İ Çİ NDEKİ LER
TABLO Lİ STESİ iii
ŞEKİ L Lİ STESİ v
KI SALT MALAR vi
ÖZET viii
SUMMARY i x
1 Gİ Rİ Ş 1
1. 1 Çalış manı n Anl a m ve Öne mi 1
1. 2 Çalış manı n Amaç ve Kapsa mı 2
2 BOYA ENDÜS TRİ Sİ 3
2. 1 Ür eti m Pr osesl eri ve Al t Kat egoril er 3
2. 1. 1 Ha mma ddel er 3
2. 1. 2 Ür eti m Pr oses ve İşle mleri 4
2. 1. 3 Alt Kat egoril er 4
2. 2 Su Kull anı mı, Atı ksu Kaynakl arı ve Karakt erizasyonu 8
2. 2. 1 Su Kull anı mı 8
2. 2. 2 Atı k ve Atı ksu Kaynakl arı 8
2. 2. 3 Kirl etici Para metreler ve Atı ksu Karakt eri zasyonu 10
2. 2. 4 Atı ksu Deşarj St andartları 14
2. 3 Atı ksu Arıt ma Teknol ojil eri 14
3 ARI TI LABİ Lİ RLİ K 18
3. 1 Ki myasal Arıt ma 18
3. 1. 1 Ki myasal Çökt ür me 19
3. 1. 1. 1 Koll oi dl eri n Yapısı 19
3. 1. 1. 2 Koll oi dl eri n Destabili zasyonu 22
3. 1. 1. 3 Koagül ant Dozunun Belirlenmesi 24
3. 1. 2 Koagül asyonda Kul lanıl an Ki myasal Maddel er 25
3. 1. 2. 1 Al ümi nyu m ve De mir Tuzl arı 25
3. 1. 2. 2 Kireç ( Ca O veya Ca( OH)2 29
3. 1. 2. 3 Bent onit 30
3. 1. 3 Koagül asyonda Kul lanılan Yar dı mcı Maddeler 31
3. 1. 3. 1 Sent eti k Or gani k Poli merl er 31
3. 2 Bi yol oji k Arıt ma 34
3. 2. 1 Substrat Ölçü m Yönt e ml eri 34
3. 2. 2 Atı ksudaki Or gani k Madde Bil eşenl eri 36
3. 2. 3 İnert KOİ Öl çü m Yönt e mleri 38
4 İ NCELENEN BOYA ENDÜS TRİ Sİ 44
4. 1 Tesi st e Ür eti m 44
4. 2 Su Kull anı mı ve Atı ksu Kaynakl arı 48
4. 3 Atı ksul arı n Arıtıl ması 49
5 DENEYSEL ÇALI ŞMA SONUÇLARI VE DEĞERLENDİ RME 52
5. 1 Deneysel Çalış ma 52
5. 1. 1 Deney Düzeneği 52
5. 1. 2 Deney Pr ogr a mı 53
5. 2 Deney Sonuçl arı ve Sonuçl arı n Değerl endiril mesi 55
5. 2. 1 Atı ksu Karakt eri zasyonu 55
5. 2. 2 Ki myasal Arıtılabilirli k Deneyl eri 58
5. 2. 2. 1 Sodyu m Bent onit ile Yür üt ül en Deney Sonuçl arı 58 5. 2. 2. 2 Al ümi nyu m Sülfat ile Yür üt ül en Deney Sonuçl arı 64 5. 2. 2. 3 De mir III Klor ür ile Yür üt ül en Deney Sonuçl arı 70 5. 2. 2. 4 De mir II Sülfat ile Yür üt ül en Deney Sonuçl arı 76
5. 2. 2. 5 Arıt ma Mali yetleri ni n Hesapl anması 82
5. 2. 2. 6 Arıt ma Mali yetleri ni n Karşılaştırıl ması 113
5. 2. 3 İnert KOİ Deneyl eri ve Sonuçl arı n Değerl endiril mesi 115
8 SONUÇLAR VE ÖNERİ LER 124
KAYNAKLAR 130
TABLO Lİ STESİ
Sayf a No Tabl o 2. 1 Boya Endüstrisi Proses At ı kl arı ……….. 10 Tabl o 2. 2 Su bazlı boya ve mür ekkep üreti minden kaynaklanan atı ksul arı n
karakt eri zasyonu ………. 12
Tabl o 2. 3 Tür ki ye’de su bazlı boya üreti minden kaynaklanan atı ksul ar
üzeri nde yapıl mış çalış mal arda atı ksu karakt eri zasyonu ………… 13
Tabl o 2. 4 Su Bazlı Mür ekkep üretimi pr osesi nden kaynakl anan atı ksul arı n
karakt eri zasyonu ……… 13
Tabl o 2. 5 Su Ki rlili ği Kontrol ü Yönet meli ği’ne göre Boya Endüstrisi
