Ağırmetal giderim yöntemleri

 

Ağır metallerle kontamine olan ve çevreye yayılan atıksular ekosistemi ve insan sağlığını tehdit eder. Ağır metaller biyoçözünür yapıda değillerdir. Ayrıca ağır metaller kanserojenik de olabilirler. Bu sebeple atık suda kabul edilebilir miktarın üstünde bulunan ağır metaller, yaşayan her türlü canlı için çok ciddi sağlık riskleri oluşturur.

       Ağır metallerin atık sudan gideriminde kullanılan pek çok geleneksel yöntem vardır. Bunların içerisinde en çok tercih edilenleri olarak kimyasal çöktürme, flotasyon, adsorbsiyon ve ion değişimi gibi yöntemler sıralanabilir. Atık sulardan ağır metal gideriminde en yaygın olarak kullanılan metot ise kimyasal çöktürme yöntemidir.
      Bu metotları sırası ile inceleyecek olursak.

    A) Kimyasal Çöktürme Yöntemi:

    Her ağır metalin çöktürme işlemi için, daha iyi çökebildiği standart bir pH aralığı vardır. (Şekil-1) Bu pH aralığında ağır metallerin çözünürlükleri en düşük oranda olduğundan çökecekleri varsayılır ve bu aralıkta partikül haline gelip çökerler; fakat kendiliğinden çökemeyen partiküllerin çökmesini kolaylaştırmak için suya koagülasyon (pıhtılaştırma) ve flokülasyon (yumaklaştırma) kimyasalları eklenir ve reaksiyon tankındaki karıştırıcının da yardımı ile reaksiyon işlemi ve çöktürme gerçekleştirilerek ağır metaller arıtma dibindeki çamurda toplanır. Böylece atık sulardan ağır metaller giderilmiş olur.

Şekil 1- Bazı ağır metaller ve çözünürlükleri 
 

Bu konuda ayrıntılı bilgiye ulaşmak için kimyasal çöktürme ile ağır metal giderimi yazımıza bakabilirsiniz: Tıklayın

    B) Flotasyon Yöntemi:
      
       Flotasyon yöntemi atık suya yüzey aktif maddeleri (surfactants) ve tutucular (collector) eklenerek metal iyonlarının ters iyonlarla tutulup sudan ayrıştırılması işlemidir.

    Tutucular, su geçirmez ve su çeken partiküllerin ayrıştırılabilirliğini artırarak, yüzeyin doğal su geçirmezliğini (hydrophobicity) artıran bir yüzey aktif maddesidir.
Suya eklenen kimyasal tutucuların derişimi arttıkça, yüzen ve iyon tutmuş olan yüzey aktif maddeleri çökelmeye başlar. Böylece atık su artık bir çözelti olmaktan çıkar ve suda bir ayrışma meydana gelir.

           Bu şekilde ağır metaller atık sudan ayrıştırılmış olur. Bu yöntem genellikle,  çok daha düşük derişimde bulunan ağır metal iyonlarının giderilmesinde kullanılır.

C) Adsorbsiyon Yöntemi:
 
       Adsorbsiyon yöntemi çevre dostu olması, ucuzluğu ve uygulama kolaylığı sebebiyle ağır metallerin atık sudan gideriminde yaygın şekilde kullanılan bir metottur. Hem  sentetik hem de biyolojik adsorbantlar mevcut olup her ikisi de atık sulardan ağır metallerin gideriminde oldukça etkilidir. 
Adsorbantlar , adından da anlaşılacağı gibi ağır metalleri atık sudan emerek çeker ve bünyelerine hapsederler. Böylece ağır metaller atık sulardan arındırılmış olur.

Belli başı ticari/sentetik ve biyolojik adsorbantlar şunlardır:
-        Aktif Karbon   -Grafen   -Karbon nanotüpleri  - Çeltik
-        Yüzey aktif maddeler ile modifiye edilmiş atıklar.
-        Modifiye şeker kamışı küspesi  -Modifiye buğday kepeği
-        Modifiye Hindistan cevizi atığı
 
    D) İyon değişimi Yöntemi:
 
    İyon değişimi yöntemi ile ağır metal giderimi, atık su çözeltisinden bir metal iyonunun, benzer şekilde yüklü bir iyonla değiştirildiği, tersine de işletilebilen bir kimyasal reaksiyondur. İyon değişiminde kullanılan maddeler,  ya doğal kaynaklı zeolit gibi maddeler ya da sentetik olarak üretilmiş reçinelerdir.

     İyon değişiminde en çok tercih edilen maddeler ise sentetik reçinelerdir. İyon değişimi atık sulardan sertliğin giderilmesinde de sık kullanılan bir yöntemdir.

 

Nikel Kaplama suları nasıl arıtılır?

( Görsel Kaynak: nskamericas.com )

    Metal kaplama atıksularının nasıl arıtılacağına dair diğer yazılarıma göz atmak isterseniz. Çinko kaplama ve Krom-Nikel kaplama için üzerini tıklayın.

    Nikel kaplama atıksuları da, diğer ağır metal giderimleri gibi atıksuyun pH değeri değiştirilerek yapılır. Burada ana fark ise , bu atıksuda ana kirletici unsurun Nikel ağır metali olmasıdır. Hedef sadece nikeli çöktürmek olacağı için kron nikel kaplamadan daha kolay bir işlemdir. Nikelin çözünürlüğünün en düşük olduğu pH aralığı yaklaşık 10.2'dir. Tafsilat için bu konudaki yazıma göz atın.

Şimdi sadece nikel kaplama atıksuyu olan bir işletme farz edelim ve yine yaklaşık 1000 litrelik bir reaksiyon tankı olsun. 

    1- Reaksiyon tankı ağzına kadar doldurulur. Ve karıştırıcı mikser karıştırılarak atık su homojen hale getirilir. Karıştırıcı kapatılmaz.

    Arıtma işleminin nasıl yapılacağına geçmeden önce lak kaplamadan bahsetmek istiyorum. Metal kaplama sektöründe, özellikle nikel ve krom-nikel kaplama işlemlerinden sonra (Çinko kaplamada kullanılmaz) kaplanan metal malzemenin daha parlak hale gelmesi için lak kaplama diğer bir deyişle vernik kaplama işlemi yapılır. Vernik koruyucu yağ, reçine ve solventten oluşan bir bileşiktir. Bu yüzden reaksiyon tankına giren lak kaplama atıksuları, ağır metal açısından bir kirleticilik unsuru taşımaz ve nikel ya da krom kaplamanın arıtma yöntemini etkilemez. Yani lak kaplama benzer bir parlaklık için Çinko kaplamada kullanılan siyanür gibi ayrı bir arıtma usulü gerektirmez.

    2- Öncelikle pH'ı 10.2 civarına yükseltilmesi gerek. Hassas bir pH ölçeri yoksa ve pH kontrolünde turnosöl kağıdı kullanılacaksa pH'ı 10 ile 11 arasına yükseltmeye çalışmak mantıklı olacaktır. pH'ı yükseltmek için, askıda katı madde miktarını arttırmayacak sıvı kostik kullanılabilir. Ya da daha ucuz olan ama askıda katı madde miktarını artıracak olan kireç de kullanılabilir. İki nötralizasyon kimyasalından biri ile pH'ı bu seviyeye getiririz. Ne kadar ekleneceği konusunda, azar azar ekleyip pH'ı takip etmek yeterli olacaktır.

