Tekstil atıksularının arıtılması
Transcript of Tekstil atıksularının arıtılması
1. GİRİŞ
Sanayi devrinin başlangıcından günümüze kadar geçen süre içinde bir ülkedeki
endüstriyel çabalar ve bu yolla elde edilen teknolojik ilerlemeler o ülkenin
gelişmişliğinin bir göstergesi sayılmaktaydı. Fakat günümüzde gelişmişlik ve buna
paralel olarak toplum refahına, fabrikaların artan kapasite ve sayılarının olumlu etki-
lerinin yanında; neden olduğu çevre kirliliği önemli boyutlara ulaşmıştır. Gerek Dün-
ya'da gerekse ülkemizde çevre kirliliği son yıllarda önemli boyutlara ulaşmıştır.
Bu konuda alınacak önlemler gerçekçi yasal düzenlemelerle desteklenmedikçe
başarısızlıkla sonuçlanmaya mahkumdur.
Endüstri kuruluşlarının esas amacı, çok sayıda ve çeşitte ürün üretmektir.
Ancak bu üretim esnasında oluşan katı, sıvı, gaz fazlardaki atıklar büyük sorunlar
oluşturmaktadır. Bu atıklar genelde evsel atıklara nazaran daha karmaşık, daha toksik ve
endüstri dalının cinsine göre çeşitlilik arz eden atıklardır. Bu nedenle arıtma önlem
teknolojilerinin belirlenmesinde ve seçeneklerin ortaya konulmasında her endüstrinin
ayrı ayrı ele alınması gerekmektedir. Bu endüstrilerden biri de tekstil endüstrisidir.
Tekstil endüstrisi, Türkiye'de en hızlı gelişen sanayilerin başında gelmektedir.
Bu hızlı gelişim, büyük debilerde ve büyük konsantrasyonlarda kirlilik taşıyan
atıksuların arıtma gerekliliğini de beraberinde getirmiştir. Tekstil fabrikalarında üretim
aşamalarına göre çeşitli bileşim ve miktarlarda atıksular oluşmaktadır. Bu atıksuların
büyük kısmı ağartma, boyama ve yıkama işlemlerinden kaynaklanmaktadır. Asit, baz,
boya, deterjan, tuz ve kullanılan diğer kimyasallar atıksuda kirlilik yaratan başlıca
kirleticilerdir. Ülkemizde tekstil fabrikalarının üretim tipine göre atıksularını deşarj
ederken uymaları gereken kirlilik sınır değerleri Resmi Gazete'de yayınlanan Su
Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'nde yer almaktadır.
Bu amaçla bitirme ödevimizin kapsamında , tekstil endüstrilerinin prosesleri, bu
prosesler esnasında oluşan atıksuların karakteristikleri ve atıksularının arıtılabilirlikleri
incelenmiştir.
1
2. TEKSTİL ENDÜSTRİSİ
2.1. Tekstil Endüstrisinin Tanımı
Tekstil, doğal ve yapay liflerin önce eğrilerek düzgün ve kesintisiz bir ipliğe
sonra dokunarak kumaş, bez, halı ...vb. ürünlere dönüştürülmesini kapsayan işlemler
dizisidir. Çok eski çağlarda bir el sanatı olarak doğan, sonradan iplik eğirme ve
dokuma makinelerinin yapılması ile önemli bir sanayi dalına dönüşen tekstilin ham-
maddesi doğal ve yapay liflerdir.,
Doğal lifler elde edildikleri doğal kaynaklara göre üç kategoride incelenir:
-Bitkisel Lifler : Pamuk , keten, jüt, kenevir
-Hayvansal Lifler : Yün, ipek, tiftik
-Mineral Lifler : Asbest (amyant)
Asbest veya diğer adıyla amyant, 2-5 cm uzunluğunda ipek gibi parlak ve
yumuşak lifler halinde dizilebilen tek mineraldir. İplik gibi eğrilip dokunabilen veya
örülebilen bu lifler çok yüksek sıcaklıklarda bile erimediğinden itfaiyeci elbisesi ,
fırın eldivenleri gibi ısıya dayanıklı malzemelerin yapımında kullanılır.
Bunun yanında ; bilinen doğal liflerin niteliğini ve üretimini artırmak için
çeşitli kimyasal maddelerle üretilen naylon, orlon, terilen gibi ticari marka adlarıyla
tanınan ve bugün yüzlerce çeşidi üretilmiş olan sentetik lifler de vardır.
Sentetik liflere bir örnek de selülozun asetik asit ile oluşturduğu selüloz asetat
çözeltisinin sıcak hava içine püskürtülmesiyle oluşan asetat ipliği lifleridir.
Sentetik lifler günümüzde tekstilin hammaddesi olarak oldukça rağbet gör-
müşlerdir. Tekstil endüstrisi kategorisi , tıbbi ve fabrikasyon elyafları kullanılarak
kumaş ...vb. ürünleri üreten tesisleri kapsar. Fabrikasyon elyafları üretimi ve giyim
sanayii bu kategori dışındadır.
Ülkemizde ve Dünya'da tekstil endüstrisi, liflerin kullanım şartlarına ve
özelliklerine göre 3 dala ayrılır:
Pamuklu Tekstil Endüstrisi
Yünlü Tekstil Endüstrisi
Sentetik Tekstil Endüstrisi
2
2.2. Tekstil Endüstrisi Genel Prosesleri
Tekstil endüstrisinde üretimde yer alan proses ve işlemler, işlenen elyafa
bağlı olmaksızın tanım olarak birbirine benzerler. Endüstride uygulanan ana
işlemler, haşıllama, haşıl sökme, ağartma, merserize etme, boyama, apreleme olmak
üzere gruplanabilirler (Kırdar 1995).
Tekstil endüstrisinde işlenen genel elyaf çeşitleri ise pamuklu, yünlü ve sentetik
elyaflardır. Kullanılan elyafın özelliğine bağlı olarak bazı farklı üretim işlemlerine de
rastlanmaktadır; örneğin, yünlü ürünlere uygulanan karbonizasyon işlemi pamuklu
ürünlerde merserizasyon adını alır yada pamuk ve sentetik elyaflarda başlangıçta
yıkamayı gerektirecek bir kirlilik bulunmamasına karşılık, yün elyafların çok kirli
olmasından dolayı elyafın iplik haline getirilebilmesi için önceden yıkama işlemine tabi
tutulması gerekmektedir. Yünlü dokuma endüstrisini kirleticilik bakımından diğer
tekstil guruplarından ayıran en önemli fark bu yıkama işlemidir (Kırdar 1995).
2.2.1. Haşıllama
İnce kumaşların dokunması esnasında çok ince iplik kullanılır. Fakat bu
incelikteki iplik, dokuma sırasında maruz kalacağı gerilimlerin etkisiyle kopar. Bu tür
durumlarda, nişasta ve dekstrin gibi maddeler kullanılarak kumaş geçici olarak
sağlamlaştırılır. Bu işleme haşıllama denir (Kırdar 1995, EPA 1997, EPA 2000).
Haşıl maddesi, dokuma sırasında meydana gelebilecek aşınma ve kopmaları
önlemek için çözgü ipliklerine uygulanır. Böylece çeşitli mekanik zorlamalarla karşı
karşıya kalan lifler birbirine daha iyi yapışarak, daha kapalı, daha sağlam bir hale gelir
ve kayganlıklarının artması sağlanarak dokumada performans arttırılır (Kanlıoğlu
2000).
Haşıl maddeleri çoğunlukla doğal nişastalar, modifıye selülozlar ve
sentetiklerdir. Sentetik ipliklerde haşıl maddesi olarak nişasta bileşikleri yerine polivinil
alkol, karboksi metil selüloz ve poliakrilik asit gibi maddelerin kullanımı biyolojik
oksijen ihtiyacını azaltır. Atıksulardaki biyolojik oksijen ihtiyacını artıran en büyük
etkenler arasına haşıl maddeleri girmektedir (Kestioğlu 1992).
3
2.2.2. Yıkama ve haşıl giderme
Boyama ve apreleme kumaş hazırlamak için, haşıllama operasyonundan gelen
haşıl maddelerinin giderilmesi gerekir. Bu işlem, tekstil atıksularında toplam kirlilik
yükünün yaklaşık %50'sini oluşturur. Boyama ve apreleme için temiz kumaş
hazırlamak amacıyla sodyum hidroksit, klor, silikatlar, sodyum bisülfıt ve deterjanlar,
nişastanın hidrolizi için asitler ve enzimler kullanılır. Uygulanan elyafın cinsine göre;
kullanılacak kimyasal, suyun sıcaklığı ve temas süreleri değişir. Yıkama toplam atık
yükünün %30 artmasına sebep olur. Boyama proseslerinden önce haşıl maddelerinin
giderilmesi önemlidir. Aksi halde haşıl maddeleri boyanın elyafa nüfus etmesini
engeller veya boyanın rengini değiştirir (Kırdar 1995, EPA 1997, EPA 2000).
2.2.3. Ağartma
Haşıl sökme ve yıkama ile giderilemeyen renk verici maddeleri gidermek için
ağartma prosesi uygulanır. Doğal renklendiricileri gidermek için bu aşamada hidrojen
peroksit, sodyum hipoklorit, sodyum klorür ve SO2 gazı gibi maddeler kullanılır.
Bunlardan hidrojen peroksit özellikle pamuklu kumaşların ağartılmasında kullanılır.
Peroksit su ve oksijene bozunur ve çözünmemiş katı parçalar yada gözlenebilen artıklar
bırakır. Peroksit ilavesi atık akımında oksijen miktarını arttırır (Kırdar 1995, EPA 1997,
EPA 2000).
Ağartma prosesi 3 adımda gerçekleştirilir;
1. Kumaş; ağartıcı maddeler, aktifleştirici katkı maddeleri, stabilizör ve diğer gerekli
kimyasallarla doyurulur.
2. Kumaşın, yeterli sıcaklıkta, yeterli süre ağartıcıyla teması sağlanır.
3. Kumaş yıkanır ve kurutulur (Kırdar 1995, EPA 1997).
Tekstil atıksularında toplam BOİ'nin yaklaşık %5'i ağartma prosesinden
gelmektedir (EPA 1997).
4
2.2.4. Merserize etme
Merserizasyon işleminin asıl amacı pamuk elyafının parlaklığını düzenlemektir.
Merserizasyon sonucu, pamuklu lifleri daha pürüzsüz bir görünüm kazanır. Doğal
pamuklu elyaftan %20 daha kuvvetli bir hal alır ve boyamada affinitesi artar. Pamuklu
dokumaların arıtılması NaOH çözeltisi ile yapılmaktadır. Bu uygulama, daha çok
dokumanın boyanabilmesi ve absorblama karakterini düzeltebilmek içindir.
Merserizasyondan çıkan atıksular yüksek alkalinite ihtiva eder (Kırdar 1995, EPA 1997,
EPA 2000).
2.2.5. Boyama
Boyama işlemi bir çok yolla ve yeni boyalar, yardımcı kimyasallar eklenerek
yapılır. Kirlilik yükünün %20 - %40 ' mı oluşturmasına karşılık yüksek derecede
renklilik ve çok miktarda atık oluşturur (Kırdar 1995, EPA 1997, EPA 2000).
2.2.6. Apreleme
Fiziksel ve kimyasal özellikleri değişen "kumaşın işlenmesi apreleme olarak
adlandırılır. Apreleme işlemi ile görünüş, yumuşaklık, sağlamlık, pürüzsüzlük ve
parlaklık gibi özelliklerin daha iyi olması sağlanır. Kullanılan maddeler; nişasta (kola)
ve dekstrin kolası, doğal ve sentetik balmumu, sentetik reçineler, amonyum ve çinko
klorit, yumuşatıcı maddeler ve çeşitli özel kimyasallar içerir. Bu kimyasalların kullanımı
ile aşınma kalitesi düzelir, su geçirmeme, yanmama ve küflenmeme gibi özellikler
sağlanır (Kırdar 1995, EPA 1997, EPA 2000).
2.3. Tekstil Endüstrisinin Sınıflandırılması
2.3.1. Yünlü tekstil endüstrisi
Yünlü kumaş üretiminde hammadde, koyun yünüdür. Ancak koyun yününe
çoğunlukla viskoz ipeği veya sentetik lif katılarak karışım iplikler hazırlanır. Endüstride
kullanılan yünün özelliği, hayvanın cinsi, yaşı, sıhhati ve yaşadığı yerin iklim şartlarına
göre değişir. Hayvan üzerindeki yün, incelik - kalınlık, uzunluk - kısalık, elastikiyet ve
mukavemet açısından farklılık gösterir. Yün mikroskopta incelendiğinde üç kısım göze
5
çarpar: En dışta pullu bir tabaka, ortada nesiç ve en dışta ilik bulunur. Yün elyafı
15-50 mikron kalınlığında ve 5 - 30 cm uzunluğundadır. Her bir santimetresinde 2-
12 arası kıvrım vardır. Hayvanlardan gelen ham yün, ter ile oluşan ifrazat, toz, kum
gibi maddeler içerebileceğinden üretime katılmadan önce temizlenmesi gerekir. Bu
temizleme, soda ve sabunlu sularla yıkanarak yapılır. Yıkanan her 100 kg ham yünden
elde edilen temiz yün miktarına tekstil literatüründe randıman denir. Türkiye için yün
randımanı %50 dir (Vardar ve Şar 1998, Şengül 1991).
Ham yünün bileşiminde şu maddeler bulunur (Vardar ve Şar 1998):
Madde Miktar %
Su 2 - 2 4
Yağ 7 - 47
Ter 3 - 2 4
Pislik 2 - 2 3
Yün lifi 2 0 - 5 0
Bu sektörün üretim prosesi 10 kadar operasyondan oluşur. Ancak, bu
operasyonların yalnızca birkaçından atıksu çıkışı gözlenir. Öncelikle sektörün ham
maddesi olan yün, kırpıldıktan sonra temizlenir. Temizleme 2 temel kademede olur.
İlk aşamada sıcak suda eriyen yabancı maddeler yünden uzaklaştırılır. Sonra yün,
sabun ve soda çözeltisinde yıkanır ve sıkılarak suyu uzaklaştırılır. Bu aşamadan
sonra yün makinelerle parçalanır, taranır, eğirilir, dokunur ve boyanır. Boyamadan
sonra yün deterjan ve su banyolarında yıkanarak artık boyası uzaklaştırılır. Yün
prosesi sırasında bir ara bitkisel maddelerin karbonizasyonu için yün, zayıf
sülfürik asit çözeltisine batırılıp kuruyuncaya kadar sıkıştırılır Kullanılmış
sülfürik asidin zamanla dışarı
atılması bu aşamada çıkan yegane atıktır (Vardar ve Şar 1998).
Karbonizasyon ; yün üzerindeki bitkisel artıkların uzaklaştırılması
amacıyla yapılır. Bu maddeler uzaklaştırılmadığı taktirde boyama sırasında
boyanmadan kalır ve tarak ve eğirme işlemlerinde güçlükler çıkarır.
6
Karbonizasyon, anorganik asitlerle selülozik maddeleri hidroliz ederek, kırılgan bir
madde olan hidroselüloz haline dönüştürmektir (Başer 1992).
Karbonizasyondan sonra yünler dinkleme işlemine alınır. Dinkleme; yünlü
kumaşları sıkı ve yoğun bir hale getirmek için yapılan kontrollü keçeleştirme
işlemidir. Keçeleştirme için seyreltik asid çözeltileri ile bazik çözelti olarak sabun
çözeltilerinden yararlanılır (Başer 1992).
Daha sonra aşamada keçeleşmezlik sağlanır. Yünlü giysilerin keçeleşmesi
istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle keçeleşmede rol oynayan pulumsu yüzey ya
kimyasal reaktiflerle bozundurularak giderilebilir veya bazı kimyasal maddelerle
kaplanarak dışa doğru açılması önlenir. Pulların giderilmesi, klor ve alkollü potasyum
hidroksidle veya enzimlerle yapılır (Başer 1992).
Yün en son kademede ise, gerektiğinde NaOCl veya hidrojen peroksit ile
ağartılır. Buraya kadar olan işlemler yünün temizlenmesi işlemidir. Oluşan temiz yün
iplik haline getirilerek dokunur ve kuru ve yaş bitirme işlemlerine tabi tutularak yünlü
kumaş olarak satılır (Vardar ve Şar 1998).
Yünlü tekstil endüstrisinin ayrıntılı üretim şeması Şekil 2.1'de verilmiştir.
7
8TEFRİK (Ayırma)
Yıkama-Kurutma
Karbonizasyon
Dinkleme
Yapak Yıkama
Ağartma
Kurutma
HARMAN HALLAÇ
Taraklar
Cerler
Tops
BÜKÜM
Vigara baskı, Fiksaj Atıksu(BOI, TKM, boyalar)
Atıksu Boyama, yıkama(BOI, TKM, boyalar, metaller…)
İPLİK (Çözgü ipliği, iplik aktarma, atkı ipliği)
KUMAŞ DOKUMA
BİTİRME İŞLEMLERİ
Mamul kumaş
Ölçme-kontrol
Paketleme
Mamul yünlü kumaş
Şekil 2.1. Yünlü Tekstil Endüstrisi Akım Şeması ve Oluşacak Atıksu (Vardar ve Şar, 1998; Şengül, 1991; Başer, 1992)
Yün atıksularında, saman, diken, pıtrık, toprak, kum, alkali maddeler;
organik asitler, yağ ve H2S, boyalar, deterjanlar, kimyasal ve organik maddeler
bulunur. Yünün saflığına, kalitesine, boyar maddelerin çeşidine, deterjan türlerine
ve makine tiplerine göre atıklar farklıdır (Şengül 1991).
Yünlü tekstilde yünün yıkanması sırasında ve ön terbiye işlemleri
esnasında atıksular oluşmaktadır. Yünlü tekstil atıksularının genel özellikleri;
yüksek asidite, çeşitli organik maddeler, boyalar, aktif yıkama maddeleri, tuzlar
ve yüksek konsantrasyonda yağ içermeleri şeklinde özetlenebilir (Şengül 1991).
Yünlü tekstil endüstrisinin yıkama prosesinden çıkan atıksularda bol
miktarda yağ, AKM, BOİ5 ve alkalinite mevcuttur, l kg yünün yıkanması için
yaklaşık 100 L su gerekmektedir. Bu endüstride en fazla kirlilik yüküne sahip
atıksular, yıkama sularıdır. Yıkama suları yüksek derecede bulanıklığa ve kirli sarı
bir renge sahiptirler, bazik reaksiyon gösterirler ve yüksek oranda organik ve
anorganik kirlilik içerirler. Bu sularda kirlilik ve yağ emülsiyon halindedir ve
önemli ölçüde çökelebilir mineral madde içermektedirler . yıkama sularının ihtiva
ettiği kirlilikler ve miktarları Çizelge 2.1' de verilmiştir (Vardar ve Şar 1998).
Çizelge 2.1. Yün Yıkama Suyunun İhtiva Ettiği Kirlilikler (Vardar ve Şar 1998)
PARAMETRE MİNİMUM MAKSİMUM ORTALAMA
Yağ (mg/L) 3000 25800 8650
AKM (mg/L) 2400 30300 11500
Alkalinite (mg/L) 3430 29400 6780
B015 (mg/L) 1200 22000 5500
Yünlü tekstil atıksularında bulunan kirleticilerin üretim proses ve
metotlarına göre değişimi Çizelge 2.2' de verilmiştir (Göknil ve ark. 1984).
9
Çizelge 2.2. Yünlü Tekstil Atıksularındaki Kirleticilerin Üretim Proses ve
Metodlarına Göre Değişimi (Göknil ve ark. 1984)
BOI TKM
PROSES pH mg/L Toplamın m g / L
Yıkama
*Sabun- Alkali Metodu 9,5-10,5 63-71
1. Tekne 11900-27000 42116-76950
2. Tekne 2340-7350 16650-32532
3. Tekne 115-260 834-1424
*Deterjan-Na2SO4 Metodu 6,4-9,1
1 . Tekne 11000-25000 47108-91456
2. Tekne 775-1560 5024-7856
3 . Tekne 115-260 1052-2406
*Dinkleme ve Yıkama 9,0-10,7 21-27
1 . Sabunlama 3900-240000 11270-23120
2. Sabunlama 4000-40000 4516-5144
*Karbonizasyon ve Nötralizasyon 0,6-1
1 . Durulama 1,9-2,4 20-35 494-1988
1. Soda banyosu 7,9-9,0 21-36 8678-10884
Ağartma 6,0 390 0,4-1 908
Boyama 6-9 2418-5880
Asetik asit 4,8-8,4 1440-3450
Amonyum sülfat 5,0-8,3 - 140-1020
TOPLAM 6-11 100 7344-9160
2.3.2. Pamuklu tekstil endüstrisi
Pamuklu tekstil ürünleri ülkemiz ekonomisinde oldukça önemli bir yer
tutmaktadır. Bu önem ham madde olan pamuğun ülkemizde bolca yetiştirilmesinden
10
kaynaklanmaktadır. Ülkemizin başta gelen dış satım ürünlerinden olan
pamuklu dokuma ürünleri, A.T. ülkelerinin her türlü kısıtlamalarına rağmen hala
Avrupa'da alıcı bulmaktadır. Bunda pamuğun ülkemizde bolca yetişmesinin ve
işgücünün payı büyüktür (Vardar ve Şar 1998).
Pamuklu tekstil endüstrisinin ham maddesi olan pamuk, 1,5 m'ye varan
yüksekliği olan kozalı bir bitkidir. Kozanın ortasında pamuğun çekirdeği ve onun
etrafında da pamuk elyafları bulunur. Ham pamuğun işlenmesi için elyafın çekirdekten
ayrılması gerekir. Buna çırçırlama denir. Pamuk elyafları boyuna göre kısa, orta, uzun
olmak üzere üçe ayrılır. Bu ayırma kumaş yapımında çok önemlidir (Vardar ve Şar
1998).
Pamuk elyafı tek hücreden oluşmuş olup, tam kurumuş pamuğun %90'ını saf
selüloz oluştururken, %9'unu petkin, yağ ve tabii renk maddeleri ile albüminli maddeler
oluşturur, %1'lik kısmını da kül veren Ca, Mg, K bileşikleri kapsar. Pamuk elyafının
uzunluğu 20 - 45 cm arasında değişirken, kalınlığı ise 10 -15 mikron arasında değişir.
Elyafın her l santimetresinde 6 - 160 arası kıvrım bulunabilmektedir. Pamuk elyafının
rengi açık kreme kaçan beyaz olabileceği gibi esmer sarı renge kadar artan tonlarda
olabilir (Vardar ve Şar 1998).
Pamuk lifleri, çırçır makinelerinde liflerinden ayrıldıktan sonra balyalar halinde
iplik fabrikalarına gönderilir. Burada iplik haline getirildikten sonra, dokuma veya örme
işlemlerin yollanır. Her pamuklu kumaş, dokuma veya örme işleminden sonra tüketiciye
sunulmadan önce, terbiye işlemlerinden geçer. Bu işlemlerle kumaşın kusurları
düzeltilir, kullanışlı hale getirilir, boyama veya baskı şeklinde renklendirme yapılır ve
aprelenir. Pamuklu kumaşlarda terbiye işlemleri sırasıyla; yakma, haşıl sökme işlemi,
pişirme işlemi, ağartma işlemi, merserizasyon işlemi, boyama ve baskı işlemi, apre
(bitirme) işlemleri şeklindedir (Şengül 1991, Başer 1992).
