Atıksular

 

Atıksular, Özellikleri, Sınıflandırılması ve Arıtılması

 

Endüstride ve kentlerde kullanıldıktan sonra atılan suya atıksu denir. Su kirliliği, su kaynağının kimyasal, fiziksel, 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 amaçlarla kullanılmasında engelleyici bozulmalar yaratacak madde veya enerji atıklarının boşaltılmasını ifade etmektedir.

 

Sular, fiziksel, kimyasal ve/veya biyolojik kirlilik gösterebilir. Suyun fiziksel özelliklerinin değişmesi (renk, koku, tat, saflık vs.) fiziksel kirliliğe neden olurken, ağır metaller ve inorganik atıklar atıksuda kimyasal kirlilik yapar.

 

Kimyasal kirleticiler özelliklerine göre üç sınıfta toplanabilir.

 

i. Bozulmadan kalanlar: Klorür gibi inorganik bileşiklerde zamanla parçalanma görülmez. Derişimleri alıcı suda zamanla artarken yağmur suyu ile azalır.

 

ii. Değişebilenler: Biyolojik olarak parçalanabilen organik kirleticilerdir. Mikroorganizmalar tarafından parçalanarak inorganik kararlı maddelere dönüşürler.

 

iii. Kalıcılar: Zamanla biyolojik birikime yol açan civa, arsenik, kadmiyum, krom, kurşun, bakır gibi metaller, tarım ilaçları gibi organik maddeler ve uzun yarı ömürlü radyoaktif maddelerdir.

 

Su kaynakları organik atıkların etkisiyle üreyen alg, küfler ve bakterilerle de biyolojik olarak kirlenir (Clark and et al., 1971; Aksu, 1988).

 

Türkiye’de Su Kirliliği Yönetmeliği, su kalite kontrolüne yönelik, yasal ve teknik esasları kapsamaktadır. Yönetmelikte kıta içi su kaynaklarının kullanımına göre sınıflandırılması ve her sınıf için gerekli su kalitesi parametreleri incelenmiştir. Bu yönetmelikten yararlanarak, başlıca dört ana su sınıfının kullanım ve kalite kriterleri belirlenerek Çizelge 2.1’de sunulmuştur (Su Kirliliği Yönetmeliği, 1988).Bu çizelgede I- içme ve kullanma suyu, II- yüzme, balıkçılık, rekreasyon; III- endüstri, tarım, balıkçılık; VI- soğutma suyu kriterlerini ifade etmektedir.

 

Yönetmelikte, ayrıca kanalizasyona boşaltım koşulları da esasa bağlanmıştır. Yönetmeliğe göre kanalizasyona belli derişimlerde verilebilecek kirleticilere de ön arıtma zorunluluğu getirilmektedir. Kentsel kanalizasyon sistemlerine bağlantı için öngörülen standartlar ise Çizelge 2.2’de verilmiştir (Uslu ve Türkman, 1987; Özbelge, 1992).

 

Atıksu arıtımında temel amaç, suyun kirlilik derecesinin kullanım yerine göre istenilen düzeye indirilmesidir (Shumate and et al.,1978). Bu amaca yönelik olarak uygulanan başlıca üç çeşit arıtım yöntemi vardır.

 

i. Mekanik yöntemler: Bu yöntemler yumaklaştırma (flokülasyon), pıhtılaştırma (koagülasyon), durultma (sedimentasyon), yüzdürme (floatasyon) gibi fiziksel işlemlerdir.

 

ii. Biyolojik yöntemler: Bu yöntemlerde kendi ağırlığı ile çökemeyen asılı ya da kolloidal tanecikler ile çözünmüş organik maddelerin mikroorganizmalar tarafından giderilmesi sağlanır. Mikroorganizmalar bu maddeleri aerobik koşullarda besin ve enerji kaynağı olarak kullanır.

iii. Kimyasal yöntemler: Bu yöntemlerde mekanik olarak çöktürülemeyen maddelerin bazı kimyasallarla çökmeleri sağlanır.

 

 

Çizelge  Kıtaiçi su kaynaklarının sınıflarına göre genel kalite kriterleri

 

Su kalite parametreleri

Su kalite sınıfları
 

I

II

III

IV

A. Genel fiziksel ve inorganik-kimyasal parametreler

1.Sıcaklık (°C)

25

25

30

>30

2. pH

6.5-8.5

6.5-8.5

6.0-9.0

6.0-9.0 dışında

3. Çözünmüş oksijen (mg/l)