    3- Bu aşamada koagülant ekleyip pıhtılaşmanın başlamasını takip edebiliriz. Yaklaşık 500 gram sulu Demir 3 klorür ya da Alüminyum sülfat bir tonluk reaksiyon tankına yetecektir. Tam miktar dozajı deneme yanılma, pıhtılaşmayı gözle takip etme ya da jar testi ile tayin edilebilir. Alüminyum sülfat daha ucuzdur ama arıtılmış suda sülfat değerlerinin yükselmesine sebep olacağından Demir 3 klorür kullanmak daha iyidir. Bu halde 20-25 dakika karıştırılır.

    Bu aşamadaki işlemin kimyasal açıklamasından biraz bahsedelim. Nikel iyonları suda eksi yüklü halde çözünmüş vaziyettedir. Asidik ortamda da suda çok iyi çözünmüş haldedirler ve kolloid denen çökelmesi zor parçacıkları oluştururlar. pH'ı yükselterek 10-11 arasında getirdiğimizde bu kolloidlerin çözünme meyili en zor noktaya getirilir. Yani metal iyonları kolloid olmaktan çıkıp çökmelerinin yolu önce pH ayarı ile yapılmaktadır. Tabi ki bu halde metal iyonlarının çökelmesi gerçekleşse de bu yeterli düzeyde olmayacaktır. İşte burada Demir 3 Klorürü (Fe3Cl2) ele alalım. Demir 3 klorür suda çözününce Fe+2 yüklü iyonlar ortaya çıkar . İşte bu iyonların negatif yüklü kolloidlere ve dolayısıyla nikel iyonlarına tutunması ile pıhtılaşma oluşur ve çökelme mümkün hale gelir.

Bu konuda tafsilat için ilgili yazıma burayı tıklayarak ulaşabilirsiniz.

    4- Yaklaşık aynı miktarda poli elektrolit eklenir. Ya da floklar oluşmaya başlayıncaya kadar poli eklenmeye devam edilir. Poli, hızlı ve etkili bir reaktanttır. Karışımdan bir süre sonra hızlı bir şekilde topaklanmalar başlayacaktır. Bu şekilde de en az 20 dakika karıştırılır.

    Bu safhadaki topaklanma aşamasının kimyasal yapısından da biraz bahsedelim. Burada kullanılan poli (polymer electrolyte), emsallerine göre çok güçlü sentetik bir koagülanttır. Bu yüzden de arıtma kimyasalları içerisindeki en pahalı üründür. Poli Elektrolit ion değişim özelliklerine sahip katı bir çözücüdür. Poli elektrolitler nötr, anyonik ve katyonik olarak üzere üçe ayrılırlar. Arıtma teknolojilerinde kullanılan katyonik elektrolittir. Aşağıdaki şekilde katyonik elektrolitlerin kimyasal yapısı gözükmektedir.
    

Şekil - Katyonik poli elektrolit kimyasal yapısı

    Şekilden de görüleceği üzere iyonlaştırılabilir fonksiyonel grupları tamamen pozitif yük ihtiva eden polimerlere katyonik polimer denir. Bu yapıları sayesinde suda kolayca çözünüp hızlıca eksi yüklü metal iyonlarına tutunup flok oluştururlar. Zincir yapıları sayesinde çok etkili bir flokülanttır.

    5- Karıştırıcı kapatılır. Reaksiyon tankı dinlendirmeye bırakılır. En az bir saat dinlendirilir. Oluşan çamurlar mümkünse hemen mümkün değilse deşarj işleminden sonra reaksiyon tankının dibinden çıkartılır. Arıtılmış atıksuyun da pH değeri 10-11 arasındadır. Kanal deşarj limitleri dahilindedir. Kanalizasyona verilebilir.

Çinko (Galvaniz) kaplama atıksuları nasıl arıtılır?

 

Görsel Kaynak : www.thepembleton.org.uk

    Çinko kaplama atıksuları siyanürlü ve siyanürsüz olarak ikiye ayrılır. Siyanür kaplanan malzemenin daha parlak olması gerektiği durumlarda kullanılır. Çok zehirli olan siyanürün kaplamada kullanılması halinde arıtma işleminde işin içine çamaşır suyu yani Sodyum Hipoklorit dahil olur. Bu yüzden bu işlemi ikiye ayırmayı uygun görüyorum:

    A- Siyanürsüz çinko kaplama suları nasıl arıtılır: Çinko kaplama atıksuları metal malzemelerin çinko banyosuna daldırılmadan önce geçirildiği yağ alma, durulama ve pasivasyon üniteleri gibi kısımlardan kaynaklanır. Daldır çıkar yöntemi ile metal parçalardan süzülen ve taşan sular dengeleme tanklarında toplanarak, arıtılmak üzere biriktirilir. Buradan reaksiyon tankına pompa vasıtası ile aktarılır.

    Çinko kaplamada atıksularında malzemenin cinsine göre bir kaç ağır metal bulunabilir. Fakat asıl kirletici çinko olduğu için, çinkonun kimyasal arıtma metodu ile çöktürülmesi gerekir. Bu konuda kaba hatları ile, çinko kaplama sularının kimyasal arıtma işlemi ile nasıl arıtılacağını izah etmeye çalışacağım.

    Öncelikle daha önceki yazılarda bahsettiğim gibi her ağır metalin çözünürlüğünün en düşük olduğu bir pH noktası vardır. Bu konu ile alakalı yazıma bu linkten ulaşabilirsiniz. Ayrıca pıhtılaştırma ve yumaklaştırma yöntemi ile ağır metallerin nasıl çöktürüldüğünü öğrenmek isterseniz şu yazımı tıklayın.

    Yukarıdaki linkte açılan yazıdaki şekilden de görüleceği gibi çinkonun çözünürlüğünün en düşük olduğu; dolayısıyla çöktürülmesinin en kolay olduğu pH değeri yaklaşık 9.2'dir. Bu örnek arıtmada hassas pH metremiz olmadığını varsayarak bu değeri 9 olarak kabul edelim. Aslında tabi ki farklı bir pH derecesinde de , mesela aşağıda verilen ham su pH=6 değerini alalım, koagülant ve flokülantların tesiri ile çinko çöktürülebilir. Fakat bu büyük ihtimalle kanal deşarj limitlerini sağlayacak derecede iyi bir çöktürme olmayacaktır.

    

    Çinko Kaplamada Ham su değerleri: Arıtılmamış bir çinko kaplama atıksuyundaki değerler kabaca aşağıdaki gibidir.