Pamuklu tekstil proses akım şeması ve oluşacak atıklar Şekil 2.2' de görüldüğü
gibidir (Kanlıoğlu 2000, Şengül 1991).
11
Şekil 2.2. Pamuklu Tekstil Proses Akım Şeması ve Oluşacak Atıklar (Kanlıoğlu,
12
DOKUMA
Ham Kontrol
Makas
Yakma
Haşıl Sökme
Pişirme veağartma
Yıkama
Kurutma
HAM PAMUK
Harman Hallaç
Taraklama
Tarama
Cer Çekme
Fitil Çekme
Eğirme
İPLİK
Bobin
Çözgü İpliğiİplik Aktarma
Leverde Sarma
Haşıllama
Atkı İpliği
Katı atık (toz, atık elyaf)
Katı atık (toz, atık elyaf)
Katı atık (toz, atık elyaf)
Katı atık (atık iplik)
Atıksu (BOI, KOI, TKM)
Katı atık (kumaş, elyaf)
Toz
Katı atık (kumaş, elyaf)
Atıksu (BOI, TKM)
Atıksu (BOI, TKM, Alkalinite)
Atıksu (BOI, TKM, Alkalinite)
Atık sıcak hava
Satış ipliği
2000; Şengül, 1991)
Şekil 2.2. Pamuk Tekstil Proses Akım Şeması ve Oluşacak Atıklar (Devamı)
(Kanlıoğlu, 2000; Şengül, 1991)
Tekstil terbiye endüstrisi biyolojik olarak parçalanabilen yada parçalanamayan
birçok bileşik kullanır. Atıksudaki yabancı maddelerin çoğu biyolojik olarak
parçalanabilir olmasına rağmen, bazı' durumlarda açık kanala deşarjlar, biyolojik
ayrışma safhası boyunca kanalizasyon suyunun oksijen seviyesini,sağlıklı su kalitesi
13
Merserizasyon
Nötralizasyon
Yıkama
APREBOYAMA BASKIFiksaj Yıkama Yıkama
Atıksu Atıksu Atıksu Atıksu Atıksu
(KOI, TKM) (BOI, KOI, TKM) (KOI, Renk, Deterjan, TKM)
Gergefli Kurutucu
Kalandır
Kalite Kontrol
Katlama
AMBALAJLAMA-SATIŞ
Katı atık (atık kumaş)
Atıksu (BOI, TKM, Alkalinite)
Atıksu (BOI, Alkalinite)
Atıksu (BOI, Alkalinite)
için gerekli değerin altına düşürebilir ve suyun bozulmasına öncülük edebilir. Kimyasal
madde ve suyun yoğun miktarda kullanımı, fazla miktarlarda ve çok kirli atıksuların
oluşumuna neden olur. Tekstil proseslerinde oluşan atıksu miktarlarını temsil edebilecek
gerçekçi bir aralığı önceden söylemek zor olmasına rağmen, ETIP (Europen
Technologies Information Programme)'nin tekstil endüstrisi üzerinde yaptığı çalışma
göstermiştir ki, l kg kumaş terbiyesi için 0,08 - 0,15 m 3 su tüketilirken, 12-20
ton/gün'lük bir üretime karşılık 1000 - 3000 m3/gün değerinde atıksu oluşmaktadır
(Kanlıoğlu 2000).
Aşağıda da görüldüğü gibi tekstil prosesleri çeşitli atıksu türlerinin oluşumuna
neden olur:
Ağartma prosesinden gelen atıksular, NaOH, H2O2, çeşitli anyonik stabilizör
türleri ve deterjanlar içerebilirler.
Merserizasyon prosesi atıksuları, hem kullanılmış NaOH hem de
ıslatma maddelerinin bazı ara reaksiyon ürünlerini ve deterjanları içerir.
Boyama ve baskı proseslerinden gelen atıksular kalıntı boyarmaddeler ve
kimyasal maddeleri içerir.
Boya mutfağı atıksuları, üre, sodyum karbonat, amonyum hidroksit ve diğer
bazı kimyasalları içerir.
Kazan daireleri, içerisinde fazla miktarda TCK, kimyasal kalıntılar ve
çamur bulunduran önemli miktarda atıksu oluşturur.
Şablon dairesi olan tekstil işletmelerinden gelen atıksular yüksek miktarda
krom, KOİ, sülfat içerir.
Laboratuarlardan gelen atıksular yüksek oranlarda BOİ ve KOİ değerlerine
sahiptir (Kanlıoğlu 2000).
Pamuklu tekstil işletmelerinden gelen proses atıksularının karakteristiği,
pamuklu tekstil terbiyesi atıksularına ait atıksu karakterizasyonu ve pamuklu tekstil
endüstrisinde oluşan yüzde olarak-atıksu debileri ve kirlilikleri sırasıyla; Çizelge
14
2.3, Çizelge 2.4 ve Çizelge 2.5' de verilmiştir.
Çizelge 2.3. Pamuklu tekstil işletmelerinden gelen proses atıksularının
karakteristiği (Kanlıoğlu 2000)
PARAMETRE GEÇERLİ ARALIK (ppm) NEQS* (ppm)
pH 8-11 6-10
BOI5 120-440 80
KOI 300-1100 150
TCK 200-5000 3500
TAKM 50-120 150
Yağ-Gres 11- 45 10
Krom 0,5-2,5 0,1
*NEQS; Ulusal Çevre Kalite Standartları
Çizelge 2.4. Pamuklu Tekstil Terbiyesi Atıksularına Ait Atıksu Karakterizasyonu
(Kanlıoğlu 1998, Kanlıoğlu 2000)
PROSES PH BOI
(ppm)
TOPLAM KATI
MADDE (ppm)
Haşıl sökme 4-8 1700-5200 16000-32000
Kaynatma 10-13 680-2900 7600-17400
Pişirme 11-13 50-110 -
Ağartma 9-11 90-1700 2300-14400
Merserizasyon 9-12 45-100 600-1900
Boyama 6-12 80-500 2000-20000
Baskı 6-11 100-600 500-1000
15
Çizelge 2.5. Pamuklu Tekstil Endüstrisinde Oluşan Yüzde Olarak Atıksu Debileri
Ve Kirlilikleri (Marangozoğlu 1994, Lomas 1993)
PROSES SU İHTİYACI (%
olarak toplam )
BOI
(%)
KİRLETME
(%)
Haşıl sökme 5 22 >50
Hidrofilleştirme 1 54 10-25
Ağartma 46 - 3
Merserizasyon 2 5 <4
Boyama 8 5 10-20
Baskı 7 6 10-20
Yıkama 30 1 5
Bitim 1 7 15
2.3.3. Sentetik tekstil endüstrisi
Bu tekstil endüstrisinin ham maddesi, çeşitli kimyasal reaksiyonlar sonucunda
üretilmiş olan sentetik liflerdir. Tekstil sektöründe kullanılan sentetik lifler genel
olarak ikiye ayrılırlar;
1- Selülozik Elyaflar : Rayon, selüloz, asetat
2- Selülozik Olmayan Elyaflar : Naylon, polyester, akrilikler (Vardar ve Şar 1998).
Bu tekstil dalı, tek bir endüstri halinde olmayıp, her sentetik elyafını ayrı ayrı
üreten farklı sanayiler halindedir. Örneğin; bir sentetik tekstil fabrikasında rayon üretimi
yapılırken, başka bir fabrikada naylon , polyester veya akrilikler üretilebilmektedir
(Vardar ve Şar 1998).
Üretim sırasında, sentetik maddelerin çok az nemlenebilmesi nedeniyle, işlemler
sırasında statik elektrik problemi olabilir. Bunu azaltma amacıyla antistatik yağlar
kullanılmaktadır. Bu yağlar aynı zamanda yağlama ve apreleme maddelerinin de yerini
16
tutarlar (Vardar ve Şar 1998).
Bunların başlıcaları şunlardır; polivinil alkol, stiren esaslı reçineler, polialkilen
glikoller, poliakrilik asit ve polivinil asetattır. Bu maddeler temizleme esnasında
ürünlerden uzaklaştırıldığında kirliliğe neden olurlar (Vardar ve Şar 1998).
Selülozik ve organik polimerlerin elyafları pamuk ve yünlülere karıştırılarak ve
ayrı olarak iplik hazırlama, haşıl sökme, boyama ve apreleme işlemlerinden geçerler.
Boyamada asit, bazik dispers, naftal gibi boyalar kullanılır. İpek iplik üretimi
aşamalarında,, ipek çekimi, liflerin terbiyesi, yıkama, ağartma, boyama işlemleri vardır
(Vardar ve Şar 1998).
Bütün sentetik tekstil endüstrilerinin üretim prosesleri hemen hemen aynıdır.
Farklılıklar genelde iplik üretimi aşamalarında görülmektedir. Genel olarak sentetik
tekstil endüstrisi prosesleri ayrıntılı akım şeması Şekil 2.3' te verilmiştir (Vardar ve Şar
1998).
17
Şekil 2.3. Sentetik Tekstil Endüstrisi Üretim Prosesleri (Vardar ve Şar, 1998)
Sentetik tekstil endüstrisi atıksularmda bulunan kirleticilerin başlıcaları: boya,
sentetik deterjanlar, antistatik yağlayıcılar, yumuşatıcılar, kloritler, hidrojen peroksit,
esterler, sülfolanmış yağlardır (Vardar ve Şar 1998).
Buna göre Çizelge 2.6’da çeşitli sentetik tekstil endüstrilerinin prosesleri ve
atıksu özellikleri verilmiştir (Vardar ve Şar 1998).
18
İPLİK ÜRETİMİ
Aktarma
Büküm
Fikse
Çözgü
DOKUMA
Ham Kontrol
Yıkama
Apreleme
Metreleme
SEVKİYAT
Haşıllama
Çizelge 2.6. Sentetik Elyaf Proseslerindeki Belli Başlı Kirleticiler (Vardar ve Şar
1998)
ELYAF PROSES KİRLETİCİ
Rayon Temizleme ve boyama Yağ, boya, sentetik deterjan ve antistatik
yağlayıcılar
Temizleme ve ağartma Sentetik deterjan ve hidrojen peroksit
Tuz banyosu Sentetik deterjan, klorit ve sülfatlar
Asetat Temizleme ve boyama Antistatik yağlayıcılar, boya, sülfolanmış
yağlar, sentetik deterjan, ester, yumuşatıcı
Temizleme ve ağartma Sentetik deterjan ve hidrojen peroksit veya klor
Naylon Temizleme Antistatik yağlayıcılar, sabun, tetra sodyum *
pirosülfat, soda, yağ esterleri
Geliştirilmiş boya ile boyama Boya, NaNOs, HCI, sülfolanmış yağlar
Ağartma Perasetik asit
Akrilik ve
moda
akrilik
Boyama Boya, formik asit, ıslatma vasıtası, sülfatlar,
aromatik aminler, geciktirme vasıtası
Isıl boyama Asit
Ağartma Klorit
Temizleme Sentetik deterjanlar ve çam yağı
Taşıyıcılarla boyama Klorobenzen, sıcak su, boya, fenil metil,
karbonol boya
Çeşitli sentetik elyaf atıksularının kirlilik yükleri Çizelge 2.7' de
verilmiştir (Göknil ve ark. 1984).
19
Çizelge 2.7. Çeşitli Sentetik Elyaf Atıksularının Kirlilik Yükleri (Göknil ve ark. 1984)
PROSES ELYAF pH BOI (mg/L) TKM (mg/L)
Temizleme Naylon 10,4 1360 1880
Akrilik 9,7 2190 1874
Polyester - 500-800 -
Temizleme ve
boyama
Rayon 8,5 2832 3334
Asetat 9,3 2000 1778
Boya Naylon 8,4 368 641
Akrilik 1,5-3,7 175-2000 833-1968
Polyester - 480-27000 -
Tuz banyosu Rayon 6,8 58 4890
Son temizleme Akrilik 7,1 608 1191
Polyester - 650 -
2.4. Boyar Maddelerin Sınıflandırılması
Boyalar birinci bileşen olarak boyarmaddeleri ve ikinci bileşen olarak
bağlayıcıları içerirler. Boyarmadde pigmentleri dekoratif ve koruyucu özelliklere
sahiptirler, buna karşılık bağlayıcılar (reçine veya polimerler) pigment taneciklerini
birlikte tutmaya ve bunları yüzeye bağlamaya yararlar (Achkar 1989).
Boyar maddelerin sınıflandırılması; çözünürlük, kimyasal yapı, boyama
özellikleri ve kullanılış yerleri gibi çeşitli karakteristikleri göz önüne alınarak yapılır
(Özcan ve Ulusoy 1984):
20
2.4.1. Boyarmaddelerin çözünürlüklerine göre sınıflandırılması
2.4.1.1. Suda çözünen boyar maddeler
Boyarmadde molekülü en az bir tane tuz oluşturabilen grup taşır.
Boyarmaddenin sentezi sırasında kullanılan başlangıç maddeleri suda çözündürücü grup
içermiyorsa, bu grubu boyarmadde molekülüne sonradan eklemek suretiyle de
çözünürlük sağlanabilir. Ancak tercih edilen yöntem, boyarmadde sentezinde başlangıç
maddelerinin iyonik grup içermesidir. Suda çözünebilen boyarmaddeler tuz teşkil
edebilen grubun karakterine göre üçe ayrılır;
I. Anyonik suda çözünen boyarmaddeler
II. Katyonik suda çözünen boyarmaddeler
III. Zwitter iyon karakterli boyarmaddeler (Başer ve İnanıcı 1990).
2.4.1.2. Suda çözünmeyen boyar maddeler
Tekstilde ve diğer alanlarda kullanılan ve suda çözünmeyen boyarmaddeleri
çeşitli gruplara ayırmak mümkündür .
I. Substratta çözünen boyarmaddeler
II. Organik çözücülerde çözünen boyarmaddeler
III. Geçici çözünürlüğü olan boyarmaddeler
IV. Polikondensasyon boyarmaddeler
V. Elyaf içinde oluşturulan boyarmaddeler
VI. Pigmentler (Başer ve İnanıcı 1990).
2.4.2. Boyar maddelerin boyama özelliklerine göre sınıflandırılması
Bu sınıflandırmada, boyama teknolojisinde boyar maddenin kimyasal yapısı ile
değil onun hangi yöntemle elyafı boyadığına bakılır ve boyar maddenin
sınıflandırılması boyama özelliklerine göre yapılır (Dikmen 1998).
2.4.2.1. Bazik (katyonik) boyarmaddeler
Bunlar organik bazların hidroklorürleri şeklinde veya asetat tuzlan şeklindedir.
Yani renkli kısım katyondur. Pozitif yük taşıyıcı olarak N ve S atomu içerirler. Bazik
21
olarak etki ettiklerinden sulu çözeltide boyarmadde katyonu, elyafın anyonik
gruplarıyla, elyaf-boyarmadde tuzunu meydana getirir (Dikmen 1998, Özcan ve Ulusoy
1984).
Bazik boyarmaddelerin en karakteristik özellikleri parlaklıkları ve renk
şiddetidir. Genellikle asetik asit ve tannik asit yardımıyla boyama yapılır. 80-90°C de
polyakrilik elyafını hızlı bir şekilde boyarlar ve kumaştan ayrılmazlar (Dikmen 1998,
Özcan ve Ulusoy 1984).
2.4.2.2. Asit boyarmaddeler
Molekülde bir yada birden çok sülfonil grubu veya karbonil asit grubu içerirler.
Renkli bileşen boyarmadde anyonudur ve anyonik sınıfa girerler. Başlıca protein ve
poliamid elyafın boyanmasına yararlar (Dikmen 1998, Özcan ve Ulusoy 1984).
2.4.2.3. Direkt boyarmaddeler
Bunlar genellikle sülfonik asitlerin, bazen de karboksilli asitlerin sodyum
tuzlarıdır. Yani renkli kısmı oluşturan iyon anyon şeklindedir. Pek çoğu yapı bakımından
azo-boyarmaddeleri grubuna girer (Dikmen 1998, Özcan ve Ulusoy 1984).
Direkt boyarmaddelerin ucuz olmaları, boyama işlemlerinin çok basit oluşu ve
boyama esnasında elyafın yıpranmaması gibi özelliklerden dolayı tercih edilirler.
Genellikle selülozik elyafın boyanmasında kullanılırlar. Bazıları ise kağıt, deri, ipek ve
naylon boyamada kullanılırlar (Dikmen 1998, Özcan ve Ulusoy 1984).
2.4.2.4. Mordan boyarmaddeler
Bunlar asidik veya bazik fonksiyonel gruplar içerirler. Bitkisel ve hayvansal
elyaf ile kararsız bileşikler oluştururlar. Boyamadan önce mordanlama yapılır ve
mordan olarak Al, Sn, Fe, Cr tuzları kullanılır. Daha sonra krom bileşikleri katıldıktan
sonra boyama gerçekleştirilir (Dikmen 1998).
2.4.2.5. Reaktif boyarmaddeler
Elyaf üzerine kimyasal kovalent bağ ile bağlanan bu boyarmaddeler selülozik
elyaf, yün, ipek, poliamid boyamada kullanılırlar. Boyama sürekli, yarı sürekli
yapılabilir (Dikmen 1998).
22
2.4.2.6. Küpe boyarmaddeler
Küpe boyarmaddeler moleküllerinde en az iki oksijen atomu ihtiva eden
bileşiklerdir. İri, ince ve çok ince toz halinde bulunabilirler. Bunlar suda çözünmezler;
fakat sodyum hidroksit ve sodyum hidrosülfit gibi bir indirgenin etkisiyle suda
çözünebilen leuko bileşiklerine dönüşürler. Daha çok selülozik kısmen de protein
elyafının boyanmasında kullanılır. Işığa, yıkamaya, sürtünmeye karşı mukavemetleri
oldukça yüksektir (Dikmen 1998, Özcan ve Ulusoy 1984)
2.4.2.7. Dispers boyarmaddeler
Amino ve hidroksil grupları ihtiva eden düşük molekül ağırlıklı bileşiklerdir.
Dengede iken elyaf üzerine çekilmesi gayet iyidir. Fakat içine difüzyon oldukça
yavaştır. Dolayısıyla boyama uzun sürede gerçekleştiğinden pratik değildir (Dikmen
1998).
2.4.2.8. Sülfür boyalar
Sülfür boyalar nitro ve amino grupları içeren amino bileşiklerin sülfür veya
sodyum sülfid ile yüksek sıcaklıkta reaksiyonu sonucu elde edilir. Genellikle koyu
mavi, siyah, kahverengi gibi koyu renkleri kullanılır (Dikmen 1998).
2.4.2.9. Geliştirilmiş boyarmaddeler
Bu boyalar pamuk ve poliamid elyaflarının boyanmasında kullanılır. Her ne
kadar ışığa karşı mukavemetleri az ise de boyanan elyafın çabuk yıkanmasından dolayı
tercih edilirler (Dikmen 1998).
2.4.2.10. Anilin siyahı
Oksitleyici bir boyadır, çözülmez bir pigmenttir ve anilinin oksitlenmesiyle elde
edilir. Pamuk ve poliamid elyafının boyanmasında kullanılır. Mükemmel parlaklık
şiddetinden ve ekonomik olmasından dolayı tercih edilir (Dikmen 1998).
2.4.3. Boyar maddelerin kimyasal yapılarına göre sınıflandırılması
Bu sınıflandırmada molekülün temel yapısı esas alınabildiği gibi molekülün
23
kromojen ve renk verici özellikteki kısmı da esas kabul edilebilir. Aşağıda
boyarmaddelerin sentez ve pratik uygulamalarının göz önüne alındığı bir kimyasal
sınıflandırma verilmiştir (Başer ve İnanıcı 1990).
I. Azo boyarmaddeleri
II. Nitro ve nitrozo boyarmaddeleri
III. Polimetin boyarmaddeleri
IV. Arilmetin boyarmaddeleri
V. Aza (18) annulen boyarmaddeleri
VI. Karbonil boyarmaddeleri
VII. Kükürt boyarmaddeleri (Başer ve İnanıcı 1990).
Tekstil endüstrisinde kullanılan boyarmaddelerin özellikleri Çizelge 2.8'de
verilmiştir.
24
Çizelge 2.8. Tekstil Endüstrisinde Kullanılan Boyaların Karakteristik Özellikleri (EPA, 1997)
Boya
Sınıfı
Tanımı Metodu Uygulandığı
Elyaf Tipi
Fiksasyon
(%)
Oluşturduğu Kirleticiler
Asit Suda çözünebilen anyonik
bileşikler
Boya banyosu, yuvarlak tekneler,
sürekli boyama (halı)
Yün, naylon 80-93 Renk, organik asitler, fıkse edilemeyen boya artıkları
Baz Suda çözünebilir, çok parlak
boyalar
Boya banyosu, yuvarlak tekneler Akrilik, bazı
polyesterler
97-98 N/A
Direkt Suda çözünebilir, anyonik
bileşikler; selülozık elyafa
direkt uygulanabilir
Boya banyosu, yuvarlak tekneler,
sürekli boyama
Pamuk, rayon
(suni ipek) ,
diğer
selülozikler
70-95 Renk, tuz, fıkse edilmeyen boya artıkları, katyonik
fiksasyon kimyasalları, yüzey aktif maddeler, köpük
kırıcılar, düzgünleştirici, retarder ve apreleme
kimyasalları, seyrelticiler • Dispers Suda çözünemez Boya banyosu (yüksek ısılarda) ,
sürekli boyama
Polyester,
asetat, diğer
sentetikler
80-92 Renk, organik asitler, taşıyıcılar, fosfatlar,
düzgünleştiriciler, köpük kırıcılar, ağartıcılar,
parlaklaştırıcılar, dispersantlar, seyrelticiler
Reaktif Suda çözünebilir, anyonik
bileşiklerdir. En geniş ,boya
sınıfıdır.
Boya banyosu, yuvarlak tekneler, fular
soğuk besletme yöntemi, sürekli
boyama
Pamuk, diğer
selülozikler, yün
60-90 Renk, tuz, alkalinite, fikse edilmeyen boya artıkları, yüzey
aktif maddeler, köpük kırıcılar, seyrelticiler, apreleme
kimyasalları
Sülfür Sülfür ya da sodyum sülfit
içeren organik bileşikler
Sürekli boyama Yün, diğer
selülozikler
60-70 Renk, alkalinite, oksidan maddeler, indirgen
maddeler, fikse edilemeyen boya artıktan
Vat En eski boyalar; kimyasal olarak
daha kompleks, suda çözünmez
Boya banyosu, bobinde boyama,
sürekli boyama
Pamuk, diğer
selülozikler
80-95 Renk, alkalinite, oksidan ve maddeler, indirgen
maddeler
Kaynak: Profile of The Textile Industry, EPA, September 1997, Washington, p.35.
25
3. TEKSTİL ENDÜSTRİSİ ATIKSULARININ KAYNAK, MİKTAR VE
ÖZELLİKLERİ
Tekstil endüstrisinde atıksular miktar ve bileşim yönünden çok değişkendirler.
Bu atıksulardaki kirleticilerin birinci kaynağı liflerde mevcut olan doğal safsızlıklardır.
İkinci kaynak ise proseslerde kullanılan kimyasal maddelerdir. Tekstil proseslerinde
kullanılan boyalar, carrier'ler, krom ve türevleri ve sülfüre atıksularda bolca rastlanır
(Kestioğlu 1992).
