniş ekolojik organizma grupları tanımı ile ifade edilebilecek kadar karışıktır. Bunlar çoğunlukla bakteriler protozoalar (Sorcodina, Mestigofona, Öglena, Silomonas, Oi komonas, Siliset-Paramecium, Tetrahimena, Verticelle, Glaucomo, Espistile) metozoalar ve mantarlardır. Güneş ışığının varlığında algler de bulunur.

3.7.2.2. Anaerob Aktif Çamur

Anaerobik aktif çamur prosesleri mikrobiyolojik olarak komplekstir. Ortamda az miktarda mantar ve protozoa bulunmasına karşın, proses bakteri aktivitesine bağlı olarak ilerler. Bu işlemde ortamda bulunan bakteriler üç grupta toplanır. Bunlar; hidrolitik, fermantasyon yapabilen ve ****nojenik bakterilerdir.
Anaerobik aktif çamurun üremesinden sonra ortamdaki ****nojenik organizmaların miktarı oldukça fazladır. Bu türler saf kültür içinde üreyemez. Fermentasyon yapan organizmaların üremesi işleminden sonra ortaya çıkan ****n gazı varlığında son ürün olarak ortaya çıktıkları düşünülmektedir. Atık suların biyolojik yollardan arıtılmasında bazı üstünlükleri nedeni ile sürekli karıştırmalı biyolojik reaktörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Tek kademeli biyolojik reaktörlere göre çok kademeli biyolojik reaktörler arıtım içim daha kullanışlıdır. Çünkü bir kademeden diğerine geçiş olduğu için mikroorganizmalar toksik ortama uyum sağlamakta ve böylelikle toksik madde mikroorganizmalara şok etkisi yapmamaktadır. [3,16]
Çok kademeli biyolojik reaktör şeması şekil 3.7.1. de görülmektedir.



Şekil 3.7.1. Çok Kademeli Biyolojik Reaktör Şeması















4. KAYNAKLAR
[1] Su Kirliliği Yönetmeliği, 1988, Resmi Gazete, 4 Eylül, Sayı, 19919
[2] Tünay, O., 1996, Endüstriyel Kirlenme Kontrolü, İ.T.Ü. Yayınları, İstanbul
[3] Akpınar, D., 1998, Endüstriyel Atık Sulardaki Fenol ve Ağır ****l İyon Karışımlarının Adsorpsiyon / Biyosorpsiyonunun Karşılaştırmalı İncelenmesi, Yüksek Mühendislik Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara
[4] Koçhisar, N., 1989, Endüstriyel Atık Sulardan Fenol Giderilmesi, Yüksek Mühendislik Tezi, Ondokuzmayıs Üniversitesi, Samsun
[5] Lin, H., Wang, C., 2002, Treatment of High-Strength Phenolic Wastewater by a New Two-Step Method, Elsevier Science B.V., B90, 205-216, Taiwan
[6] Baklaya, N., 1998, Pestisitlerin Alıcı Su Ortamlarına Etkileri, I. Atık Su Sempozyumu kitabı içinde (Editörler; V. Atlı, İ. Belenli), 310-315, Kayseri
[7] Kabasolak, B., 1998, Atık Su-Atık Su Arıtımı ve Alıcı Ortamlara Etkileri, I. Atık Su Sempozyumu kitabı içinde (Editörler; V. Atlı, İ. Belenli), 299-303, Kayseri
[8] Vigneswaran, S., Visvananathan, C., 2000, Water Treatment Processes, Boca Raton, Florida
[9] Yetiş, Ü., Dilek, F., Su Kaynaklarında Kirlenme, Yerel Yönetimler Araştırma ve Eğitim Merkezi Yayınları, Ankara
[10] Banat, F., A., Al-Bashir, B., Al-Asheh, S., Hayajneh, O., 2000, Adsorption of Phenol by Bentonite, Elsevier Science Ltd., 107, 391-398, Jordan
[11] Viraraghavan, T., Flor de Maria Alfaro, 1998, Adsorpsition of Phenol from Westewater by Peat, Fly ash Bentonite, Elsevier Science B.V., 57,59-70, Canada
[12] Altunok, S., 1994, Atık Sulardan Fenolün Adsorpsiyon Yöntemi ile Giderilmesi, Yüksek Mühendislik Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum
[13] Wu, F., Tseng, R., Juang, R., 1999, Pore Structure and Adsorption Performence of the Activated Corbans Prepared from Plum Kernels, Elsevier Science B.V., B69, 287-302, Taiwan
[14] Şengül, F., Küçükgül, Y., 1995, Çevre Mühendisliğinde Fiziksel-Kimyasal Temel İşlemler ve Süreçler, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınbları, 3. Baskı, İzmir
[15] Tünay, O., 1991, Kimyasal Arıtma, Endüstriyel Atık Su Arıtımı Kitabı içinde (Editör; G. Kocasoy), TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Yayını, 119-140, Ankara
[16] Pekin, B., 1983, Biyokimya Mühendisliği, 2. Kitap, Kısım 3, Ege Üniversitesi Kimya Fakültesi Yayınları, İzmir

Gülsel ŞEN 07-2009 04:22 PM

1. ATIKSU ÖZELLİKLERİ
Atıksu fiziksel, kimyasal ve biyolojik unsurları içermektedir. Yerleşim alanlarından kaynaklanan evsel atıksuda bulunan başlıca parametreler aşağıdaki tabloda verilmektedir.
Parametre Ortalama Konsantrasyon
(mg/lt)
Toplam katı madde 700

