Tekstil atık sularının kimyasal yöntemlerle arıtılması uzun yıllardan beri en çok uygulanan yöntem olmuştur. Bunun en büyük nedeni atık su kalitesinde meydana gelen değişikliklerin kullanılan kimyasalda veya uygulanan dozda yapılan değişikliklerle kolayca tolere edilebilir olması ve uygulamanında basit oluşundan kaynaklanmaktadır. En yaygın olarak kullanılan kimyasal yöntemleri; oksidasyon yöntemleri (Fenton ayıracı- Fe(II) tuzlarıyla aktive edilmiş hidrojen peroksit, ozon, fotokimyasal yöntem, sodyum hipoklorit (NaOCl), elektrokimyasal yöntem), kimyasal çöktürme ve flokülasyon yöntemi ve Cucurbituril (Cucurbituril glikoluril ve formaldehitten oluşan bir polimer) şeklinde sıralanabilmektedir [66].
Çizelge 4.2’de kimyasal yöntemlerin atık suların arıtımında kullanımdan dolayı meydana gelebilecek olan olumsuzluklardan bahsedilmektedir. Bu olumsuzluklara rağmen kimyasal yöntemler yatırım maliyetlerinin düşük olması, yöntemin uygulama kolaylığı ve kontol edilebilirliğinin basit oluşundan dolayı en çok kullanılan yöntemlerin başında gelmektedir.
4.2.1 Koagülasyon ve Flokulasyon
Su ve kullanılmış su tasfiyesinde suyun taşıdığı çözünmüş ve askıda bulunan ve istenmeyen çok küçük maddelerin giderilmesi için suya kimyasal maddeler ilave edilir. Bu maddelere kimyasal pıhtılaştırıcı veya koagülant adı verilir. Kolloidlerin
27
çökelmelerini sağlamak için suya yumaklaştırıcı olarak polielektrolit polimer ilave edilir. Koagülantların suya ilave edilmesi ve etkili hale getirilmesi için kimyasal ve mekanik işlemler uygulanır. Bu işlemler pıhtılaştırma ve yumaklaştırma olarak iki kısımdan meydana gelmektedir [72].
Çizelge 4. 2 Boya gidermede kullanılan fiziksel ve kimyasal yöntemlerin olumsuz özellikleri [47].
Yöntem Olumsuz Özellikleri
Fenton reaktifi Aşırı çamur üretimi
Ozon Kısa yaşam süresi (20 dak.)
Fotokimyasal Yan ürünlerin oluşumu, daha zehirli bileşiklerin üretilmesi, zayıf boya giderimi, oldukça yavaş proses
NaOCl Aromatik aminlerin salınması
Cucurbituril Çok pahalı
Ters Osmoz Çok pahalı, yavaş proses
Elektrokimyasal
parçalama Yüksek elektrik maliyeti, zayıf boya giderimi Aktif karbon Çok pahalı, aşırı çamur üretimi
Yer kömürü Adsobsiyon için spesifik yüzey alanı Tahta parçaları Uzun işlem görme süresi gerektirmektedir İyon değiştirme Bütün boyalar için etkili değil
Membran Filtrasyonu Yoğun çamur üretimi
Işınlama Çok fazla çözünmüş oksijen ihtiyacı Elektrokinetik çöktürme Fazla çamur üretimi
Silika Jel Ticari uygulamayı engelleyen yan reaksiyon
Bu yöntemde floklaşma ve çökelme kimyasal maddeler yardımıyla sağlanır. Atık suya katılan kimyasal maddeler yardımıyla meydana gelen floklaşma ile çözünmüş maddeler ve kolloidler giderilirler. Al2(SO4)3, FeCl3, FeSO4 ve kireç koagülant kimyasalları olarak kullanılmaktadır [66]. Kimyasal yöntem ile arıtma boya atıklarının koagüle/çöktürücü ajanlar kullanılarak renk uzaklaştırılmaktadır. Bu proseste alüminyum (Al3+), kalsiyum (Ca2+) veya demir (Fe3+) iyonlarının kullanılmasını gerektirmektedir. Bu ajanların
28
yanında diğer ajanlarda bu işlem için kullanılabilmektedir. Yöntemin etkinliğini arttırmak için flotasyon ve koagulasyon birlikte kullanılabilir. Genellikle bu proses dispers, sülfür ve vat boyalarının uzaklaştırılması ekonomiktir. Bu yöntemin olumsuz yanı ise, işlem sonunda büyük miktarlarda konsantre çamur üretilir. Bunun yanında boya giderme pH'ya bağımlıdır. Kimyasal yöntem ile suda kolayca çözünebilen azo, reaktif, asit ve özellikle bazik boyaları için genellikle uygun değildir [46]. Flokulasyon kimyasalı olarak ise polielektrolitler tercih edilmektedir. Flokulasyon kimyasalları koagülasyona yardımcı olarak boyaların çökelmesini ve bir araya gelmesini hızlandırmak amacı ile kullanılmaktadır.