    

    Koi > 2000 mg/L / AKM > 5000 mg/L / Yağ ve Gres >200 mg/L  / Sülfat >50 mg/L / Krom > 50 mg/L / Çinko >1000 mg/L  / Nikel = Eser miktarda / Kurşun= Eser miktarda /  pH= 6, 6.5

    

    Yukarıda görüldüğü gibi atıksuda sadece çinko olmaz. Krom da, başka ağır metal de görülebilir. Fakat biz arıtmayı ana kirletici Çinkoya göre yaparız ve zaten diğer ağır metaller de koagülantların etkisi ile düşer ve çöktürülür. Zaten >1000 mg/L ile en yüksek oranda bulunan ağır metalin Çinko olduğu yukarıda görülmektedir.

Aşağıdaki arıtma işlemi örneğinde dozajlama miktarlarından bahsetmeyeceğim. Dozajlama miktarları jar testi ile belirlenir. Bu örnekte kimyasal dozajlamasının yeterli olup olmadığına gözle karar vermeye çalışacağız

Adım adım işlemi yapmaya başlayalım:

1- Arıtmanın yapılacağı reaksiyon tankı pompa vasıtasıyla ham atıksu ile doldurulur.

2- Reaksiyon tankının mixeri (karıştırıcısı) çalıştırılır ve 5 dakika karıştırılmaya devam edilir. Bu atıksuyu homojen hale getirir.

3- Çinkonun en az çözünürlüğü 9 olduğu için ( 9.2 ) pH'ı 9 a çıkartmalıyız. Bunun için kireç ya da kostik ekleyebiliriz. Ekledikçe pH ölçülür ve 9 olana kadar eklenir.

4- Beş - On dakika karıştırılır.

5- Daha sonra koagülant olarak Alüminyum Sülfat ya da Demir Üç klorür (Fe3Cl) eklenir. Eğer Demir üç klorür kullanırsak bu atıksuyun pH'ını az biraz yükseltir. Aslında ideal pH=9.2 olduğu için bu işimize de gelir. Pıhtılaşma gözlemlenene kadar koagülantı eklemeye devam edebiliriz.

6- Yine 5-10 dakika karıştırırız. Daha sonra yumaklaştırma için, en iyi yumaklaştırma ajanı poli elektrolit katabiliriz. Poliyi sulandırıp da katabiliriz. Yavaş yavaş eklenirken ki bu arada karıştırıcı sürekli dönmektedir, yumaklaşmalar gözle görünür hale geldiğinde ve iyice büyüdüğünde yeterince poli kullandığımız kanaatine varabiliriz. 

7- Karıştırıcı kapatılır ve reaksiyon tankındaki arıtılmış su en az 2 saat dinlendirilir. Dibe çöken çamurlar mümkünse hemen, mümkün değilse de arıtılmış su deşarj edildikten sonra  alınır.

Eğer bu konulara yabancı iseniz, bu aşamaları takip edip anlamanıza yardımcı olabilecek olan Basit Bir Kimyasal Ön Arıtma Tesisi yazıma bakabilirsiniz.

    B- Siyanürlü çinko kaplama suları nasıl arıtılır:

    Yukarıda bahsetmeye çalıştığım gibi bu sefer siyanürü indirgemek için işin içine sodyum hipoklorit yani çamaşır suyu girer. Ham atıksuda yukarıdaki parametrelerin yanına siyanür de dahil olur. 

    

    Peki, çamaşır suyu ile siyanür nasıl indirgenir biraz bundan bahsedelim. Arıtma işleminde reaksiyon tankına çamaşır suyu eklendiğinde meydana gelen reaksiyon siyanürün klor ile oksidasyonudur.  Yukarıdaki gibi adım adım arıtma işlemini izah etmeye çalışalım:

 Yukarıdaki gibi bir atıksu örneğini varsaydığımız için başlangıçtaki atık suyun pH değeri yaklaşık altıdır. Bu pH değeri siyanür içeren atıksuların arıtımı için yeterli değildir. Öncelikle Kostik ya da kireç kullanılarak pH=11'e kadar atıksu bazik hale getirilmelidir. Örnekte kostik kullandığımızı varsayıyoruz. Kostik her zaman kirece göre AKM (Askıda Katı Madde) miktarını düşük tutacaktır. pH'ı 11 yapmanın sebebi siyanürün oksitlenmesi esnasında ortaya çıkacak olan siyanojen klorür gazının (CNCl) çıkışını minimize etmektir. Yoksa oksitleme işlemi pH'dan bağımsızdır. 

      1- Reaksiyon tankında karıştırıcı çalıştırılır ve pH=11 olana kadar kostik eklenir. 

    2- Karıştırıcı çalışır halde iken suya çamaşır suyu (Sodyum Hipoklorit) eklenir.  Meydana gelen reaksiyon aşağıdaki gibidir:

    X) NaCN + Cl2 ---> CNCl + NaCl
    Y) CNCl + 2NaOH ---> NaCNO + 2H2O + NaCl
    Z) 2NaCNO + 4NaOH + 3Cl2 ---> 2CO2 + 6NaCl + N2 + 2H2O

    Peki ne kadar çamaşır suyu eklenmelidir? Bu konuda önceki örneklerdeki gibi gözle görülür bir faktör yoktur. Yani çamaşır suyu ekleyelim ama suda şu şu değişiklik oldu o halde yeter diyebileceğimiz bir imkan yok. O zaman deneme yanılma faktörünü bir kenera bırakırsak, başvurabileceğimiz iki ihtimal var.

    A- Jar (Kavanoz) Testi: Ayrıntılar için tıklayın. 

  B- Oksidasyon indirgeme potansiyeli. ORP. ( Konu ile alakalı yazım için burayı tıklayın. ) ORP suda milivolt cinsinde okunan bir değerdir. Reaksiyon tankına yerleştirilen problarla bu milivolt değeri okunur. Her ne kadar endustriyelatiksu.net'te bahsettiğim arıtma usulleri kesikli sistem olduğu ve dojazlamaları elle yapıldığı için ORP tercih edilmese de bu sistemden biraz bahsedelim.

    Reaksiyon tankına çamaşır suyu eklendiğinde ORP değeri yaklaşık 250 mV'a yükselir. Sodyum hipoklorit (çamaşır suyu) eklenmeye devam edilir. Siyanür oksitlendiğinde (Ya da siyanata dönüştüğünde diyebiliriz) ortamın ORP'si yaklaşık 300 mV'a yükselir. Bu şekilde yarım saat karıştırılır. Bu etapta yukarıda X ve Y ile gösterilen reaksiyonlar gerçekleşir ve siyanür oksitlenmiş olur.

    Daha sonra oluşan siyanat, karbondioksit ve azot gazına dönüşür. Bu reaksiyon da yukarıda Z ile gösterilen reaksiyondur. Bu sürecin kontrolü de ORP'nin yaklaşık 600 mV olmasından başlar ve sodyum hipoklorit eklendikçe ORP yaklaşık 800 mV olana kadar çıkar. Yaklaşık 15 dakikalık bir sürede de bu seviyede, Z ile gösterilen reaksiyon tamamlanmış ve CN indirgenmiş olur. 

Bundan sonrası siyanürsüz çinko kaplamanın arıtma usulu gibidir. Devam edelim.

