Dezenfeksiyon

Dezenfektanların su arıtımında kullanımının en önemli sebebi, su ile bulaşan hastalıklara engel olunması ve su kaynaklarındaki patojen organizmaların inaktive edilmesidir. Klorun su arıtımında sürekli bir proses halinde kullanımı ilk olarak Belçika’nın bir kasabasında 1900’lü yıllarda başlamıştır. ABD’de su arıtma tesislerinde filtrasyon ve dezenfeksiyonun uygulanması tifo ve kolera gibi su ile bulaşan hastalıkların azalmasını sağlamıştır. Ancak Rook (1974) ve Bellar ve Lichtenberg (1974)’in yaptığı çalışmalar sonucu içme sularının klorlanmasının bir sonucu olarak THM oluştuğu belirlenmiştir. Klorun sudaki organik maddelerle reaksiyonlarından kaynaklanan DBP’lerin bir sonucu olarak da klora alternatif dezenfektanların kullanımı gündeme gelmiştir.

Dezenfeksiyon işleminde uygun dezenfektan maddenin seçiminde bazı noktalar önem arz etmektedir.

- Dezenfeksiyon işleminde THM’ler, okside olmuş organikler ve halojenli organikler meydana gelmektedir. Özellikle kuvvetli bir oksidanın kullanılması halinde yüksek konsantrasyonlarda okside olmuş organikler meydana gelmekte iken,

klor ve ozon kullanılması halinde bromür iyonu da mevcut ise halojenli organikler oluşmaktadır. DBP’lerin oluşumu sudaki öncü bileşenlerin tür ve miktarı ile ilişkilidir (Schmidt ve ark., 1999).

- Klor dioksit ve ozon kullanımı halinde oluşan klorat iyonu, klorit iyonu ve bromat iyonu gibi inorganik yan ürünler meydana gelecektir

- Bazı dezenfektanlar için maksimum kalıntı dezenfektan düzeyi (MRDL) istenmektedir. Bu da dağıtım sisteminde belirli miktarda bir kalıntı dezenfektan madde bulunması ile ilişkilidir.

- Kireçle sertlik giderme işleminde artan pH değerleri klor, kloramin ve UV üzerinde etkili olmaktadır.

- UV ve ozon ile dezenfeksiyonda bulanıklılığın etkisi göz önüne alınmalıdır. Ozon koagülasyon ve çökeltme işlemine etkili olabilmekte, bu nedenle ozonlama prosesi bulanıklılık etkisini minimize etmek için çökeltmeden sonra fakat filtrasyondan önce uygulanmalıdır.

- İstenilen inaktivasyon ihtiyaçları 2-log inaktivasyondan daha az veya daha fazla olmak üzere iki kısma ayrılmalıdır. Bu farklılık en uygun dozda yüksek inaktivasyonun sağlandığı durumu belirleyebilmek için yapılmalıdır. Örneğin klor ile 3-log Giardia sist inaktivasyonu için ihtiyaç duyulan CT değerleri (CT değerleri dezenfektanın etkinliğini ifade etmek için kullanılmaktadır ve bu ifade dezenfektanın kalıntı konsantrasyonu ve temas süresi olarak dezenfeksiyon derecesini göstermektedir) 100-300 mg-dak/L olacak şekilde yüksek klor dozu ve/veya uzun temas süresi ile sağlanabilecektir. Ancak 4-log inaktivasyon için CT değerleri pek çok sıcaklık için 15-60 mg-dak/L aralığında değerlerdedir.

- Son dezenfeksiyon işleminde kullanılan dezenfektan maddenin dağıtım sisteminde belirli miktarlarda kalıntı bırakması gereklidir. Sadece klor, klor dioksit ve monokloramin dağıtım sisteminde kalıntı dezenfektan madde kalmasını sağlamaktadır. Klor dioksitin ise bu etkisi küçük dağıtım sistemleri ile sınırlıdır, çünkü uygulanabilecek toplam klor dioksit dozu oluşacak klorat ve klorit iyonları nedeniyle sınırlı olacaktır. Kullanılan farklı türdeki dezenfektanlar için bu özellikler Tablo 2.4’de verilmektedir.

Su ile bulaşan hastalıklara neden olan patojenler içerisinde en önemli olan türler E. Coli, Giardia lamblia, Cryptosporidium ve Legionella pneumophila’dır.

Dezenfektan maddelerin birincil fonksiyonu patojenik organizmaların inaktivasyonu olmakla birlikte içme suyu arıtımında oksidan madde olarak diğer bazı fonksiyonları gerçekleştirmek için de kullanılmaktadır. Bunların başlıcaları;

- DBP oluşumunu minimize etmek, - demir ve manganın oksidasyonu,

- dağıtım sisteminde yeniden büyümeyi engellemek ve biyolojik stabiliteyi devam ettirebilmek,

- kimyasal oksidasyonda oluşan tat ve kokuyu gidermek, - koagülasyon ve filtrasyon verimini artırmak,

- sedimantasyon tankları ve filtrelerdeki alg büyümesini önlemek, - renk giderimini sağlamaktır (EPA, 1999).

Su arıtımında önemli olan üç farklı tür patojen mikroorganizma bakteriler, virüsler ve protozoaların özellikleri ve dezenfektanlara karşı davranışları Tablo 2.5’de verilmektedir.

Tablo 2.6’da dezenfeksiyonda patojen inaktivasyonu ve DBP oluşumu çeşitli parametreler için birbiriyle kıyaslanmaktadır.

