3.MATERYAL METOT
3.1.Arıtma Çamurlarının Örneklenmesi
3.1.1. Kentsel arıtma çamurlarının örneklenmesi
Bursa ilinde yer alan ve eşdeğer nüfusu 585 000 kişi olan kentsel atıksu arıtma tesisi belt filtre pres çıkışından çamur örnekleri alınmıştır. Örnekler, alüminyum kapaklı cam kavanozlarla laboratuvara getirilmiş ve denemeler aynı gün gerçekleştirilmiştir. Arıtma tesisine gelen atıksuların %35’i endüstriyel %65’i evsel kaynaklı olup giriş suyunun toplam debisi 87 500 m3/gün’dür. Atıksuyun giriş KOI değeri 600-700 mg/L arıtma sonrası KOI değeri ise 50 mg/L’dir. Çamurdaki toplam PAH konsantrasyonu GC-MS’te ölçülmüş çamurun pH, katı madde ve toplam organik karbon (TOC) değerleri standard metotlarda belirtildiği şekilde belirlenmiştir. Çamurda, EPA’nın önceliklendirdiği 16 PAH türün miktarlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Ancak bu türlerden NaP, Ace, Act, ve Fln türleri metodoloji gereği tespit edilememiştir. Diğer arıtma çamuru örnekleri (otomotiv, gıda vb.) için de bu durum geçerlidir. Çalışılan kentsel çamur örneklerinde giriş ∑12 PAH değeri 1339 ng/g katı madde (KM) olarak ölçülmüştür. Çamurların pH’sı 7,5 katı madde içeriği %25, TOC değeri ise %33’tür. TOC ölçümü, Shimadzu TOC Analyzer TOC-V CPN’nin SSM-5000 modülüyle 5310B metoduna gore yapılmıştır.
Tes
Uçucu madde, sabit karbon ve kül içerikleri kısa analiz yöntemi ile LECO TGA701 Termogravimetrik Analiz Cihazı kullanılarak ASTM D 5142-04 metoduna göre belirienmiştir. Arıtma çamurundaki sabit karbon miktarı çamurların nem, uçucu madde ve kül içeriği toplamının 100’e eşit olması esas alınarak hesapla bulunmuştur. Değerler kütlece % cinsinden Çizelge 3.1.’de verilmiştir. Elementel analizle arıtma çamuru örneklerinin karbon, hidrojen, azot, oksijen ve kükürt (CHNOS ) içerikleri (% w/w) LECO Truspec CHN-S elementel analiz cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Arıtma çamurlarının C, H, N içeriği ASTM D 5373-02 test yöntemine göre, S içeriği ASTM D 4239-05 test yöntemine göre belirlenmiş olup O içeriği toplam kütleden diğer elementlerin kütlelerinin ve külün farkı alınarak hesaplanmıştır. Değerler kütlece % cinsinden verilmiştir. Çamurun 550 oC’de yakılmasıyla ele geçen küldeki inorganik elementlerin yarı kantitatif analizi Philips PW-2404 model dalga boyu dağılımlı X-Işını Floresan Spektrofotometre (XRF) cihazı ile saptanmıştır. Çamurun üst ısıl değeri
32
analizi (kuru bazda) ASTM D5865 metoduna göre LECO- AC350 marka kalorimetrik bomba ile yapılmış, alt ısıl değeri ise ASTM D 240 metoduna göre üst ısıl değer ve H % kütle değeri kullanılarak hesapla bulunmuştur. Çamur karakterizasyonu aşağıdaki çizelgede verildiği gibidir.
Çizelge 3.1. Kentsel arıtma çamuru karakterizasyonu
Parametre Değer (%) Kısa analiz
Nem 25
Uçucu madde 60,65
TOK 33
Kül 24,44
Elementel analiz Değer (%) 5,27
C 38,03
N 6,56
O 24,64
S 1,06
Üst ısıl değer (MJ/kg) 15,69 Alt ısıl değer (MJ/kg) 14,57 Element Değer (%)
Al=4,439 K=4,946
As=0,005 Mg=5,106
Ba=0,112 Mn=0,094
Ca=13,540 Na=0,007
Cl=0,055 P=13,014
Cr=0,146 S=0,591
Cu=0,073 Si=9,547
St
3.1.2. Otomotiv arıtma çamurlarının örneklenmesi
Bursa ilinde yer alan yıllık 360 000 otomobil üretim kapasitesine sahip bir otomotiv fabrikasında atıksu arıtma tesisinde oluşan çamurlardaki PAH’ların farklı yöntemlerle giderilebilirliği araştırılmıştır. Arıtma tesisine 600 m3/gün debiyle endüstriyel atıksuyun pH’ı 7,5 ve KOI değeri 1000 mg/L’dir. Bunun yanında 1000 m3/gün debiyle gelen evsel atıksu girişi yapılmakta olup bu atıksuyun pH’ı 6,5 ve KOI’si de 225 mg/L
33
dolaylarındadır. Atıksuyun giriş KOI değeri 650 mg/L, arıtma sonrası KOI değeri ise 50 mg/L’dir. Tesiste boyahane ve mekanik yüzey işlem atıksuları ön arıtmadan geçtikten sonra sırasıyla dengeleme, fizikokimyasal arıtma ve biyolojik arıtma ünitelerine gelmektedir. Yağmur suları ve evsel atıksularda kum ve yağ tutucu ünitesinin ardından biyolojik artıma havuzuna verilmektedir. Son çökeltimde oluşan çamur stabilizasyon işlemine tabi tutulup filtre preste suyu alınmaktadır. Tesiste oluşan çamur miktarı 0,45 kg/otomobil olup yıllık toplam çamur miktarı 142 090 kg/yıl kadardır. PAH çalışmaları için 2010 yılında çamur stabilizasyon ünitesi çıkışından çamur örnekleri alınmıştır. Örnekler, bez çuvallarda 1 saat bekletilerek suyu alındıktan sonra alüminyum kapaklı cam kavanozlarla laboratuvara getirilmiş ve ön işlemler 24 saat içinde tamamlanmıştır. Çamurda, EPA’nın önceliklendirdiği 16 PAH türü ölçülmüştür. Ancak bu türlerden BbF, BkF, BaP, InP, DahA ve BghiP türlerinin çamurda bulunmadığı tespit edilmiştir. Toplam PAH konsantrasyonu (∑10 PAH) GC-MS’te ölçülmüş çamurun pH ve katı madde (KM) değerleri standart metotlara göre belirlenmiş olup pH’ı 7,5 katı maddesi %20’dir. Diğer analizler ise TÜBİTAK-BUTAL laboratuarlarında yaptırılmıştır. Otomotiv çamurunun karakterizasyonu ile ilgili detaylı bilgiler Çizelge 3.2.’de verildiği gibidir.