3- Mikser ile karıştırıcı çalıştırılmaya devam edilir, kapatılmaz. Çinko çöktürüleceği için, Sülfürük asit (H2SO4) ya da Tuz Ruhu (HCl) ile suyun pH'ı 9'a kadar düşürülür. 10 dakika karıştırılır.

4- Pıhtılaşma görülene kadar Fe3Cl gibi koagülant eklenir. 10 dakika karıştırılır.

5- Daha sonra topaklanma görülene kadar poli elektrolit eklenir ve karıştırıcı kapatılır. Arıtılmış atıksu en az 2 saat dinlendirilir ve dip çamuru alınır. Kanala deşarj edilir.

  İstanbul'daki kanal deşarj limitlerini öğrenmek isterseniz burayı tılayın.

Buharlaştırma ünitesi ile atıksu bertarafı

     

    Buharlaştırma ile atıksu bertarafı iski'nin kabul ettiği ve deşarj izin belgesi verdiği bertaraf yöntemlerindendir. Buna rağmen aslında buharlaştırma yöntemi ile kullanılan atıksu bertarafı %100 atıksu giderimini sağlaması gereken bir sistem değildir. Bu sistemin asıl kullanım gayesi işletme içersindeki sıcak proseslerden kaynaklanan ısıyı kullanarak atıksuyu buharlaştırıp, günlük atıksu miktarını azaltmaktır. Ya da bazen bu şekilde ısıtıcılı bir sistem ile atıksu buharlaştırılarak oluşan atıksu miktarı azaltılır. Yoksa sırf atıksuyu buharlaştırma amacı ile ısıtıcı kullanıp, elektrik tüketerek atıksuyu buharlaştırmak ekonomik de değildir. Bu yüzden sadece atıksu debisi çok az oluşan işletmeler için uygulanması mümkün olan bir yöntemdir. Zaten sahada görülenler de bu tip olanlarıdır. Buharlaştırma ile atıksu bertarafının faydaları da vardır. Bu sistemin kullanılması ile su miktarının korunmasının (temiz su pahalı bir metadır) önemli olduğu işletmlerde, buharlaşan atıksu su yoğunlaştırma sonrası distile edilebilir ve tekrar kullanıma müsait, temiz bir su elde edilmiş olur. Hatta bazen suda çözünmüş kıymetli materyallerin tekrar kazanılmasına da imkan verir. 

    Bahsedildiği üzere aslında genellikle %100'lük bir atıksu bertarafı metodu olarak düşünülmese de sanayide pek çok sektörde ki; genellikle asidik yüzey temizleme gibi günlük atıksu debisi az olan işletmelerde buharlaştırma üniteleri atıksu bertarafı için kullanılmaktadır. Ve bu kullanım ile zaten az olan atıksuyunu, firma tamamen buharlaştırmakta ve kanala deşarj etmemektedir. Buna benzer bir sistemin kabaca gösterimi aşağıda şekil 1'de  gösterilmektedir.

Şekil 1- Temel hatları ile gösterilmiş basit bir atıksu buharlaştırma ünitesi.

    Yukarıdaki Şekil-1'den de görüleceği üzere, sistem suyun ısıtılması ve buharlaştırılmasından ibarettir. Isıtma işlemi genellikle B ile gösterilen elektrikli ısıtıcılar / rezistanslar ile yapılmaktadır. A kısmından atıksu girişi, pompa ya da suyun öz akışı ile yapılır. Hazneye alınan atıksuyun pH'ı bilinmiyorsa, pH ölçümü yapılır. Buharlaştırma ile bertaraf genellikle asidik sular için kurulduğundan atıksu büyük ihtimalle asidiktir. B kısmında gösterilen ısıtıcı rezistans çalıştırılmadan önce nötralizasyon işlemi yapılmalıdır. Bu işlem için sıvı kostik kullanmak uygun olur çünkü sıvı kostik kireç gibi tortu bırakmaz. Sıvı kostik ile pH, 9> pH >7 aralığına getirilerek, atıksuyun asitlik derecesi nötr hale getirilir. Asidik bir suyu buharlaştırarak atmosfere göndermek sakıncalıdır. Daha sonra B ile gösterilen rezistans çalıştırılarak atıksuyun kaynama noktasına getirilmesi ve D ile gösterilen boru hattından buharlaştırılması sağlanır. Buharlaştırma ısıtıcı çalıştırılınca başlar. Buharlaşmanın en yoğun olduğu nokta olan pik seviyesine yaklaşık 100 derecede ulaşır. Böylece hazne içerisindeki atıksu giderek azalır ve buhara dönüştürülerek bertaraf edilmiş olur. Haznenin dibinde de zamanla kül şeklinde bir tortu oluşur. Hangi nötralizayon kimyasalının kullanıldığı, bu tortunun çabuk ya da yavaş artması ile yakından alakalıdır. Bu tortu da hazneden alınıp katı atık olarak uzaklaştırılır. Aslında ağır metal içeren bu tortunun da arıtma çamuru gibi işlem görmesi gerekir. Fakat hem arıtma çamuruna göre bu tortunun çok az olması, hem de mevzu ile alakalı bir yönetmelik maddesi olmadığı için, tortu katı atık olarak uzaklaştırılır.

    Her ne kadar atıksuyu bu şekilde bertaraf edilmekte ve kanala verilmemekte ise de burada şöyle bir problem ortaya çıkar: Bir atıksu buharlaştırma ile atmosfere verilebilir mi? Bu sorunun cevabı tartışmalıdır. İstanbul'da pek çok işletmede bu şekilde buharlaştırma üniteleri mevcuttur ve yeterli önleme sahip kabul edilmektedir. Bu şekilde denetlenen firmalardan her seferinde, denetim esnasında buharlaştırma üniteleri çalıştırılarak test edilmektedir. Isıtıcı çalışıyor mu? Buharlaşma gözlemlendi mi? şeklinde inceleme yapılır. Bu sisteme sahip işletme, atıksular yönünden yeterli önleme haiz kabul edilir.

    Peki atıksuyu atmosfere verip verememeyi bir tarafa bırakırsak bu sistemde buharlaştırmanın yanından hangi özellik aranır diye soracak olursanız, bu sorunun cevabı nötralizasyondur. Ne şekilde çalışırsa çalışsın bu sistemlerde bir nötralizasyon ünitesi olmak zorundadır. Yani buharlaştırılan ya da buharlaştırılması gereken atıksu %90 asidik karakterdedir. Ve en azından, bu su buharlaştırılmadan önce muhakak bazik karaktere çevrilmelidir. ( Daha doğrusu, her ne kadar atıksu kanala verilmese de yine de atıksuyun pH'ı kanal deşarj limitleri olan 6<= pH >=12 aralığına getirilmelidir. Atmosfer için en iyisi pH=7 veya pH=8 olmasıdır.) Bu yüzden ünitede ısıtıcı ile ısıtılan kısımdaki suyun pH'ı mutlaka dozajlama ile baziğe çevrilmelidir. Bu işlemi yapmanın en pratik yolu da sıvı kostik kullanmaktır. Kireç de kullanılabilse de kireç buharlaşması gereken atıksuyun askıda katı madde konsantrasyonunu artıracağından, buharlaştırma haznesinin dibinde istenmeyecek tortulara sebebiyet verir. Bu da zamanla haznenin dibinin torulaşmasına ve taşlaşmasına, haznenin hacminin azalmasına ve ısıtıcı yükünü artıracağından daha fazla elektrik tüketimine sebep olur. Tüm bu sepelerle firmanın pompası ve ısıtıcısı çalışır halde olması gerektiği gibi nötralizayon ünitesi de çalışıyor olmalıdır. Buharlaştırılacak atıksuyun pH aralığı en az 5'den büyük en fazla da 13'den küçük olmalıdır. Yani pH [6-12] aralığında tutulur. Çevre ve atmosfer sağlığını dikkate alırsak pH=7 olması en doğru olanıdır.