Tekstil atıksularında kirliliğe sebep olan prosesleri 4 ana gruba ayırabiliriz;
I. Ham materyalde bulunan safsızlıkları gidermek için yapılan prosesler
II. Renklendirme prosesleri (baskı yada boyama ile mamulün renklendirilmesi)
III. Buruşmazlık, yanmazlık gibi özellikleri kazandırmak için uygulanan prosesler
IV. Lifte herhangi bir kimyasal madde ilavesi veya uzaklaştırılması yapılmaksızın,
kimyasal veya fiziksel özelliklerinin değiştirilmesi prosesleri (Marangozoğlu
1994).
Sonuncu grup hariç diğerlerinde, ya kimyasal madde ilavesi yada
uzaklaştırılması söz konusudur. Bu maddelerin ya life karşı düşük substantivitesi yada
hiç substantivitesi bulunmamaktadır (Marangozoğlu 1994).
Terbiye işi ile uğraşan kişiler için bu kimyasallar içinde en ciddi sorunu boyalar
ve kullanılan ajanlar teşkil etmektedir. Bu maddeler kullanıldığı zaman, en az %10-
20'si çözeltiye geri dönmektedir. Kullanılan elyafın tipi beraberinde getireceği kimyasal
atığın içeriğini de belirlemektedir (Marangozoğlu 1994).
Çizelge 3.1.'da tekstilde kullanılan elyaflardaki safsızlıklar verilmiştir
(Marangozoğlu 1994).
26
Çizelge 3.1. Tekstilde Kullanılan Elyaflardaki Safsızlıklar (Marangozoğlu 1994,
Calley ve ark 1995)
ELYAF BULUNDUĞU TEMEL ELYAFTAKİ PROSESTE
DURUM KOMPONEN
T
% AĞIRLIK KULLANILAN
KİMYASALLAR
Pamuk Doğal Yağlar, vakslar 10 NaOH, Na2CO3, ağartma
maddeleri
Ham yün Doğal Yağ ve 10 Na2CO3, sabun, deterjan
inorganik mad.
Diğer yün Doğal , çekim Yağ 10 Na2CO3, sabun
insan yapımı Üretim Yağlayıcılar, 2 Na2CO3, deterjan
elyaf anti statik ajan
Viskoz pet Dokuma Nişasta, yağ ve 5 Enzimler, asit
modifiye
nişasta
Diğer insan Dokuma Jelatin PVA 5 Deterjanlar
yapımı
Tam banyo esasına (çektirme yöntemi) göre normal bir boyama işleminde
renklendirilmek istenen tekstil mamulü uzun flotte oranında boyarmadde, kimyasal
ceza ve yardımcı maddeleri içeren banyoda uzunca bir süre muamele edilmektedir.
Boyama sırasında flottedeki boyarmadde tekstil mamulü tarafından çekilip alınmakta,
fakat belli bir süre sonunda; "flottede kalan boyarmadde o lifler tarafından alınan
boyarmadde" dengesi meydana gelmektedir. Bu denge oluştuktan sonra boyamaya ne
kadar devam edilirse edilsin, flottede kalan boyarmadde miktarı değişmemektedir
(Yakartepe 1986).
27
Normal bir boyama işlemi sonunda boyanan tekstil mamulü flotteden
çıkarıldıktan sonra geriye kalan boya flottesi kanala atılmaktadır. Kanala atılan flotte;
boyama sırasında lif tarafından alınmayan boyarmaddeleri, kimyasal ecza ve
yardımcı maddeleri içermektedir. Bunun yanında, flörte sıcak olarak kanala
atıldığından önemli ölçüde ısı enerjisi taşımaktadır. Atılan boyarmaddeler,
kimyasal maddeler ve ısı enerjisi ekonomik yönden bir kayıp sayılmakla beraber
atıksudaki kirlilik yükünü de önemli ölçüde arttırmaktadır (Yakartepe, 1986).
Çizelge 3.2'da bazı boyarmaddelerin boyama sonrasında lifte ve
atıksuda bulunma yüzdeleri ve atıksu karakteristikleri verilmiştir (Kanlıoğlu, 2000)
Çizelge 3.2. Boyarmadde fıkse oranları ve atıksu karakteristiği (Kanlıoğlu, 2000,
Hansen, 1997)
Boyarmadde grubu Elyafta kalan
boyarmadde
oranı (%)
Atıksuya geçen
boyarmadde
oranı (%)
Atıksu karakteristiği
Katyonik
boyarmadde
98 2 Zayıf asidik
Asit boyarmadde 95-98 2-5 Asidik, ağır metal tuzları
olabilir
Metal kompleks
boyarmadde
95-98 2-5 Asidik karakterli, metal tuzları
Direkt boyarmadde 80 20 Nötral, yüksek tuz kons., ağır
metal tuzları veya formaldehit
olabilir
Dispers boyarmadde 90 10 Nötral, çevre için zararlı
taşıyıcı kimyasallar (carrier)
Vat boyarmadde 95 5 Alkali, oksidasyon kimyasalları
olabilir.
Sülfür boyarmadde 60 40 Alkali, yüksek tuz kons., sülfür
bileşikleri
Reaktif boyarmadde 50-95 5-50 Alkali, yüksek tuz kons.
28
Tekstil-boyahane atıksuları genellikle alkali özellikte, işlenen boyanın hakim
renginde ve debisi yüksek atıksulardır. Pamuklu, yünlü ve sentetik endüstrilerinde
proses, kimyasal madde ve bitim işlemlerinin farklı oluşu, atıksuların karakterlerinin de
bir tekstil tesisinden diğerine çok değişmesine neden olmaktadır (Kestioğlu, 1992).
Her bir tekstil prosesinden çıkan atık yükü, her biri ayrı özelliğe sahip elyafların
çok sayıda olmasından dolayı geniş bir değişim aralığı gösterir. Bundan başka üretim
yöntemlerindeki teknolojik farklılıklar ve mevcut olabilecek diğer birçok değişkenler göz
önüne alındığında, aynı elyafı işleyen farklı tesisler arasında da değişimler vardır. Her ne
kadar, miktarlar değişebilirse de, atıksu özellikleri aynı elyafı işleyen bütün tekstil
fabrikaları için genellikle benzerdir (Göknil ve ark, 1984).
Pamuk ve sentetik elyaflar, herhangi bir terbiye işlemine alınmadan önce kumaş
halinde dokunur. Yün ise, kumaş halinde dokunmadan önce genellikle yıkanır ve
boyanır. Her iki durumda da dokuma prosesi, haşıllar ve antistatik yağlayıcı maddelerle
indirekt olarak atık yüküne etki eder (Göknil ve ark, 1984).
Yün endüstrisi atıksuları, yüksek BOİ, yüksek katı madde konsantrasyonu ve
yüksek yağ muhtevası ile karakterize edilir. Boyama atıksuları, bilinen atıksu arıtma
metotları ile giderilmesi son derece zor olan renk içerir. Yün yağı, tesis çıkış suyunun
verimli bir biyolojik arıtıma tabi tutulabilmesi için ön arıtma gerektirdiğinden ayrı bir
problem kaynağını teşkil eder. Pamuklu tekstil ürünlerinin terbiye işlemlerinden ortaya
çıkan atıklar, yağ içermemesi ve nispeten düşük katı madde konsantrasyonu ile yünlü
tekstil atıklarından daha az kirleticilik özelliği gösterir. Bunun yanı sıra, pamuklu tekstil
endüstrisini karakterize, eden diğer atıksu özellikleri, yüksek BOİ ve aşırı renk
içermeleridir. Sentetik ürünlerin terbiye prosesi atıksuları, kirletici madde miktarları ve
özellikleri bakımından pamuklu tekstil terbiyesi atıklarından genellikle daha düşüktür.
Sentetik atıksularını diğerlerinden ayıran bir özellik, boyamada metalik iyon içeren
boyalar kullanıldığı zaman bu suların toksik olabilmesidir. Bitmiş kumaşın birim
miktarı başına ortaya çıkan kirletici miktarları kullanılan elyaf tipine göre değişir.
Sentetik tekstil boyama atıklarındaki toksik madde konsantrasyonları önemli ölçüde
olduğu zaman, biyolojik arıtımı geciktirebilir veya durdurabilir. Böyle durumlarda,
29
biyolojik arıtmadan evvel veya belediye kanallarına deşarj etmeden önce kimyasal ön
arıtma gerekli olacaktır (Göknil ve ark., 1984).
Tekstil endüstrisi atıksuları, sodyum hidrosülfıt, sodyum klorür, asetik asit,
sodyum bikromat ve benzerleri gibi boyamada kullanılan kimyasal maddeler ile birlikte
sülfür, küp, reaktif, dispers ve diğer boya tiplerinin tüm renk aralıklarını içine alan
boyar maddeleri ihtiva eder (Göknil ve ark., 1984).
Ayrıca, bu tür atıksular ıslatma ve yıkama maddeleri olarak kullanılan
noniyonik, anyonik, ve katyonik yüzey aktif materyalleri ihtiva edebilir. Bunun yanı sıra,
tekstil mamullerinin terbiyesinde kullanılan çeşitli kimyasal maddeleri de
bulundurabilirler (Göknil ve ark., 1984).
Atıksularda bulunan kimyasal maddeler; polivinil asetat, polivinil alkol, nişasta,
üre - formaldehit reçineleri, melamin - formaldehit reçineleri, triazone - formaldehit
reçineleri, uron reçineleri, etilen üre-formaldehit reçineleri, düzeltilmiş
etilen - üre - formaldehit reçineleri ve azot içeren materyallerin formaldehit
kondensatları. Ayrıca, terbiye işlemlerinden atık olarak, akrilik polimerlerin sulu
çözeltileri veya dispersiyonları ile katyonik ve elyaf reaktif tiplerinde olan polietilen
tipin yumuşatıcıları gelmektedir. Bu terbiye atıkları ayrıca, genellikle magnezyum
klorür, çinko nitrat, çinko klorür, çinko fluoborat ve diğer organik tuzlar şeklinde
katalizörler ihtiva eder. Ayrıca, tekstil endüstrisi atıksularında karboksimetilselüloz,
tabii mumlar, pektinler ve diğer haşıllama materyalleri gibi büyük miktarlarda haşıl
maddesi vardır. Birçok pamuklu tekstil işlemlerinde kullanıldığından atıksularda
sodyum hidroksit de bulunur (Göknil ve ark., 1984).
Tekstil endüstrisi atıklarındaki kirleticiler ya çözünmüş yada süspansiyon
halindedir. Biyolojik oksijen ihtiyaçları oldukça yüksek ve sodyum hidroksit ihtiva
ettiği için pH değeri 7'nin yukarısındadır (Göknil ve ark., 1984).
30
3.1. Tekstil Endüstrisi Atıksularında Alt Kategorizasyon
Endüstriler, atıksu karakterizasyonu, tesis içi kontrol, proses farklılıkları gibi
faktörler göz önüne alınarak bir sınıflandırmaya tabi tutulduğunda, arıtma sistemi
seçiminde kolaylıklar sağlanacaktır. Arıtma kademelerinin belirlenmesinden sonra
endüstrilerin sağlaması gereken standartlar oluşturulabilir. Bu yaklaşım, kirlenme bazlı
alt kategorizasyonun amacını oluşturmaktadır (Dikmen 1998, Göknil ve ark., 1984,
Yapraklı, 1997).
Alt kategorizasyon yapılırken üretim prosesi ile ilgili değerlendirmelerin
yanında atıksu karakterine ait tüm faktörler de dikkate alınmalıdır. Kirlenme bazlı alt
kategorizasyon için göz önüne alınacak faktörler aşağıda belirtilmiştir (Dikmen 1998,
Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Üretim Teknolojisi
Ürün Cinsi
Hammadde
Su Kullanımı
Tesis Büyüklükleri
Tesis Yaşı, Verimleri
Personel Durumu
Atıksu Özellikleri
Atıksu Arıtma Teknolojisi
Yatırım Maliyetleri
Diğer Kirleticilerin Durumu (Dikmen 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Endüstrilere ait bilgilerle alt kategorizasyonun oluşturulmasında kullanılan
metotların başında işlenen elyafın cinsine (yün, pamuk, sentetik elyaf) göre
sınıflandırma gelmektedir. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'ne göre tekstil sanayi
atıksuları yedi alt kategoriye ayrılmaktadır (Dikmen 1998, Göknil ve ark., 1984,
Yapraklı, 1997).
31
1. Açık Elyaf, İplik Üretimi ve Terbiye
2. Dokunmuş Kumaş Terbiyesi ve Benzerleri
3. Pamuklu Tekstil ve Benzerleri
4. Yün Yıkama, Terbiye, Dokuma ve Benzerleri
5. Örgü Kumaş Terbiyesi ve Benzerleri
6. Halı Terbiyesi ve Benzerleri
7. Sentetik Tekstil Terbiyesi ve Benzerleri (Dikmen, 1998, Göknil ve ark.,
1984,
Yapraklı, 1997).
Diğer bir yaklaşım şekli ise alt kategorizasyonun imalat proseslerine, kullanılan
hammaddelere, son ürünlere, su kullanımına ve atık karakteristiklerindeki benzerliklere
dayandırılarak yapılmasıdır. Burada kullanılan alt kategorizasyon kirlilik bazlı olup,
Tekstil Endüstrisinde bu amaçla on alt kategori kullanılmaktadır (Dikmen, 1998, Göknil
ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
1. Yapağı Yıkama Alt Kategorisi
2. Yünlü Kumaş Son İşlemler Alt Kategorisi
3. Az Su Kullanılan İşlemler Alt Kategorisi
4. Dokunmuş Kumaş Son İşlemler Alt Kategorisi
5. Örgü Kumaş Son İşlemler Alt Kategorisi
6. Halı Üretimi Son İşlemler Alt Kategorisi
7. Stok ve Elyaf Son İşlemler Alt Kategorisi
8. Dokusuz Yüzeyli Kumaş Üretimi Alt Kategorisi
9. Keçeleştirilmiş Kumaş Üretimi Alt Kategorisi
10. Koza İşleme ve Doğal İpek Üretimi Alt Kategorisi (Dikmen, 1998, Göknil ve
ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Tekstil Endüstrisinde kullanılan hammaddeler, son ürünler, su kullanımı ve
atıksu özelliklerinin benzerlikleri göz önüne alınarak EPA (Environmental Protection
32
Agency) tarafından belirlenen Tekstil Endüstrisi alt kategorileri aşağıda verilmiştir
(Dikmen 1998).
I. Yapağı Yıkama Alt Kategorisi
II. Yünlü Kumaş Son İşlemleri
III. Az Su Kullanılan İşlemler
IV. Dokunmuş Kumaş Son İşlemleri
V. Örgü Kumaş Son İşlemleri
VI. Halı Üretimi Son İşlemleri
VII. Stok ve Elyaf, Boyama ve Son İşlemleri (Dikmen 1998).
Halı üretimi dışında tüm yünlü kumaş işlemleri I. ve II. kategorilerin; pamuk ve
sentetik üretimi III., IV., V. ve VII. kategorilerin; halı üretimi III. ve VI. kategorilerin
kapsamındadır (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
3.1.1. Yapağı yıkama alt kategorisi ve atıksuları
Tekstil endüstrisinin bu alt kategorisi, ham yün elyafı ve diğer hayvan kıllarının
temizlendiği tesisleri kapsar. Diğer alt kategorilerden farklı bir özellikte olup yün elyafı
ve hayvan kıllarının önemli ölçüde bir ön temizlemeyi gerektirmesinden dolayı yapağı
yıkama, kendine özgü bir özellik taşımaktadır. Bu proseste ham yapağı iplik üretimine
sokulmadan önce yıkanmalıdır. Ham yün, ayırma ve harmanlama işlemlerine tabi
tutulduktan sonra, deterjan, sabun ve soda ilavesiyle yık*anır, durulanır ve kurutulur.
Pamuk veya sentetikler bu aşamada yıkanmazlar. Yapağı yıkama, yün elyafında
bulunana istenmeyen maddeleri gidermek için uygulanır. Yıkamadan sonra su ortamına
geçecek ot, saman, yem, tohum, diken, gübre, koyun dışkı maddeleri, kum, toprak,
hayvanların tanınması için kullanılmış olan katran, boya ve yapıştırıcı maddeler ile
hayvanları hastalık veya haşerelere karşı korumak için kullanılmış olan ilaçlı maddeler
kirlilik yaratmaktadır (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Yapağı yıkama alt kategorisini atıksu karakterleri Çizelge 3.3'de verilmiştir
(Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
33
Çizelge 3.3. Yapağı Yıkama Atıksu Karakterleri (Dikmen 1998, Göknil ve ark. 1984,
Yapraklı 1997)
PARAMETRE BÎRİM DEĞER
Debi m3/gün 38-2800
BOI5 mg/L 310-6700
KOI mg/L 100-18000
TAM mg/L 120-13000
Sülfür mg/L 500
Yağ ve Gres mg/L 80-5000
Fenol μg/L Veri yetersiz
Krom μg/L 10-220
Renk APHA 2200
3.1.2. Yünlü kumaş son işlemler alt kategorisi ve atıksuları
Bu alt kategori, yün elyafı, diğer hayvansal kıl veya yün elyafı-hayvansal kıl
karışımı kumaşlara ağartma, yıkama, boyama, ateşe dayanıklı hale getirme, güve
yemezlik, vb. işlemlerinden birinin uygulanmasını kapsar. Ağartma işlemi, kumaşa
parlaklık özelliğinin verilmesidir. Yünlü kumaşlar için yalnız açık tonlarda boyanacak
kumaş ve trikotajlara uygulanır. Karbonizlemenin yer aldığı terbiye de bu alt kategori
kapsamındadır. Karbonizasyon, kirli yün liflerinde bulunan bitkisel artıkların yıkama ve
diğer işlemler sırasında giderilmeyen kısmının uzaklaştırılması için yapılan işlemdir,
malzemenin inorganik asitlerle veya ısıtılınca asidik özellik gösteren tuzlarla yüksek
sıcaklıkta işlem görmesidir. Yünlü kumaş son işlemleri değişken kimyasal kullanımı ve
yüksek kirlilik yükü oluşturması nedeniyle ayrı bir kategori olarak ele alınmıştır. Bu alt
kategoriye giren endüstrilerin atıksularında boyalardan kaynaklanan kromun bulunması
mümkündür (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
34
Çizelge 3.4’de bu alt kategoriye ait atıksu karakterleri verilmiştir (Dikmen,
1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.4. Yünlü Kumaş Son İşlemleri Atıksu Karakterleri (Dikmen, 1998, Göknil
ve ark., 1984, Yapraklı, 1997)
PARAMETRE BİRİM DEĞER
Debi m3/gün 190-16000
BOI5 mg/L 66-750
KOI mg/L 280-2000
TAM mg/L 17-240
Sülfür mg/L 1100-6000
Yağ ve Gres mg/L Veri yetersiz
Fenol μg/L 90-160
Krom μg/L 190-880
Renk APHA 1000-2000
3.1.3. Az su kullanılan işlemler alt kategorisi ve atıksuları
Bu alt kategori, iplik yapımı, dokuma, kumaş emprenyeleme, lastik kordu ve
kordu bezi emprenyeleme, halı tafting, halı tabanı yapımı gibi çok çeşitli kuru işlemleri
kapsar. Bu alt kategoride esas atık kaynağı işlemlerde kullanılan donanımdan sızma
sonucu oluşan atıksu ve yıkama sularıdır (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984,
Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.5'te az su kullanılan işlemler alt kategorisine ait atıksu
karakterleri verilmiştir (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
35
Çizelge 3.5. Az Su Kullanılan İşlemler Atıksu Karakterleri (Dikmen, 1998, Göknil ve
ark., 1984, Yapraklı, 1997)
PARAMETRE BİRİM DEĞER
Debi m3 /gün 23-1100
BOI5 mg/L 37-2600
KOI mg/L 120-3000
TAM mg/L 10-530
Sülfür mg/L 1000
Yağ ve Gres mg/L 80
Fenol μg/L 80
Krom μg/L 15-97
Renk APHA 10
3.1.4. Dokunmuş kumaş son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları
Bu alt kategori atıksu yükü bakımından tekstil endüstrisinin önemli bir alt
kategorizasyonunu oluşturmaktadır. Dokunmuş kumaşlara uygulanan haşıl sökme,
yıkama, ağartma, merserize, boyama, basma, apre gibi işlemleri kapsar. Dokuma işlemi
esnasında çözgü ipliklerinin yüzeyindeki elyaf uçlarım yatırarak tüylenmeyi önlemek,
iplik yüzeyini kaplayarak sürtünmeden dolayı zedelenmeyi azaltmak ve iplik bünyesine
girerek mukavemet ve elastikiyeti arttırmak için yapılan haşıllama işleminde ipliklere
tatbik edile haşıl maddesi ile birlikte küf gidericiler, mantar öldürücü ilaçlar gibi
önceden koruyucu uzaklaştırılması için haşıl sökme diye tanımlanan işlem uygulanır
(Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.6'da dokunmuş kumaş son işlemleri alt kategorisi atıksu karakterleri
verilmiştir (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
36
Çizelge 3.6. Dokunmuş Kumaş Son İşlemleri Atıksu Karakterleri (Dikmen, 1998,
Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997)
PARAMET
RE
BİRİM DEĞER
Debi m3/gün 34-21000
BOI5 mg/L 120-2600
KOI mg/L 370-2800
TAM mg/L 1-1300
Sülfür mg/L 20-5600
Yağ ve Gres mg/L 5-100
Fenol μg/L 14-1200
Krom μg/L 14-12000
Renk APHA 250-40000
3.1.5. Örgü kumaş son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları
Bu alt kategori, çoğunluğu örgü olan pamuklu veya sentetik kumaşlara
uygulanan yıkama, ağartma, basma, apre işlemlerini kapsar (Dikmen, 1998,
Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Dokunmuş kumaş son işlemlerinden farkı, haşıllama, haşıl sökme ve
merserizasyon işlemlerine gerek duyulmamağıdır. Bu sebeplerden dolayı kirlilik
yükü daha az olmaktadır. İşletmeye gelen örgü ham kumaş ya yıkama ve
ağartma maddeleriyle pişirme ve ağartmaya tabi tutulur, ya da deterjanla yıkanıp
durulanıp boyama işlemi uygulanır. Bu işlemlerden sonra örgü mamuller hazırdır.