8

6

3

>3

4. Oksijen doygunluğu (%)

90

70

40

>40

5. Klorür iyonu (mg/l)

200

200

400

>400

6. Sülfat iyonu (mg/l)

200

200

400

>400

7. Amonyum azotu (mg NH4+ -N/l)

0.2

1

2

>2

8. Nitrit azotu (mg NO2- -N/l)

0.002

0.01

0.05

>0.05

9. Nitrat azotu (mg NO3- -N/l)

5

10

20

>50

10. Toplam fosfor (mg PO4-3 -P/l)

0.02

0.16

0.65

>0.65

11. Toplam çözünmüş madde (mg/l)

500

1500

5000

>5000

12. Renk (Pt-Co standardı)

5

50

300

>300

13. Sodyum (mg/l)

125

125

250

>250

B. Organik parametreler

1. KOI (mg/l)

25

50

70

>70

2.BOI5 (mg/l)

4

8

20

>20

3. Organik karbon (mg/l)

5

8

12

>12

4. Emülsifiye yağ ve gres (mg/l)

0.02

0.3

0.5

>0.5

5. Alkil benzen sülfonat (mg/l)

0.05

0.2

1

>1.5

C. İnorganik endüstriyel kirlenme parametreleri

1. Civa (mg/l)

0.1

0.5

2

>2

2. Kadmiyum (mg/l)

3

5

10

>10

3. Kurşun (mg/l)

10

20

50

>50

4. Arsenik (mg/l)

20

50

100

>100

5. Bakır (mg/l)

20

50

200

>200

6. Krom (toplam) (mg/l)

20

50

200

>200

7. Krom (+6) (mg/l)

0

20

50

>50

8. Kobalt (mg/l)

10

20

200

>200

9. Nikel (mg/l)

20

50

200

>200

10. Çinko (mg/l)

200

500

2000

>2000

11. Siyanür (toplam) (mg/l)

10

50

100

>100

12. Florür (mg/l)

1000

1500

2000

>2000

13. Serbest klor (mg/l)

10

10

50

>50

14. Sülfür (mg/l)

2

2

10

>10

15. Demir (mg/l)

300

1000

5000

>5000

16. Mangan (mg/l)

100

500

3000

>3000

17. Baryum (mg/l)

1000

2000

2000

>2000

18. Alüminyum (mg/l)

0.3

0.3

1

>1

D. Organik endüstriyel kirlenme parametreleri

1. Fenolik maddeler (uçucu) (mg/l)

0.002

0.01

0.1

>0.1

2. Mineral yağlar ve türevleri (mg/l)

0.02

0.1

0.5

>0.5

3. Toplam pestisid (mg/l)

0.001

0.01

0.1

>0.1

E. Biyolojik parametreler

1. Fekal koliform/ 100 ml

10

2000

20000

>20000

 

Çizelge 2.2. Atıksuların atıksu alt yapı tesislerine bırakılmasında öngörülen

standartlar.

 

Parametre

Kanalizasyon sistemleri tam arıtma ile sonuçlanan atıksu alt yapı tesislerinde

Kanalizasyon sistemleri derin deniz deşarjı ile sonuçlanan atıksu alt yapı tesislerinde

Sıcaklık (°C)

40

40

pH

6.5-10.0

6.0-10.0

Askıda katı madde (mg/l)

500

350

Yağ ve gres

250

50

Katran ve petrol kökenli yağlar (mg/l)

50

10

Kimyasal oksijen ihtiyacı (KDİ)(mg/l)

4000

500

SO4-2

1000

1000

Toplam sülfür (S) (mg/l)

2

2

Fenol (mg/l)

20

10

Serbest klor (mg/l)

5

5

Toplam azot (N) (mg/l)

-(a)

40

Toplam fosfor (P) (mg/l)

-(a)

10

As (mg/l)

3

10

Toplam CN- (mg/l)

10

10

Ağır Metaller

Toplam Pb (mg/l)

3

3

Toplam Cd (mg/l)

2

2

Toplam Cr (mg/l)

5

5

Toplam Hg (mg/l)

0.2

0.2

Toplam Cu (mg/l)

2

2

Toplam Ni (mg/l)

5

5

Toplam Zn (mg/l)

10

10

Toplam Sn (mg/l)

5

5

Toplam Ag (mg/l)

5

5

Cl- (mg/l)

10000

-

Yüzey aktif maddeler

Biyolojik olarak parçalanması TSE standartlarına uygun olmayan maddelerin boşaltımı prensip olarak yasaktır.

 

 

 

Aktif karbon adsorpsiyonu, iyon değişimi, çözücü ekstraksiyonu, ters ozmoz, elektrodiyaliz, kimyasal indirgeme, yükseltgeme gibi fizikokimyasal yöntemler suların daha ileri düzeyde arıtılması için kullanılan yöntemlerdir (Gurnham, 1965; Eckenfelder, 1966; Clark ant et all, 1971; Weber, 1972; Zogorski and et al., 1976; Patterson, 1977,1983; Samsunlu,1991).