    Son olarak aslında fiziksel bir atıksu önlemi olarak görülse de nötralizasyon işlemini de barındırdığı için buharlaştırma, kimyasal bir arıtma / bertaraf yöntemidir.

Krom - Nikel kaplama atıksuları nasıl arıtılır?

(Görsel Kaynak: chrometech.net)

    Öncelikle şunu hatırlatmalıyız ki, aynı faaliyet türünden kaynaklanıyor olsa da her atıksuyun karakteri aslında kendine hastır. Bu yüzden karakterizasyon, arıtılabilirlik çalışmaları, jar testleri ile yapılıp pH aralıkları koagülant türü ve dozaj miktarı, karıştırıcı devir ve miktarları belirlenmelidir. 

Bu konuda şu makaleler de yardımcı olabilir:

https://www.endustriyelatiksu.net/2020/05/jar-testi-nedir-nasl-yaplr-ornek-bir.html

https://www.endustriyelatiksu.net/2020/05/koagulasyon-ve-flokulasyon-islemleri.html

https://www.endustriyelatiksu.net/2020/05/kimyasal-cokturme-islemi-ile-agr-metal.html

    Bu yazıda, atıksularda içerdiği krom nikel yükü fazlalığı açısından, krom-nikel kaplamadan kaynaklanan endüstriyel nitelikli atıksuların nasıl arıtılacağından bahsedilecektir. Yazıda geçecek uygulamalar 1 tonluk reaksiyon tankına göre tasarlanmıştır. Aynı tatbikat sizin arıtmak istediğiniz içerisinde ana kirletici olarak krom - nikel metalleri bulunan kaplama atıksuları için istenilen sonucu vermese de, işlemin krom ve nikel çöktürme hedefli ana hatları belli olacağından, neticede istenilen deşarj şartlarını bulmanızda çok faydası olacağı kanaatindeyim.

    Örneğimizde içerisinde krom ihtiva eden atıksularda korom iyonu olarak Cr+6'nın da bulunduğunu var sayacağız. Bulunduğu varsayılan Cr+6'nın çöktürülebilmesi için Cr+3'e indirgenmesi gerekmektedir. Neden Cr+6 olarak çöktürülmediğinin sebebi ise Cr+6'nın Cr+3'e göre çok daha fazla zararlı ve kanserojen olmasıdır.

    Cr+3 insan vücudu için temel bir elementtir ve günlük 50-200 mikro gram alınması tavsiye edilir. Tabi ki, tıpkı demir ve çinko gibi sonuçta insan vücudunda bulunsa da, ağır metal olduğundan arıtılmış atıksuda bir limitten sonra bulunması istenmez.

  C+6 ise kronik ya da akut maaruziyetlerde çok daha tehlikelidir. Kanserojendir. Hayvan deneyleri üzerinde yapılan çalışmalarda , solunum yoluyla alındığında solunum sistemini etkilediği, solunum yetersizliğine baş dönmelerine ve öksürmelere  sebep olduğu görülmüştür. Bir şekilde ağız yoluyla alındığında ise karın ağrıları, kusma ve kanama gibi rahatsızlıklara yol açmaktadır.

   Cr+6'nın indirgenmesi için Sodyum Metabisülfit (Na2S2O5) kullanılır. Sodyum Metabisülfit (Na2S2O5) suya eklendiği zaman Sodyum bisülfite (NaHSO3) dönüşür. (Bakınız reaksiyon 1)

Sudaki asit varlığı ile sodyum bisülfite (Bakınız reaksiyon 2) ile gösterilen reaksiyona girer.

    Na2S2O5 + H2O -> 2NaHSO3 (1)

    3NaHSO3 + 2H2CrO4 + 3H2So4 -> Cr2(So4)3 + 5H2O+3NaHSo4 (2)

    

Böylece Cr+6 , Cr+3'e indirgendikten sonra, Kostik (NaOH) ile tepkimeye girerek Krom hidroxit [Cr(OH)3] olarak çökelti oluşturur: (Bakınız reaksiyon 3)

 Cr2(So4)3+3NaOH -> 2Cr(OH)3 + 3Na2SO4 (3)

    Atıksuyun arıtımında, verilen değerler bir tonluk reaksiyon tankı için olup, atıksuyun karakterine göre değişebileceğini hatırlatalım:

    1)- Karıştırıcı hızlı devirde çalıştırılır. Atıksu reaksiyon tankına alınır, atıksuyun pH'ı ölçülür. Atıksuyun pH'ı sülfürik asit ile ikiye düşürülür. İkinin altında ise kostik ile ikiye kadar çıkartılmalıdır.

  2-) Bu aşamada, yukarıda teorisinden bahsettiğimiz Cr+6 indirgenmeye çalışılır. Bunun için atıksuya sodyum metabisülfit eklenir. Dozajlama miktarını jar testi ile tayin edebileceğiniz gibi, azar azar sodyum meta bisülfit ekleyerek, atık suyun renginin haki yeşiline dönmesini bekleyebilirsiniz. Bu, 20-25 saniye içerisinde olur ve rengi gördüğünüzde Cr+6 , Cr+3'e indirgenmiş var sayılır. Ve Atık suyunuzdaki Krom çökertilmiştir.

   3-) Karıştırıcı bir müddet daha çalıştırılır. Sülfat giderimi yapılacak ise BaCl2 eklenir. Suyun rengine yeşilden koyu renge dönene kadar BaCl2 eklenir.

  4-) 15 dakika karıştırıldıktan sonra pH 11 olana kadar kostik eklenir.

    5-) Karıştırıcı yavaş devire getirilir. Flok oluşumu için reaksiyon tankına, su ile seyreltilmiş polielektrolit eklenir (örnekteki 1 tonluk reaksiyon tankı için 3-5 gram polielektrolitin sulandırılmış hali yeterlidir), flok oluşumu gözlemlenmeye başlayıncaya dek, 5 dakikaya kadar karıştırılmaya devam edilir.

   6) Karıştırıcı kapatılır. Tam çökelme için en az iki saat daha beklenir. Arıtılmış atıksuyun pH'ı 11'dir. 11 kanal deşarj limitlerini sağlar. pH'ı düşürmeye gerek yoktur.

    Bu yazı vasıtasıyla genel hatları ile krom ve nikel ihtiva eden bir atıksuyun pratikteki arıtma usulü aktarılmaya çalışılmıştır. 