Apre-ikmal, kumaşa istenilen özelliğin kazandırılması için yapılan işlemlerdir. (Su
geçirmezlik, buruşmazlık, ateşe dayanıklılık, metal kaplama saydamlık,
çekmezlik vb. Yünlü kumaşta ise keçeleşme özelliğinin engellenmesidir (Dikmen,
1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
37
Bu alt kategorinin alt bölümlerine ait atıksu karakterleri Çizelge 3.7 ve
Çizelge 3.8'de verilmiştir (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.7. Örgü Kumaş Son İşlemler Atıksu Karakterleri (Basit İşletme) (Dikmen,
1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997)
PARAMETRE BİRİM DEĞER
Debi m3 /gün 11-11000
BOI5 mg/L 60-1900
KOI mg/L 340-19000
TAM mg/L 21-2200
Sülfür mg/L 20-7100
Yağ ve Gres mg/L 14-460
Fenol μg/L 1-1700
Krom μg/L 13-600
Renk APHA 170-1500
Çizelge 3.8. Örgü Kumaş Son İşlemler Atıksu Karakterleri (Dikmen, 1998;
Göknil ve arkadaşları, 1984; Yapraklı, 1997)
PARAMETRE BİRİM DEĞER
Debi m3/gün 110-13000
BOI5 mg/L 120-920
KOI mg/L 540-3200
TAM mg/L 18-740
Sülfür mg/L 50-1500
Yağ ve Gres mg/L 6-110
Fenol μg/L 72-230
Krom μg/L 10-180
Renk APHA 37-940
38
3.1.6. Halı üretimi son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları
Halı üretiminde bazı yün ve pamukluların dışında genellikle sentetik iplik
(naylon, akrilik, polyester) kullanılmaktadır. Bu kategori tekstil esaslı halılara
uygulanan yıkama, ağartma, boyama, basma, ve apre işlemlerini kapsamaktadır. İşlemin
çoğunluğu hah terbiyesi olup, hah tafting, hah tabanı yapımı veya iplik boyama
işlemlerinde bulunan tesisler bu alt kategori kapsamındadır. Halı üretimi yapan
endüstrilerden kaynaklanan atıksuların miktan geniş bir aralığa sahiptir, hâli üretimi son
işlemleri alt kategorisinde uygulanan boyama ve baskı işlemlerinden kaynaklanan atıksu
miktan, diğer alt kategorilerde aynı işlemlerden kaynaklanan su miktarına göre
düşüktür. Sadece halı tafting ve/veya halı tabanı yapan işletmeler ise az su kullanılan
işlemler alt kategorisi kapsamındadır. Bazı fabrikalar halı tabanının kaplanması işlemini
aynı yerde veya fabrika dışında yapmaktadır (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984,
Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.9’da bu alt kategoriye ait atıksu karakterleri verilmiştir (Dikmen
1998, Göknil ve ark. 1984, Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.9. Halı Üretimi Son İşlemleri Atıksu Karakterleri (Dikmen 1998, Göknil ve
ark., 1984, Yapraklı, 1997)
PARAMETRE BİRİM DEĞER
Debi m3/gün 76-6900
BOI5 mg/L 190-560
KOI mg/L 280-2100
TAM mg/L 37-210
Sülfür mg/L 10-450
Yağ ve Gres mg/L 3-93
Fenol μg/L 1-1100
Krom μg/L 4-300
Renk APHA 65-1900
39
3.1.7. Stok ve elyaf son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları
Elyaf boyama son işlemlerinde, dokunmuş kumaş son işlemlerinden
farklı olarak, haşıllama ve haşıl sökme yoktur. Su kullanımı ve merserizasyon
işleminden dolayı örgü kumaş son işlemlerinden farklılık gösterir. Bu kategori,
elyafın yıkama, boyama ve son işlemlerini içerir. Dikiş ipliği, tekstil ye halı
elyafı esas üretimi oluşturur, Elyaf, doğal, sentetik ve bunların karışımından elde
edilmektedir. Yıkama, temizleme, ağartma, merserizeleme, boyama ve son
işlemleri bu alt kategoride yer almaktadır (Dikmen,1998, Göknil ve ark., 1984,
Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.10'da stok ve elyaf son işlemler alt kategorisine ait atıksu
karakterleri verilmiştir (Dikmen, 1998, Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997).
Çizelge 3.10. Stok ve Elyaf Son İşlemleri Atıksu Karakterleri (Dikmen, 1998,
Göknil ve ark., 1984, Yapraklı, 1997)PARAMETRE BİRİM DEĞER
Debi m3/gün 45-9600
BOI5 mg/L 43-1600
KOI mg/L 140-4800
TAM mg/L 2-4200
Sülfür mg/L 1-4400
Yağ ve Gres mg/L 1-180
Fenol μg/L 3-620
Krom μg/L 4-1600
Renk APHA 57-3000
40
3.2. Genel Olarak Kirletici Parametreler
Atıksuların kontrolünde göz önünde tutulması gereken toksik parametreler toplu
halde Çizelge 3.11’de verilmektedir. Söz konusu Çizelge EPA (Environmental Protection
Agency) tarafından önerilmiş olup, tekstil atıksularında bulunabilecek toksik
parametreleri belirlemektedir. Aynı kuruluş, bu parametrelerin 63 tanesinin çevre
açısından daha dikkatli olarak izlenmesi gerektiğini belirtmiştir. Seçilmiş olan bu
parametreler de toplu halde Çizelge 3.12' de yer almaktadır.
41
Çizelge 3.11. Endüstrilere Ait Atıksularda Bulunan Toksik Kirleticiler (EPA)
Parametre
No
Parametre Parametre
No
Parametre
1 Asenaften 28 3 ,3 ,diklorbenzidin
2 Akrolein 29 1,1-dikloroetilen
3 Akrilonitril 30 1 ,2-trans-dikloretilen
4 Benzen 31 2,4-diklorofenol
5 Benzidin 32 1 ,2-dikloropropan
6 Karbontetraklorür 33 1 ,2-dikloropropilen
7 Klorbenzen 34 2,4-dimetilfenol
8 1 ,2,4-triklobenzen 35 2,4-dinitrotoluen
9 Hegzaklorbenzen 36 2,6-dinitrotoluen
10 1 ,2-dikloretan 37 1 ,2-difenilhidrazin
11 1,1,1-trikloretan 38 Etilbenzen
12 Hegzakloretan 39 Floranten
13 1,1-dikloretan 40 4-klorofenil feııil eter
14 1,1,2-trikloretan 41 4-bromofenil fenil eter
15 1,1,2,2-tetrakloretan 42 Bis (2-Klorisopropil) eter
16 Kloretan 43 Bis (2-Kloretoksi) metan
17 Bis (Klormetil) eter 44 Metilenklorür
18 Bis (2-Kloretil) eter 45 Metilklorür
19 2-kloretilvinileter 46 Metilbromür
20 2-klornaftalan 47 . Bromoform
21 2,4,6-triklorofenol 48 Diklorbromometan
22 Paraklormeta krezol 49 Triklorflorometan
23 Kloroform 50 Diklordiflormetan
24 2-klorofenol 51 Klordibromometan
25 1,2-diklorbenzen 52 Hegzaklorbutadien
26 1,3-diklorbenzen 53 Hegzaklorsiklopentadien
27 1,4-diklorbenzen 54 Izofron
42
Çizelge 3.11. Endüstrilere Ait Atıksularda Bulunan Toksik Kirleticiler (EPA)
(Devamı)
55 Naftalen 84 Piren
56 Nitrobenzen 85 Tetrakloretilen
57 2-nitrofenol 86 Toluen
58 4-nitrofenol 87 Trikloretilen
59 2,4-dinitrofenol 88 Vinilklorür
60 4,6-dinitro-o-krezol 89 Aldrin
61 N-nitrosodimetilamin 90 Dieldrin
62 N-nitrosodifenilamin 91 Klordan
63 N-nitrosid-n-propilamin 92 4,4-DDT
64 Pentaklorfenol 93 4,4-DDE
65 Fenol 94 4,4-DDD
66 Bis (2-Etilheksil) ftalat 95 Alfa-endosulfan
67 Butil benzil ftalat 96 Beta-endosulfan
68 Di-n-butil ftalat 97 Endosulfan sülfat
69 Di-n-oksil ftalat 98 Endrin
70 Dietil ftalat 99 Endrin aldehit
71 Dimetil ftalat 100 Heptaklor
72 1-2-benzantrasen 101 BHC-hegzalekorsiklohegzan
73 3,4-benzopiren 102 Alfa-BHC
74 3 ,4-benzofloranten 103 Beta-BHC
75 1 1,12-benzofloranten 104 Gama-BHC
76 Krisen 105 Delta-BHC
77 Asenaftilen 106 PCB-1242 (Aroclor 1242)
78 Antrasen 107 PCB- 1254 (Aroclor 1254)
79 1 , 1 2-benzoperilen 108 PCB-1221 (Aroclor 1254)
80 Flören 109 PCB-1232 (Aroclor 1221)
81 Fenantren 110 PCB- 1248 (Aroclor 1232)
82 1 ,2,5,6-dibenzantrasen 111 PCB- 1260 (Aroclor 1260)
83 2,3-0-fenilen piren 112 PCB- 101 6 (Aroclor 1016)
43
Çizelge 3.11. Endüstrilere Ait Atıksularda Bulunan Toksik Kirleticiler (EPA) (Devamı)
113 Toksafen 122 Kurşun
114 Toplam antimon 123 Civa
115 Toplam arsenik 124 Nikel
116 Toplam asbest 125 Selenyum
117 Berilyum 126 Gümüş
118 Kadmiyum 127 Telyum
119 Krom 128 Çinko
120 Bakır 129 1 ,3,7,8-tetrakloro-di-
benzo-p-dioksin (TCDD)
121 Siyanür
44
Çizelge 3.12. Çevre Açısından Daha Dikkatli İncelenmesi Gereken Toksik
Maddeler (EPA)
Parametre No Parametre
1 Asenaften
2 Akrolein
3 Akrilonitril
4 Aldrin/Dieldrin
5 Antimuan ve bileşikleri (organik ve anorganik)
6 Arsenik ve bileşikleri
7 Asbest
8 Benzen
9 Benzidin
10 Berilyum ve bileşikleri
11 Kadmiyum ve bileşikleri
12 Karbontetraklorür
13 Klordan /teknik karışımları ve metabolitleri)
14 Klorlanmış benzenler (Diklorbenzen dışında)
15 Klorlanmış etanlar(l,2-dikloretan,l,l,l-trikloreatn, hegzakloretan'ı da içerir)
16 Kloralkil eterler (Klormetil, kloretil ve kartşık eterler)
17 Klorlanmış naftalen
18 Klorlanmış fenoller (başka bir tarafta liste edilmişlerin dışında; triklor
fenolleri ve klorlanmış krezolleri de içerir.)
19 Kloroform
20 2-Klorofenol
21 Krom ve bileşikleri
22 Bakır ve bileşikleri
23 Siyanürler
24 DDT ve metabolitler
25 Diklorbenzenler (1,2-1,3- ve 1 ,4-diklorbenzen)
26 Diklorbenzidin
27 Dikloretilen (1,1- ve 1,2-dikloretilen)
45
Çizelge 3.12. Çevre Açısından Daha Dikkatli İncelenmesi Gereken Toksik Maddeler
(EPA) (Devamı)
28 2,4-diklorfenol
29 Diklorpropan ve diklorpropen
30 2,4-dimetilfenol
31 Dinitrotoluen
32 Difenilhidrazin
33 Endosulfan ve metabolitleri
34 Endrin ve metabolitleri
35 Etilbenzen
36 Floranten
37 Halojenlendirilmiş eterler (başka bir tarafta liste edilmişlerin dışında klorfenil-
fenil-eter, bromfenil-fenil-eter, bis (diklor-isopropil) eter, bis (kloretaksi) metan
ve poliklordifenil eteri er' i içerir.)
38 Heptaklor ve metabolitleri
39 Hekzaklorbutadien
40 Ekaklorsiklohekzan (tüm isomerler)
41 Hekzaklor siklopentadien
42 Izofron
43 Kurşun ve bileşikleri
44 Civa ve bileşikleri
45 Naftalen
46 Nikel bileşikleri
47 Nitrobenzen
48 Nitrofenoller (2,4-dinitrofenol, dinitrokrezol'u da içerir)
49 Nitrosamin
50 Pentaklorfenol
51 Fenol
52 Ftalat esterleri
53 Poliklorfeniller (PCB)
46
Çizelge 3.12. Çevre Açısından Daha Dikkatli İncelenmesi Gereken Toksik Maddeler (EPA)
(Devamı)
54 Çok halkalı aromatik hidrokarbonlar (bentrasen, benzopiren,
benzofloraten, krizen, dibenzantrasen ve indenpiren)
55 Selenyum ve bileşikleri
56 Gümüş ve bileşikleri
57 2,3,7,8-tetraklordibenzo-p-dioksin (TCDD)
58 Tetrakloretilen
59 Talyum ve bileşikleri
60 Toluen
61 Toksafen
62 Trikloretilen
63 Vinilklorür çinko ve bileşikleri
Atıksularda bulunan diğer kirleticiler Çizelge 3.13’de verilmiştir (Göknil ve
ark., 1984; Marangozoğlu, 1994)
Çizelge 3.13. Atıksulardaki diğer kirletici parametreler (Göknil ve ark. 1984,
47
Marangozoğlu, 1994)
3.3. Kirletici Parametrelerin Belirlenmesi
Bu bölümde tekstil endüstrisinden kaynaklanan atıksuların kontrolü ve
deşarj kalite limitlerine temel teşkil edecek kirletici parametreler belirlenecektir.
Bunun için tekstil endüstrisi atıksularında bulunabilecek tüm kirletici
parametreler tek tek ele alınarak ve belirli seçim esaslarına göre değerlendirilerek,
deşarj kalite limitlerine baz oluşturacak parametreler belirlenmiştir (Dikmen, 1998,
Göknil ve ark. 1984).
3.3.1. Kirletici parametre seçim esasları
Tekstil endüstrisi atıksularının kontrolüne temel oluşturacak
parametrelerin seçiminde aşağıda belirtilen faktörler göz önüne alınmıştır (Dikmen,
1998, Göknil ve ark. 1984).
1. Kirletici parametrelerin kontrol açısından kaynağı belirli olmalıdır.
PARAMETRE PARAMETRE
Sıcaklık Klorür
Renk Sülfür
Koku Toplam Kjeldahl Azotu
Yüzen Maddeler Amonyak Azotu
Çökebilen Maddeler Nitrit Azotu
Toplam Asılı Katı Madde Nitrat Azotu
Köpük Yapıcı Maddeler Organik Azot
Yağ ve Gres Toplam Fosfor
PH Yüzey Aktif Maddeler
Alkalinite Biokimyasal Oksijen ihtiyacı
Asidite Kimyasal Oksijen ihtiyacı
indirgeyici Maddeler Toplam Organik Karbon
Toplam Çözünmüş Katı Madde Radyoaktivite
48
2. Seçilen kirletici parametre o atıksu için karakteristik olmalıdır.
3. Kirletici parametrelerin çevreye etkisi ve zararları belirlenmiş olmalıdır.
4. Kirletici parametreler geliştirilmiş yöntemler ile arıtılabilir olmalıdır.
5. Seçilen kirletici parametreler belirli bir duyarlılıkla ölçülebilmelidir (Dikmen, 1998,
Göknil ve ark, 1984).
3.3.2. Tekstil endüstrisi için kirletici parametrelerin seçimi
Tekstil endüstrisi atıksularının kontrolü için, en uygun arıtma teknolojisine bağlı
olarak deşarj kalite limitlerine temel oluşturacak parametreler belirlenmelidir. Bu
aşamada, tekstil endüstrisinin birbirinden oldukça farklı üretim yapan, bu sebeple de
atıksu karakteristikleri çok farklı olan ve büyük sınırlar arasında değişen bir endüstri
dalı olduğu göz önüne alınmalıdır. Daha önce de belirtildiği gibi tekstil endüstrisi,
kirletici etkileri dikkate alınarak on alt kategoriye ayrılmaktadır. Bu alt kategoriler için
seçilen kirletici parametreler sırasıyla aşağıda verilmektedir (Dikmen, 1998, Göknil ve
ark., 1984).
I. Yapağı yıkama (Alt kategori I)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Yağ ve Gres
Ph
II. Yünlü kumaş son işlemler (Alt kategori II)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
pH
49
III. Az Su Kullanılan İşlemler (Alt kategori III)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı) AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) pH
IV. Dokunmuş Kumaş Son İşlemler (Alt kategori IV)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
pH
V. Örgü Kumaş Son İşlemler (Alt kategori V)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı) AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
PH
VI. Halı Üretimi Son İşlemler (Alt kategori VI)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
PH
50
VII. Stok ve Elyaf Son İşlemler (Alt kategori VII)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyatı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
VIIl. Dokusuz Yüzeyli Kumaş Üretimi (Alt kategori VIII)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
PH
IX. Keçeleştirilmiş Kumaş Üretimi (Alt kategori IX)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
X. Koza İşleme ve Doğal İpek Üretimi (Alt kategori X)
BOİ5 (5 Günlük Biyolojik Oksijen İhtiyacı)
AKM (Askıda Katı Madde)
KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı)
51
Toplam Krom
Fenol
Sülfür
pH
3.3.3. Tekstil endüstrisi için kirletici parametreler
Tekstil endüstrisinden kaynaklanan atıksuların karakterizasyonu için seçilen
kirletici parametreler türlerine göre Çizelge 3.14, Çizelge 3.15 ve Çizelge
3.16'da yer almaktadır. Bu parametrelerin seçiminde tekstil endüstrisinin tüm alt
kategorileri göz önüne alınmıştır. Bu nedenle kirletici parametrelerin bazıları bir veya
birkaç alt kategori için geçerlidir (Göknil ve ark, 1984).
Çizelge 3.14. Tekstil Endüstrisi Atıksularında Bulunabilen Organik Kirleticiler
(Göknil ve ark., 1984)
Parametre No Parametre
1 Asenaften
2 Akrilonitril
3 Benzen
4 Benzidin
5 Karbontetraklorür
6 Hekzaklorbenzen
7 1 , 2 - dikloretan
8 1 , 1 , 1 -trikloretan
9 1 ,1 - dikloretan
10 2 - klornaftalen
11 2 , 4 , 6 - triklorofenol
12 Paraklormetal krezol
13 Kloroform
14 2 - klorofenol
15 1 , 2 - diklorbenzen
16 l , 4 - diklorbenzen
52
17 l , l - dikloretilen
18 2 , 4 - diklorofenol
19 1 , 2 - dikloropropan
20 2 , 6 - dinitrotoluen
21 1 ,2 - difenilhidrazin
22 Etilbenzen
23 Metilenklorür
24 Metilklorür
25 Klordibromometan
26 Naftalen
27 N - nitrosodifenilamin
28 Pentaklorfenol
29 Fenol
30 Bis( 2 - etilheksil ) ftalat
31 Butu benzil ftalat
32 Di - n - butil ftalat
33 Dietil ftalat
34 Dimetil ftalat
35 3 , 4 - benzofloranten
36 11 , 12-benzofloranten
37 Antrasen
38 Flören
39 Piren
40 Tetrakloretilen
41 Tolune
42 Trikloretilen
43 Vinilklorür
53
Çizelge 3.15. Tekstil Endüstrisi Atıksularında Bulunabilen Metal Kirleticiler (Göknil ve
ark., 1984)
Parametre Parametre
Antimon Civa
Arsenik Nikel
Berilyum Selenyum
Kadmiyum Gümüş
Krom Talyum
Bakır
Çinko
Kurşun
54
Çizelge 3.16. Tekstil Atıksularında Bulunan Toksik Kirletici Konsantrasyonları (Göknil
ve ark., 1984)
TOKSİK
KİRLETİCİLER
Giriş Suyunda Maks.
Kons. ( µg / L )
Ham Atıksuda Maks.
Kons. (µg / L )
Metaller ve İnorganikler
Antimon 48 170
Arsenik <5 200
Berilyum <5 40
Kadmiyum <10 46
Krom <5 880
Bakır 47 2400
Siyanür 22 39
Kurşun 45 750
Civa 0,8 4
Nikel 47 300
Selenyum 23 740
Gümüş 17 130
Talyum 3 9
Çinko 4500 7900
XII. Organik Maddeler
Bis ( 2 - etilheksil ) ftalat 39 860
Butil benzil ftalat 73
Din - n - butil ftalat 1,6 67
Tienil ftalat 5,5 86
Dinıetil ftalat 14
Akrilonitril 1600
1,2 - Difenilhidrazin 22
N - nitrosodifenilamin 72
55
2 - Klorfenol 78
2,4 -Diklor fenol 41
Çizelge 3.16. Tekstil Atıksularında Bulunan Toksik Kirletici Konsantrasyonları
(Devamı) (Göknil ve ark., 1984)
Pentaklor fenol 940
Fenol 36 4900
2,4,6 - Triklor fenol 27
Paraklor meta krezol 170
Benzen <5 200
Klor benzen 300
1,2 - Diklor benzen 290
1,4 - Diklor benzen 220
2.6-Dinitrotoluen 54
Etilbenzen 2800
Hekzaklor benzen 2
Tpluen 2,4 620
1,2,4 - Triklor benzen 2700
Asenaften 12
Antrasen 0,4 0,1
Benzo (b) fluoranten <10
Benzo (k) fluoranten <10
Fluoren 0,4 15
Naftalin 410
Piren 0,9
2 - Klornaftalin <10
Kloroform 1400 640
Diklor brommetan <5 6,6
1,1 -Dikloretan 14
1,2-Dikloretan <5
56
1,1- Dikloretilen <5
1 ,2 - Diklorpropan 100
Metil klorür <5
Çizelge 3.16. Tekstil Atıksularında Bulunan Toksik Kirletici Konsantrasyonları
(Devamı) (Göknil ve ark., 1984)
Metilen klorür <5 110
Tetrakloretilen 2100
1,1,1 – Trikloretan <5 17
Trikloretilen 840
Vinil klorür 11
3.3.4. Tekstil endüstrisi için seçilen kirletici parametrelerin özellikleri
Tekstil endüstrisinde kontrole esas oluşturmak üzere seçilen parametrelerin
özellik ve etkileri aşağıda özetlenmiştir (Göknil ve ark., 1984).
3.3.4.a. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı
Biyokimyasal oksijen ihtiyacı ( BOİ ) organik maddeye ait oksijen tüketiminin
bir ölçüsüdür. BOİ kendi başına doğrudan doğruya su sistemine zararlı bir etki
göstermez. Ancak suyun oksijen içeriğini düşürerek dolaylı bir etkiye sebep olur.
Kanalizasyon atıkları ve diğer organik atıksular bozunma prosesleri sırasında oksijen
tüketerek ekosistemin üzerine ters etki yaparlar (Göknil ve ark., 1984).
3.3.4.b. Kimyasal oksijen ihtiyacı
Kimyasal oksijen ihtiyacı ( KOİ ), atıksu numunesinde bulunan maddelerin
oksidasyonu için gereken oksijen ekivalenin bir ölçüsüdür. Organik maddenin
oksidasyonu asidik şartlarda, potasyumbikromat gibi kuvvetli bir yükseltgeyicinin ve
bir katalizörün ( gümüş sülfat ) yardımıyla gerçekleştirilir. KOİ testinin en büyük
avantajı analizin üç saatten kısa bir süre sonunda neticelendirilmesidir. Ancak bu
parametrenin en büyük dezavantajı, KOİ testinin biyolojik olarak bozunabilen ve
bozunamayan organik madde arasında bir ayrım yapamamasıdır. Buna ek olarak,
57
numunede bulunan inorganik indirgeyici kimyasal maddeler ( sülfür, indirgenebilen
metal iyonları v.b.) ve klorürler KOİ testine girişim yaparlar (Göknil ve ark., 1984).
3.3.4.c. Toplam askıda katı madde
Toplam askıda katı madde suda çözünmüş halde bulunmayan maddeleri kapsar.
Bu maddeler çeşitli tür ve yapıda olabilir. Askıda maddeler çevre sularında dipte
birikmelere ve bulanıklığa yol açarlar. Ayrıca balıkların solunum yollarım da tahriş
ederler. Bu etki askı haldeki maddelerin türüne ve tane büyüklüğüne bağlıdır. Özellikle
metalik yapıdaki askıda maddelerin balıklara zararlı etki yaptığı, bazı hallerde
ise öldürücü olduğu belirlenmiştir (Göknil ve ark., 1984).
