Transcript aysun ATIK SULAR VE ARITILMASI

ATIK SULAR VE ARITILMASI
İnsan yaşamıyla ilgili (antropojenik) kaynaklardan
kanalizasyon sistemine verilen suların toplamına atık sular
denir.

Bunlar bir yerleşim biriminin bir çok pisliklerinin bir araya geldiği son
derece kirli sulardır.İçlerinde suda çözünen asitlerin, bazların yanı sıra
suda çözünmeyen katılar, sıvılar, süspansiyonlar, emülsiyonlar ve ayrıca
çok çeşitli zararlı ve zararsız bakteriler bulunur.Böyle sular eskiden
kanalizasyon sistemiyle yakından geçen bir nehre veya yakında bulunan
bir göle verilirdi.

Bu işlem zamanımızda yasaklanmıştır. Bu yasağa göre, kısmen de olsa
arıtılmış bir kanalizasyon suyu böyle yerlere verilemez.Kanalizasyon
sularının veya atık suların arıtılmasına 1870 yılında ilk defa ABD’de
başlanmıştır. Zamanımızda atık suların çok büyük bir kısmı arıtma
işlemine tabi tutulur.

Ancak kırsal kesimlerde yani kalabalık olmayan yerlerde otel, motel
gibi yerlerde, kanalizasyon suları sızdırmalı boru sistemi kullanılarak
yeraltına verilebilir.Bunun için sızdırma borularının etrafı kumla çakılla
beslenir.Bu gibi durumlarda çok dikkatli olunması ve toprağın cinsinin
bilinmesi gerekir.Ayrıca sistem zaman zaman temizlenmeli ve sızdırma
borularının altı ve üstü çakılla, kumla doldurulmalıdır.

Şehir atık sularını göl, nehir gibi bir kaynağa verilmeden önce
arıtılması gerekir demiştik. Arıtma başlıca 3 kademe yapılır. Ancak her
arıtma 3 kademeli olmayabilir.Bazı arıtmalar birinci, bazıları da ikinci
kademede bırakabilir.


1) birinci kademede atık sulardaki katı parçacıklar(organik ve
inorganik) ayrılır ve atık sular, biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD)
daha az olan bir su haline getirilir.Böyle bir arıtmaya daha çok
fiziksel arıtma denir.
2) ikinci kademede atık suların biyolojik oksijen ihtiyacı daha da
düşürülür.Yani atık sular organik maddelerden büyük oranda arıtılır.
Ancak süspansiyon ve emülsiyon halindeki maddelerle, suda
çözünen maddeler ortamda kalır. Bu kademe arıtmasına daha çok
biyolojik temizleme denir.

3)üçüncü kademede ise atık sularda süspansiyon halinde bile
parçacık kalmadığı gibi suda çözünen organik ve inorganik
maddelerinde hemen hepsi ayrılır. Böyle sular tekrar şehir
şebekesine verilebilir.Bu kademedeki arıtmalar başlıca 3 gruba
ayrılır.
a) Biyolojik
b) Kimyasal
c) Fiziksel
Üçüncü kademe arıtmasına ileri arıtma da denir.

Şimdi her kademe arıtmasına neler yapılır, özet olarak onları
görelim.
Birinci Kademe Arıtması: Birinci kademe geniş tank veya
havuzlarda yapılır. Atık sular, havuz veya tanka alınmadan önce bir
ızgaradan(2.5 cm aralıklı) geçirilerek içinde bulunan kaba
organik(dışkı) ve inorganik maddeler(büyükçe kum çakıl gibi) ayrılır.

Kaba katı maddeleri ayrılan sular, geniş bir tanka alınır ve tankta
içinde bulunan daha küçük organik inorganik maddeler
dinlendirilmeyle çöktürülür.İnorganik maddeler organik
maddelerden 2.5 defa daha hızla çöker. Bundan sonra sular daha
derin ikinci bir tanka alınır.

Burada, sularda bulunan daha küçük parçalarla, süspansiyon ve
emülsiyon halinde bulunan parçaların büyük bir kısmı çöker.İkinci
basamak arıtma işlemi yapılmayacaksa bu sular klorlanarak nehir veya
başka bir yatağa pompalanır.Klorlamayla böyle sularda bulunan zararlı
bakteriler büyük ölçüde yok edilir.