Çözünmüş, toplam 500

Sabit 300

Uçucu 200

Askı halinde, toplam 200

Sabit 55

Uçucu 145



Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ) 200

Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) 500

Toplam Azot 40

Fosfor 10

Klorürler 50

Alkalinite (CaCO) 100

Yağ ve Gres 100

1.1. Fiziksel Özellikler
Atıksuyun fiziksel özellikleri; toplam kati madde, koku, isi ve renk olarak sıralanabilir.

Toplam Katı Madde: Ortalama olarak evsel atıksular 720 mg/lt toplam katı madde içerir.Toplam katı maddenin yaklaşık 500 mg/lt'si çözünmüş halde, geri kalanı ise askıda katı durumdadır. Çözünmüş ve askıdaki katılar sabit ve uçucu halde olabilirler. Arıtma işlemlerinin çoğu, askıdaki katı madde ve uçucu çözünmüş katı maddelerin uzaklaştırılması için tasarlanır.

Koku: Atıksuda bulunan organik maddelerin bozulmasıyla oluşan gazlar kokuya neden olmaktadır. Havalandırmasız ortamda kalan atıksu kısa süre içerisinde septik hale gelir.Septik suyun en belirgin kokusu hidrojen sülfür gazının meydana getirdiği kokudur. Yağlar,petrol ve organik çözücüler de atıksuyun kokmasına neden olur.

Sıcaklık: Genellikle atıksu sıcaklığı, kış aylarında hava sıcaklığından daha yüksektir. Yaz aylarında ise hava sıcaklığından daha düşüktür.

1.2. Kimyasal Özellikler

Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ): Atıksudaki organik maddelerin biyokimyasal
oksidasyonu sırasında mikroorganizmalar tarafından kullanılan çözünmüş oksijenin miktarıdır.Biyokimyasal oksidasyon yavaş bir işlemdir ve teorik tamamlanma süresi sonsuzdur. 20günlük bir süre içerisinde, oksitlenme % 95-99 tamamlanır, BOİ testi için kullanılan 5 günlük sürede ise oksitlenme % 60-70 arasında gerçekleşir.

Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ): KOİ testi atıksuların organik madde içeriğini ölçmek için yapılmaktadır. Oksitlenebilen organik madde kimyasal oksitleyici olan potasyum dikromat kullanılarak ölçülmektedir. Bir atıksuyun KOİ'si genel olarak BOİ'sinden daha yüksektir. Çünkü biyolojik olarak oksitlenemeyen birçok bileşik kimyasal olarak oksitlenebilmektedir. KOİ testi 3saatte yapılabilirken, BOİ testi 5 gün içinde sonuçlanmaktadır. Bu nedenle KOİ ile BOİ arasında bağlantı kurulabilir. Aradaki bağlantı bir kere belirlendiğinde KOİ ölçümleri atıksu karakterizasyonunda kullanılabilir. Ülkemizde yapılan deneysel çalışmalara göre KOİ/BOİ oranının 1,6-2,5 arasında değiştiği belirlenmiş olup, bu değer ortalama 2 olarak kabul edilebilir.

pH: Atıksudaki hidrojen iyonu konsantrasyonunun parametresidir. Atıksuyun pH değeri biyolojik ve kimyasal arıtma işlemlerinin belirlenmesinde önemlidir. İçme suyunun pH değeri 6-8 arasında, deniz suyunun 8, doğal suların 7 ve evsel atıksuyun ise 7-8 arasındadır.

Klorür: Evsel atıksularda, klorürlerin belli başlı kaynağı insan idrarıdır. Su sertliğinin yüksek olduğu yörelerde, su yumuşatıcılarının kullanılması ile büyük miktarda klorür atıksuya karışmaktadır. Alıcı ortamda yüksek miktarda klorür konsantrasyonlarının bulunması, alıcı ortamın atıksu deşarjına maruz kaldığının bir göstergesidir.

Alkalinite: Atıksuda alkalinite; kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum gibi elementlerin hidroksit, karbonat ve bikarbonatlarının varlığından veya amonyaktan oluşmaktadır. Atıksu genelde alkalidir.

Azot: Atıksudaki mikroorganizmalar için bir besin maddesidir. Azot yeterli olmadığı durumlarda, atıksuyun arıtılması için azot ilavesi gerekebilir.Evsel atıksuda azot biyolojik arıtım için gerekli miktarda vardır. Alıcı ortama deşarj edilen arıtılmış suda azot varsa, alıcı ortamda hem oksijen tüketimine hem de ötrifikasyona sebep olabilir. Atıksudaki azot başlıca, proteinli maddelerden ve üre'den kaynaklanmaktadır. Bakteriler tarafından parçalanan bu bileşikler amonyak oluşumuna sebep olurlar. Oksijenli bir ortamda bakteriler amonyağı nitrit ve nitrat' a oksitlerler. Nitrat azotu
atıksudaki azot bileşiklerinin son oksidasyon kademesidir.

Fosfor: Atıksudaki mikroorganizmalar için bir besin maddesidir. Alıcı ortama deşarj edilen arıtılmış atıksuda fosfor varsa, alıcı ortamda ötrifikasyona sebep olabilir.

Kükürt: Sülfat iyonu doğal olarak atıksuda mevcuttur. Sülfatlar, kimyasal olarak, anaerobik (oksijensiz) koşullarda, bakteriler tarafından sülfürlere ve hidrojen sülfüre indirgenir. Daha sonra biyolojik olarak sülfürik asite oksitlenir.

Ağır ****ller ve Zehirli Bileşikler. Nikel, kuşun, krom, kadmiyum, çinko, bakır ve cıva gibi ağır ****ller ve oluşturdukları bileşikler mikroorganizmalar için zehirlidir. Bu nedenle Atıksuyun biyolojik arıtımı safhasında sorunlar yaratırlar.Evsel atıksularda ağır ****ller ve zehirli elementler bulunmaz.