Jar testi nedir, nasıl yapılır? Örnek bir jar testi uygulaması.

(Görsel Kaynak: www.caesarvery.com)

    Arıtılabilirlik testleri olarak da anılırlar. Sanayide karşılaşılan klasik bir Atıksu ön arıtma tesisini ele alacak olursak, bu tesislerin reaksiyon tankları genellikle 1000 litredir. İşte bu hacimdeki bir reaksiyon tankında arıtma işlemini yapmak zordur ve deneme yanılma göze alınamayacak kadar masraflı ve kanal deşarj limitini sağlayamama durumunda müeyyideler ile karşılaşılabilinecek bir durumdur.

    İşte bu gibi durumların önüne geçmek için, karakterize edilip tam manası ile arıtma işlemi esnasında izlenecek metodun belirleneceği ham atıksular için, genellikle 1 litrelik numuneler alınır. Laboratuvar ortamında bu atıksular tıpkı reaksiyon tanklarındaymış gibi nötralizasyon, koagülasyon, karıştıma ve flokülasyon süreçleri ile arıtılırlar, bir nevi yapılacak gerçek arıtma işleminin simülasyonu gerçekleştirilir. Kullanılan kimyasal miktarları ve karışım süreleri belirlenir. Atıksu karakterine uygun (aynı işi yapan işletmelerin atık sularında dahi karakterizasyon farkları çıkabilir) arıtma işlemi belirlendikten sonra, bu işlem orantı metodu ile reaksiyon tankına çevrilir. (Bir tonluk reaksiyon tankı için, 1 litrelik deney kabları ile bulunan koagülant gram değerini 1000 ile çarpmak gibi) Tüm bu işlemler kavanoz büyüklüğünde bir cam deney kabında yapıldığından bu deneylere İngilizce kavanoz manasına gelen jar kelimesi kullanılmıştır.

    Jar testi genellikle aynı anda bir çok beher kabında yapılır. Hepsinde faklı farklı denemeler yapılarak zamandan tasarruf sağlanır ve ham atıksuyun karakterine en uygun arıtma yöntemi belirlenmiş olur.

    Jar testi ne sıklıkla uygulanmalıdır?

    Bu soruya mümkün mertebe en sık şekilde diye cevap vermek yanlış olmaz çünkü atıksu karakteri her zaman değişiklik gösterebilir. İşletmenin kullandığı malzemelerin değişmesi, hava sıcaklıklarının artması-azalması, arıtma tesisinde kullanılacak olan yeni bir pompa, işletmenin üretimde kullanacağı farklı bir kimyasal arıtılacak olan atıksuyun karakterini değiştirebilir. Aylardır her şeyin yolunda gittiği bir arıtma tesisinde, birdenbire deşarj limitlerinin dışına çıkılmaya başlanabilir. Bu yüzden teknik personel atıksu kaynağına jar testi uygulamada belirli bir periyot belirlemeli (aylık, haftalık gibi) ve işletmenin imalatındaki her türlü değişiklikten haberdar olmalıdır. Bu şekilde karşılaşılacak atıksu arıtma bedeli ve cezalar gibi kötü sürprizlerin önüne geçilebilinecektir.

    Sık sık jar testi yapılarak arıtma masrafları da azaltılabilir. Bu şekilde hem gereksiz yere fazla dozajlama ile harcanan arıtma kimyasalı maliyetin önüne geçilebilir hem de kullanılacak yeni ve daha ucuz yöntem veya arıtma kimyasalı ile masraflar kısılabilir.

    Jar testi nasıl yapılır?      

    Örnek bir jar testi uygulaması:

    a) Optimum pH tayini:

1) 6 beher kabına ham atıksu 1000 ml olarak doldurulur ( Daha fazla beher kabı ve 500 ml atıksu da olabilir)

2) 6 beher kabı da karıştırılırken , sülfirik asit (H2SO4) ve kireç (CaOH2) ile kapların pH’ları sırası ile 5, 5.5, 6, 6.5, 7 ve 7.5 olarak ayarlanır. (Burada arıtacağınız atıksuyun niteliği önemlidir, 

3) Her kaba 10 mg koagülant olarak Demir 3 Klorür FeCL3 eklenir.

4) Karıştırıcılar ayarlanır, dakikadaki devir sayısı 150 olacak şekilde 1 dakika boyunca tüm beherler karıştırılır. Bu hızlı karıştırma ile koagülant olarak kullanılan Demir 3 Klorürün kabın tamamına dağılması sağlanır.

5) Karıştırıcı hızları dakikada 30 devire düşürülür ve 15 dakika daha bütün kaplar karıştırılır. Bu yavaş karıştırma süreci ile de partiküllerin birbirlerine çarpması sonucu büyümeleri ve daha büyük floklar oluşturmaları sağlanır.

6)  Karıştırıcılar kapatılır ve yarım saat beklenir.

7)  İdeal pH’ı  gözleyerek bulmak için beher kapları gözlemlenir.  Az ya da hiç flok oluşturmayarak bulutsu bir görünüme bürünen, çok az ya da hiç çökelti oluşturmayan beher kapları elenir. Aynı şekilde, askıda ve yüzen parçacıkların çok olduğunu gösteren yoğun bir bulutsu oluşturan ve iyi bir çökelme gözlemlenmeyen kaplar da elenir. Bu şekilde ideal pH'ın olduğu kap tespit edilmeye çalışılır. Eğer gözlemleyeceğiniz bu özellikler oluşmadıysa deneyi baştan tekrarlayın.

    Jar testinde ideal pH'ı bulmanın en iyi yolu türbidimetre (bulanık ölçer) cihazı kullanmaktır. Bulanık ölçer cihazı ile dozajlama tayin edilecekse, kaplarda meydana gelen bulanıklık ölçülür aşağıdaki gibi bir grafik oluşturulur (Bakınız: Şekil-1) ve optimum pH değeri hesaplanır. Örneğin, çalışma sonucunda bulanıklık değerlerini sırası ile 12, 7, 5.1, 5.2, 7,5 ve 14 bulduğumuzu varsayalım. Bu değerler pH değerleri ile birlikte kullanılarak aşağıdaki gibi bir grafik oluşturulur(Şekil-1). Şekildeki ideal pH değerini hesaplamak için, kısa yoldan bulanıklığın en alt düzeyde olduğu 6 ve 6,5 değerlerinin (kırmızı ile işaretli) aritmetik ortalamasını alabilirsiniz.  Bu da pH 6,25 değeridir. Jar testi sonucunda elde ettiğimiz ideal pH değerimiz budur.

Şekil 1- Bulanıklı değeri ile ideal pH tayini

    b) Optimum koagülant dozu tayini:

    1) Beher kapları yeniden doldurulur

    2)  Bütün kapların pH’ı bir önceki deneyde bulunan pH’a ayarlanır. (kireç ya da sülfirik asit kullanılabilir)

    3) Her kaba değişik miktarlarda demir 3 klorür eklenir. 5 mg, 8 mg, 11 mg, 14 mg, 17 mg, 20 mg gibi.