 

 Ağır Metal Kirliliği İçeren Atıksular ve Arıtım Yöntemleri

 

Ağır metal kirliliği içeren atıksular biyolojik oksijen ihtiyacı değeri düşük, genellikle asidik, suda yaşayan ve bu suyu kullanan canlılar için çok zehirli, kendi kendine temizlenme veya arıtılmada etken mikroorganizmaları öldürücü nitelikte inorganik karakterli sulardır. Kirliliği yapan arsenik, civa, kurşun, krom, kadmiyum, nikel, demir, bakır, çinko gibi ağır metal iyonları ile radyoaktif elementlerdir.

 

Maden endüstrisi, metal endüstrisi ve sanayi tesisleri atıksuları, ağır metal kirliliği içeren başlıca endüstrilerdir.

 

i. Maden endüstrisi: Kömür ve diğer maden ocaklarının çalıştırılabilmesi için, madenden çıkarılarak atılması gereken maden drenajları yüksek derişimlerde kalsiyum, magnezyum, demir, ve düşük derişimlerde alüminyum, mangan ve diğer ağır metal iyonlarını içerir. Bakır, çinko, kurşun, krom, gümüş, altın, uranyum gibi madenleri içeren cevherlerin gerek topraktan çıkarılması, gerekse temizlenmesi, öğütülmesi ve saflaştırılması esnasında oldukça fazla su kullanılır ve bu sular yüksek derişimlerde adı geçen metal iyonlarını içerir.

 

ii. Metal endüstrisi: Bu endüstrilerin çeşitli fiziksel ve kimyasal proseslerinde fazla miktarda su kullanılır ve atıksuları bu metal iyonlarını içerir.

 

iii. Diğer Sanayi tesisleri: Sanayi tesisleri atıksuları, en fazla ağır metal kirliliği ve zehirliliği içeren atıksulardır. Metal kaplama sanayi, otomotiv fabrikaları, elektrik, elektronik, mutfak ve ev eşyaları üreten sanayi tesisleri, boru, kapsül, tüfek, makina ve boya endüstrileri atıksuları bu gruba girer (Gurnham, 1965; Clark, 1971; D.S.İ., 1980; Aksu, 1988; Sağ, 1993).

 

Ağır metal içeren atıksuların arıtım yöntemleri

 

Ağır metal içeren atıksuların arıtımı genelde işletmenin kapasitesine, atıksu debisi ve karakteristiklerine, prosese, arıtma tesisine, kullanılan kimyasallara bağlı olmakla birlikte, temeli kimyasal olarak metal iyonunun çökebilen bir bileşiği şekline dönüştürülmesi ilkesine dayanır ve başlıca dört kısımda incelenebilir.

 

i. İndirgeme-çökeltme yöntemi

Bu yöntemle yüksek değerlikli metal, çökebilen bir şekline indirgendikten sonra, nötralize edilir, reaktifin aşırısı metali çökeltir. Çöktürmede karıştırma, flokülasyon, koyulaştırma ve süzme işlemleri yapılır. Bu yöntem özellikle kromlu atıkların arıtımında kullanılır (Patterson, 1977; D.S.İ. Genel Müdürlüğü, 1980).

 

ii. Yükseltgeme-çökeltme yöntemi

Bu yöntemde indirgenmiş metal, kararlı, yükseltgenmiş ve çözünmeyen şekillerine dönüştürülür. Bu tür bir atık arıtma prosesinde, havalandırma-sedimentasyon-filtrasyon olmak üzere ardışık üç basamak vardır. Kolayca yükseltgenmeyen metaller için söz konusu prosese kimyasal yükseltgeme basamağını da eklemek gerekir. Bu yöntem özellikle demir ve mangan içeren atıkların arıtımında kullanılır (Patterson, 1977; D.S.İ. Genel Müdürlüğü, 1980).

 

iii. Nötralizasyon-çökeltme yöntemi

Krom(VI), bakır(II), çinko(II), nikel(II), demir(II), kadmiyum(II) gibi ağır metal iyonları ortama kireç, soda ve/veya sodyum hidroksit katılarak nötralize edilir, hidroksitleri şeklinde çöktürülerek atıksudan uzaklaştırılır (Patterson, 1977; D.S.İ. Genel Müdürlüğü, 1980).

 

iv. İyon değişimi

Bu yöntem ağır metal iyonlarının, elektrostatik kuvvet ile fonksiyonel grup halinde katı yüzeyinde tutularak, ortamdaki farklı türdeki iyonlarla değiştirilmesi ilkesine dayanır. Bu amaçla iyon değiştirici reçineler kullanılır (Patterson, 1977; D.S.İ. Genel Müdürlüğü, 1980).