At ı ksul arı nı n Alı cı Ort ama Deşarj St andartları ……….. 15
Tabl o 3. 1 De mi r ve Al ümi nyu mun hi droliz ve kompl eks ol uşum dengel eri . 29
Tabl o 4. 1 Pr oses Pr ofili ……….. 51
Tabl o 5. 1 İncel enen t esisten kaynakl anan pr oses atı ksul arı nı n
konvansi yonel karakt eri zasyonu ………. 56
Tabl o 5. 2 İncel enen t esisten kaynakl anan evsel nit eli kli atı ksul arı n karakt eri zasyonu ………. 57
Tabl o 5. 3 Sodyu m Bent onit ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı KOİ ve ÇHİ
Değerl eri ………. 60
Tabl o 5. 4 Sodyu m Bent onit ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Renk, İl et kenli k,
Bul anı klı k ve Çı kış pH Değerl eri ………... 61
Tabl o 5. 5 Bent onit il e yür üt ül en deneyl erde pH ayarı i çi n il ave edil mesi
gereken ki myasal madde mi kt arları ……… 62
Tabl o 5. 6 Al ü mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı KOİ ve ÇHİ
Değerl eri ………. 65
Tabl o 5. 7 Al ü mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Renk,
İlet kenli k, Bul anı klı k ve Çı kı ş pH Değerl eri ……….. 67
Tabl o 5. 8 Al ü mi nyu m Sülfat ile yür üt ül en deneyl erde pH ayarı i çi n il ave
edil mesi gereken ki myasal madde mi kt arl arı ………. 68
Tabl o 5. 9 Al ü mi nyu m Sülfat ile yür üt ül en deneyl erde bi yol oji k arıt ma
öncesi pH ayarı i çi n ilave edil mesi gereken ki myasal madde
mi kt arları ……… 68
Tabl o 5. 10 De mi r III Kl or ür il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ ve ÇHİ
Değerl eri ……… 71
Tabl o 5. 11 De mi r III Kl or ür il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı Renk, İl et kenli k,
Bul anı klı k ve Çı kış pH Değerl eri ………... 72
Tabl o 5. 12 De mi r III Kl or ür il e yürüt ül en deneyl er de p H ayarı i çi n il ave
edil mesi gereken ki myasal madde mikt arları ………. 73
Tabl o 5. 13 De mi r III Kl or ür il e yür üt ül en deneyl er de bi yol ojik arıt ma öncesi
Tabl o 5. 14 De mi r II Sülfat il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ ve ÇHİ
Değerl eri ………. 77
Tabl o 5. 15 De mi r II Sülfat il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı Renk, İl et kenli k,
Bul anı klı k ve Çı kış pH Değerl eri ………... 77
Tabl o 5. 16 De mi r II Sülfat il e yürüt ül en deneyl er de p H ayarı i çi n il ave
edil mesi gereken ki myasal madde mikt arları ………. 80
Tabl o 5. 17 Ki myasal Madde Bi ri m Fi yatl arı ……… 83 Tabl o 5. 18 Sodyu m Bent onit il e Ki myasal Çökt ür mede Sarfedil en Ki myasal
Ma dde Mali yetl eri ……….. 90
Tabl o 5. 19 Sodyu m Bent onit il e Çökt ür me Sonr ası Ol uşan Ça mur un
Uzakl aştır ma Mali yetleri ……… 91
Tabl o 5. 20 Sodyu m Bent onit il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı Topl a m
Mali yetler, KOİ ve ÇHİ Değerl eri ……….. 92