Gazlar: Evsel atıksularda bulunan gazlar; azot, oksijen, CO2, H2S, amonyak ve ****ndır.Çözünmüş oksijen, aerobik mikroorganizmaların ve diğer aerobik canlıların solunumu için gereklidir. Atıksulardaki oksijen miktarı, mikroorganizmaların oksijen tüketimi sebebi ile çok düşüktür, Atıksuda bulunan organik maddelerin anaerobik parçalanmasının yan ürünlerinden biri ****n gazıdır. Bu gaz çabuk alev alan ve patlama tehlikesi olan bir gazdır. H2S gazının ise toksik etkisi çok fazladır.

1.3. Biyolojik Özellikler

Evsel atıksularda bulunan belirgin organizma grupları; bitkiler, hayvanlar, fungi, protozoa,virüsler, bakteriler ve algler gibi mikroorganizmalardır.Evsel atıksudaki mikroorganizmaların birçoğu insanlar ve hayvanlar için hastalık yapıcı özelliktedir. Koliform bakterileri insan atıklarından kaynaklanan kirlenmenin bir göstergesi olmaktadır. Algler de tat ve koku problemlerine yol açmaktadır. Atıksuyun arıtımı esnasında organik maddeler bakteriler aracılığıyla parçalanmaktadır.

2. ATIKSU ARITIMMDA TEMEL HEDEFLER

Atıksu arıtımında temel hedef, atıksuyun deşarj edildiği ortamlarda halk sağlığına ve ekolojik dengeye olabilecek menfi etkilerin en az düzeye indirilmesidir. Atıksu arıtımında gerçekleşen temel aşamalar şunlardır;

1. Askıdaki katı maddelerin uzaklaştırılması
2. Zararlı ağır ****l ve zehirli bileşiklerin uzaklaştırılması
3. Biyolojik olarak parçalanabilen organik maddelerin uzaklaştırılması
4. Alıcı ortam durumuna bağlı olarak a;ot ve fosforun uzaklaştırılması
5. Patojenik organizmaların yok edilmesi

Atıksu parametrelerinden hangisinin ne derecede arıtılacağı, kanunlar ve yönetmeliklerle tespit olunmaktadır. Alıcı ortamların kirlilik Özümseme kapasitelerine bağlı olarak belirlenen deşarj standartları ülkeden ülkeye farklılıklar gösterebilmektedir. Bir akarsuya yapılacak deşarj ile bir deniz ortamına veya bir göl ortamına yapılacak deşarj kriterleri değişik olmaktadır.Arıtılmış sular, eğer sulama suyu olarak kullanılacaksa, sulama suyu standartlarına göre arıtım kademelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Endüstriyel atıksular için evsel atıksulara göre
tamamen farklı standartlar kullanılmaktadır. Türk Çevre Kanunu'nun "Su Kirliliğinin Kontrolü"Yönetmeliğinde toplam nüfusa bağlı olarak farklı arıtma metotları için evsel atıksu deşarj standartları belirtilmiştir. Aynı yönetmelikte endüstriler için ve deniz ortamına yapılacak atıksu deşarjları için de standartlar yer almaktadır.


3. ATIKSU ARITMA TESİSLERİNİN PROJELENDİRİLMESİ

Atıksu arıtma tesisleri projelendirirken şu çalışmalar yapılmaktadır;

Proje alanının incelenmesi: Projenin ilk aşaması olan bu aşamada yöre ili ilgili tüm bilgiler toplanır. Yörenin içmesuyu ve kanalizasyon durumu, sosyo-ekonomik koşullan, nüfus hareketleri ve iklimi incelenir.

Nüfus, debi ve kirlilik yüklerinin tahmini: Yörenin nüfus gelişimi dikkate alınarak hedef yılları nüfusları tespit edilir. Atıksu arıtma tesisleri genellikle 35 yıllık periyot için iki kademeli olarak projelendirilirler. Hedef yılı nüfusları tespit edilirken aritmetik, geometrik, logaritmik veya İller Bankası nüfus artış metodu gibi metotlardan biri kullanılır. Daha sonra yöre nüfusu dikkate alınarak kişi başına su tüketim miktarları tahmin edilerek projelendirmede kullanılacak saatlik
debiler hesaplanır. Kişi başına kirlilik yükleri tahmin edilerek İleride tesise ulaşacak kirlilik konsantrasyonları hesaplanır.

Endüstrilerin tetkiki: Yörede bulunan endüstriler tek tek incelenerek hangisinin atıksuyunun şehir kanalizasyonuna doğrudan kabul edilebileceği, hangisinin ön arıtma yapması gerektiği veya hangisinin kendi arıtma sistemini kurması gerektiği kararlaştırılır.

Uygun arıtma teknolojisinin seçimi: Atıksu arıtma yöntemine karar verilirken aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır;

• Tesisin yapılacağı yörenin iklim koşulları
• Arıtılacak suyun deşarj edileceği alıcı ortam Özellikleri. Tesisin gerektireceği alan
ihtiyacı
• Tesisin işletme ve bakım masrafları
• Tesis sahibinin (Belediye) teknik kadro durumu ve mali yapısı
Eğer daha önceden bir fizibilite çalışması veya avan proje çalışması yapılarak arıtma teknolojisi
belirlendiyse, karar bu aşamada gözden geçirilir.