3.3.4.d. Yağ ve gres
Yağ ve gres parametresi yağ ve gres sınıfına girebilen serbest ve
emilsiyon halinde bulunabilen çok çeşitli maddeleri içerir. Bu maddeler evsel,
petrol türevleri veya diğer orijinli olabilirler. Her tür maddenin etki sınırı birbirinden
farklı olacaktır. Genelde yağ ve gresler su yaşamına, kanalizasyon sistemine ve alıcı
ortama zararlı maddelerdir. Yüzücü yağ ve gres su üstünde bir film oluşturur. Ayrıca
özellikle petrol orijinli olan yağlar çok düşük konsantrasyonda koku da
oluşturabilmektedir. Yüzücü yağ ve gres ışık ve oksijen transferine etki eder.
Canlılara ve suda kullanılan araçlara bulaşarak onları kirletir. Emülsiyon haldeki
yağlar balıklara zehir etkisi yapar. Bu etki daha çok balıkların solunum yollarının
yağla kaplanması sonucu oluşur. Yağ ve gres dibe çökerse dipteki canlı hayatı
özellikle balık yumurtalarını tahrip eder (Göknil ve ark., 1984).
3.3.4.e. Sülfür
Çözünmüş sülfür tuzları, suyun pH'ını düşürürler, demir veya diğer
metallerle reaksiyona girerek siyah bir çökeleğe, koku problemine sebep olurlar ve
sudaki yaşama toksik etki yaparlar. Sülfürlü çözeltilerin balıklara olan toksisite
etkisi, pH değeri düştükçe artar. Sülfürler suda bulunan çözünmüş oksijen ile
kimyasal olarak reaksiyona girerek suyun çözünmüş oksijen seviyesini düşürürler
Göknil ve ark., 1984).
58
3.3.4.f. Fenolik bileşikler (4AAP )
Fenolik bileşikler fenol ve benzenin hidroksi türevlerini taşıyan diğer
bileşikleri içerir . derişik fenol çözeltilerinin bakteriler üzerine toksik etkisi
vardır ve birçok fenolik bileşiğin toksisitesi saf fenolden daha fazladır (Göknil ve
ark., 1984).
Suda bulunan fenol iki önemli probleme sebep olur;
l - Yüksek konsantrasyonda, fenol baktörizid olarak rol oynar.
2- Çok düşük konsantrasyonda, klor ile birlikte klorofenolleri oluşturarak koku ve tat
problemi yaratırlar.
Fenol ve fenollü bileşikler balıkların ve suda yaşayan diğer canlıların üzerine akut
ve kronik zehirlilik etkisi gösterirler. Klorofenoller de balığın tadım bozarak, bunların
ticari değerini düşürürler (Göknil ve ark., 1984).
3.3.4.g. Krom
Krom doğada yaygın şekilde bulunan bir element olmasına karşın doğal sularda
çok nadiren bulunabilir. Bulunan konsantrasyonlar l µg / l nin altında olmaktadır.
Krom, tuzlarında çeşitli değerlikte bulunabilir. Bunlardan en çok rastlanılanları Cr+3 ve
Cr+6 tuzlarıdır. Krom su yaşamına zararlıdır. Krom tuzlarının zehirli etkisi, pH ve
kromun değerliği ile değişmektedir. Kromun zehirliliğinin çözünmüş oksijen ve
ortamdaki organik madde konsantrasyonu ile de ilgili olduğu öne sürülmektedir.
Kromun fotosentez üzerine etkili olduğu ve fltoplanktonlar ile su bitkilerine zararlı etki
yaptığı bilinmektedir. Diğer su canlılarına da, besin zincirinde birikim yoluyla ve
doğrudan etkili olduğu saptanmıştır. Krom için verilen kalite kriterleri su yaşamı için
0,1 mg Al, içme suyu için 0,05 mg /1 dir (Göknil ve ark., 1984).
59
3.3.4.h. pH
pH sudaki asitliğin veya bazikliğin bir ölçüsüdür. Özellikle düşük pH a sahip
sular korozyona sebep olur. Su hayatında da pH önemli bir parametredir. PH nın 5 - 9,5
arasında öldürücü etkisi olmamasına karşın organizmaların üretkenlikleri üzerine etkili
olduğu saptanmıştır. Ayrıca ani pH değişimleri zararlı etkilere ve balık ölümlerine yol
açabilir. pH bunun yanında, bir çok maddenin de zehirlilik derecesini etkilemektedir
(Göknil ve ark., 1984).
60
61
Çizelge 3.17. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'ne Göre Karışık Endüstriyel Atıksuların Alıcı Ortama Deşarj Standartları (Küçük ve Büyük Organize Sanayi Bölgeleri ve Sektör Belirlemesi Yapılamayan Diğer Sanayiler) (Resmi Gazete, 1988)
Parametre Birim Kompozit Numune 2 saatlik Kompozit Numune 24 saatlik
Biyokimyasal Oksijen ihtiyacı (BOI5) mg/L 100 50
Kimyasal Oksijen ihtiyacı (KOI) mg/L 160 100
Askıda Katı Madde (AKM) mg/L 200 100
Yağ ve Gres mg/L 20 10
Toplam Fosfor mg/L 2 1
Toplam Krom mg/L 2 1
Krom (Cr+(l) mg/L 0,5 0,5
Kurşun (Pb) mg/L 2 1
Toplam Siyanür (CN~) mg/L 1 0,5
Kadmiyum (Cd) mg/L 0,1 -
Demir (Fe) mg/L '10 -
Floriir (F) mg/L 15 -
Bakır (Cu) mg/L 3 -
Çinko (Zn) mg/L 5 -
Cıva (Hg) mg/L - 0,05
Balık Biyodeneyi (ZSF) 10 10
PH 6-9 6-9
62
Çizelge 3.18. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'ne Göre Tekstil Endüstrisi Alıcı Ortam Deşarj Standartları (Resmi Gazete 1988)
Parametre Açık Elyaf,
İplik Üretimi
ve Terbiye
Dokunmuş
Kumaş
Terbiyesi ve
Benzerleri
Pamuklu
Tekstil ve
Benzerleri
Yün Yıkama,
Terbiye ve
Benzerleri
Örgü Kumaş
Terbiyesi ve
Benzerleri
Halı Terbiyesi
ve Benzerleri
Sentetik
Tekstil ve
Benzerleri
2 saat 24 saat 2 saat 24 saat 2 saat 24 saat 2 saat 24 saat 2 saat 24 saat 2 saat 24 saat 2 saat 24 saat
BOI5 (mg/L) 80 60 90 70 90 60 200 100 50 40 120 100 100 80
KOI (mg/L) 350 240 400 300 250 200 400 300 300 200 300 200 400 300
TAKM (mg/L) - - 140 100 160 120 400 300 - - 160 120 - -
NH4-N (mg/L) 5 - 5 - 5 - 5 - 5 - 5 - _ -
Serbest Klor(mg/L) 0,3 - 0,3 - 0,3 - 0,3 - 0,3 - 0,3 - - -
Top. Krom (mg/L) 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 - -
Sülfür(S'2) (mg/L) 0,1 - 0,1 - 0,1 - 0,1 - 0,1 - 0,1 - 0,1 -
Çinko(Zn+2) (mg/L) - - - - - - - - - - - - 1 10
Sülfıt (mg/L) 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - - - 12 -
Fenol (mg/L) - - 1 0,5 - - - - 1 0,5 1 0,5 - 0,5
Yağ ve Gres (mg/L) 10 - - - 10 - 200 100 10 - 10 - - -
Balık biyodeneyi(ZSF) 4 3 4 3 4 3 3 3 2
pH 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9 6-9
63
3.4. Deşarj Standartları
Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği'ne göre tekstil endüstrisi atıksuları alıcı ortam
deşarj standartları Çizelge 3.17’de verilmektedir.
Ancak çalışmanın yapıldığı 14 adet Tekstil boyahanesinde işlem gören kumaş ve
iplikler ile kullanılan boya ve proses farklılıkları sebebiyle, oluşan ortak atıksu Su
Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'nde yer alan tekstil endüstrisi alt kategorilerinden
birinde yer alamamaktadır. Bu nedenle bu bölgeyi Tekstil Organize Sanayi Bölgesi
olarak düşünmek ve atıksuyun sağlaması gereken deşarj standartlarını Su Kirliliği
Kontrolü Yönetmeliğinde yer alan Organize Sanayi Bölgesi atıksularının alıcı ortam
deşarj standartları olarak kabul etmek doğru olacaktır. Su Kirliliği Kontrolü
Yönetmeliği'ne göre Organize Sanayi atıksuları alıcı ortam deşarj standartları Çizelge
3.18'de verilmektedir.
64
4. TEKSTİL ATIKSULARININ ARITILMASI
4.1. Tekstil Atıksularını Arıtma Yöntemleri
Tekstil endüstrisine bağlı olarak birlikte veya ayrı şekilde çalışan kumaş
boyama kuruluşlarının atıksuları çevresel açıdan oldukça önemli sorunlara yol
açarlar. Çok çeşitli organik madde, ağır metal, çözünmüş tuzlar, renk, bulanıklık
ve pH'larda atıksularını dış ortama vermeleri birinci derecede arıtma ihtiyacı
duyulan atıklardır. Boyamada kullanılan organik kimyasal maddelerin (boyalar)
formülleri tam olarak açıklanmayıp genelde ticari kullanım adlan ile anılmaktadır.
Ayrıca boya moleküllerine, kumaşın türüne ve boyama işleminin özelliğine göre
çeşitli katkı maddelerinin ilave edilmesi, bunların arıtılma işlemlerini daha da
güçleştirmektedir. Çok çeşitli türde olan bu maddeler genelde uzun, birden fazla
aromatik halka, birden fazla çift bağ ve değişik fonksiyon grupları taşımaları
nedeniyle biyolojik ayrışabilirlikleri az olan, dayanıklı ve kalıcı kimyasal
maddelerdir. Çevresel açıdan taşıdığı bu özellikleri ile toksik olup, pek çoğu da
kanserojendir (Kemer ve diğ., 1998).
Üretim kapasitesine bağlı olarak artan kimyasal madde ve su kullanımları
nedeniyle boyahane atıklarının arıtılma maliyetleri oldukça yüksektir. Küçük
çapta üretim yapan boyahanelerde atıksu miktarı az olduğundan arıtılabilme
işlemi ve maliyetleri daha uygun ekonomik çözümlerle sağlanabilmektedir. Yılda
30-40 milyon kg'in üstünde boyarmadde ve kimyasal reaktifin arıtma tesislerine
ulaştıracağı yıllık BOİ yüklemeleri çok yüksek değerlere ulaşmaktadır. Günlük
debileri birkaç bin metreküp olan boyahane atıksularının mekanik ve ön
arıtılmasından sonra biyolojik arıtmaya verilmeleri gereklidir. Atıksu özelliğinden
dolayı uzun alıkonma süreleri gerektiğinden, projelendirmede havuz hacimleri ve
yüzey alanlarının büyük tutulması nedeniyle arazi gereksinimi fazla olmaktadır.
Atıksuda boyarmaddelerin yapısındaki organiklerin ve bunların oluşturduğu rengin
giderimi işlemler klasik arıtma yöntemleri yerme mekanik, kimyasal ve ileri arıtma
tekniklerinin topluca kullanılmasını gerektirir. Böylece arıtılmış suların
kanalizasyon veya alıcı ortam standartlarına ulaşması mümkün olabilmektedir
(Kemer ve diğ., 1998).
65
Boyahane atıksularında kirliliğin izlenmesinde genel kirlilik
parametrelerinin ölçüm metotlarının yanısıra arıtma tesisine giren ve çıkan suda
organik madde analiz ve ölçümlerinin de yapılması faydalı olur.
Boyarmaddelerin moleküler özellikleri ile çevresel açıdan taşıdıkları
önem nedeniyle arıtılabilirliklerinin araştırılması ve arıtma seçeneklerinin ortaya
koyulması konusu büyük önem taşımaktadır. Büyük bir kısmı biyolojik olarak
bozunmayan ve kimyasal maddelerle kolay reaksiyon vermeyen boyarmadde
moleküllerine bu özelliklerinden dolayı çevresel etkilerin azaltılması
çalışmalarında diğer tüm organik bileşenlerden daha fazla özen göstermek
gerekmektedir. Boyahane atıksularında bu maddelerin KOI ve BOI
parametreleri ile incelenmesi ayrıca en önemli sorundur. Girişim yapan
maddelerin ve engelleyicilerin çokluğu nedeniyle klasik BOI ve KOI ölçümü
yerine geçebilecek ölçüm parametreleri gereklidir.
Atıksuların kirliliğini giderebilmek için mekanik işlemlerden sonra
kimyasal arıtma yapılması ile renkte ve bulanıklıkta azalma sağlanabilmektedir.
Rengin tamamen giderilebilmesi için klorlama yapılması kanserojen madde
oluşumunu arttıracağından daha olumsuz sonuçlara yol açabilir. Ayrıca
klorlamada hipoklorit kullanılması ağırmetal ve organik karbon içeriğini de
arttıracağından ek sakıncalar oluşturacaktır. Ozonlamanın moleküler yapıda
bulunan çift bağlan kırarak daha küçük organik moleküllere dönüşümü
sağlanması, ayrıca biyolojik arıtma verimini yükseltmesi, bu işlemi kimyasal
arıtma sonrası kullanılabilecek bir seçenek haline getirmektedir. Yan ürün
olarak oksijen vermesi toksik bileşen oluşturmaması açısından da ozon tercih
edilen etkili bir oksitleyicidir (Kemer ve diğ., 1998).
Yukarıda belirtilen ön arıtma işlemlerinden geçirilen atıksu biyolojik
arıtmaya verilebilir. Bu işlemlerden önce atıksuların biyolojik olarak arıtılması son
derece güçtür. Biyolojik arıtma ünitesinde aktif çamurun MLSS değerinin
yüksek tutulması (4000-5000 mg/1) ve şok yüklemelerden kaçınılması
gereklidir. Boyahane atıksularının biyolojik arıtmadan önce evsel atıksularla
en az 1-2 kat seyreltip uzun süreli havalandırma ile biyolojik olarak ayrışmaları
sağlanabilir (Kemer ve diğ., 1998).
66
Gerek biyolojik arıtma öncesi, gerekse biyolojik arıtma sonrasında
atıksuların ozonlanması arıtma açısından önem taşımaktadır. Biyolojik arıtma
öncesi yapılan ozonlama ile moleküllerin ayrışabilirliği arttırılmış olacaktır.
Biyolojik arıtma sonrası yapılan ozonlama ile ise renk giderme ve
dezenfeksiyon işlemi yapılmış olacaktır. Bazı durumlarda renk giderme bu
teknikle yeterli olmamaktadır. Bu durumda adsorblama tekniği uygulamak
zorunlu hale gelmektedir. (Kemer ve diğ., 1998)
4.2. Tekstil Atıksularının Arıtılma İmkanları
Tekstil endüstrisi atıksularının arıtılması genellikle üç ana faktöre bağlı
olarak geliştirilmiştir. Bunlarda fiziksel olaylara dayanan mekanik arıtmada,
atıksular içerisindeki bazı maddeler çökeltme yoluyla ayıt edilebilmektedir.
İkinci fiziksel ve kimyasal tesislere bağlı arıtma ve son olarak ta bakterilerin ve
mikroorganizmaların temizleme özelliğine dayalı biyolojik arıtmadır.
Bu metotlarda ilk önce mekanik arıtma, çökeltme havuzlan şeklinde
uygulama bulmuştur. Atıksulara verilen kimyasal maddeler, ufak çözülmemiş
kolloid halindeki kirlilikleri absorbsiyon yoluyla almakta ve çökebilen floklara
çevirmektedir. Bugün tekstil fabrikalarının atıksularının arıtılması ile ilgili konan
limit değerlerin altına yalnız kimyasal arıtma metodu ile inilememektedir. Bu
sebeple kimyasal tasfiye ancak yüksek arıtma verimine sahip biyolojik arıtma
metodu ile birlikte uygulandığında istenilen sonuçlan verebilmektedir (Kemer
ve diğ., 1998).
4.3. Tekstil Atıksularının Arıtımında Uygulanan Metotlar
4.3.1. Mekanik arıtma
Tekstil atıksularında mekanik arıtma, atıksuyun özelliklerini dengelemeye
ve ayarlamaya yarayan bir havuzla birlikte tatbikat bulduğu taktirde önem arz
etmektedir. Mekanik arıtmanın kısımlarından olan ızgara, elek, kum tutucu,
yağ tutucu yanında tekstil fabrikalarında çökeltme havuzlan önemli bir yer alır
(Kemer ve diğ., 1998).
67
Izgara
Yıkama atıklarının tasfiyesinde karşılaşılan problemlerden biri, artık
içindeki elyaftır. Elyaflar yıkama ekipmanlarının yanlış kullanılmasıyla yıkama
kısmından ve diğer kaynaklardan gelebilir. Elyaflar ayrıştıkça kokulara sebep
olduğundan problem oluştururlar. Ayrıca pompalarda ve diğer tasfiye
donanımlarında mekanik sorunlara yol açabilirler. Bu tür maddelerin giderimini
sağlayan ızgara veya elekler tekstil endüstrisi atıksularının arıtımında çok yaygın
bir şekilde kullanılmaktadır (Kemer ve diğ., 1998).
• Dengeleme
Atıksu arıtma tesisinde istenilen verimin elde edilebilmesi için
öncelikle düzensiz olan atıksu miktarlarının bir dengeleme havuzunda
dengelenmesi gerekmektedir.
Hafta sonlan ve tatil günlerinde iş günlerine nazaran daha az miktarda
atıksu oluşmakta, özellikle biyolojik olarak ayrışabilen organik madde yükü
azalmaktadır. Atıksu karakterindeki bu salınımlar, belirli bir debi ve yük
esas alınarak boyutlandırılmış arıtma tesisinin verimini düşürecektir.
Dengeleme havuzlan işletmeden kaynaklanan tüm atıksular dikkate alınarak
boyutlandırılacağı gibi, sadece proses atıksuları içinde
tasarlanabilmektedir.Ancak havuz büyüklüğünün, işletmenin devre dışı
olduğu günlerde iş günlerindeki yükün 1/3'ünü tesise besleyecek şekilde
seçilmesine prensipte dikkat edilmektedir.
Uzun bekletme süreleri nedeniyle dengeleme havuzlarında koku
problemi oluşabilir. Havalandırma veya karıştırma ile hem bu problem
ortadan kaldırılmakta, hem de askıda maddelerin çökelmesi engellenmektedir.
(Kemer ve diğ., 1998)
Tekstil atıksularında mikroorganizma miktarı çok az olduğundan, oksijen
tüketimi de çok yavaş olmaktadır. Bu nedenle kantin ve duşlardan
kaynaklanan evsel nitelikli atıksuların dengeleme havuzuna verilmeden direkt
68
kanala deşarjı ilave oksijen harcanmasını bir ölçüde azaltabilecektir.
İşletme koşullarının kötüleşmesi halinde dengeleme havuzlan toksik veya
konsantre organik maddeleri, asitleri ve bazları dengelemekte, bu şok yüklerin
tesis verimini düşürmesine engel olmaktadır (Kemer ve diğ., 1998).
Nötralizasyon
Tekstil atıksuları zayıf asit ile kuvvetli baz bölgesi arasında
karakterize edilebilmektedir. Standartlarda belirtilen pH değerini elde edebilmek
için nötralizasyona gerek duyulmaktadır (Kemer ve diğ., 1998).
Nötralizasyon yönteminin seçiminde debi,konsantrasyon ve işletme
koşullan önemli rol oynamaktadır.Bu işlemin mevcut dengeleme havuzunda
yapılması ilave yatırım gerektirmediğinden daha ekonomik olmaktadır. Sadece
proses atıksuları nötralize edilebileceği gibi, endüstride oluşan tüm atıksular da
nötralize edilebilmektedir. Farklı proseslerden gelen atıksuların bu havuzlarda
karışımları sonucu, doğal bir nötralizasyon işleminde gerçekleşebilmektedir.
Alkali karakterdeki atıksuların nötralizasyonunda mineral asitlerin yerine
sıvı yada gaz formda karbondioksitin kullanılması daha uygun olmaktadır. Gaz
halindeki CCVnin kullanımı mineral asitlere nazaran daha ekonomik olmakla
birlikte, atıksuda tuz oluşumunu da sınırlamaktadır. Diğer taraftan gaz
CCVnin kullanımı ile pH'ın 6'dan daha düşük değerlere ulaşamaması, pH
kontrolünün hassasiyetini arttırmaktadır. İşletmenin kendine ait bir biyolojik
arıtma tesisi olması halinde,bu kademede üretilen CCVnin nötralizasyonda
kullanılması mümkün olmaktadır. Formik asit,asetik asit gibi organik asitler
organik yükü arttırdıklarında nötralizasyonda kullanılmamaktadır. (Kemer ve
diğ., 1998).
Çöktürme
Bu işlem protein,sabun ve elyaflardan oluşan yüksek konsantrasyondaki asılı
katı maddeleri gidermek için kullanılır. Çöktürme işleminde önce hızlı karıştırma ve
69
yavaş karıştırma işlemleri mevcuttur. Çöktürmede çökeltim işleminin daha iyi ve daha
çabuk olabilmesi için kullanılan kimyasal pıhtılaştırıcılar hızlı karıştırma esnasında
katılır. Çöktürme sonuca oluşan çamur sık sık temizlenmelidir. Ayrıca havuzlar
köpük uzaklaştırıcı tertibatla donatılmalıdır (Kemer ve diğ., 1998).
4.3.2. Kimyasal arıtma sistemleri
Kimyasal arıtmanın amacı, suda çözünmüş halde bulunan kirleticilerin
kimyasal reaksiyonlarla çözünürlüğü düşük bileşiklere dönüştürülmesi ya da kolloidal
ve askıdaki maddelerin yumaklar oluşturarak çökeltilmesi suretiyle giderilmesidir.
(Himmetoğlu, 1996)
Kimyasal arıtma içme suyu arıtımında ve endüstriyel atıksu artımında
kullanılır. Kimyasal arıtma sistemleri olarak kullanılan NÖTRALİZASYON ve
KOAGÜLASYON-FLOKÜLASYON prosesleri aşağıda açıklanmıştır.
(Himmetoğlu, 1996)
• Nötralizasyon
Asidik ve bazik karakterdeki endüstriyel atık suların pH değerinin
ayarlanması işlemidir. Atık suyun pH değerinin ayarlanması, atık suyun alıcı
ortama deşarj standartlarının sağlanması, biyolojik arıtma öncesinde (bakteriyel
faaliyetler belirli pH değerlerinde gerçekleştiğinden) uygun pH değerinin
sağlanması, kimyasal çöktürme işleminde reaksiyonların gerçekleşeceği uygun pH
değerinin sağlanması bakımından gereklidir (Himmetoğlu, 1996).
Koagülasyon-Flokülasyon (Hızlı Karıştırma-Yumaklaştırma)
Koagülasyon ve flokülasyon prosesleri içme suyu arıtımında ve atıksu
arıtımında kullanılır. Bu proseslerin amacı kolloidlerin çöktürülerek sudan
uzaklaştırılmasıdır. Koagülasyon-flokülasyon prosesi ile çöktürülebilecek
kolloidlerin çapı l mikron ile l milimikron arasında değişir. Suyun içindeki askıda
maddelerin çoğu kolloidal yapıdadır. Bu da bulanıklık ve rengin sebebidir.