Tabl o 5. 21 Al ü mi nyu m Sülfat i le Ki myasal Çökt ür mede Sarfedil en Ki myasal Madde Mali yetleri ……….. 97
Tabl o 5. 22 Al ü mi nyu m Sül fat il e Çökt ür me Sonr ası Ol uşan Ça mur un
Uzakl aştır ma Mali yetleri ……… 98
Tabl o 5. 23 Al ü mi nyu m Sül fat il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı Topl a m
Mali yetler, KOİ ve ÇHİ Değerl eri ……….. 99
Tabl o 5. 24 De mi r III Kl or ür il e Ki myasal Çökt ür mede Sarfedil en Ki myasal
Ma dde Mali yetl eri ……….. 104
Tabl o 5. 25 De mi r III Kl or ür il e Çökt ür me Sonr ası Ol uşan Ça mur un
Uzakl aştır ma Mali yetl eri ……… 105
Tabl o 5. 26 De mi r III Kl or ür il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı Topl a m
Mali yetler, KOİ ve ÇHİ Değerl eri ……….. 106
Tabl o 5. 27 De mi r II Sülfat il e Ki myasal Çökt ür mede Sarfedil en Ki myasal
Ma dde Mali yetl eri ……….. 111
Tabl o 5. 28 De mi r II Sülfat il e Çökt ür me Sonr ası Ol uşan Ça mur un
Uzakl aştır ma Mali yetleri ……… 112
Tabl o 5. 29 De mi r II Sülfat il e Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı Topl a m Mali yetl er,
KOİ ve ÇHİ Değerl eri ……… 113
Tabl o 5. 30 İnert KOİ Reakt örl eri nde Başl angı çt a Öl çül en KOİ Değerl eri ….. 119 Tabl o 5. 31 İnert KOİ Reakt örl eri nde Çı kı şt a Öl çül en KOİ Değerl eri ……….. 120 Tabl o 5. 32 İnert KOİ Deneyl eri Sonuçl arı ve Hesapl a ma Adı ml arı ………… 121 Tabl o 5. 33 En Uygun Koagül antı n Belirl en mesi nde Et kili Ol an Fakt örl eri n
ŞEKİ L Lİ STESİ Sayf a No Şekil 2. 1 Şekil 2. 2 Şekil 3. 1 Şekil 3. 2 Şekil 3. 3 Şekil 3. 4 Şekil 3. 5 Şekil 3. 6 Şekil 3. 7 Şekil 3. 8 Şekil 3. 9 Şekil 3. 10 Şekil 4. 1 Şekil 4. 2 Şekil 4. 3 Şekil 5. 1 Şekil 5. 2 Şekil 5. 3 Şekil 5. 4
: Boya Ür eti mi Akı m Şeması ……… : Mür ekkep Ür eti mi Akı m Şe ması ………
: (a) El ektri ksel Çi ft Tabaka, ( b) El ektri ksel Potansi yel, ( c, d)
Kol oi dal Si st e mi Et kil eyen Enerjil er ……….. . : Koll oi dl eri n Poli mer il e Dest abilizasyonunda Köpr ü
Ol uşu munun Şe mati k İfadesi ………
: Suda Al ü mi nyu m Dengesi ……….. . : Al ü mi nyu mun 25 0C’ deki Çözünürl ük Dengesi ……….. : Sudaki De mir Dengesi ………. : De miri n 25 0C’ deki Çözünürl ük Dengesi ……… : Atı ksudaki (girişt eki) topl a m KOİ fraksi yonl arı ………. : Arıt ma t esisi çı kı ş akı mı ndaki KOİ fraksi yonl arı ……… : İnert KOİ pr ofill eri ……….. : KOİ pr ofill eri ……….. . : İncel enen Tesi st e Boya Ür eti mi akı m Şe ması ………. : İncel enen Tesi st e Mür ekkep Ür eti mi Akı m Şe ması ……… : İncel enen Tesi st e Mevcut Atı ksu Arıt ma Si st e mi Akı m Şe ması : Bent onit il e Ki myasal Çökt ür mede Sabit p H’t a Topl a m KOİ
Deği şi mi ………
: Al ü mi nyu m Sül fat ile Ki myasal Çökt ür mede Sabit p H’t a
Topl a m KOİ Deği şi mi ………..