Birinci kademe arıtılmasından sonra nehir veya başka bir kaynağa
verilen sularda katı halde gözle görülür parçacıklar kalmadığı gibi
süspansiyon ve emülsiyon halinde bulunan parçacıklarında yaklaşık
%60’ı çöktürülmüş olur. Bu süzülerek ayrılan katı parçacıklarla ve
çöktürülen süspansiyonla ve emülsiyonlarla azotlu bileşiklerin %20’si,
fosforlu bileşiklerinde %10’u ayrılmış olur. Bütün bunlardan sonra atık
suların biyokimyasal oksijen ihtiyaçları yaklaşık %35 düşer.

Ancak bu suların biyokimyasal oksijen ihtiyaçlarının %35 düşmesi
onların temiz kullanılabilir olması anlamına gelmez. Zira bunların
biyokimyasal oksijen ihtiyaçları hala yüzlerle ve hatta bazı hallerde
binlerce ifade edilecek kadar yüksektir. İçilebilir bir suyun
biyokimyasal oksijen ihtiyacı en çok 5 mg/L dır. Bu da gösteriyor ki,
atık sular ,için birinci kademe arıtma yeterli değildir ama çok
önemlidir.Bugün ABD gibi gelişmiş ülkelerde bile arıtmanın sadece bu
kademesini yapan bir çok tesisler vardır.

İkinci Kademe Arıtma: ikinci kademe arıtma daha çok biyolojik
prosesler(doğal degredasyon prosesleri) üzerine kurulmuştur. Bu
proseslerle kirli suların biyokimyasal oksijen ihtiyacı daha da
düşürülür.Bunun için başlıca iki proses geliştirilmiştir.

Birinci proseste kirli sular iri taneli çakıl ve taşlardan yapılan 1-3 m
kalınlığındaki bir tabakadan süzülür.Bu süzülme esnasında bakteriler
çakıl ve taşlar üzerinde toplanarak çoğalır ve suda süspansiyon,
emülsiyon halinde bulunan organik maddeleri kullanarak suyun
biyolojik ihtiyacını büyük ölçüde düşürürler.kirli sular böyle bir
tabakadan veya filtreden(aktive edilmiş tabaka) geçtikten sonra
filtre tabakasının altında bulunan borulardan dışarı alınır.

Bu temizlemede en önemli husus, organik maddelerin geniş yüzeyli
taş ve çakıllar üzerinde absorbe olması ve bakterilerin çoğalması için
iyi bir ortam hazırlanması ve çoğalan bakterilerinde bu maddeleri
parçalamalarıdır.Kirli suları arıtan esas proses budur.Tabakanın üst
kısımlarında daha çok aerobik, alt kısımlarındaysa daha çok
anaerobik bakteriler ürer ve parçalanma hem aerobik, hem de
anaerobik devam eder.

İkinci proseste kirli suyun BOD değeri %80 düşürülür.(organik
madde %80 azalır.) Bu kademede ki arıtma, içi yaralı bakterilerle
dolu çamur katılarak da yapılır.Bunun için çamur kirli suyla
karıştırılır ve içinden basınçlı hava geçirilir. Böylece aktive edilmiş
çamurla kirli su ve oksijen birbiriyle çok iyi temas eder ve bu temas
birkaç saat sürer. Bu süre içinde organik maddeler bakteriler
tarafından parçalanır. Böyle bir reaksiyon basit olarak
Organik madde+ 0₂+Bakteri
şeklinde gösterilebilir.
C0₂+NH₃+Enerji

Yakın bir geçmişte yapılan bir değişiklikle böyle bir proseste hava
yerine saf oksijen kullanılmış ve havayla olduğundan , çok iyi sonuç
elde edilmiştir. Böylece saf oksijen kullanılarak birim hücredeki
bakteri konsantrasyonu artırılmakta ve dolayısıyla temizleme daha
etkili hale getirilmektedir.bu şekilde sisteme verilen oksijenin %90 ı
bakteriler tarafından kullanılırken, hava gönderme sisteminde
oksijenin ancak %5-10 nu kullanılabilmektedir.

İşlem görmüş sular havalandırma veya saf oksijen gönderme
tankından dinlendirme tankı denen ikinci tanka alınır. Çamur ve
bakteriler dibe çöker(yoğunluk farkı) ve üstteki su alınır. Alınan su,
doğal sularla karıştırılır veya üçüncü kademe temizleme işlemine
tabi tutulur. Dinlendirme tankında dipte toplanan çamur aktive
olmuş çamurdur ve tekrar kullanılmak üzere ikinci parti kirli suya
gönderilir.. Bir ortamda organik madde az bakteri çok ise, bakteriler
aç kalır ve böyle bir çamura aktive olmuş çamur denir.