Arazi çalışmaları ve zemin etütleri: Tesisin yapılacağı sahanın plankotesi çıkarılır. Arazinin değişik noktalarında zemin etütleri yapılarak ünitelerde kullanılacak temel sistemlerine ve zemin ıslahlarına karar verilir.

Proses hesaplarının yapılması: Bu aşamada tesisin tüm proses hesapları yapılır.

Soyutlandırma ve detay mühendislik: Tesisin tüm üniteleri boyutlandırılarak detay çizimleri hazırlanır.

Keşif ve metraj hazırlanması: Detay mühendislik hesapları ve çizimleri üzerinden tüm tesisin metraj ve keşfi çıkarılır.

İhale Dokümanlarının hazırlanması: Tesisin inşaatının ihale edilebilmesi için gerekli tüm dokümanlar hazırlanır.


4. ATIKSU ARITMA YÖNTEMLERİ

Atıksu arıtma yöntemleri temel olarak 3’e ayrılır;

• Fiziksel arıtma yöntemleri
• Kimyasal arıtma yöntemleri
• Biyolojik arıtma yöntemleri
Değişik karakterdeki atıksular için değişik arıtma yöntemleri kullanılabilir. Evsel atıksular için genelde fiziksel ve biyolojik arıtma yöntemleri tercih edilirken endüstriyel atıksuların arıtımı için kimyasal yöntemler kullanılmaktadır. Ancak, her üç yönteminde kullanıldığı arıtma sistemleri de mevcuttur.

4.1. Fiziksel Arıtma Yöntemleri

Kirlilik unsurunun fiziksel özelliklerine (maddenin boyutları, vizkositesi ve özgül ağırlığı) bağlı olarak uygulanan arıtma yöntemleridir. Fiziksel arıtma yöntemlerine örnek;

• Izgaralar
• Kum tutucular
• Çökeltme tankları
• Filtrasyon havuzları

4.2. Kimyasal Arıtma Yöntemleri

Kirlilik unsurunun kimyasal özelliklerine bağlı olarak, dışarıdan kimyasal madde eklemek suretiyle yapılan arıtma yöntemleridir. Örneğin; Koagülasyon ve Floklaştırma İyon Değiştiriciler Klorlama veya Ozonlama

4.3. Biyolojik Arıtma Yöntemleri

Biyokimyasal reaksiyonlar neticesinde atıksudaki çözünmüş organik kirleticilerin uzaklaştırıldığı yöntemlerdir. Örneğin;

• Biyolojik filtreler
• Aktif çamur ve modifikasyonları
• Stabilizasyon havuzları ve modifikasyonları.
• Anaerobik sistemler





5. EVSEL ATIKSULARIN ARITILMASINDA TEMEL İŞLEMLER

Evsel atıksuların arıtılmasında şu temel işlemler kullanılmaktadır:

Ön Arıtma Üniteleri
• Kaba ızgaradan geçirme
• İnce ızgaradan geçirme
• Debi ölçümü
• Atıksuyun terfi edilmesi
• Kum tutucudan geçirme
• Ön çökeltme havuzları

İkincil Arıtma Üniteleri
• Biyolojik arıtma
• Son çökeltme havuzlan
• Dezenfeksiyon
Üçüncül Arıtma Üniteleri
• Azot giderimi
• Fosfor giderimi
Atıksu çamuru arıtımı (stabilizasyon/çürütme)
Atıksu çamuru susuzlaştırma işlemleri
Ön arıtma üniteleri olarak gruplandırabileceğimiz; kaba ızgaralar, ince ızgaralar ve kum tutucular her atıksu arıtma tesisinde yer alan ünitelerdir. İkincil arıtma üniteleri olarak çok değişik sistemler kullanılabilmektedir. Hangi biyolojik arıtma sisteminin kullanılacağına, projeci proje alanının özelliklerini ve gerekli arıtma verimi ihtiyacını dikkate alarak karar verir. Arıtılmış atıksular eğer sulama suyu olarak kullanılacaksa dezenfeksiyon işlemi tatbik edilmektedir. Eğer projelendirilecek arıtma sistemi azot ve fosfor gideriminden herhangi birini veya her ikisini de kapsıyorsa sistemimiz
üçüncül arıtma olarak adlandırılmaktadır. Tüm biyolojik arıtma sistemlerinde yan ürün olarak çamur oluşmaktadır. Bu oluşan çamurun çevreye zarar vermeyecek şekilde bertarafı için değişik çamur çürütme (stabilizasyon) sistemleri ve susuzlaştırma ekipmanları kullanılabilmektedir.

6. ÖN ARITMA ÜNİTELERİ

6.1. Kaba ızgaralar: Uzaklaştırılmadıkları takdirde, arıtma tesisinin ızgaradan sonraki ünitelerinde tıkanmalara yol açabilecek büyüklükte olan kaba organik ve inorganik maddelerin atıksudan ayrılması için kullanılırlar. Kaba ızgaralarda çubuklar arası genişlik 4 cm’nin üzerindedir ve yatayla 30-60° açı yapacak şekilde yerleştirilirler. Kaba ızgaralar genellikle manuel (el ile) olarak temizlenirler.

6.2. İnce çubuk ızgaralar: İnce ızgaralarda çubuklar arası genişlik 1,5-3,0 cm arasında değişmektedir ve yatayla 30-60 açı yapacak şekilde yerleştirilirler. İnce ızgaralar manuel veya mekanik olarak temizlenebilir. Çubuk ızgara tipinden başka, yay tipi, döner elek tipi, döner tambur tipi ince ızgara tipleri mevcuttur.