Klorun en yaygın olarak kullanımını sağlayan önemli özellikleri:

- Suda sıklıkla bulunan pek çok patojeni etkin bir şekilde inaktive etmesi, - Suda kolaylıkla kontrol edilebilen ve ölçülebilen bir kalıntı bırakması, - Ekonomik olması,

- Su arıtım uygulamalarında emniyetli bir kullanım alanına sahip olmasıdır. Bunun yanı sıra dezavantajları:

- Sudaki doğal olarak meydana gelen pek çok organik ve inorganik bileşiklerle reaksiyona girerek istenmeyen DBP’leri oluşturması,

- Klorun özellikle de gaz halinde kullanılması durumunda tehlikeli olması, - Yüksek klor dozlarının tat ve koku problemlerine neden olmasıdır.

Tablo 2.4 Dezenfektan maddelerin özellikleri (EPA, 1999) Şartlar Klor Ozon Kl or di oksi t

Permanganat Kloramin Ozon/

per ok si t Ul tr avi yol e

TOK ile THM oluşumu E B H H E B H

Okside olmuş organiklerin oluşumu B E B B H E B

Halojenli organiklerin oluşumu E B H H E B H

İnorganik yan ürünlerin oluşumu H B E H H B H

BOM oluşumu B E B H H E H

MRDL uygulanması E H E H E H H

Kireçle sertlik gidermenin etkisi E H H H E H E

Bulanıklığın etkisi H B H H H B E

Giardia için < 2-log’un sağlanması E E E H H H H

Giardia için > 2-log’un sağlanması H E E H H H H

Crypto için < 2-log’un sağlanması H E E H H H H

Crypto için > 2-log’un sağlanması H E H H H H H

Virüsler için < 2-log’un sağlanması E E E H H H E

Virüsler için > 2-log’un sağlanması E E E H H H E

Son dezenfeksiyon E H B H E H H

Operatör gerekliliği (1=düşük, 5=yüksek)

1 5 5 1 2 5 3

Büyük kaynaklara uygulanabilirliği E E E E E E H

Küçük kaynaklara uygulanabilirliği E E E E E E E

E = evet, H = hayır, B = bazen

Tablo 2.5 Su ile bulaşan hastalıklara neden olan patojenler (EPA, 1999)

Organizm a Büyüklü k ( μ m) Mobilite _Kayn akl ar ı Dezenfeksiyona dayan ıkl ılı ğı Çökeltme, ko ag ül as yo n v e filtra syo n la giderimi Bakteri 0.1-10 Kendiliğinden hareket edebilen ve edemeyen türleri vardır İnsan ve hayvanlar, su ve kirletilmiş besinler

Tipik olarak spesifik bakteri sporları en yüksek dayanıma ve vejetatif bakteriler de en düşük dayanıma sahiptir. İyi, 2-3-log giderim

Virüs 0.01-0.1 Kendiliğinden hareket edememektedir. İnsan ve hayvanlar, su ve kirletilmiş besinler Genellikle vejetatif bakterilerden daha dayanıklıdır. Zayıf, 1-3-log giderim Protozoa 1-20 Kendiliğinden hareket edebilen ve edemeyen türleri vardır İnsan ve hayvanlar, atıksu, çürüyen vejetasyon ve su Virüs ve vejetatif bakterilerden daha dayanıklıdır. İyi, 2-3-log giderim

Tablo 2.6 Dezenfeksiyon etkinliği (EPA, 1999)

Dezenfeksiyon parametresi

Patojen inaktivasyonuna tipik etkisi

DBP oluşumuna tipik etkisi

Dezenfektanın türü İnaktivasyon etkinliğine bağlıdır Dezenfektanın

reaktivitesine bağlıdır Dezenfektanın

gücü Dezenfektanın gücü arttıkça, dezenfeksiyon prosesi hızlanacaktır

Dezenfektanın gücü arttıkça, DBP’lerin miktarı artacaktır

Dezenfektan dozu Dezenfektan dozu arttıkça, _{dezenfeksiyon hızı artacaktır}

Dezenfektan dozu arttıkça, DBP oluşum hızı

artacaktır. Organizma türü

Dezenfeksiyonun etkinliği patojen gruba göre değişecektir. Protozalar, bakteri ve virüslere göre daha dayanıklıdır.

Önemli değildir.

Temas süresi

Belirli düzeyde bir inaktivasyon için gerekli dezenfektan dozu azaldıkça temas süresi artacaktır

Belirli bir dezenfektan dozunda temas süresi arttıkça, DBP oluşumu da artacaktır

pH

Dezenfektanın formuna bağlı olarak pH dezenfektanın etkinliğini

etkileyecektir

pH’ın etkisi DBP türü ile bağlantılıdır

Sıcaklık Artan sıcaklık dezenfeksiyon hızını artıracaktır

Artan sıcaklık tipik olarak daha hızlı oksidasyon kinetiklerine neden olacak ve DBP oluşumunu artıracaktır

Bulanıklık

Bulanıklığa neden olan partiküller patojenik mikroorganizmaları çevreleyerek dezenfektana karşı koruyacaktır

Artan bulanıklık artan NOM ile ilişkilidir ve DBP öncü bileşenlerinin

miktarını da artıracaktır Çözünmüş

organikler

Çözünmüş organikler

dezenfeksiyona girişim yaparak, patojen organizmaların kullanacağı dezenfektan miktarını azaltacaklardır Artan çözünmüş organikler DBP öncü bileşenlerinin miktarını da artıracaktır