Kolloidal maddeler negatif yük taşırlar. Bu yüzden demir, alüminyum gibi üç
70
değerli metal tuzlar kullanılarak koagüle edilirler. Bu işlem kutupsal çekimle
gerçekleşir. Suların kimyasal koagülasyonu çeşitli amaçlar için yapılır.
Organik ve inorganik bulanıklığın giderilmesi
Renk giderimi
Bakteri ve patojen giderimi
Alg ve organizmaların giderimi
Koku ve tat yapıcı maddelerin giderilmesi
Fosfat giderimi
Biyolojik oksijen ihtiyacı ve kimyasal oksijen ihtiyacı parametrelerinin
giderilmesi
Askıda katı madde giderimi
Metal giderimi (Himmetoğlu, 1996)
Sudaki Partiküllerin Sınıflandırılması
Suyun içindeki maddeler boyutlarına göre 3'e ayrılır.
Askıda maddeler
Kolloid maddeler
Çözünmüş maddeler (Himmetoğlu, 1996)
l mikron ila l milimikron arasındaki partiküller kolloid olarak adlandırılır. Örnek
olarak l mikron çapındaki partikül normalde 1mm/saat hızla çöker, 0,01
mikron çapındaki partikülün l mm çökmesi için l yıl gereklidir. Kolloidler
atomlar ve küçük moleküllerden iridir ve normal filtrelerde tutulamazlar. Sudaki
yayılmalarına göre iki tip kolloid vardır. Bunlar,
Hidrofılik (su sever)
Hidrofobik (su sevmeyen)
(Himmetoğlu, 1996)
71
Şekil 4.1. Sudaki partiküllerin sınıflandırılması ve boyutları (Himmet oğlu, 1996)
Koagülasyon Prosesi
Atık su arıtımında, kolloid maddelerle askı halindeki, çok küçük
taneciklerin çökelmesini kolaylaştırmak için suya ilave edilen kimyasal
maddelere koagülant (pıhtılaştırıcı) denilmektedir. Koagülasyon prosesi ise
koagülantların atıksuya ilave edilişini takiben hızlı bir şekilde atıksuya
karıştırılmaları ve atıksuyun bünyesindeki kollaidal ve askıda maddelerle
birleşerek flok oluşturmaya hazır hale gelmesi işlemidir.
Askıda maddeler ve kolloidler çok uzun bekletme süresi olmadan atık sudan
ayrılmazlar (Himmetoğlu, 1996).
Koagülant ilavesi ile bu süre çok azaltılır. Askıda maddeler çözünebilir
organikler ise biyolojik arıtmayla giderilebilir. Ancak çözünmeyen organik
madde miktarı yüksekse kimyasal koagülasyon uygulamak daha ekonomik ve
Çözünmüş Kolloidal Askıda veya filtre edilemez
10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 100
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1
Partikül boyutu (milimetre)
Koagülasyonla giderilebilir Çökebilir
72
uygundur (Himmetoğlu, 1996).
Koagülasyon prosesinde amaç,
Kolloidin negatif yükünün nötralize edilmesidir.
Kolloidin zeta potansiyelini düşürmek ve
Koagülasyon pratikte atıksuya ilave edilen koagülantın hızlı bir şekilde
atıksuya karıştırılması işlemidir. (Himmetoğlu, 1996)
Flokülasvon Prosesi
Flokülasyon prosesi (yumaklaştırma) atık suyun yavaş ve uygun şekilde bir
süre karıştırılarak küçük tane ve pıhtıların büyümesi,birbiriyle
birleşmesi,yumaklaşması ve böylece kolayca çökebilecek flokların (yumaklar)
meydana gelmesi işlemidir. Oluşan bu floklar bir sonraki proses olan çöktürme
kademesinde çökerek atık sudan ayrılırlar.
Flokların irileşmesi yardımcı koagülantlar kullanılarak arttırılır. Bunların
en önemlisi polielektrolitlerdir. Flokülasyon pratikte flok oluşumu sağlamak için
yapılan yavaş karıştırma işlemidir. Flokülasyon prosesini etkileyen faktörler aşağıda
verilmiştir;
Atık suyun kalitesi
Atık sudaki askıda katı madde,kolloid ve diğer kirleticilerin miktarı
pH değeri
Koagülasyon ve flokülasyon bölümlerindeki bekletme süresi, karıştırma
tipi, çöktürme
Bölümün özellikleri
Suyun sıcaklığı
Alkalinite
Sudaki iyonların özellikleri
Koagülantm tipi ve dozajı (Himmetoğlu, 1996)
Koagülasvon ve Flokülasvon Teorisi
73
Kolloidlerin su ortamını seven (hidrofılik) ve su ortamını sevmeyen
(hidrofobik) olmak üzere ikiye ayrıldığını belirtmiştik. Hidrofılik tanelerin suya
karşı olan bu sevgileri, tanenin üzerindeki -OH, -COOH, -NH2 gibi polar
gruplarının bulunmasından ileri gelmektedir.Elektrik yükünün bir mahalde
toplanması sebebiyle bu polar grupları bir elektrik dipoluna sahiptirler. Bu gruplar
suda erirler,dolayısıyla da etraflarındaki suyu çekip üzerlerinde tutarlar ve böylece
etraflarında sağlam bir su kılıfı meydana getirirler. Taneyi saran bu su zarfına
hidrasyon suyu veya zarf suyu denir. Böyle bir tane,etrafındaki su zarfı ile
berabersek bir parçaymış gibi hareket etmekte ve böylece bu tane-su zarfı birleşik
cisminin hareketi bağımsız, yalnız ve homojen bir tanenin hareketine
benzemektedir. Hidrofobik kolloidal taneler suya karşı bir bağlılık göstermezler;
bu sebepten de etraflarında onları saran ve onlarla beraber hareket eden bir su zarfı
meydana gelmez. Genellikle,organik kolloidler hidrofılik, inorganik kolloidler ise
hidrofobik cinstendir. Kolloidin etrafındaki zarf suyunun bittiği noktaya kesilme
planı denir. Kolloid taneler elektriki özelliklere sahiptir ki bu özellikler onların hareket
tarzlarına büyük ölçüde tesir eder. Tane yüzeyi üzerinde bulunan elektrik yükleri,
arada bir elektrostatik alan meydana getirir. Kolloidal sistemin stabilitesini temin
eden esas faktör bu elektrostatik alandır. Tane yüzeyindeki bu yüklere ANA
YÜK denir. (Himmetoğlu, 1996).
Kolloidal tane üzerindeki ana yük atık suda bulunan aksi yükteki iyonları
kendine çeker. Eğer tanenin ana yükü fazla ise,etraftan oldukça bol miktarda
aksi işaretli iyon çeker ve böylece tane yoğun bir karşıt iyonlar tabakası ile kaplanmış
olur. Böylece tanenin elektrik yükü kısmen dengelenir, yani nötr hale yaklaşır. Bu,
ilk ve yoğun, karşıt iyonlar tabakasına Sabit tabaka veya Stern tabakası denir. Stern
tabakası da gene aynı cinsten fakat, daha az sayıdaki iyonların teşkil ettiği az yoğun
bir tabaka ile çevrilir. Bu ikinci karşıt iyonlar tabakasına da Dağınık tabaka
veya Gouy tabakası denir. Gouy tabakasındaki iyon konsantrasyonu stern
tabakasına bitişik elan kısımdan fazla, atık su kitlesiyle birleştiği yerde ise azdır.
Bununla birlikte Stern ve Gouy tabakaları içinde de gayet az sayıda ana
yükü teşkil eden iyonlardan da bulunmaktadır. Stern ve Gouy tabakalarının her
ikisine birden çift tabaka denilir. Daha önce bahsetmiş olduğumuz, kesilme planın
üzerindeki potansiyele zeta potansiyeli denir. Kolloidal tanenin gösterdiği
74
elektrokinetik özellikler çoğunlukla zeta potansiyeline bağlıdır. Bu yüzden zeta
potansiyeli çok önemlidir. Hidrofobik kolloidal tanelerde, kesilme planı sabit
tabaka dış yüzeyine çok yakındır (Himmetoğlu, 1996).
Şekil 4.2. Zarf suyu içinde kalmış kolloid bir protein tanesinin şematik
görünüşü (Himmetoğlu, 1996)
Hidrofilik kolloidal tanelerde ise kesilme planı zarf suyu dış yüzü üzerine
gelmektedir. Hidrofobik bir sistemdeki itme kuvvetleri ise sadece zeta potansiyelinden
meydana gelmektedir. Taneler üzerindeki zeta potansiyelleri yüksek ise
birbirlerini kuvvetle iterler. Hidrofilik tanelerin dengesi ise sadece zeta
potansiyeline bağlı değildir; bu taneleri saran zarf suyu tanelerin birleşmesine karşı
elastik bir barikat etkisi yapmaktadır .Koagülasyon-flokülasyon prosesinin
gerçekleşmesi için itme kuvvetlerinin yani zeta potansiyelinin düşürülmesi gerekir. Bu
işlem iki şekilde yapılabilir;
PH ayarlanması ile
Kesilme Planı
Zarf Suyu
75
Atık suya ters yüklü iyonların ilavesi ile (Himmetoğlu, 1996)
Kolloidlerin pH değeri ayarlandığı zaman kolloidal tane üzerindeki zeta
potansiyeli düşmektedir. Zeta potansiyeli kolloid sisteme ters yüklü yönler vermek
suretiyle de indirilir. Atık suya sonradan ters yüklü iyonlar ilave edilmesi sabit (Stem)
tabaka ve dağınık (Gouy) tabaka üzerindeki iyon miktarı birdenbire arttırır ve bunun
sonucu olarak zeta potansiyeli düşer. Hidrofilik kolloidlerin dengesi sadece zeta
potansiyeline dayanmaz,zarf suyuna da dayanır. Zarf suyu tabakası,suya yüksek
konsantrasyonda tuz ilave edilerek küçültülebilir (Himmetoğlu, 1996).
Şekil 4.3. Negatif Yüklü Bir Kolloidin Etrafındaki Tabakalar (Eroğlu, 1995)
Kimyasal Arıtmada Kullanılan Kimyasal Maddeler
Kimyasal arıtma işlemini gerçekleştirmek amacıyla değişik kimyasal maddeler
kullanılabilir.Kimyasal çöktürme işlemiyle arıtılmış su elde ederken toplam askıda
katı maddede %80-90, BOİ5 parametresinde %40-70 giderim sağlanabilir.
++++
--
- --
-
-
----
++++-+++
Toplam potansiyel
Toplam potansiyel
++
+
++
Kesme yüzeyi
+
+
+
+
+
-
-
+
-
İzoelektrik nokta
Mesafe
Stern T. Gouy Tabakası
76
Kimyasal arıtmada en çok kullanılan kimyasal maddeler Çizelge 4. l'de verilmiştir
KİMYASAL FORMÜLÜ
ALUM AL2(SO4)3.18H20
DEMİR SÜLFAT (FERROUS) FeSO4 ,7H20
KİREÇ Ca (OH)2
DEMİR KLORUR FeCl3
DEMİR SÜLFAT Fe2 (S04)3
POLIELEKTROLITLER Natürel- Sentetik
Çizelge 4.1. Kimyasal arıtmada en çok kullanılan kimyasal maddeler
(Himmetoğlu, 1996)
Çeşitli kimyasal çöktürücüler ile ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir.
Demir Tuzları: Demir tuzlan atık su arıtımında çok sık kullanılır.
Demir klorür likit ve katı olarak satın alınabilir.Demir klorür sebebiyle oluşan
çökelti demir hidroksittir. Demir sülfat daha ekonomik bir kimyasaldır ve atık
su antımmda yoğun olarak kullanılır (Himmetoğlu, 1996).
Demirli pıhtılaştırma maddelerinin en pahalısı FeCl3 'dür ve oldukça
koroziftir. FeCl3 için uygun malzemeler cam, seramik ve plastik olarak sayılabilir
(Şengül ve diğ. ,1997)
Demir sülfat (Fe2 (SO4)3 ise asidik ve korroziftir. Paslanmaz çelik, lastik,
seramik tanklarda depolanmalıdır (Şengül ve diğ. ,1997) .
Alüminyum Tuzları: Alüminyum sülfat (Alüm) en sıkça kullanılan
kimyasaldır. Demir tuzlan kadar verimi yüksek değildir. Alüminyum hidroksit
77
flokları daha az yoğundur ve demir tuzlarına göre çökmesi yavaştır. Çöktürme
havuzunda daha uzun bekletme süreleri gerekir. Toz halde bulunur. Kuru halde
iken bu reaktif demir, çelik veya beton tanklarda saklanabilir. Çözelti halinde iken
PVC, kurşun veya plastik tanklarda depolanabilir (Himmetoğlu, 1996).
Kalsiyum Tuzları: Kalsiyum hidroksit Ca(OH)2 hem pH değeri için hem
de koagülant olarak kullanılabilir (Himmetoğlu, 1996).
Diğer Kimyasal Maddeler : Sülfürik asit (H2SO4) ve hidroklorik asit
(HCI) pH değerini düşürmek için kullanılır. Kostik (NaOH) hem pH değerini
yükseltmek için kullanılır, hem de bazı atık sularda polielektrolitten önce
koagülant görevi görür (Himmetoğlu, 1996).
Polielektrolitler
Polielektrolitler natürel ve sentetik olmak üzere ikiye ayrılır.Natürel
polielektrolitler biyolojik orijinlidir ve nişasta ürünlerinde veya selülozdan
elde edilir. Sentetik polielektrolitler ise yüklerine göre sınıflandırılır. Negatif,pozitif
ve nötr o l m a d u r u m l a r ı n a g ö r e A n y o n i k , K a t y o n i k v e n o n - i o n i k
o l a r a k adlandırılırlar. Polielektrolitler partiküller arasındaki bağları büyütürler ve
iri floklar oluşmasını sağlarlar. İki veya daha fazla partikül polielektrolit bağlarına
tutunarak köprü oluştururlar. Bu köprü aynı şekilde oluşan diğer köprülerle
birleşir. Böylece floklar irileşir ve çökeltme işleminde daha kolay giderilirler.
Kimyasal atık su arıtma tesislerinde polimer kullanımı özellikle son 15
yılda çok önemli boyutlara ulaşmıştır. Poüelektrolit kovalant bağlarla bir araya
gelmiş birbirini tekrar eden kimyasal üniteler (manomer üniteler) serisinden oluşan bir
kimyasal yapıya sahiptir. Pozitif yüklü katyonik polimerler doğrudan koagülant olarak
veya koagülant yardımcısı olarak kullanılabilir. Bu tip polielektrolitler aynı
zamanda fıltrasyon yardımcı malzemesi ve çamur susuzlaştırmada kimyasal
şartlandırıcı olarak kullanılır. Yüksüz olan non-iyonik ve negatif yüklü olan an-iyonik
polimerler koagülant yardımcısı, fıltrasyon yardımcısı ve çamuru şartlandırmada
kullanılır ( Himmetoğlu, 1996)
78
Yumaklastırmanın Verimliğine Tesir Eden Unsurlar
Bir su tasfiyesi tesisinde yumaklaştırma kısımlarını boyutlandırmadan önce
yumaklaştırmanın verimliliğine tesir eden unsurların bilinmesi gerekir.
Yumaklaştırma işlemine tesir eden unsurla aşağıda maddeler halinde belirtilmiştir:
a) Ham suyun kalitesi, bulanıklılığı
b) Sudaki kolloidlerin ve asılı maddelerin miktar ve özellikleri
c) Suyun pH değeri
d) Yumaklaştırma projesinin çeşidi, hızlı karıştırma ve yumaklaştırma
bekleme müddetleri
e) Suyun sıcaklığı
f) Suyun alkalinitesi
g) Sudaki iyonların miktar ve özellikleri
h) Yumaklaştırıcıların cins ve dozları
Bunlardan pH 'nın ayrı bir önemi vardır. Çünkü bilhassa metal
tuzlarının yumaklaştırıcı olarak kullanılması durumunda onların
hidrolizinde esas rolü oynamaktadır (Dikmen, 1998)
Filtrasyon
Biyolojik arıtma biriminin ardından ilave edilecek bir fıltrasyon
kademesi ile arıtma verimi arttırılabilmektedir. Filtre katmanlarında aerobik
reaksiyonların gerçekleşebileceği göz önünde tutularak, atıksuya filtre girişinde
yeterli oksijenin kazandırılması, gerekmektedir.
79
4.3.3. Tekstil endüstrisi atıksularının arıtılmasında biyolojik arıtmanın önemi
ve çözünmüş kalıcı (inert) KOI kavramı
4.3.3.1. Biyolojik Arıtmanın Prensipleri
Biyolojik arıtma sistemleri değişik şekillerde sınıflandırılabilir. Ortamda
oksijen varlığına göre aerobik ve anaerobik olarak sınıflandırılan bu sistemler
kullanılan mikroorganizmaların sistemdeki durumuna göre süspanse ve sabit film
prosesleri olarak ta sınıflandırılabilirler (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996,
Üstün ve Özcan 1998).
Aktif çamur metodu ilk defa , Ardern ve Lockett ( 1914 ) ' in çalışmaları
sonucunda Manchester' de bulunmuştur. Metod çökeltilmiş atıksuyun
havalandırılması esasına dayanır. Bu esnada , suyun içindeki mikroorganizmalar
kısmen çözünmüş , kısmen süspanse haldeki organik maddeleri yeni hücre
sentezlemek ve enerji elde etmek amacıyla kullanırlar ve hızla çoğalırlar. Bu
sırada organik maddenin bir kısmı yanarak CO 2 haline gelir. Diğer kısım
hücre sentezinde kullanılır. Çoğalan mikroorganizmalar birbirine ve suda asılı
maddelere tutunarak yumaklar ( floklar ) teşkil ederler. Doldurulup boşaltılarak
çalışılan kesikli reaktörlerde havalandırma işlemine son verilerek bu yumaklar
çöktürülürse üstte kalan berrak sıvı, suyun temizlenmiş olduğunu gösterir. Sürekli
çalıştırılan sistemlerde ise çöktürme işlemi ayrı bir tank ( son çökeltim havuzu )
içinde yapılır. Tabana çökelen katı maddelere aktif çamur denir. Aktif çamur,
canlı mikroorganizmalar ile onlara yapışmış asılı ve ipliksi maddelerden
oluşmuştur. Organik maddenin bu şekilde , aerobik olarak ayrıştırılması, atıksu ile
ne kadar mikroorganizma temas haline getirilirse , o kadar hızlı bir şekilde
cereyan edecektir. Bu nedenle sürekli sistemlerde çökelen çamur geri
devrettirilerek sistemin aşılanması yoluna gidilir (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar
1996, Üstün ve Özcan 1998).
80
4.3.3.2. Organik Madde Gideriminin Belirlenmesi
Organizmalar yaşamlarını sürdürebilmek için ortamda mevcut bileşikleri
(karbonhidratlar , hidrokarbonlar , proteinler , azotlu bileşikler) parçalayarak enerji
elde ederler. Bu enerji genellikle yüksek enerjili fosfat bağı halinde ( ATP )
depo edilir. ATP halinde depo edilen bu enerji biyosentezleme , hareket , hücre
içine ve dışına besin maddesi transferi , yıpranan hücre elemanları temini ve
basınç dengelemesi için kullanılır (Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan
1998).
m. org.
Organik + O2 + Nutrientler D.faz.m.org. + CO2 + C5H7NO2 + NH3 + Nihai
Madde ürünler
m.org.
(Bakteri) C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + Enerji (Kestioğlu 2001).
Oksijen (hava) varlığında organizmalar, karbon içeren bileşikleri parçalayarak
CO2 ve H2O'ya dönüştürürler. Azotlu bileşikler aerobik metabolizma ile NO3- 'a
dönüşür. Karbonhidratlar aerobik olarak en kolay parçalanan karbon bileşikleridir.
Örneğin ; glikozun aerobik parçalanması glikoliz yolu ile olur (Zenginay 1996,
Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
4.3.3.3. Karbonlu organik maddelerin giderimi
Karbonlu organik madde konsantrasyonunun saptanmasında en yaygın
olarak kullanılan yöntem beş günlük BOİ deneyidir. Beş günden daha büyük
bir süre için ( 20 Gün ) sadece karbonlu maddelerin ayrışımında gerekli olan
oksijen gereksiniminin saptanmasında , nitrifikasyon sürecinin inhibe edilmesi
gerekir (Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
81
Aktif çamur proseslerinde organik madde gideriminin hızını belirleme
amacıyla kullanılan kinetik modeller için KOİ konsantrasyonunun bir
fonksiyonu olarak ifade edilir. Biyolojik olarak parçalanabilen KOİ , kolay
parçalanabilir KOİ olarak flok formlu organizmalarca parçalanabilmesine karşılık
KOİ filamentli organizmalarla yarışmalı olarak da parçalanabilmektedir (Yonar
1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Havalandırma tankına gelen atıksuda çözünür haldeki organik maddenin
bir kısmı , partikül haldeki organik maddenin havalandırma tankında aktif
çamurla temas ettikten hemen sonra biyolojik olarak emilmektedir. Daha
sonra kalan çözünen organik maddeler aktif çamur ile temas halinde kalarak
biyooksidasyon vasıtasıyla ( organik maddelerin biyolojik olarak okside olması
yöntemiyle ) sıvı fazdan alınmaktadır (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996,
Üstün ve Özcan 1998).
Aktif çamur sisteminde aktif çamurdaki birim kuru kütle başına çözünen
organik maddenin mikroorganizmalar tarafından absorbsiyon miktarı havalandırma
havuzuna giren atıksudaki organik madde konsantrasyonunun bir fonksiyonu
olarak ifade edilebilir (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan
1998).
Substratlar başlıca iki gruba ayrılabilir;
1 - Doğrudan hücre içine taşınabilen substratlar.
2 - Hücre içine taşınmadan önce hücre dışında dönüştürülmesi gereken kompleks
substratlar (partiküler haldeki substratlar) dır (Akal 1990, Yonar 1999).
Substrat giderim mekanizması üç süreç olarak tanımlanabilir:
1 - Hücrenin substrat molekülü ile karşılaşması
2 - Molekülün hücre içine taşınması
3 - Hücre içinde substratın dönüştürülmesi (Akal 1997, Zenginay 1996, Yonar 1996,
Üstün ve Özcan 1998).
82
Substrat giderimi konusunda çalışma yapan Daigger ve Grady(1982),
substratın ( S ) , hücre içinde aktif taşınım sistemi ile taşındığını belirtmişlerdir
(Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Hücre içindeki substrat ya doğrudan metabolize edilmek üzere metabolik
ara ürünlere çevrilir ya da bir kısmı depolanır. Metabolik ara ürünlerden bir
kısmı hücre dışından dışarıya taşınabilir. Metabolik ara ürünler , hücre
bileşenlerinin .sentezinde kullanılır veya enerji elde etmek üzere oksitlenir. Hücre
dışı substratın hücre içine taşınması , bir kısım enerji elde etmek üzere
oksitlenmesi ve diğer kısmının hücrenin bütün bileşenlerinin uygun oranda
sentezlenmesinde kullanılması çoğalma şeklinde tanımlanabilir (Yonar 1999,
Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Biyokütle yüksek substrat konsantrasyonu ile karşılaştığı zaman, eksojen
substrat tükendikten sonra metabolize etmek üzere , glikojen ve/veya PHB
biriktirme kapasitesine sahiptir (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve
Özcan 1998).