: De mi r III Kl or ür il e Ki myasal Çökt ür mede Sabi t p H’t a Topl a m
KOİ Deği şi mi ………
: De mir II Sülfat il e Ki myasal Çökt ür mede Sa bit p H’t a Topl a m
KOİ Deği şi mi ……… 7 8 21 24 27 28 29 30 37 39 42 43 46 47 50 48 63 69 75 81
EK A1
Üni versitesi : Ġstanbul Tekni k Üni versitesi
Enstit üsü : Fen Bili mleri
Anabili m Dalı : Çevre Mühendi sli ği
Progra mı : Çevre Mühendi sli ği
Tez Danı Ģ manı : Prof. Dr. Fat oĢ Ger mirli BABUNA
Tez Türü ve Tari hi : Yüksek Li sans – Ocak 2003
ÖZET
BOYA ENDÜSTRĠ SĠ ATI KSULARI NI N ARI TI LABĠ LĠ RLĠ ĞĠ
Serdar GÖKġEN
Bu araĢtır mada s u bazlı boya üreten bi r endüstri den kaynakl anan atı ksul arı n arıtıl abilirli ği i ncel enecekti r. Önceli kl e su bazlı boya üreten bi r endüstri deki prosesl er sapt anarak t ü m atı ks u kaynakl arı beli rl enecek ve gerçekl eĢti ril ecek konvansi yonel atı ksu karakteri zasyonu yardı mı yl a endüstri ni n ki rl en me profili çı kartıl acaktı r. Laborat uvar öl çekli ki myasal arıt ma düzenekl eri il e yürüt ül ecek ol an ki myasal arıtıl abilirli k çalıĢmal arı nda dört f arklı koagül antı n (sodyu m bent onit, al um, de mir(II) sülfat ve de mir(III) kl orür) kull anıl ması hedefl enmektedi r. Bu bağl a mda koagül asyon-fl okül asyon deneyl eri sonucunda her bi r koagül antı n - deği Ģi k pH değerl eri ile deği Ģi k dozajl arda - atı ksuyun konvansi yonel karakteri zasyonu üzeri nde yarat acağı et kil eri n belirl enmesi pl anl anmakt adı r. Böyl eli kl e her bi r koagül ant i çi n opti mu m p H değeri il e opti mu m dozajı n sapt an mıĢ ol acaktı r. Koagül asyon-fl okül asyon i Ģl e mi sonrası nda meydana gel en ça murun özelli kl eri deği Ģi k para metrel er açı sı ndan deneysel ol arak beli rl enecekti r. Endüstri ni n boya üreti minden kaynakl anan proses atı ksul arı geçi rdi kl eri koagül asyon-fl okül asyon i Ģl e mi sonrası endüstri kaynaklı evsel atı kl arla bi rl eĢtirilerek bi r aktif ça mur siste mi nden ol uĢan arıt ma t esisi ne verilme kt edi r. Bu nedenl e proses atı ksul arı na uygul anan koagül asyon-fl okül asyon deneyl eri ni n sonuçl arı bi r sonraki bi yol ojik arıt ma üzeri ne ol ası ters et kiler yönünden de i rdel en meli di r. Dol ayısı ile sözüedil en t ürde bi r değerl endi r meyi sağl a mak i çi n koagül asyon-fl okül asyondan geçi ril miĢ proses atı ksul arı ve evsel atı ksul ar debil eri oranı nda karı Ģtırıl arak i nert KOĠ deneyl eri ne tabi tut ul acakl ardı r.
Anaht ar Keli mel er: Boya endüstri si, atı ks u, konvansi yonel karakteri zasyon, ki myasal arıtıl abili rli k, koagül asyon-fl okül asyon, i nert KOĠ, renk, opti mu m dozaj, opti mu m pH.