6.3. Kum tutucular: Arıtma tesisine gelen pissuda bulunan kum, çakıl v.b gibi kolayca çökebilen maddeler, pompaların aşınmasına, kanallar, borular, çökeltme havuzları ve çamur çürütme tanklarında tıkanmalara sebebiyet vereceğinden kum tutucular vasıtasıyla pissudan uzaklaştırılırlar. Kum tutucular dairesel veya uzunlamasına çökelten (sabit hızlı), havalandırmalı tipte olabilirler. Temel amaç 0,2 mm’den büyük kum tanelerinin tutulmasıdır. Kum tutucuda yatay hızın 0,3-0,4 m/sn olması temin edilmeli, organik menşeli katıların çökelmesine izin verilmemelidir.

6.4. Atıksu terfi üniteleri: Atıksu arıtma tesisinde proses üniteleri arasında atıksuyun enerji kaybetmesi neticesinde oluşacak yük kaybını telafi etmek ve tesise gelen atıksuyu belirli bir kottansisteme alabilmek için yapılan pompa üniteleridir. Pompalar burgulu (Arşimet) tipte veya santrifüj tipte seçilebilir. Eğer santrifüj tipte pompa seçilecekse, atıksuyun ince ızgara ve kum tutucudangeçirildikten sonra terfi edilmesi gereklidir. Aksi takdirde atıksu içindeki inorganik malzeme
pompanın arızalanmasına sebep olacaktır. Eğer terfi pompası olarak burgulu tip kullanılacaksa,atıksuyun sadece kaba ızgaradan geçirildikten sonra terfi edilmesi mümkün olabilecektir.

Gülsel ŞEN 07-2009 04:23 PM

6.5. Ön çökeltme havuzları: Kaba organik ve inorganik maddelerden çoğu ızgara ve kum tutucularda alıkonulduktan sonra, organik esaslı ve büyük ölçüde kirletici karakterde olan geriye kalmış askıdaki katı maddelerin atıksudan uzaklaştırılması gerekmektedir. On çökeltme havuzunun başlıca amacı atıksuyu iki temel bileşene; çamur ve çökelmiş atıksuya ayırmaktır. Böylece bu iki bileşen ayrı ayrı arıtılabilir. Ön çökeltme havuzlarında askıdaki katı maddelerin %50-70'i ve BOİ'nin % 25-40'ı uzaklaştırılabilir. Çökeltme havuzları dikdörtgen ve dairesel biçimde olabilirler. Çökelen çamurun biriktirilmesi için çamur konisi ve bu koniye çamuru sıyıracak sıyırma ekipmanları gerekmektedir. Ön çökeltme havuzlarında atıksuyun bekletilme süresi 1,5-2,5 saat arasında değişebilmektedir.

7. İKİNCİL ARITMA YÖNTEMLERİ

Ön arıtma metotları ile uzaklaştırılamayan çözünmüş ve kolloidal organik maddelerin uzaklaştırıldığı arıtma basamağıdır. Çözünmüş ve kolloid organik maddeler basit çökeltme metotları ile arıtılamayacağı için, bu maddelerin çökelebilen katılara dönüştürülmesi gerekmektedir. Söz konusu dönüşüm bu maddeler ile mikroorganizmaları (bakteriyi) bir araya getirmekle gerçekleşir. Mikroorganizmalar çözünmüş ve kolloid maddeler üzerinde beslenirken büyürler ve çoğalırlar bu arada da çözünmüş ve kolloid maddeleri de çökelebilen katılar haline dönüştürürler. İşte ikincil arıtım yöntemleri bu işlemleri gerçekleştiren biyolojik prosesler ve gerekmesi durumunda kullanılan son çökeltme tanklarını içerirler.

7.1. Stabilizasyon Havuzları

Bu arıtma yönteminde atıksular ön arıtma ünitelerinden geçirildikten sonra havuzlara alınır. Temel prensip sisteme dışarıdan enerji vermeden (havalandırma yapmadan) doğal ortamda arıtımın gerçekleştirilmesidir. Sistemin avantajları, aşırı derecede basit ve işleminin güvenilebilirliğinden kaynaklanmaktadır. Doğal arıtma neticesinde oluşan çamur miktarı diğer atıksu arıtma yöntemlerine kıyasla çok daha azdır ve oluşan çamur stabil halde olduğu için ayrıca bir çamur arıtım işlemine tabi tutmaya gerek yoktur. Bununla birlikte, doğal arıtma yavaş cereyan ettiğinden büyük havuz hacimlerine ihtiyaç vardır. İklimin ise sıcak olması tercih sebebidir.
Stabilizasyon Havuzu Kesiti
Secim Kriteri;
• Yeterli büyüklükte arazi mevcutsa
• İklim koşullan müsait ise

• Alıcı ortam yüksek arıtma verimliliği gerektirmiyorsa (% 70-80)
• Tesisin inşa edileceği bölgeye yakın yerleşim alanları yoksa

Belediyenin yüksek teknolojili tesisi işletemeyeceği endişesi varsa
Kullanılan tipten Havuz derinliğine ve ilave yüzeysel havalandırıcı kullanılıp kullanılmamasına
göre değişik tipleri mevcuttur. Organik maddeleri parçalayacak mikroorganizmaların aerobik,anaerobik ve fakültatif tipte seçilmesine ve havuz derinliğine bağlı olarak şu tipleri vardır;
• Fakültatif stabilizasyon havuzları (derinlik = 1-2 m arası)
• Anaerobik havuzlar (derinlik = 2-5 m arası)
• Olgunlaştırma havuzlan (derinlik = 1-3 m arası)
• Mekanik havalandırmalı lagünler (derinlik =2,5-5 m arası)
Arıtma verimi: %70-80 civarında arıtma verimi elde edilebilmektedir.
Alan gereksinimi: Seçilen tipine göre ve iklim koşullarına bağlı olarak kişi başına 2-4,5 m2 alan gerekmektedir.
İsletme maliyeti: Giriş terfi merkezi ve yüzeysel havalandırıcı kullanılmıyorsa, sadece işletme personeli masrafı ve çok az miktarda bakım masrafı olacaktır.