Üçüncü Kademe Arıtma : Üçüncü kademe arıtma(ileri
temizleme) genellikle çok az uygulanır. ABD gibi ileri ülkenler de bile
bu uygulama %3-5’i geçmez. Çünkü birinci ve ikinci kademe
arıtmalarında suların BOD değerleri çok düşürülmüş ve zararlı
bakteriler yok edilmiştir. Ancak, böyle sular hala bir miktar
süspansiyon ve bol miktarda da suda çözünen organik ve inorganik
maddeler ihtiva eder.

Su kalitesinin istenen düzeyde olması isteniyorsa, bu maddelerin de
uzaklaştırılması gerekir. Uzaklaştırılacak maddeler başlıca 4 gruba
ayrılır.
1) Süspansiyonlar
2) Çözünmüş organik maddeler
3) Çözünmüş tuzlar
4) Çözünmüş mineraller

Süspansiyonlar(parçacıklar) daha çok aktive edilmiş çamurdan gelir.
Dinlendirme kabında her ne kadar çöktürme yapılıyorsa da, gene bir
miktar süspansiyon halinde katı parçacıklar üçüncü basamağa geçer
ve çöktürülmeleri gerekir. Bunlar bu kademe de uygulanacak öteki
işlemleri(elektrodializ veya ters osmoz) güçleştirir. Onun için bu
süspansiyonların uzaklaştırılması gerekir. Bu amaçla başlıca
alüminyum sülfat Al₂(SO₄)₃.12 H₂O (alum) kullanılır.
Kalevi ortamda
Al₂(SO₄)₃+ 6HCO₃⁻
2Al(OH)₃+3SO₄⁻2 +6CO₂
reaksiyonu cereyan eder ve kaba Al(OH)₃ parçacıkları çökerken
süspansiyon halindeki katı maddeleri de birlikte sürükler ve
çöktürür.

Üçünü kademeye gelen kirli sular içinde az çok oranda da olsa
organik maddeler bulunur.bunlarında uzaklaştırılması gerekir. Bu
işlem özellikle toksikoloji bakımından çok önemlidir. Böyle
maddeler en iyi aktif karbonla uzaklaştırılır. Bunun için sular aktif
karbonla doldurulmuş büyük tanklardan geçirilir veya süzülür.
Kullanılan karbon granüle haldedir(ancak toz halindeki karbonun
kullanılması da araştırılmaktadır). Granüle karbon absorblama
zamanla özelliğini kaybeder. Çünkü gözenekleri organik maddeyle
dolar(tıkanır). Bu duruma gelmiş olan granüle karbon rejenere edilir.

Çözünmüş organik maddeler kimyasal olarak da uzaklaştırılabilir.
Bunun için hidrojen peroksit (H₂O₂) ve ozon O₃ metotları
kullanılır. Her iki maddeden de atomik oksijen açığa çıktığından,
bunlar organik maddeleri kolaylıkla yükseltgerler.
2H₂O₂
2H₂O+2O
O₃
O₂+ O
Bu iki madde kötü kokuları, renkli maddeleri ve patojenik
organizmaları yok eder.

Kirli sularda azotlu ve fosforlu bileşiklerin bulunması ötrofikasyona
sebep olduğundan , iyi değildir. Bunlarında uzaklaştırılması gerekir.
Böyle sularda fosfor genellikle fosfat halinde bulunur ve
çöktürülerek ayrılır. Süspansiyon halindeki parçacıkları çöktürmede
kullanılan alüminyum sülfat bu arada fosfatı da çöktürür.
Al⁺3+ PO₄⁻3
AlPO₄
Alüminyum fosfat da öteki çökelekler gibi kabın dibine toplanır.

Azotlu bileşiklerin uzaklaştırılması, azotun ortamda ne halde
bulunduğuna bağlıdır. Örneğin amonyum iyonu, NH₄⁺ şeklindeyse,
suyun pH’ı yedinin üstüne çıkarılır. Bu pH’da
OH⁻+ NH₄⁺
NH₃+ H₂O
reaksiyonu cereyan eder ve amonyak serbest hale gelir.b böyle bir
suyun pH’sı 10 yapılır ve içinden hava geçirilirse, amonyağın %85i
ortamdan uzaklaştırılmış olur.