EK A2
Uni versity : İstanbul Techni cal Uni versity
I nstit ute : Instit ute of Sci ence and Technol ogy Sci ence Progra mme : Envi ron me nt al Engi neeri ng
Progra mme : Envi ron me nt al Engi neeri ng
Supervi sor : Prof. Dr. Fat oş Ger mirli BABUNA De gree Awarded and Dat e : MSc – January 2003
ABSTRACT
THE TREATABI LI TY OF PAI NT I NDUSTRY WAS TE WATERS
Serdar GÖKŞEN
The t reat ability of pai nt i ndustry waste wat ers wi ll be i nvesti gated i n t hi s st udy. The wast e wat er s ources will be i dentifi ed f or a sel ected wat er based pai nt ma nuf act uri ng i ndustry. Wi t h t he ai d of a conventi onal wast e wat er characteri zati on st udy poll uti on profil e of t he i ndustry wi ll be est ablished. I n t he l ab-scal e che mi cal t reability st udi es f our di fferent coagul ants; na mel y sodi u m be nt onite, al u m, ferrous s ulf ate and f erri c chl ori de wi ll be used. I n t hi s res pect, t he effect of che mical t reat me nt on raw wast e wat er wi ll be mo ni t ored for each coagul ant at vari ous p H val ues and c he mi cal dos ages. Opt i mu m p H val ues and dos ages f or each coagul ant will experi me nt all y be det er mine d on t he basi s of COD and col or re moval percent ages. The properti es of the sl udge, whi ch i s generat ed after coagul ati on-fl occul ati on processes, will al so be i nvesti gated. The process waste wat ers ori gi nati ng f ro m t he wat er based pai nt ma nuf act uri ng are f ed t o an acti vated sl udge s yste m t oget her wi t h do mesti c wast e wat ers after bei ng passed t hrough t he coagul ati on-fl occul ati on st ep. Theref ore t he possi bl e adverse effects of process wast e wat ers t o t he bi ol ogi cal treat me nt must al so be eval uated. I n t hi s res pect, t he s a mpl e prepared wi t h ra w do mesti c waste wat er and coagul ated-fl occul ated process waste wat ers i n proporti on t o t hei r fl ow rates will be subj ected to i nert COD t ests.
Ke y words: Pai nt i ndustry, waste wat ers, conventi onal characteri zati on, che mi cal treat ability, coagul ati on-fl occul ati on, i nert COD, col or, opti mum dos age, opti mu m pH.
BÖLÜM 1 GĠ RĠ ġ
1. 1 Çalı Ģ manı n Anl a m ve Öne mi
Ekol oji k dengeni n kor un ması canlı hayatı nı n sür dür ül ebil mesi ni n ol mazsa ol maz koĢul udur. Bi nl erce yıl dır i nsanl ar t arafı ndan kullanılan doğal kaynakl ar son yıll arda me ydana gel en hı zlı nüfus artıĢı il e bili m ve t eknol oji deki geliĢ mel ere paral el ol arak hı zl a art an endüstrileĢme nedeni yl e t ehli ke altı ndadır. Ġ nsanl arı n sadece t e mel i hti yaçl arı nı karĢıla manı n öt esi nde farklı a maçl ar i çi n de doğal kaynakl ara yönel mesi doğal kaynakl ar üzeri ndeki baskı yı artır makt adır.
Bi li m ve t eknol oji deki geliĢ mel eri n bir sonucu ol arak ort aya çı kan hı zlı sanayil eĢ me ve getirdi ği endüstri yel kirlenme ekol oji k dengeni n kor unabil mesi ni zorl aĢtır makt adır. Endüstri yel faali yetler doğanın t ol ore edebil eceği nden çok daha fazl a atı k ol uĢt ur makt a ve atı kl ar doğal kaynakl arı ve alı cı ort a mları kirl en me tehli kesi yl e karĢı karĢıya bırakmakt adır. Bu t ehli keni n ort adan kal dırıl ması ve ekol oji k dengeni n korun ması bili msel, hukuksal ve t opl umsal al anda akıl cı yakl aĢı mlarla mü mkün ol abilir. Bu bakı mdan değerl endiril di ği nde atı ksul arı n uzakl aĢtırıl madan önce, alıcı ort a mlara deĢarj st andartları nı n altı nda kal acak Ģekil de arıtıl ması zorunl ul uğu doğ makt adır.
Tür ki ye’de boya endüstrisi i nĢaat sekt öründeki il erle mel ere paral el bi r geliĢi m göst er mekt e ve t opl a m üreti m seneden seneye artma kt adır. Ür eti mdeki artıĢ ol uĢan atı ksu mi kt arları na da yansı makt a, bu nedenl e de Tür ki ye’deki endüstri yel kirl en meye açı sı ndan boya endüstrisi üzeri nde öne ml e dur ul ması gereken endüstri dalları ndan biri ni ol uĢt urma kt adır. Boya endüstrisi atı ksul arı nı n alı cı ort a mlara deĢarj edil meden önce he m ekono mi k açı dan uygun hem de çevre kor un ması bakı mı ndan yet erli bir düzeyde arıtı mı i çi n gerekli arıt ma yönt e mleri ni n belirlenmesi gerek mekt edir.