    4) Karıştırıcılar ayarlanarak, dakikadaki devir sayısı dakikada 150 olacak şekilde 1 dakika tüm beherler karıştırılır. Bu hızlı karıştırma ile koagülant olarak kullanılan Demir 3 Klorürün kabın tamamına dağılması sağlanır.

    5) Karıştırıcı hızları dakikada 30 devire düşürülür ve 15 dakika daha bütün kaplar karıştırılır. Bu yavaş karıştırma süreci ile partiküllerin birbirlerine çarpması sonucu büyümeleri ve daha büyük floklar oluşturması sağlanır.

    6) Karıştırıcılar kapatılır ve yarım saat beklenir.

    7) İdeal dozaj miktarını gözle tayin etmek için yine  benzer şekilde az ya da hiç flok oluşturmayarak bulutsu bir görünüme bürünen, çok az ya da hiç çökelti oluşturmayan beher kapları elenir. Askıda ve yüzen parçacıkların çok olduğunu gösteren yoğun bir bulutsu görünüm oluşturan ve iyi bir çökelme gözlemlenmeyen kaplar da elenir. Ve en ideal koagülant miktarı bulunmaya çalışılır. Eğer bu kaplarda bu şekilde bir değişim meydana gelmedi ise, deney baştan tekrarlanır.

    Yine koagülant dozaj miktarı tayininde de en iyi yöntem bulanıklık ölçümüdür. Türbidimetre ile bulanıklıklar ölçülür. Bulanıklık değerlerini sırası ile 14, 10, 5, 4.5, 7 ve 12 ntu olarak bulduğumuzu varsayalım. Bu değerler ile dozaj değerlerini gösteren aşağıdaki gibi bir grafik elde edilir. Grafikten de görüleceği üzere ideal dozaj miktarı 14 mg/l’dir.

Şekil 2- Bulanıklı değeri ile ideal koagülant dozu tayini

    Verilen bu metod ile yapılan jar testi klasik bir usuldür. Atıksu karakterinden, arıtılma sonrası sağlaması beklenen parametreler, imkan varsa her halukarda ölçülmelidir. Jar testinden maksat bu ölçüm sayısını azaltmak da olabilir. Çünkü reaksiyon tankında gerçek arıtmaya geçmeden önce, yapılacak olan numunenin deşarj limitlerini sağlaması şarttır. En azından, jar testi ile ideal pH ve koagülant dozaj miktarı tespit edildikten sonra yapılacak arıtma işlemi sonucunda; parametre değerlerine imkan dahilinde laboratuvar ortamında bakmak emek, zaman ve kaynak israfının önüne geçebilecektir.

Koagülasyon ve Flokülasyon işlemleri nelerdir? Nasıl çalışır?

(Görsel Kaynak: en.ppt-online.org)

    Latince olan Koagülasyon ve flokülasyon kelimelerinin manaları günümüz Türkçesine, pıhtılaştırma ve yumaklaştırma olarak çevrilebilir. Diğer bir deyişle özellikle ağır metallerin çöktürülmesi işlemi esnasında kullanılan kimyasallardır. Bu çöktürme işlemi suyun pH (asidite) derecesinin değiştirilmesi ile atıksuyun çözünürlüğünün düşürülmesi neticesinde oluşur. Ve bu sayede kendi kendine çökelemeyen partiküllerin, çökebilecekleri büyüklüklere gelebilmesi sağlanır. İşte bu maksatla kullanılan kimyevi maddelere koagülasyon ve flokülasyon kimyasalları denir. İlave edilen kimyasalların, partikülleri pıhtılaştırabilmesi için önce atıksuyun hızlıca karıştırılması, ardından da yumaklaşma için yavaşça karıştırılması gerekmektedir. Daha sonra da çökelme süresi için su her halükarda atıksu dinlendirilmeye alınır.
    

    Peki neden sadece atıksuyun pH derecesi değiştirilerek ağır metallerin çökelmesi sağlanamaz? Bunun sebeplerini şu şekilde sıralayabiliriz.

    1- Kolloidler (Suda çözünmüş metal iyonları da kolloidler sınıfına girer) çok küçük yapıda olduğu için yer çekimi vasıtası ile çöktürülemezler.

  2- Çöktürülecek olan ağır metaller de genellikle koloidal yapıdadırlar. Aslında bütün çöktürme işleminden maksat bu kolloidlerin çöktürülmesidir. Yani dolayısıyla metal iyonlarının da çöktürülmesidir. Çünkü gözle görülebilecek kadar büyük olan askıda katı maddeler zaten yer çekimi etkisiyle bekleyen suda çökelti oluşturabilirler. Buna örnek olarak fiziksel arıtma tesislerindeki çöktürme havuzları gösterilebilir. Mermer kesimi yapan bir mermer işleme atölyesini ve orada mermer kesiminden kaynaklanan atıksuyu gözümüzün önüne getirelim. Buralarda kullanılan çöktürme havuzlarında bekleyen atıksuların içerisindeki bu askıda katı maddeler, koagülant kimyasalına ihtiyaç duymaksızın yer çekiminin etkisi ile çökelirler. (Bazen kullanılan poli elektroliti istisna tutarak)

    Çöktürme işlemi için koagülantlar neden gereklidir?

    Atıksulardaki,  bulanıklık olarak kendini belli eden ve çöktürme işlemi ile atıksudan uzaklaştırılacak olan maddeleri şu şekilde sınıflandırabiliriz:  

    A) Katı veya sıvı olan askıdaki maddeler (100 nanometreden büyük olanlar)

   B) Gözle görülemeyecek kadar küçük olan askıda katı veya sıvı maddeleri oluşturan kolloidler (1-100 nanometre arası olanlar) 

    C) Ve çözünmüş maddelerdir.

    Ayrıca kolloidler eksi yüklü parçacıklardır ve birbirlerini iterler, ve flok oluşturamazlar. Bu yüzden Brown hareketi olarak adlandırılan bir süreçle kolloidler sürekli askıda kalırlar. Ve bu da kolloidlerin yer çekimi etkisi ile çöktürülmeleri imkansız hale gelir. Ağır metalleri de bünyesinde bulunduran kolloidlerin bu yapısı pozitif yüklü iyonların suya karışması ile bozulur. Kolloidler kümeleşerek ve pozitif yüklü metal iyonlarına tutunarak daha büyük kümeler oluşturmaya , birleşmeye , flok oluşturmaya ve çökmeye başlarlar. Bu hareketlenmeye elektrostatik etkileşim de denir. İşte bu işlemi gerçekleştirmek için atıksuya Alüminyum Sülfat Al2(SO4)3, ve Demir 3 Klorür (FeCl3) gibi metal tuzları da denilen koagülantlar eklenir. Böylece Al+2 ve Fe+3 iyonları ile kolloidlerin çökelti oluşturması sağlanır. Aşağıdaki resimde bu işlemi kaba hatları ile  resmetmeye çalıştım.

