
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.
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.