Bazı araştırmacılar substratın metabolize edilmeden önce bir depolama
fazından geçtiğini varsaymışlardır. Dennis ve Irvine ( 1983 ), depolama ürünleri
hücre içi poliglikoz /glikojen ise bu kompleks makromoleküllerin aktif çoğalma
ve hücre replikasyonu öncesinde üretildiği görüşünde ısrar etmenin haklı bir
nedeni olmadığını belirtmişlerdir. Bu tip depolama ürünlerinin , primer metabolik
yolardan bağımsız bir yolla üretilmesi daha mantıklı bir varsayımdır (Yonar
1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Birçok araştırmacı ise , çözünmüş substratın gideriminde fiziksel
adsorbsiyon gibi mekanizmalarla başlangıçta meydana gelen hızlı giderimin önemli
olabileceğini öne sürmüştür ( Roberts ve Kempton , 1971 ). Oysa Eckhoff ve
Jenkins (1967 ) daha önce yaptıkları kararlı halde çalışan laboratuar sistemindeki
deneysel gözlemlerine dayanarak çözünmüş substratın biyokütle tarafından fiziksel
83
adsorbsiyonunun önemli olmadığı sonucuna varmışlar ve çoğalmanın tek substrat
giderim mekanizması olduğunu kabul etmişlerdir (Yonar 1999, Zenginay 1996,
Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Ayrıca Henze ve diğerleri ( 1986 ), depolama olayının sadece çözünmüş
monosakkaridler ve asetat gibi birkaç substratla sınırlı olduğunu dolayısıyla
çözünmüş substrat gideriminin çoğalma ile orantılı olarak ele alındığını
belirtmişlerdir (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Çözünmüş substratlar tek ve çok bileşenli olduğu için bunların giderimi
konusunda farklı ifadeler verilmiştir (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün
ve Özcan 1998).
Tek substratın giderim kinetiği düşünüldüğünde bunun çoğalma ile birlikte
meydana gelmesi sonucu substrat giderim hızı ,
- (1)
çoğalma hızı ile orantılı olmaktadır.
Burada, S, substrat konsantrasyonu; t, zaman; X, biyokütle konsantrasyonu; Y,
giderilen birim substrat başına üretilen biyokütle olarak tanımlanan dönüşüm
oranıdır (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Çoğalma hızı Monod denklemi ile ifade edildiğinde substrat giderim hızı ,
substrat ve mikroorganizma konsantrasyonunun fonksiyonu olarak elde edilecek ve
( 2 ) denklemi ile verilecektir (Akal 1997, Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996,
Üstün ve Özcan 1998);
84
- (2)
Chudoba ( 1985 ) , başlangıçtaki substrat konsantrasyonunun biyokütle
konsantrasyonuna oranı , So/Xo < 2-3 ( KOİ / AKM ) olan kesikli sistemleri
çoğalmayan sistemler olarak tanımlanmaktadır ve bu sistemlerde dıştaki substratın hücre
replikasyonu öncesinde giderildiğini ifade etmiştir. Böylece tek bileşenli
substratlarm sabit bir hızla lineer olarak giderildiğini ve biyokütle artış hızının
da sabit olduğunu ileri sürmüştür (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve
Özcan 1998).
Çoklu substrat giderim kinetiği konusunda da yine birçok araştırmacı
çalışmalar yapmışlardır. Bunlardan Wuhrmann ( 1969 ) ve Tischler ve Eckenfelder
( 1969 ) çoklu substratların da tekli substrat giderim mekanizması ile
giderilebileceğini savunmuşlardır (Akal 1997, Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar
1996, Üstün ve Özcan 1998).
Jones ( 1973 ) , tek substratın giderim kinetiğinin Monod kinetiğine
uyduğu kabulünden hareketle çoklu substrat giderim kinetiğini incelemiştir.
İnceleme sonuçlarını Monod ve 1. derece kinetiklerine göre analiz ederek , birinci
derece kinetiğinin daha iyi bir yaklaşım sağladığını ve çoklu substrat sistemleri
için Monod kinetiğinin doğru olmadığı sonucuna varmıştır. Dolayısı ile giderim
hızları birbirinden çok farklı substratların giderimi için tek bir kinetik ifade
vermek mümkün değildir (Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan
1998).
Bunlardan başka Dold ve arkadaşları ( 1980 ) yaptıkları araştırmalar
sonunda sentez için mikroorganizmalar tarafından absorblanabilen kolay ayrışan
çözünmüş substratların ortalama giderim hızını Monod ifadesi ile
modellemişlerdir (Akal 1997, Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve
Özcan 1998).
85
- (3)
Aynı ifade Grady ve arkadaşları ( 1989 ) tarafından da kabul edilmiş
ve substrat kullanımı (rs) için en çok kullanılan ifade;
Rs = (μ/Y)*X (4)
verilmiştir.
Ortamda organizma topluluğunun çoğalması ve substratın giderilmesi
mekanizmaları da oldukça karmaşık proseslerdir ve bu konuda en çok kabul gören
modellerden biri de Monod modelidir (Monod, 1949). Bu modelde mikroorganizma
çoğalma hızı;
= μ*X (5)
Burada spesifik büyüme hız katsayısı (u) ile Ss arasında Monod
denklemi kullanılarak;
μ = (6)
elde edilmiştir.
86
Bu formülde; X, biyokütle konsantrasyonu, Ss, hız kısıtlayıcı çözünmüş
substrat konsantrasyonu, u, spesifik çoğalma hızı, μmax, ayrışan substrat üzerinde
maksimum spesifik büyüme hızı, Ks, yarı doygunluk hız-sabitini göstermektedir
(Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Mikroorganizmaların hücresel büyüme hızını, spesifik büyüme hızına
bağlı olarak Şekil 3.1' deki gibi göstermek mümkündür ( Kestioğlu 2001).
Şekil 4.4. Spesifik Büyüme Hızı (i, ile Substrat Konsantrasyonu Arasındaki İlişki
(Kestioğlu 2001)
(5) ve (6) nolu denklemler birleştirildiği taktirde de
(7)
denklemi elde edilir.
Diğer grup substratlar ise partiküler substratlar olup , bunların metabolize
edilmelerinde ,
Ks
1/2 μ
μ
Substrat Konsantrasyonu, S, (ML-1)
Spe
sifi
k Ç
oğal
ma
Hız
ı, μ,
(T
-1)
87
1 - Adsorbsiyon ve depolama
2 - Kompleks organik moleküllerin hücre duvarından geçecek kadar
basit moleküllere enzimatik parçalanması,
3 - Absorbsiyon ve sentez
olaylarının sıra ile meydana geldiği Dold, Ekama, Marais (1980) tarafından ileri
sürülmüştür (Akal 1997, Yonar 1999, Zenginay 1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan
1998).
IAWPRC Çalışma gurubu modeline göre adsorbsiyon ve hidroliz
kavramlarında iki değişiklik getirilmiştir. Bu model , partiküler maddenin
tamamıyla çamur fazında tutulduğunu , metabolize edilmese bile çökeltme tankı
üst akımında bulunmayacağını kabul etmekte ancak , partiküler substratın
organizma kütlesi üzerinde adsorblandığı ve depolanmış substratın doğrudan
kullanıldığı görüşünü reddetmektedir. Bunun yerine , çamurda tutulan partiküler
substratın mikroorganizma kütlesi tarafından salgılanan hücre dışı enzimlerle
hidroliz edilerek, kolay ayrışan substrat halinde sıvı kütlesi içine salıverildiği
kabul edilmektedir. Hidroliz sonucunda ortaya çıkan kolay ayrışan substrat ,giriş
akımından gelenle birlikte sentez için kullanılır (Akal 1997, Yonar 1999, Zenginay
1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
Fujie ve arkadaşları ( 1988 ) tarafından yapılan yaklaşımlar , çözünmüş
organik maddelerin ( SOS ) ve partikül organik maddelerin ( POS ) gideriminin
birbirinden hayli farklı olduğunu , çünkü bunların giderim ve dekompozisyon
mekanizmalarının farklı olduğunu göstermiş bulunmaktadır (Yonar 1999, Zenginay
1996, Yonar 1996, Üstün ve Özcan 1998).
88
4.4. Aktif Çamur Prosesinde KOİ Kavramı Ve Bölümleri
Biyolojik arıtma sistemlerinde mikrobiyaf büyüme ve substrat kullanım hızları
sistemdeki nutrient konsantrasyonu ile orantılıdır. Bu nedenle substrat özelliğine sahip
olan maddenin sistemden giderilmesi ve miktarının doğru olarak ölçülmesi gerekir
(Yonar 1999).
Günümüzde aktif çamur sistemlerinde kullanılmakta olan substrat ile bağlantılı
başlıca üç ölçüm yöntemi vardır; bunlar KOİ, BOİ ve TOK' dur. Toplam organik
maddenin ölçülmesinde, TOK yöntemi, BOİ ve KOİ yöntemlerine göre daha uygun
olmasına rağmen iki dezavantajı vardır. Birincisi, biyolojik olarak ayrışabilen ve
ayrışmayan organik maddeler arasında ayrım yapılamaz. İkincisi ise BOİ ve KOİ'nin
tersine, TOK yönteminin organik maddenin oksidasyon kademesinden bağımsız olma
ve organik bileşiklerin oksidasyon kademesi hakkında herhangi bir fikir vermemesidir.
Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı kavramı, aerobik organotrofık mikroorganizmalar için
elverişli bir organik karbon kaynağı içeren bir atıksuyun kirlenme potansiyelinin,
mikroorganizmaların bu sudan alınmış bir örnekte gelişmeleri sırasında harcadıkları
oksijenin ölçülmesiyle belirlenebilir (Yonar 1999).
BOİ5, sadece 5 gün zarfında ayrışan substratı temsil ettiğinden bu parametre
atıksudaki substrat düzeyini tamamıyla yansıtamaz. Ayrıca, deneyde aşı olarak
kullanılan mikroorganizmalar, atıksudaki substrata aklime edildiğinde veya atıksu
biyolojik gelişmeyi inhibe edici maddeler içerdiğinde hatalı BOİ5 sonuçları elde
edilebilir. Biyolojik olarak kalıcı organik maddeler de, BOİ5 deneyinin önemli hata
kaynaklarından birini oluşturur. Ayrıca yöntemin oldukça zahmetli olması, en az 5 gün
sürmesi, deney koşullarından çok fazla etkilenmesi gibi dezavantajları, BOİ 5
parametresinin, biyolojik arıtma sistemlerinin tasarımı ve işletilmesinde kullanışlılığını
azaltmaktadır (Akal 1997).
Kimyasal Oksijen İhtiyacı çevre kirlenmesinde en çok kullanılan kollektif
parametrelerden biridir. Bu parametre ile atıksuların bünyesindeki organik maddeler,
kimyasal oksidasyonları için gerekli oksijen miktarı cinsinden belirlenir. Yöntem birkaç
89
istisna dışında tüm organik maddelerin, kuvvetli oksitleyicilerle asit ortamlarda
oksitlenebilecekleri esasına dayanmaktadır. Oksidasyon ortamında karbonlu organik
maddeler CO2 ve H2O; azotlu organik maddeler ise NH3 haline dönüşürler (Şengül ve
Müezzinoğlu 1997)
Ölçüm yöntemi bir redoks reaksiyonuna bağlı olduğu için, elektron transferinin
olmadığı reaksiyonlara giren maddelerin KOİ' sinden söz etmek olanaksızdır (Şengül ve
Müezzinoğlu 1997).
KOİ, kuvvetli bir kimyasal oksitleyici ile oksitlenebilen organik madde
içeriğinin oksijen cinsinden eşdeğerinin bir ölçüsüdür. Atıksu örneklerinin 2 saat
içerisinde, kuvvetli asit ortamda ve kaynama sıcaklığında indirgedikleri Cr+6 miktarının
ölçülmesi ilkesine dayanır. Böylelikle, KOİ deneyi, deney koşullarında ve deney süresi
içerisinde bikromatla yükseltgenebilir maddelerin atıksulardaki konsantrasyonunu
bulmakta kullanılır. KOİ deneyinin yetersizliği, mikroorganizmalar için uygun substrat
oluşturmayan yükseltgenebilir maddelerin ve bu arada biyolojik olarak inert organik
maddelerin de, Cr+ 'yi indirgemeleri nedeniyle ölçüm sonuçlarına yansımalarından ileri
gelir. KOİ deneyinin diğer dezavantajı da, biyolojik olarak ayrışabilen aromatik
hidrokarbonların, organik maddelerin Cr+6 ile yükseltgenememeleridir (Akal 1997).
Ancak ölçüm yöntemleri arasında, organik substrat, biyokütle ve kullanılan
oksijen arasında eşdeğer cinsinden bir ilişki kurabilen ve bir kütle dengesi
kurulabilmesine olanak tanıyan sadece KOİ ölçümüdür. KOİ aynı zamanda biyolojik
olarak ayrışabilirlik açısından organik maddeler arasında bir ayrım yapmaz.
Dolayısıyla, KOİ diğer yöntemlere tercih edilir. Ayrıca, KOİ daha az emek ve zaman
gerektiren ölçüm yöntemidir. Bu nedenle, KOİ bileşenlerinin tanımlanması gerekir
(Yonar 1999).
Ekama ve arkadaşlarına (1986) göre, bir atıksuyun KOİ'si iki ana bileşene
ayrılabilir. Biyolojik olarak ayrışamayan (inert) ve biyolojik olarak ayrışabilir kısımlar.
İnert KOİ bölümüm de kendi içinde çözünmüş ve partiküler olmak üzere ikiye
ayrılabilir. Aynı şekilde ayrışabilen KOİ'yi çözünmüş ve partiküler olarak ayırmak
90
mümkündür Şekil (4.5). Bu bakımdan KOİ daha kullanışlı bir parametredir (Yonar
1999).
Şekil 4.5. Bir atıksudaki toplam KOI nin bölümleri (Akal 1997)
Uluslararası Su Kirlenmesi Araştırmaları ve Kontrolü Birliği (IAWQ) tarafından
oluşturulan çalışma grubunun modeline göre de atıksudaki organik maddeler, biyolojik
olarak ayrışabilen ve ayrışamayan olarak ikiye ayrılmaktadır. Aktif çamur
sistemlerinden hiçbir değişikliğe uğramadan çıkan, biyolojik olarak ayrışmayan kısım,
biyolojik bakımdan inert kısım olarak tanımlanır. İnert çözünmüş organik madde Sı
sembolü ile, inert askıdaki organik madde ise Xp ile gösterilir. Biyolojik olarak
ayrışabilen organik kısımda kolay ayrışabilen kısım Ss ve yavaş ayrışabilen kısım, Xs
olmak üzere ikiye ayrılabilir (Akal 1997).
Doğrudan heterotrofik bakteriler tarafından alınan ve yeni biyokütlelerin
çoğalması için kullanılan kolay ayrışabilen kısım nispeten basit moleküllerden oluşur.
Çıkışta Çözünmüş KOIST
Ayrışabilir KOISs
İnert KOI
Girişte Sso’dan Kalan KOI
Üretilenden Kalan KOI
Girişteki İnert KOI
Üretilen İnert KOI
91
Daha kompleks moleküllerden oluşan yavaş ayrışan kısım ise kullanılmadan önce kolay
ayrışabilir substrata dönüştürülür (Yonar 1999).
Artan (1987)'ın geliştirdiği modele göre ise giriş akımındaki toplam KOİ, çözünmüş
olduğu kabul edilen kolay ayrışabilen organik maddeden (X s), inert çözünmüş
organik maddeden ve inert partiküler organik maddeden ibarettir (Xı). Şekil 3.2'de de
görüldüğü gibi çıkış akımındaki çözünmüş KOİ'de ayrışabilir ve inert olarak iki kısma
ayrılabilir. Çözünmüş inert organik madde de (1) numaralı denklemde görüldüğü gibi
atıksudaki çözünmüş inert organik madde (Sı) ile çözünmüş ürünlerin (Sr) toplamına
eşittir (Akal 1997, Yonar 1999).
KOİ.e= Ss + Sı + Sr (8)
Burada; KOİe, mg/L cinsinden çıkış suyundaki toplam substrat
konsantrasyonudur (Akal 1997).
Giriş KOİ değeri ve bileşenleri özellikle kuvvetli atıklarda ve endüstriyel
deşarjlarda son derece önemlidir ve doğru olarak belirlenmesi gerekir. Bu nedenle,
pekçok araştırmacı tarafından girişteki çözünmüş KOİ'nin inert kısmının belirlenmesi
için ölçüm yöntemleri geliştirilmiştir (Akal 1997, Yonar 1999).
Akal girişteki çözünmüş KOİ'yi saptamak amacıyla toplam çözünmüş KOİ
konsantrasyonları 1000 mg/L ile 9300 mg/L arasında değişen kağıt, mezbaha,
antibiyotik, tekstil ve süt endüstrileri atıksuları üzerinde çalışmıştır. Bu çalışmalarda
kademeli ve karşılaştırmalı yöntemler uygulanmış ve iki yöntemin karşılaştırmalı
değerlendirilmesi yapılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen deneysel sonuçlar Çizelge
4.2' de özetlenmiştir (Akal 1997).
92
Çizelge 4.2. Endüstriyel Atıksuların Kalıcı Çözünmüş KOI’leri (Akal, 1997)
Kategori Çözünmüş KOI
So, mg/l
Kalıcı Çözünmüş
KOI, S1, mg/l
S1/S0
Kağıt 3340 196 1,059
Mezbaha 1990 110 0,055
Antibiyotik 9300 2500* 0,27
Tekstil 1000 190 0,19
Süt 1570 0 -
(*) Aklimasyon problemlerinden dolayı çok yüksek
Akal ve diğerleri atıksularda çözünmüş inert KOİ içeriğinin belirlenmesi
amacı ile deneysel yöntemler geliştirmişlerdir. Çalışmalarında, atıksuların inert
çözünmüş KOİ fraksiyonlarının belirlenmesi için önerilen iki farklı metod ile
endüstriyel atıksu karakterizasyonuna inert çözünmüş substrat kavramını getirmişlerdir.
Kesikli deneylerden elde edilen çözünmüş KOİ profilleri, çözünmüş metabolik ürün
oluşumu nedeniyle salınımlar göstermekte ve literatürde belirtilen çözünmüş inert KOİ
fraksiyonlarının zamandan bağımsız olarak saptanmasının hatalara yol açacağını
göstermektedir. Çünkü, zamanla ölçülen çözünmüş KOİ konsantrasyonları önemli
ölçüde değişime uğramaktadır. İzlenen KOİ profillerinde en az iki minimum KOİ
değerine ulaşılmaktadır. İlk minimum değeri, çözünmüş metabolik ürün girişimi
nedeniyle değişken yapıya sahiptir, atıksuların nihai KOİ değerlerinin, ilk minimum
KOİ değerlerinden daha düşük olması, metabolik ürünlerin büyük bir kısmının daha
uzun reaksiyon sürelerinde ayrışabilir karakterde olabilecekleri ihtimali ile açıklanabilir.
Bu aynı zamanda, kademeli metottan ilk minimum değerlerle bulunan Sı
konsantrasyonunun, nihai değerlerle bulunana göre daha yüksek olmasını da açıklar; ilk
minimumdan elde dilen Sı değerinin içinde kesikli reaksiyon sürdükçe ayrışabilir nitelik
kazanacak olan metabolik ürünlerin bulunabileceğini göstermektedir (Akal 1997).
(Akal 1997) inert KOİ'nin tekstil atıksularının biyolojik arıtılabilirlîğine
93
etkilerini incelemiş, üç farklı tekstil atıksuyu üzerinde deneyler yapmıştır. Bu atıksuların
karakteristikleri Çizelge 4.3'de verilmiştir (Akal 1997).
Çizelge 4.3. Arıtılabilirlik Çalışmasında Kullanılan Tekstil Atıksularının
Karakteristikleri (Akal, 1997)
Parametre (mg/l) Tesis no:1
(Dokunmuş Kumaş)
Tesis no:2
(Örgü Kumaş)
Tesis no:3
(Örgü Kumaş)Toplam KOI, CTO 1240 885 981
Çözünmüş KOI, STO 1176 800 535
Çözünmüş BOI5 680 422 170
TKN 144 23 40
Toplam P 2,2 16 14
pH 12,2 7,2 7,85
Yukarıdaki çalışmadan şu sonuçları elde etmişlerdir:
1. Çalışmada incelenen üç tekstil endüstrisi atıksuları için, konsantrasyonları 88-17
mg/L arasında değişen çözünmüş inert (Sı) KOİ oluşmaktadır.
2. Partiküler inert KOİ'nin deneysel olarak saptanmasına yarayan bir metod
tanımlanmış ve sonuçlar, girişteki partiküler KOİ'nin %16'smın biyolojik
olarak ayrışmadığını göstermiştir.
3. Kalıcı KOİ deneylerinin ve biyolojik arıtılabilirlik çalışmalarının sonuçları arasında
uyum bulunmaktadır. Bu da çıkış suyu KOİ'sini düşük organik yüklemelerde
bile toplam artık KOİ olarak tanımlanan değerlerin altına
düşünülemeyeceğini göstermektedir (Akal, 1997).
Eremektar ve arkadaşları (1996) reaktif boya ile jet makinada pamuklu örgü
kumaş boyama işlemlerinden kaynaklanan atıksular üzerinde biyolojik arıtılabilirliği ve
inert KOİ'yi incelemişlerdir. İnceledikleri tesiste; kesikli boyama işlemi, kasarlama,
94
boyama, sabunlama ve yumuşatma adımlarından oluşmaktadır. Bu atıksuyun
karakteristiği Çizelge 4.4'te verilmiştir (Eremektar ve ark. 1996).
Çizelge 4.4. Deneysel Çalışmada Kullanılan Atıksu Karakterizasyonu ve Literatür ile
Karşılaştırma (Eremektar ve ark., 1996)
Parametre Atıksu Örneği
(mg/l)
Örgü Kumaş Son İşlemler Literatür
Literatür Değeri(Göknil vd.,1984)Toplam KOI 2100 340-19000
Çözünmüş KOI 1558 -
TKN 62 -
Toplam P 13,6 -
AKM 700 18-2200
Fenol 0,25 0,001-1,7
Sülfür 6 0,02-7,1
pH 10,5 -
İnert KOİ fraksiyonlarını belirleme amacı doğrultusunda; biri, başlangıç toplam
KOİ değeri yaklaşık 1000 mg/L olacak şekilde seyreltilmiş atıksu örneği ile (CTO),
diğeri ise, yine aynı seyrelti oranını sağlayacak şekilde ancak filtre edilmiş atıksu (STO)
ile, beslenmiş iki adet kesikli aerobik reaktör kullanılmıştır. Daha önce doldur-boşalt bir
sistemde atıksu örneğine aklime edilmiş aktif çamur reaktörlere aşı olarak verilmiştir.
Her iki reaktördeki başlangıç biyokütle konsantrasyonu 40 mg/L UAKM'ye ayarlanmış
ve tam karışını sistemlere oksijen sağlamak için kullanılan difuzörler yardımıyla
gerçekleştirilmiştir. Reaktörlerde zamana karşı izlenen toplam ve çözünmüş KOİ
değerleri düşüş göstermeden, sabit kaldığında deneyin sonuna gelindiği anlaşılmıştır.
Çizelge 4.5'de özetlenen deney sonuçları 686 mg/L olan başlangıç çözünmüş KOİ
deneyinin, 203 mg/L"inin deney sonucunda ayrışmadan kaldığını göstermektedir. Bu
çalışmanın inert KOİ değerleri, oran olarak Çizelge 4.6'da verilmiştir (Eremektar ve ark.