Resim 1: Negaitf  yüklü kolloidlerin pozitif metal iyonlarına tutunarak flok oluşturması

 

    A şeklinden görüleceği üzere negaitf yüklü koloidal maddeler Brown hareketi ile askıda durmaktadır. B şeklinde, koagülantın suda çözünmesi ile açığa çıkan pozitif yüklü metal iyonlarının koloidlere yapışması görünüyor. C şeklinde de pozitif yüklü metal iyonlarının diğer negatif yüklü kolloidlere tutunması ile flok oluşumu görülüyor. Bu şekilde oluşan floklar artık yer çekimi kuvvetiyle çökebilmekte ve atıksudan ayrıştırılabilmektedir. Bundan sonrası çökelme süresine bağlıdır. Belirli bir çökelme süresinden sonra floklar çamur şeklinde reaksiyon tankının dibine çöker. Daha sonra kullanılan çamur önlemi ile bertaraf tesisine gönderilmek üzere kapalı bidonlarda biriktirilir.

    Bu yüzden atıksularda  kimyasal çöktürme işlemi koagülasyon ve flokülasyon kimyasalı kullanmadan yapılamaz. Sadece asididite değiştirilerek bir nebze giderim sağlanır. Ve bu giderimde deşarj limitlerini sağlamaz.

Kimyasal çöktürme işlemi ile ağır metal giderimi

(Görsel Kaynak: chem.wisc.edu)

    Temel olarak sanayide ve pratikte, kimyasal arıtma işlemlerinde en çok karşılaşılan kimyasal çöktürme işlemidir. Atıksularındaki asıl kirleticilerin ağır metaller olduğu metal kaplama, metal yüzey temizleme gibi sektörlerin atıksularındaki asıl kirleticiler olan ağır metallerin giderimi, pH temelli ağır metal giderimi olan kimyasal çöktürme ile yapılır.

    

    Atıksulardaki ağır metallerin çökmesini sağlamak için atıksuya kireç ve kostik eklenip pH yükseltilerek, yeri geldiğinde de asit türevleri eklenip pH düşürülerek, bu ağır metallerin çökmesi sağlanır. Bu işleme nötralizasyon işlemi de denilir. Bu nötralizasyon işlemi ile giderimi hedef alınan ağır metallerin, çözünürlüklerinin en düşük olduğu pH'da metal hidroksitleri şeklinde çöktürülmeleri sağlanır.

    

    Ağır metallerin çözünürlüklerinin atıksuyun pH derecesine göre değiştiği ve çöktürme için en verimli oldukları yani çözünürlüklerinin en düşük olduğu noktalar için aşağıdaki şekil-1'e göz atabilirsiniz:

    Yukarıdaki şekilden de görüleceği üzere her ağır metalin çöktürme işlemi için standart bir pH aralığı vardır. Bu pH aralığında ağır metallerin çökeceği varsayılır ve partikül haline gelip çökerler; fakat kendiliğinden çökemeyen partiküllerin çökmesini kolaylaştırmak için suya Koagülasyon (pıhtılaştırma) ve Flokülasyon (yumaklaştırma) kimyasalları eklenir ve reaksiyon tankındaki karıştırıcının da yardımı ile reaksiyon işlemi ve çöktürme gerçekleşir. Temel olarak ve sanayide karşımıza en çok çıkan kimyasal ön arıtma tesisine, reaksiyon tankına ve arıtma tesisine göz atmak isterseniz https://www.endustriyelatiksu.net/2020/05/basit-bir-kimyasal-on-artma-tesisi-ve.html yazısına bakabilirsiniz.

    Yukarıdaki şekilin ph-çözünürlük grafiğinin anlaşılması için şöyle bir misal getirecek olursak: Bakırı (Cu) ele alalım. Görüldüğü gibi bakırın çözünürlüğü pH yaklaşık 6'dan, pH yaklaşık 8.8'e kadar azalmakta, pH 8.8'den sonra ise artmaktadır. pH 12'de bakırın çözünürlüğü kabaca yaklaşık 0.1 mg/L'nin üzerine kadar gider. Görüldüğü gibi bakırda çöktürmenin ideal, optimum pH değeri yaklaşık 8.8'dir. Kimyasal arıtma işlemi sırasında bakırı çöktürmek için pH bu aralığa getirilir, ve bakır çökmeye başlar. Yukarıda da bahsedildiği gibi, tabii ki çökme işlemi sadece nötralizasyon ile yapılmaz. Bu sürece karıştırıcı,  koagülasyon (pıhtılaştırma) ve flokülasyon (yumaklaştırma) kimyasalları da dahil edilerek, çökme kalitesi ve hızı artırılır.

    

    Bu esaslar dahilinde yapılan kimyasal çöktürme işlemi aslında her sektör için özel denilebilir bir hassasiyettedir. Hatta aynı metal kaplama işini yapan iki işletme düşünelim, ikisi de siyanürsüz bazik çinko kaplama yapıyor olsun. Yine de iki firmanın da endüstriyel atık suyunun karakteri farklılık gösterebilir. Bunun sebebi kaplama yaptıkları malzemelerin farklı olabilmesidir. Temel olarak, arıtma işleminde aynı iş akım şeması iki işletme için de iş görür gibi olsa da, böyle durumlarda dahi ezberden gidilmemeli ve jar testi yapılmalıdır.

    

    Kısaca jar (kavanoz) testinden de bahsetmek gerekirse, bir nevi atıksuyu karakterize etme işlemi, gerçek arıtmanın simülasyonu, bir çeşit prototip arıtma işlemidir. Arıtılacak atıksuyun küçük bir miktarı ile arıtma işlemi yapılır. Bu genelde 1 litrelik bir atıksudur. Bu işlem esnasında artıma süreci belirlenir. Hangi pH derecesinde ne kadar karıştırılacağı ve hangi pıhtılaştırıcı ve yumaklaştırıcı kimyasallardan ne kadar kullanılacağı belirlenir. Bu oranların miktarları da doğru orantı formülleri ile reaksiyon tankına tatbik edilerek gerçek arıtma işleminde kullanılacak miktarlar ve süreler belirlenir. Jar testi, deneme yanılma çalışması için de uygulanabilir bir yöntemdir.

    

    Sahadan edindiğimiz tecrübeye bakarak söyleyebilirim ki: Bazen atısuyunu sürekli arıtan ve limitlerde problem yaşamayan bir işletmenin arıtması bile günü geldiğinde limit değerlerinde problem yaşayabilir. İşletmenin faaliyetinde ve atıksu kaynaklanan ünitelerinde bir farklılık yoktur ama öngörülemeyen bir değişiklik meydana gelmiştir. Mesela metal kaplama ünitesi için konuşacak olursak kaplanan malzemenin alaşım oranı değişmiştir ki fark edilemez ya da arıtma kimyasallarından birinin kalitesinde değişiklik olmuştur ki bunu da fark etmek çok zordur. Hava sıcaklıklarının düşmesi ya da artması bile, arıtma kalitesini etkileyebilir ve değiştirebilir.

    

    Tüm bu sebeplerle en problemsiz arıtma işlemlerinin yapıldığı firmaların atıksuyu bile en az 3 ayda bir jar testinden geçirilmeli ve kontrol edilmelidir. Gerekirse arıtmada kullanılan iş akım şeması değiştirilmelidir.