Amonyağın sulu ortamdan uzaklaştırmak için son zamanlarda yeni
bir proses denenmektedir. Bu prosesde amonyak bazı bakterilerle
yükseltgenerek nitrat haline(nitrifikasyon), nitrat da bir kısım bakteri
tarafından azot gazı haline (denitrifikasyon) dönüştürülmektedir.
Buna biyolojik proseslerin karışım metodu da denebilir.

Kirli sularda nitrat ve fosfattan başka inorganik madde olarak Na⁺,
K⁺, Ca⁺2, Mg⁺2, SO₄⁻2, Cl⁻, HCO₃⁻ iyonları bulunur. Bu iyonlar çok
zararlı değildir. Ancak, konsantrasyonları büyük olduğundan ,
tuzluluk meydana getirir. Böyle suların tuzluluğu doğal
sularınkinden çok daha fazladır. Bundan dolayı sözü edilen iyonların
ortamdan uzaklaştırılması gerekir. Bunun için ya elektrodializ
metodu veya ters osmoz metodu uygulanır. Elektro dializ
metodunda özel olarak planlanmış bir cihaz kullanılır, cihazda
görülen membran çok önemli olup kimyasal işlem görmüş bir
polimerden yapılmıştır.Cihazdaki elektrotlar arasında uygun bir
potansiyel uygulandığında membranlarla ayrılmış bölgedeki, iyonlar,
yüklerini cinsine göre ya anoda veya katoda doğru göç ederler.

Membrandan geçen iyonlar anod ve katot bölgelerinde toplanırlar.
Böylece membranlarla ayrılmış kısımda tatlı su kalır. Bu su yeniden
kullanılabildiği gibi, daha ileri bir işleme de tabi tutulabilir.
Elektrodiyaliz metodunda kaşımızza başlıca iki problem çıkar.
1) Organik maddeler bu metotla ortamdan uzaklaştırılamazlar ve
bunlar aynı zamanda gözenekleri tıkarlar. Böylece cihazın verimi
düşer veya çalışamaz hale gelir.
2) Bol miktarda salamura çıktığından bunların atılması için doğal bir
kaynağa ihtiyaç vardır. Bu nedenle böyle cihazlar nehir ve deniz
kıyılarında kurulabilir.

Elektrodiyaliz metodu bir defa uygulandığında atık suyun %92’si,
tuzlarında %35’i geri kazanılır. Tuzların %35 oranında geri
kazanılması küçümsenmeyecek bir işlemdir. Bu orandaki tuz, suya ilk
kullanılması esasında karışmış olan tuza yakındır. Böyle bir su, şehrin
genel şebekesine verilebilecek niteliktedir.

Elektrodiyaliz yerine ters osmoz olayı da kullanılmaktadır. Ters
osmoz olayına geçmeden önce osmoz olayını basit olarak
açıklayalım. Biribirinden yarı geçirgen bir membranla(zar) ayrılmış
iki, hücre konsantrasyonları farklı bir tuzun iki çözeltisiyle
doldurulursa, konsantrasyonları eşit oluncaya kadar derişik çözelti
tarafındaki hücrede bulunan iyonlar, seyreltik çözelti tarafına
geçer.konsantrasyonlar eşit olunca geçiş durur. Ters osmoz olayında
ise membrandan iyonlar değil su molekülleri geçer. Bunun için yarı
geçirgen membrana basınç uygulanır. Kirli su yüksek basınç, altında
hücreye girer ve su molekülleri yarı geçirgen bir zardan geçerek
temizlenmiş su olarak çıkar. Böylece suda yabancı maddelerin
uzaklaştırılması yerine, su yabancı maddelerden(organik ve
inorganik) uzaklaştırılır.

Bu metodun uygulanmasında karşılaşılan başlıca iki zorluk vardır ve
şöyledir.
1) İnce yarı geçirgen membrana destek sağlayacak bir iskeletin
dizaynı
2) Zamanla membranın organik maddelerle tıkanması. Ancak bu
metotdaki membran tıkanması,elektrodiyaliz metodundaki kadar
ciddi sorun yaratmaz. Bu metotla atık suda bulunan katıların%90’ı
bertaraf edilir. Atık suların tekrar kazanılmasıyla yaklaşık %75’dir.
Salamura veya acı suların nereye atılacağı bu metotta da ciddi bir
problemdir.

Aysun HANECİ O.

232037 3A(Gece)
Konu: atık sular ve arıtılmaları
Kaynak: Çevre sorunları (Bilge yayıncılık) Prof. Dr. Turgut
GÜNDÜZ