7.2. Damlatmalı Filtreler

Temel prensibi belirli bir tank hacmine doldurulan kırma taş, plastik veya herhangi bir malzemenin üzerinde bakteri tabakası oluşturarak, bu malzemenin üzerinden ön arıtmadan geçirilmiş atıksuyu filtre etmek ve bu sayede atıksu içindeki kompleks organik maddelerin bakteriler tarafından parçalanmasını temin etmektir. Dairesel veya dikdörtgen geometride tanklar kullanılabilmektedir. Filtre içersinde hava sirkülasyonunu temin etmek ve filtre yüzeyinin kuru kalmaması için tedbir
almak gereklidir. Filtre yüzeyinde üreyen bakteri tabakası zamanla kalınlaşarak kopar ve çıkış suyu ile birlikte tankı terk eder. Atıksu içindeki bu bakteri kütlelerini sudan ayırmak için son çökeltme tankı kullanılması gereklidir. Son çökeltme tankından alınan bu bakteri kütlesi (çamur) sistem dışına alınarak çamur arıtım işlemlerine tabı tutulması gereklidir. Damlatmalı filtrelerde karşılaşılan en önemli problemler; filtre malzemesinin tıkanması, sinek problemi ve filtre malzemesinin donması riskidir.
Secim Kriteri:
• Yeterli büyüklükte arazi yoksa
• İklim koşullan uygun ise
• Alıcı ortam yüksek arıtma verimliliği gerektirmiyorsa (%70-80)
Kullanılan tipleri:
• Süper hızlı
• Yüksek hızlı
• Orta hızlı
• Düşük Hızlı
•îki kademeli damlatmalı filtreler
Arıtma Verimi: % 80 civarında
Alan gereksinimi: Kişi başına 0,40-0,60 m2 alan gerekmektedir.
İsletme maliyeti : Kişi başına yıllık yaklaşık 1,5 $ işletme ve bakım masrafı gerekmektedir

7.3. Aktif Çamur Sistemleri

Bu arıtma sisteminde ön arıtmadan geçirilmiş atıksu havalandırma tanklarına alınır. Bu tanklara dışarıdan oksijen verilerek (yüzeysel havalandırıcılar veya difüzör havalandırıcılar ile) aerobik mikroorganizmaların atıksu içindeki çözünmüş ve kolloid organik maddeleri ayrıştırarak arıtım işlemini gerçekleştirmesi temin edilir.
Havalandırma tankından çıkan atıksuların son çökeltme tankında durultulması yani arıtılmış su içindeki mikroorganizmaların sistemden ayrıştırılması gereklidir. Ayrıca havalandırma tankında belirli bir mikroorganizma konsantrasyonunu temin etmek üzere son çökeltme tankından alınan çökelmiş çamurun (mikroorganizmaların) havalandırma tankının başına geri devredilmesi gereklidir. Sistemde oluşacak fazla çamur ise sistem dışına alınarak çamur arıtım işlemlerine tabi tutulması gerekir.
Seçim Kriteri:
• Yeterli büyüklükte arazi yoksa
• Arıtma veriminin iklim koşullarından etkilenmemesi isteniyorsa
• Alıcı ortam yüksek arıtma verimliliği gerektiriyorsa (%90-95)
Kullanılan tipleri:
• Klasik aktif çamur sistemi
• Uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi
• Oksidasyon hendekleri
• CARROUSEL hendekleri
Arıtma verimi: %90-95 civarında
Alan gereksinimi: Kişi başına 0,25-0,40 m2 alan gerekmektedir,
İşletme maliyeti: Kişi başına yıllık yaklaşık 3 $ işletme ve bakım masrafı gerekmektedir.

8. ATIKSU ÇAMURU ARITIM YÖNTEMLERİ

Atıksu arıtma tesislerinde gerek ön çökeltme havuzlarında gerekse son çökeltme havuzlarında çamur oluşmaktadır. Tipik bir evsel ilk çökeltme çamuru grimsi siyah renktedir, rahatsız edici bir kokusu vardır ve yaklaşık %4 kuru madde içerir. Bu kuru maddenin %70-80’ni organik ve uçucu maddedir. Organik madde, yağlar, bitkisel yağlar, yiyecek kalıntıları, dışkı, kağıt ve deterjanlardan oluşmaktadır. İnorganik madde ise başlıca silisli kumu içerir. Atıksuyun biyolojik arıtılması son çökeltme çamuru denilen diğer organik katı malzemenin (çamurun) üretilmesi ile sonuçlanır. Bu son çökeltme çamuru biyolojik filtre çamuru veya fazla aktif çamurdur.
Biyolojik filtre çamuru kahverengidir ve toprak kokmaktadır. Su çamur %2 civarında kum katı madde içerir ve bu maddenin %65-70’i organik maddedir. Kuru katı madde, böcekler ve kurtlar dahil biyolojik kalıntıları içermektedir. Fazla aktif çamurun rengi ise griden koyu kahverengiye değişir ve toprağı andıran bir kokusu vardır. Fazla aktif çamur %70-80 organik madde ihtiva eder ve %1 kuru katı oranına sahiptir, Oluşan bu çamurların çevreye ve insan sağlığına zarar vermemesi için stabilizasyonu (çürütülmesi) gerekmektedir. Bu çürütme işlemi aerobik veya anaerobik işlemlerle gerçekleştirilebilir. Çürütülecek çamur hacmini azaltmak amacıyla çamur yoğunlaştırıcılar kullanılır. Çamur yoğunlaştırma tanklarında %5 katı konsantrasyonuna kadar koyu çamur alınabilmektedir. Çamur yoğunlaştırılıp çürütüldükten sonra susuzlaştırma işlemine tabi tutulmalıdır. Böylece çamur keki elde edilir ve bu malzeme nihai bertaraf sahalarına kolaylıkla nakledilebilir veya
tarımsal gübre olarak kullanılabilir.