1996).
Çizelge 4.5. İnert KOI Saptama Deney Sonuçları (Eremektar ve ark., 1996)
95
I. Reaktör (atıksu ile
beslenen KOI, mg/l)
II. Reaktör (süzülmüş atıksu ile
beslenen KOI, mg/l)CT ST CT ST
Deney Başlangıcı 994 686 701 681
Deney Sonu 252 203 208 184
Süre, saat 476 476 476 476
Çizelge 4.6. Atıksu Örneğindeki İnert KOI Bileşenlerinin Oranları (Eremektar ve ark., 1996)
S1/CT0 XI/CT0 CS0/CT0 SP/CS0 XP/CS0 (S1+SP)/CTO
0,151 0,012 0,837 0,064 0,044 0,204
Sonuç olarak; 2100 mg/L'lik toplam KOİ'ye sahip olan atıksu, kimyasal arıtma
uygulanmaksızın biyolojik arıtma çıkışında ancak 428 mg/L'ye düşürülebilmiştir
(Eremektar ve ark. 1996).
Pınarlı ve arkadaşları (1999) bir tekstil endüstrisi atıksuyunun biyolojik
arıtılabilirliğini araştırmış ve mevcut antma tesisinin verimli bir şekilde çalışmasını
gerçekleştirmek amacıyla arıtma sisteminin KOİ cinsinden performansını
değerlendirmek üzere sistemin çözünmüş kalıcı KOİ'sini tespit etmiştir. Biyolojik
arıtma çalışmasında kullanılan atıksuyun özellikleri Çizelge 4.7' de verilmiştir (Pınarlı ve
ark. 1999).
96
Çizelge 4.7. Biyolojik Arıtma Çalışmasında Kullanılan Atıksuyun Özellikleri (Pınarlı
ve ark. 1999)
Parametre Konsantrasyon (Ölçülen Değer)
Toplam KOİ (mg/L) 352
Süzülmüş KOİ (mg/L) 326
AKM(mg/L) 5
TKN(mg/L) 9
Toplam P (mg/L) 1,23
pH 9
Pınarlı ve arkadaşları (1999) yukarıdaki çalışmadan şu sonuçları elde
etmişlerdir:
1. Kimyasal arıtmayı takiben gerçekleştirilen biyolojik arıtılabilirlik
çalışmalarında KOİ giderim verimi üzerinde yüksek performans elde
edilmiş ve toplam KOİ giderim verimi %90-9^5 civarında elde edilmiş olup,
arıtılmış suyun kalitesi "Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği" nde söz konusu
sektör için belirtilen deşarj kriterlerini sağlamıştır (Pınarlı ve ark. 1999).
2. Kimyasal çöktürme işleminden geçmiş atıksu üzerinde çözünmüş
kalıcı KOİ'yi belirlemek amacıyla karşılaştırmalı yöntem kullanılmış olup,
on gün boyunca KOİ değerlerinin değişimleri izlenmiştir. Deneysel
çalışmaların sonuçlarına göre ele alınan tekstil endüstrisinin atıksuyunun
kalıcı KOİ'si 70 mg/L, çözünmüş mikrobiyal ürün konsantrasyonu ise 18
mg/L olarak belirlenmiştir (Pınarlı ve ark. 1999).
97
Öktem ve arkadaşları (2000) polyester ve süprem kumaş boyama yapan
bir tekstil fabrikasının atıksuyuna, konvansiyonel atıksu karakterizasyonu ve
biyolojik antılabilirlik uygulamıştır. Biyolojik afıtılabilirlik çalışması kapsamında
atıksuların KOİ bileşenleri, kinetik ve stokiyometrik katsayıları belirlenmiştir.
Reaktif boya ile polyester kumaş boyama yapan tesisten alınan kompozit numunenin
karakterizasyon değerleri ve atıksuyun KOİ bileşenleri sırası ile Çizelge 4.8 ve
Çizelge 4.9'da verilmiştir (Öktem ve ark. 2000).
Çizelge 4.8. Tesis'e Ait Atıksu Karakterizasyonu (Öktem ve ark. 2000)
Parametre (mg/L) Tesis çıkışından alınan kompozit
numunede bulunan değerler
Toplam KOİ 2400
Süzülmüş KOİ 2050
TKN 44,8
Amonyak 15,5
Toplam P 2,55
AKM 800
UAKM 500
Alkalinite (CaCO3) 1950
Krom (+6) 3
pH 6,6
Çizelge 4.9. Atıksuyun KOİ Bileşenleri (Öktem ve ark. 2000)
CT1
mg/L
ST1
mg/L
Ssı
mg/L
Sıı
mg/L
XSı
mg/L
Xıı
mg/L
SSI/CT1
mg/L
SII/CT1
mg/L
XS1/CT1
mg/L
XII/CT1
mg/L
2400 2050 318 114 1916 52 0,13 0,04 0,79 0,02
98
Öktem ve arkadaşları (2000) yukarıdaki çalışmadan şu sonuçlan elde
etmişlerdir:
1. Konvansiyonel karakterizasyon sonucunda; toplam ve süzülmüş KOİ değeri
sırasıyla 2400 ve 2050 mg/L, azot ve fosfor değeri ise 44,8 mg/L, 2,6 mg/L
olarak bulunmuştur (Öktem ve ark. 2000).
2. Kinetik ve stokiyometrik katsayıların hesabına ait çalışmada sıcaklık (T)
20°C'de, dönüşüm oranı (YH) 0,63 gKOİ/ghücre KOİ, maksimum spesifik
çoğalma hızı ( H) 3,4 d-1, aktif biyokütlenin içsel solunum hızı (bH) 0,12 d-1
olarak bulunmuştur. Elde edilen bu değerlerin evzel atıksu için elde edilen
katsayılarla benzer olduğu görülmüştür (Öktem ve ark. 2000).
3. KOİ fraksiyonlarını belirleme çalışması sonucunda toplam kalıcı KOİ oranı
%6 mertebesinde saptanmıştır, bunun %4'lük kısmı çözünmüş inert
maddedir (Öktem ve ark. 2000).
4. Elde edilen bu verilere göre bu atıksuyun biyolojik arıtmaya uygun bir atıksu
olduğu kanaatine varılmıştır (Öktem ve ark. 2000).
4.4.1. Çözünmüş kalıcı KOİ tanımı ve özellikleri
IAWPRC Çalışma Grubu Modeli yavaş parçalanabilir substrat ile kalıcı KOİ'yi
birbirinden ayırmaktadır. Çıkış suyundaki kalıcı KOİ'nin belirlenmesi, biyolojik
faaliyete etki etmemesine rağmen, literatür ve metodlarda kabul görmekte ve tavsiye
edilmektedir. Çözünmüş ,(SİO) ve partikül (XİO) kalıcı KOİ'leri arasındaki üstünlük aktif
çamur prosesinin tam olarak açıklanması için de önemlidir. Biyolojik olarak
parçalanamayan partikül KOİ çamurla birlikte uzaklaştırılmakta, biyolojik olarak
parçalanamayan çözünmüş KOİ'de deşarj ile birlikte sistemden direkt olarak
çıkmaktadır (Artan ve arkadaşları, 1992) (Yonar 1999).
99
Aktif çamur davranışının iyi bir biçimde anlaşılması için teorik olarak yaklaşım
sağlanması ve sonuç için Çalışma Grubu Modeli'ndeki çözünmüş kalıcı ürün
oluşumuyla bağlantı kurulması gerekmektedir. Bu modifikasyonun detaylı açıklamaları
aşağıda verilmiştir. Bu modele göre, atıksudaki çözünmüş KOİ biyolojik olarak
ayrışabilir çözünmüş substrat Sr, çözünmüş inert ürünler, SP ve Sİ'den ibarettir. Eğer
temas süresi yeteri kadar uzunsa, reaktördeki çözünmüş ayrışabilir substrat KOİ düzeyi
tamamen tüketilebilir ve kalıcı KOİ Sr, Sp ve Sı'nin toplamına eşittir (Yonar 1999).
Sr = SP + Sİ (9)
Burada, Sr, ayrışabilir çözünmüş substrat, SP, parçalanabilir organik kısım, Sİ,
kalıcı kısımdır (Yonar 1999, Yapraklı 1997).
Rasyonel olarak çözünmüş kalıcı ürünler burada Sı olarak tanımlanmaktadır.
Çözünmüş kalıcı ürünlerin oluşum mekanizmaları büyümeyle veya çürümeyle
alakalıdır. Her iki durumda da, Qr = sonsuz değeri için SP'nin çamur bekletme
zamanındaki nihai konsantrasyonu, giriş suyundaki biyolojik parçalanabilir KOİ
konsantrasyonuyla doğru orantılıdır (Yonar 1999, Yapraklı 1997).
SPT = YP * CS0 (10)
Burada;
CS0 = SS0 + XS0 (11)
dir.
Eğer giriş suyundaki KOİ sadece atıksuyun çözünebilir fraksiyonlarını
içeriyorsa, SP biyolojik ayrışabilir KOİ ile orantılıdır; (SS0).
SPS = YP * SS0 (12)
100
Atıksuyun çözünebilir KOİ'si, STo, Sso ve Sjo'ın toplamına eşittir. Çözünmüş
kalıcı KOİ konsantrasyonu atıksuda sabittir, Sto = St,
Buradan;
SS0 = ST0 – S1
(11) ve (12) denklemleri (8) denkleminde yerine konulursa;
Sr = YP * ST0 + (1 - YP) S1 (14)
elde edilir.
101
5. SONUÇLAR VE YORUMLAR
Tekstil endüstrisi, Türkiye'de en hızlı gelişen sanayilerin başında gelmektedir.
Bu hızlı gelişim, büyük debilerde ve büyük konsantrasyonlarda kirlilik taşıyan
atıksuların arıtma gerekliliğini de beraberinde getirmiştir. Tekstil fabrikalarında üretim
aşamalarına göre çeşitli bileşim ve miktarlarda atıksular oluşmaktadır. Bu atıksuların
büyük kısmı ağartma, boyama ve yıkama işlemlerinden kaynaklanmaktadır. Asit, baz,
boya, deterjan, tuz ve kullanılan diğer kimyasallar atıksuda kirlilik yaratan başlıca
kirleticilerdir.
Bu çalışmada tekstil endüstrisinin tanımı yapılarak tekstil endüstrilerinin
genel prosesleri hakkında bilgiler verilmiştir. Bunun yanı sıra tekstil endüstrilerinin
sınıflandırılması yapılmış ve bu endüstrilerden kaynaklanan atıksuların kaynak,
miktar ve özellikleri hakkında bilgiler verilmiştir. Kirletici parametreler, deşarj
standartları hakkında bilgiler sunulmuştur.
Tekstil atksularının arıtım yöntemleri olan mekanik, kimyasal ve biyolojik
arıtım hakkında bilgiler verilmiştir. Tekstil endüstrisi atıksularının kimyasal
arıtımında genellikle koagülasyon ve flokülasyon işlemlerinde demir, alüminyum
gibi +3 değerlikli metaller kullanılır. Koagülasyon ve flokülasyon işlemlerinin
amacı; Organik ve inorganik bulanıklığın giderilmesi, renk giderimi, bakteri ve
patojen giderimi, alg ve organizmaların giderimi, koku ve tat yapıcı maddelerin
giderilmesi, fosfat giderimi, biyolojik oksijen ihtiyacı ve kimyasal oksijen ihtiyacı
parametrelerinin giderilmesi, askıda katı madde giderimi, metal giderimidir.
Ayrıca tekstil endüstrisi atıksularının anaerobik ve aerobik biyolojik
sistemlerle arıtımları hakkında yeterli bilgiler verilmiş olup, biyolojik arıtmada görev
alan mikroorganizmaların büyüme kinetikleri monod eşitliği ile açıklanmıştır.
Sonuç olarak tekstil endüstrisinden kaynaklanan kirletici parametreler, bu
parametrelerin arıtım yöntemleri, deşarj standartları vurgulanarak gerekli bilgiler
tezimizde sunulmuştur.
102
6. KAYNAKLAR
AKAL, S.K 1990. Aktif Çamurda Çözünmüş Metabolik Ürün Oluşumu Modeli,
İ.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksel Lisans Tezi, s.85, İstanbul.
AKAL, S.K 1997. Glükozla Beslenen Kesikli Reaktörlerde Organik Yüklemenin
Ayrışma Kinetiği ve Kalıcı Ürün Oluşumu Üzerine Etkisi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri
Enstitüsü, Doktora Tezi, s.182, İstanbul.
BAŞER, İ. İNANICI, Y. 1990. Boyarmadde Kimyası, Marmara Üniversitesi Yayını,
Yayın No 482, İstanbul.
BAŞER, İ. 1992 Elyaf Bilgisi, M.Ü Yayını No 524, İstanbul
BAŞKAYA, H.S, FORSTER, C.F, STAFFORD, D.A 1995. Treatment Of Industrial
Effluents, s. 248
DİKMEN, F. 1998. Tekstil Atıksularında Ozonla Renk Giderimi Üzerine Bir
çalışma, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, s.75, İstanbul
EPA, 1997. Profile Of The Textile Industry, U.S Goverment Printing Office
Superintendent of Documents, Washington.
EPA,2000. Emergency Planning And Community Right- To- Know Act Section 313
Reporting Guidance For The Textile Processing Industry.
EREMEKTAR, G, GERMİRLİ, F, ÇEKİ, S, TÜNAY, O. 1996. Tekstil Endüstrisi
Atıksularında İnert KOİ Örnek Uygulama, İ.T.Ü. 5. Endüstriyel Kirlenme Kontrolü
Sempozyumu’96, s. 42-53, İstanbul.
GERMİRLİ,F. 1990. –The ıncremental And Comparison Metods For The Assesment
103
Of Initial Soluble Inert COD, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, s.184,
İstanbul
GÖKNİL, H. TORÖZ, İ. ÇİMŞİT, Y. 1984 Endüstriyel Atıksuların Kontrol ve
Kısıtlama Esasları Projesi – Tekstil Endüstrisi, İ.T.Ü. Çevre ve Şehircilik Uygulama
ve Araştırma Merkezi, s.45, İstanbul.
HANSEN, J. 1997. ‘UNEP Cleaner Production Industrial Sector Guide Textile
Industry Provisional Version, DTI.
KANLIOĞLU, B.Ü. 1998. Tekstil Terbiye İşlemleri ve Çevre , U.Ü. Mühendislik –
Mimarlık Fakültesi Yayını, Bursa.
KANLIOĞLU, B.Ü. 2000 Pamuklu Tekstil Endüstrisi Atıksularında İyon Çifti
Ekstraksiyonu Metodu İle Renk Giderimi, U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü,Yüksek
Lisans Tezi, s. 83, Bursa.
KESTİOĞLU, K. 1992. Tekstil Çıkış Sularından Adsorblama Tekniği İle Renk
Giderimi, İ.T.Ü. Endüstriyel Kirlenme Sempozyumu, Dokuz Eylül Üniversitesi
Çevre Mühendisliği Bölümü, s. 74-85, Bornova, İzmir.
KESTİOĞLU, K. 2001. Atıksu Arıtımında Biyokimyasal Prosesler , U.Ü
Mühendislik-Mimarlık Fakültesi , Çevre Mühendisliği Bölümü, Uludağ Üniversitesi
Güçlendirme Vakfı, Yayını, s. 215
KIRDAR,E.1995. Tekstil Atıksularında Renk Giderimi, İ.T.Ü Fen Bilimleri
Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, s. 116, İstanbul.
LOMAS, M 1993. Textile Wet Processing And The Environment, JSDC, Volume
103.
104
MARANGOZOĞLU, T. 1994. Tekstil Atıksularının Dekolorizasyonu, U.Ü Tekstil
Mühendisliği Bölümü Lisans Tezi, s. 78, Bursa.
ÖKTEM, Y.A, SOYHAN, B, BARLAS, H. 2000.Tekstil Boyama Atıksularının
Karakterizasyonu ve Arıtabilirliği,2000 GAP Çevre Kongresi, s. 115-124, Şanlıurfa.
ÖZCAN, Y, ULUSOY, E. 1984 Tekstil Elyaf ve Boyama Tekniği, Fatih Yayınevi,
İ.Ü, s. 56, İstanbul.
PINARLI, V, AKAL, S.K, YONAR, T. 1999.Tekstil Endüstrisi Atıksuyunda
Arıtabilirlik Çalışmaları ve Kalıcı KOİ’nin Belirlenmesi, S.K.K.D, Cilt 9, Sayı 3
ŞENGÜL, F., 1991. Endüstriyel Atıksuların Özellikleri ve Arıtılması, D.E.Ü.
Mühendislik – Mimarlık Fakültesi Basım Ünitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, s.
218, İzmir
ŞENGÜL, F., MÜEZZİNOĞLU, A., 1997. Çevre Kimyası, D.E.Ü. Mühendislik
Fakültesi Basım Ünitesi, s. 308, İzmir
ÜSTÜN, E.G., ÖZCAN, Y., 1998. Farklı Giriş Konsantrasyonlarında Organik
Madde Gideriminin Belirlenmesi, U.Ü. Çevre Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi, s.
84, Bursa
VARDAR, C., ŞAR, A., 1998. Tekstil Atıksularının Arıtılabilirliğinin İncelenmesi,
U.Ü. Çevre Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi, s. 89, Bursa
YAKARTEPE, M., 1986. Atık Flottede Boyama Sistemi ve Sağlanan Tasarrufların
Boyama Maliyetine Etkisi, 2. Ulusal Tekstil Sempozyumu, s. 118-124, Bursa
YAPRAKLI, B., 1997. Tekstil Endüstrisi Boyama Atıksularının Karakterizasyonu ve
105
Biyolojik Arıtılabilirliği, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, s. 104,
İstanbul
YONAR, T., 1996. Düşük F/M Oranlarında Organik Madde Gideriminin
Belirlenmesi, U.Ü. Çevre Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi, s. 77, Bursa
YONAR, T., 1999. Kağıt Sanayi Atıksularında Çözünmüş Kalıcı Kimyasal Oksijen
İhtiyacının Belirlenmesi, U.Ü. Çevre Mühendisliği Bölümü, Yüksek Lisans Tezi, s.
97, Bursa
ZENGİNAY, S., 1996. Yüksek F/M Oranlarında Organik Madde Gideriminin
Belirlenmesi, U.Ü. Çevre Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi, s. 83, Bursa
106
İÇİNDEKİLER
1. GİRİŞ........................................................................................................................1
2. TEKSTİL ENDÜSTRİSİ...............................................................................................2
2.1. Tekstil Endüstrisinin Tanımı..............................................................................2
2.2. Tekstil Endüstrisi Genel Prosesleri....................................................................3
2.2.1. Haşıllama.....................................................................................................3
2.2.2. Yıkama ve haşıl giderme..............................................................................4
2.2.3. Ağartma....................................................................................................4
2.2.4. Merserize etme..........................................................................................5
2.2.5. Boyama.....................................................................................................5
2.2.6. Apreleme......................................................................................................5
2.3. Tekstil Endüstrisinin Sınıflandırılması...............................................................5
2.3.1. Yünlü tekstil endüstrisi.................................................................................5
2.3.2. Pamuklu tekstil endüstrisi..........................................................................10
2.3.3. Sentetik tekstil endüstrisi............................................................................16
2.4. Boyar Maddelerin Sınıflandırılması....................................................................20
2.4.1. Boyarmaddelerin çözünürlüklerine göre sınıflandırılması....................21
2.4.1.1. Suda çözünen boyar maddeler.............................................................21
2.4.1.2. Suda çözünmeyen boyar maddeler......................................................21
2.4.2. Boyar maddelerin özelliklerine göre sınıflandırılması...............................21
2.4.2.1. Bazik (katyonik) boyarmaddeler..........................................................21
2.4.2.2. Asit boyarmaddeler.........................................................................22
2.4.2.3. Direkt boyarmaddeler............................................................................22
2.4.2.4. Mordan boyarmaddeler.................................................................22
2.4.2.5. Reaktif boyarmaddeler...................................................................22
2.4.2.6. Küpe boyarmaddeler............................................................................23
2.4.2.7. Dispers boyarmaddeler.......................................................................23
2.4.2.8. Sülfür boyalar.................................................................................23
2.4.2.9. Geliştirilmiş boyarmaddeler............................................................23
2.4.2.10. Anilin siyahı.........................................................................................23
2.4.3. Boyar maddelerin kimyasal yapılarına göre sınıflandırılması.......................24
107
3. TEKSTİL ENDÜSTRİSİ ATIKSULARININ KAYNAK, MİKTAR VE ÖZELLİKLERİ..26
3.1. Tekstil Endüstrisi Atıksularında Alt Kategorizasyon............................................31
3.1.1. Yapağı yıkama alt kategorisi ve atıksuları.....................................................33
3.1.2. Yünlü kumaş son işlemler alt kategorisi ve atıksuları....................................34
3.1.3. Az su kullanılan işlemler alt kategorisi ve atıksuları.................................35
3.1.4. Dokunmuş kumaş son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları.......................36
3.1.5. Örgü kumaş son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları...............................37
3.1.6. Halı üretimi son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları...................................39
3.1.7. Stok ve elyaf son işlemleri alt kategorisi ve atıksuları...............................40
3.2. Genel Olarak Kirletici Parametreler..................................................................41
3.3. Kirletici Parametrelerin Belirlenmesi..............................................................48
3.3.1. Kirletici parametre seçim esasları.............................................................48
3.3.2. Tekstil endüstrisi için kirletici parametrelerin seçimi...................................49
3.3.3. Tekstil endüstrisi için kirletici parametreler.................................................52
3.3.4. Tekstil endüstrisi için seçilen kirletici parametrelerin özellikleri..................57
3.3.4.a. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı..............................................................57
3.3.4.b. Kimyasal oksijen ihtiyacı.....................................................................57
3.3.4.c. Toplam askıda katı madde...................................................................58
3.3.4.d. Yağ ve gres...........................................................................................58
3.3.4.e. Sülfür....................................................................................................58
3.3.4.f. Fenolik bileşikler (4AAP )....................................................................59
3.3.4.g. Krom....................................................................................................59
3.3.4.h. pH........................................................................................................60
3.4. Deşarj Standartları....................................................................................63
4. TEKSTİL ATIKSULARININ ARITILMASI........................................................64
4.1. Tekstil Atıksularını Arıtma Yöntemleri....................................................................64
4.2. Tekstil Atıksularının Arıtılma İmkanları.........................................................66
4.3. Tekstil Atıksularının Arıtımında Uygulanan Metotlar..................................66
4.3.1. Mekanik arıtma.........................................................................................66
4.3.2. Kimyasal arıtma sistemleri........................................................................69
4.3.3. Tekstil endüstrisi atıksularının arıtılmasında biyolojik arıtmanın
önemi ve çözünmüş kalıcı (inert) KOI kavramı...................................................79
108
4.3.3.1. Biyolojik Arıtmanın Prensipleri...........................................................79
4.3.3.2. Organik Madde Gideriminin Belirlenmesi..........................................80
4.3.3.3. Karbonlu organik maddelerin giderimi.............................................80
4.4. Aktif Çamur Prosesinde KOİ Kavramı Ve Bölümleri...........................................88
4.4.1. Çözünmüş kalıcı KOİ tanımı ve özellikleri..................................................98
5. SONUÇLAR VE YORUMLAR..............................................................................101
6. KAYNAKLAR........................................................................................................102
109