Çizelge 3.2. Otomotiv çamurunun karakterizasyonu
Parametre Değer
Katı Madde %25
Nikel* 7,4 mg/L
Bakır* 0,1 mg/L
Çinko * 3,7 mg/L
Toplam Krom* 0,03 mg/L
Kızdırma Kaybı %39
Toplam Organik Karbon <%3
9 PAH 3980 ng/g KM
*: Bu analizler TÜBİTAK-BUTAL Laboratuarlarında TSEN12457-7 metoduna göre yaptırılmıştır.
34 3.1.3. Gıda arıtma çamurlarının örneklenmesi
Bursa’da faaliyet gösteren bir gıda işletmesinde atıksu arıtma tesisi çamurlarındaki PAH’ların UV uygulamalarıyla giderilebilirliği araştırılmıştır. Çamur örnekleri belt filtre pres çıkışından alınmıştır. Örnekler, alüminyum kapaklı cam kavanozlarla laboratuvara getirilmiş ve arıtma uygulamaları aynı gün gerçekleştirilmiştir. Arıtma tesisinde sırasıyla dengeleme, nötralizasyon, havalandırma ve çöktürme üniteleri yer almaktadır. Tesiste oluşan arıtma çamuru miktarı 50 kuru ton/yıl dolaylarındadır.
Çamurda, EPA’nın önceliklendirdiği 16 PAH türü ölçülmüştür. Ancak bu türlerden Chr, BbF, BkF, BaP, InP, DahA ve BghiP türlerinin çamurda bulunmadığı tespit edilmiştir.
Çamurda, ∑5 PAH türü için konsantrasyon değeri 440 ng/g KM olarak ölçülmüştür. pH (Method 4500-H+) ve katı madde değerleri (Method 5310B) standart metotlara göre belirlenmiştir. Çamurun pH’sı 7,5 ve katı madde içeriği %20 olarak hesaplanmıştır.
3.1.4. Organize sanayi arıtma çamurlarının örneklenmesi
Bursa’da faaliyet gösteren bir organize sanayi bölgesindeki atıksu arıtma tesisinde çamur dekantör ünitesinden çamur örnekleri alınmıştır. Örnekler, alüminyum kapaklı cam kavanozlarla laboratuvara getirilmiş ve arıtma uygulamaları aynı gün gerçekleştirilmiştir. Çamurda, ∑8 PAH türü için konsantrasyon değeri 3268 ng/ g KM olarak ölçülmüştür. pH (Method 4500-H+) ve katı madde değerleri (Method 5310B) standart metotlara göre belirlenmiştir. Çamurun pH’sı 8, katı madde içeriği ortalama
%20 olarak hesaplanmıştır. Bu çamurunun karakterizasyonu ile ilgili detaylı bilgiler Çizelge 3.3.’te verildiği gibidir.
35
Çizelge 3.3. Organize sanayi bölgesi çamurunun karakterizasyonu
Parametre Değer
Katı Madde %20
İnorganik Madde (CaCO3 ve NaCl) %13
Mineral Yağ %0,3
Demir %1,5
Çinko %1,7
∑8 PAH 3268 n/g KM
İlgili Organize Sanayi Bölgesi sınırları içinde faaliyet gösteren, firmalardan (genellikle Alkali-Asit Kaplama tesisleri) konsantre asit/alkali atıksular, konsantre yağlı atıksular, sürekli yıkama suları ortak arıtma tesisine gelmektedir. Kimyasal arıtmadan geçirilen atıksular çöktürme havuzlarına alınmaktadır. Çamur yoğunlaştırma havuzu tabanında yoğunlaştırılan çamur, dekantör terfi pompaları vasıtası ile dekantöre gönderilmekte ve katyonik polielektolit dekantöre otomatik olarak dozlanmaktadır.
3.2. PAH Giderim Uygulamaları için Tasarlanan UV Düzeneği ve Özellikleri