Kimyasal koagülasyon ve flokulasyon yöntemi basit ve uygulanabilirliği en önemli avantajıdır. Fakat özellikle flokulasyon kimyasalları ve meydana gelen çamurun bertarafı bu yöntemin olumsuz yanlarıdır [47], [66].
4.2.2 Ozon
Atık suların ozonlanması ile dikkate değer boyutlarda boya giderimi sağlanabilmektedir. Ozonlama sonucu elde edilen boya giderimi boyanın cinsine göre farklılık göstermektedir. Boya banyosu çıkış sularının ozonlandıktan sonra tekrar kullanılabilmesi tesis için kimyasal madde ve su tasarrufu sağlamakta, atık su arıtma tesisinin yükü azalmaktadır. Yüksek kararsızlığına bağlı olarak oldukça iyi bir yükseltgen olan ozon aynı zamanda tekstil yaş proseslerinden kaynaklanan atık sularda bulunan yüzey aktif maddeler ve taşıyıcılar gibi diğer kirleticilerin giderilmesine de yardımcı olmaktadır. Ozonla oksidasyon, klorlu hidrokarbonların, fenollerin, pestisitlerin ve aromatik hidrokarbonların parçalanmasında da oldukça etkilidir. Boya içeren atık sulara uygulanan dozaj, toplam renge bağlıdır ve giderilecek KOİ bir kalıntı ya da çamur oluşumuna veya toksik ara ürünlerin oluşumuna neden olmaz [66].
Ozon yönteminin önemli bir avantajı ozonun gaz durumunda uygulanabilir olması ve dolayısıyla diğer bazı yöntemlerin aksine atık çamur oluşmamasıdır. Boyalardaki kromofor grupları genellikle konjuge çift bağlı organik bileşiklerdir. Bu bağlar kırılarak daha küçük moleküller oluşturabilir ve renkte azalmaya neden olabilirler [66].
29
Olumsuz tarafı ise, ozon sonucu oluşan yan ürünleri küçük moleküller atık suyun kanserojenik ya da toksik özelliklerini arttırabilmektedir. Bu durumun önlenmesinde ozonlama ilave bir arıtım metodu olarak da uygulanabilmektedir. Yarı ömrünün kısa oluşu (20 dakika) ozonlamanın en büyük dezavantajıdır. Alkali şartlarda ozonun bozunması hız kazandığı için atık suyun pH kontrolu dikkatle yapılmalıdır. Ozonlama yönteminin diğer bir dezavantajı kısa yarı ömrüne bağlı olarak ozonlamanın sürekli olması gerekliliği ve yüksek maliyettir [66].
4.2.3 H2O2-Fe(II) Tuzları (Fenton Ayıracı)
Fenton ayıracı (Fe(II) tuzlarıyla aktive edilmiş hidrojen peroksit) biyolojik arıtmayı inhibe edici ya da toksik atık suların oksidasyonu için çok uygundur. Fenton ayıracı ile yapılan arıtım ön oksidasyon ve koagülasyon olmak üzere iki adımda gerçekleşmektedir. KOİ, renk ve toksisite giderimi gibi avantajları vardır. Bu avantajların yanında prosesin bazı dezavantajları da mevcuttur. Bu dezavantajlar; proses flokülasyon işlemini de içerdiği için atık sudaki kirleticiler çamura geçerler ve çamur problemi ortaya çıkmaktadır [66].
4.2.4 Fotokimyasal Yöntem
Bu yöntemde boya molekülleri hidrojen peroksit varlığında UV radyasyonu ile CO2 ve H2O’ya dönüştürülür. Parçalanma yüksek konsantrasyonlardaki hidroksil radikallerinin oluşmasıyla meydana gelir. Bu işlemde UV ışığı hidrojen peroksiti aktive ederek iki hidroksil radikaline parçalanmasını sağlar. Böylece organik maddenin kimyasal oksidasyonu gerçekleşir. Fotokimyasal yöntemlerde UV radyasyonu genellikle civa ark lambalarıyla sağlanmaktadır. Boya içeren atık suların fotokimyasal yöntemlerle giderilmesinin en önemli avantajı işlem sonucu atık çamur oluşmaması ve kötü kokulara neden olan organiklerin önemli derecede azaltılmasıdır [66].
4.2.5 Elektrokimyasal Yöntem
Boya gideriminde etkili bir şekilde kullanılabilirliği açısından yöntem bazı önemli avantajlara sahiptir. Kimyasal madde tüketimi çok azdır veya yoktur ve çamur oluşumu sözkonusu değildir. Oldukça etkili ve ekonomik bir boya giderimi sağlar, renk
30
gideriminde ve dirençli kirleticilerin parçalanmasında yüksek verim gösterir. Yöntemin en büyük dezavantajı tehlikeli bileşiklerin oluşma olasılığıdır [66].