8.1. Çamur Yoğunlaştırma Tankları

Çökeltme tanklarına benzer bir geometrisi vardır. İşlem daha sonra arıtılacak çamur hacminin azaltılması için çamur suyunun ayrılmasını içermektedir. Genelde yapılan uygulama son çökeltme çamurlarının yoğunlaştırılması, ön çökeltme çamurunun ise doğrudan çürütücülere yollanması şeklindedir. Çünkü ön çökeltme çamuru zaten yaklaşık %4 katı konsantrasyonundadır. Yoğunlaştırma işlemi yerçekimli yoğunlaştırıcılar (çökeltme havuzları benzeri) veya basınçlı hava ile yüzdürme sistemleri ile gerçekleştirilebilir. Yoğunlaştırıcıda çamurun kalma süresi
ortalama olarak 24 saattir,

8.2 Aerobik Çamur Stabilizasyonu

Aerobik çamur stabilizasyonu, arıtma tesisinde elde edilen organik çamurun oksijenli ortamda çürütülmesi işlemidir. Uzun havalandırmalı aktif çamur sistemlerinde bu işlem zaten proses içinde gerçekleşmektedir. Yani sistemde oluşan çamur havalandırma tankında çürütülebilecek bir süre (yaklaşık 20-30 gün) alıkonulmaktadır. Aerobik çamur stabilizasyonu işleminde çamur bir havalandırma tankına alınmakta ve burada 10-12 gün süre ile havalandırılmaktadır. Bu sistemde genellikle yüzeysel havalandırıcılar kullanılmaktadır. Çürütülen çamur kokusuz, biyolojik filtre çamuruna benzer, biyolojik bakımdan dengeli bir son üründür.

8. 3. Anaerobik Çamur Stabilizasyonu

Anaerobik çamur stabilizasyonu, arıtma tesisinde elde edilen organik çamurun oksijensiz ortamda çürütülmesi işlemidir. Bu sistemde çamur üstü kapalı tanklara alınmakta ve yaklaşık 20 günlük bir süre içerisinde bu tankta kalmaktadır. Tankın sıcaklığına bağlı olarak anaerobik çürütme işlemi isimlendirilmektedir. Tank sıcaklığı 20°C’nin altında ise soğuk, 20-40°C arasında ise mezofilik, 40-50°C arasında ise termofilik çürüme olarak adlandırılır. Tanka giren çamur, ısı
eşanjörleri ile ısıtılır. Çürüme esnasında yan ürün olarak ****n gazı elde edilir. Bu gaz ısı eşanjörlerine sıcak su sağlayan kazanların ısıtılmasında ve tank muhteviyatının karıştırılması işleminde kullanılır. Bu sistem aerobik çamur çürütme sistemine kıyasla işletilmesi zor bir çamur çürütme yöntemidir. Ancak, işlem sırasında oluşan ****n gazının kullanım imkanı işletme giderini azaltmaktadır. Anaerobik çamur çürütücüler silindirik veya yumurta şeklinde inşa
edilebilmektedir.

8.4. Çamur Susuzlaştırma Yöntemleri

Aerobik veya anaerobik olarak çürütülen çamur son işlem olarak susuzlaştırma işlemine tabitutulur. Bu amaçla kullanılan sistemler şunlardır;
• Çamur kurutma yatakları
• Çamur lagünleri
• Çamurun araziye yayılması
• Belt filtreler
• Santrifüjler
• Vakum filtreler
• Filtre Presler
Çamur susuzlaştırma yöntemlerinden herhangi biri kullanılarak çamurun katı içeriği %20-40’a kadar yükseltebilmektedir. İlk üç yöntem dışarıdan herhangidir enerji girdisi gerektirmeyen çok basit uygulamalardır. Ancak, doğal kuruma işleminin gerçekleşebilmesi için çok geniş alanlara ve ılıman veya sıcak iklimlere ihtiyaç duyulmaktadır. Çamur kurutma yataklarında çamurun kalma süresi yaklaşık 25 gündür. Halbuki mekanik susuzlaştırma yöntemlerinde proses sürekliolup, çamur beklemeksizin susuzlaştırılabilinmektedir. Mekanik sistemlerde dışarıdan enerji
girdisi ve kimyasal madde ilavesi gerekmektedir. Mekanik sistemlerin işletme ve bakım maliyetleri yüksektir.

9. ARITILMIŞ ATIKSU DEZENFEKSİYON İŞLEMLERİ

Dezenfeksiyon atıksudaki patojenik organizmaları yok etmek için uygulanır. Dezenfeksiyonun etkinliği dezenfeksiyon yapılmasından sonra kalan koliform bakteri belirleyici grubu ile ölçülebilir. Çoğu atıksuda arıtma işlemleriyle gerçekleştirilen virüs uzaklaştırılması tam değildir ve insan kullanımına sunulacak arıtılmış atıksuların dezenfeksiyonu bir gerekliliktir. Özellikle arıtılmış atıksu tarımsal sulamada kullanılacaksa bu husus daha da önem kazanmaktadır.
Kullanılacak dezenfektanın alıcı ortamdaki canlılara ve akış yönünde suyu kullanan insanlar için zehirleyici etki oluşturmayacak şekilde seçilmesi gerekmektedir. Genelde kullanılan kimyasallar sıvı-gaz klor, hipokloritler, klordioksit ve ozondur.

10. ATIKSU ARITMA TESİSLERİNDE YARDIMCI ÜNİTELER

Bir atıksu arıtma tesisinde yukarıda sayılan temel proses üniteleri yanı sıra işletme binası, trafo binası, bekçi kulübesi, pompa odaları, hidrofor binası ve lojman binası gibi yardımcı üniteler yer almaktadır .İşletme binası içinde, ana kontrol odası, laboratuar, atölye, depo ve çalışma odaları bulunur. Ana kontrol odasındaki kumanda panosunda, tüm tesis ünitelerine ait ekipmanların kontrol anahtarları ve proses üzerinde yapılan ölçümlemelerin kaydedildiği kaydediciler ile çeşitli göstergeler yer alır. Tesis işletmecisi bu pano üzerinde tüm arıtma prosesini kontrol altında tutabilir.

11. ATIKSU ARITMA TESİSLERİNDE EMNİYET

Türkiye’de Sağlık ve Emniyet Komitelerince hasırlanmış, inşaat alanları ve imalat tesislerinde uyulacak emniyet kurallarına ait standartlar vardır. Kanalizasyon sistemleri ve atıksu arıtma tesislerine ilişkin emniyet konusunu içeren bir yasa ya da mevzuat bulunmamaktadır. Atıksu arıtma tesislerinde karşılaşılabilecek sorunlar şöyle sıralanabilir;
• Enfeksiyon ve bulaşıcı hastalıklar
• Gürültü
• Kapalı mekanlar
• Dezenfeksiyon üniteleri
• Elektrik işleri
• Elle çalışma
• Su içinde yada yakınında çalışma
• Makine aksamının taşınması
Atıksuda insan, yada hayvansal ürün kaynaklı çeşitli mikroorganizmalar bulunur. Atıksu ile temas edeceklerin tetanoz ve polyoya karşı aşılı olmaları gerekir. Atıksu içinde ya da atıksuyla çalıştıktan ya da ekipmanları kullandıktan sonra çizmeler, giysiler, eller ve dirseğe kadar kollar sabun yada başka bir temizleyici madde ve sıcak su ile iyice yıkanmalıdır. İş sırasında olsun yada olmasın, derideki her kesik, çizik yada yara iyice temizlenmeli ve su geçirmez bantla üzeri kapatılmalıdır. Gözler atıksu yada havadaki kimyasal buhardan etkilenebilir. İş sırasında eller gözlere değirilmemelidir. Kapalı mekanlar oksijen yetersizliği, zehirli yanıcı yada patlayıcı gazlar, buharlar yada tozlar nedeniyle tehlikeli olabilir. Bu nedenle, kapalı mekanlarda sigara içilmemeli, çıplak ışık kaynağıve içten yanmalı motorlar kullanılmamalıdır. Dezenfeksiyon kademesinde klor kullanılıyorsa, ünite içindeki klor seviye alarmlarına dikkat edilmeli, sıvı klor tüplerinin kullanımında emniyet kurallarına uyulmalıdır.Tesis içindeki tüm elektrikli cihazların kullanımında gerekli özen gösterilmeli, bakımları zamanında yapılmalı, elektrik arızalarına sadece ilgili personel tarafından müdahale edilmelidir. İçinde su veya atıksu bulunan tankların etrafında çalışırken dikkatli olunmalı, şamandıra, kurtarma halatı ve kurtarma çengeli tanklar yanında hazır bulundurulmalıdır.

12. ATIKSU ARITMA TESİSLERİNDE BAKIM İŞLERİ

Tesisin genel temizlik işleri yanı sıra, mekanik/elektrik ekipmanların periyodik olarak bakımlarının yapılması gereklidir. Tesis içinde geniş kapsamlı bir bakım atölyesi bulunmalı ve ekipmanların imalatçılarından gerekli yedek parçalar temin edilerek stoklanmaIıdır.Periyodik bakım gerektiren ekipmanlar şunlardır; tesiste kullanılan vasıtalar, çim biçme makinaları, çim kesme aletleri, kompresörler, mekanik ızgara donanımı, kum siklonları, tüm pompalar, havuz taban sıyırma ekipmanları, filtre atıksu dağıtıcı kolları, havalandırıcılar, klor ekipmanları, vanalar, sürgülü kapaklar, elektrikli motorlar, elektrik panoları, kablolar ve elektronik enstrümanlar.Tesis bakımının düzenli yapılıp yapılmadığının kontrol edilmesi amacıyla, bakım kayıtları tesiste saklanmalı, hangi tarihte hangi parçanın değiştirildiği takip edilebilmelidir. Bir atıksu arıtma tesisinde istenilen arıtma verimi ancak tesisin tüm bakım işlerinin zamanında ve periyodik olarak yapılması ile elde edilebilir. Özellikle biyolojik arıtma ünitelerinin sürekli çalışması gerekmektedir. Aksi takdirde biyolojik faaliyet duracak, ve tesisin tekrar çalıştırılabilmesi için uzun
zaman gerekecektir.


Şu anda saat : 02:44 PM.

Powered by vBulletin® Version 3.8.3
Copyright ©2000 - 2019, Jelsoft Enterprises Ltd.
LinkBacks Enabled by vBSEO 3.6.0 © 2011, Crawlability, Inc.