1. 2 Çalı Ģ manı n Amaç ve Kaps a mı
Bu çalıĢ manı n a macı bir boya endüstrisi nden kaynakl anan atı ksul arı n arıtılabilirli ği ni n i ncel enmesi dir. Bu a maç doğr ult usunda boya endüstrisi ör neği nden el de edil en pr oses atı ksul arı sodyu m bent onit, al ümi nyu m sülfat, de mi r sülfat ve de mir (III) kl orür il e ki myasal çökt ür meye t abi t ut ul acak, el de edil en sonuçl ar gi deri m veri mleri, Çamur Haci m Ġ ndeksi ( ÇHĠ) ve mali yetl eri yönünden irdel enecektir. Nu munel eri n alı ndı ğı boya endüstrisi nde bul unan atı ksu arıt ma adı mları, pr oses atı ksuları na uygul anan ki myasal çökt ür me ve ki myasal ol arak çökt ürül müĢ pr oses atı ksul arı ile endüstri ni n evsel nit eli kli atı ksul arı nı n besl endi ği bir aktif ça mur sist e mi nden ol uĢ makt adır. Bu nedenl e ki myasal çökt ür me adı mı nı n değerl endiril mesi bir sonraki arıt ma adı mı ol an bi yol oji k arıt maya et ki yönünden de gerçekl eĢtiril meli dir. Dol ayısı yl a bu çalıĢ mada, ki myasal çökt ürül müĢ pr oses atı ksuyu ve evsel nit eli kli atı ksu debil eri oranı nda karıĢtırılarak ol uĢt urul an atı ksuyun i nert KOĠ içeri kl eri de sapt anacaktır.
Yukarı da t anı mlanan a maca uygun ol arak Böl üm 2’ de boya endüstrisi ha mmadde, üreti m pr osesl eri ve alt kat egoriler, su kull anı mı, atı ksu kaynakl arı, atı ksu karakt eri zasyonu, arıt ma teknol ojileri ve standartları yönünden el e alı nmıĢtır.
Böl ü m 3’t e ki myasal arıt manı n esasl arı, koll oidl eri n yapı sı ve dest abilizasyonu, koagül asyonda kull anılan maddel er ve bunl arı n özelli kl eri, en uygun koagül ant dozunun belirl en mesi, bi yol oji k arıt ma, substrat öl çü m yönt e ml eri, atı ksudaki or gani k madde bil eĢi kleri ve i nert KOĠ öl çüm yönt e mleri ayrı ntılı ol arak el e alı nmıĢtır.
Böl ü m 4’t e i ncel enen tesisi n genel özelli kl eri ne iliĢki n bil giler veril miĢtir.
Böl ü m 5’t e deneysel çalıĢ mal arı n yür üt ül mesi sırası nda kull anılan deney düzeneği ve izlenen deney pr ogramı sunul muĢ, bu deneyl erden el de edil en veril eri n değerl endiril mesi yapıl mıĢtır.
Böl ü m 6’ da çalıĢ mada deneysel ol arak sapt anan verileri n değerl endiril mesi ne bağlı ol arak varılan sonuçl ar ve getirilen öneriler sunulmuĢt ur.
BÖLÜM 2 BOYA ENDÜSTRĠ SĠ
Boya endüstrisi, boyal ar ( boya past ası veya hazır karıĢtırıl mıĢ f or mda), ver ni k ve cilal ar, ca m macunu, Ģellak, yalıtı m ki myasalları, boya ve cil a sökücül er, boya fırçası te mizl eyi cileri gi bi ür ünl eri n üretil di ği bir endüstri dalı dır ( EPA, 1990). Baskı mür ekkepl eri üreti mi de bu endüstri de üretilen ürünl ere dahil edil mekt edir. Ayrı ca bu endüstri dalı nda üreti mi yapıl an son ür ünl er i çi n kull anılan ha mmaddel erin de za man za man endüstri bünyesi nde üreti mine rastlanmakt adır. Yağl ar, reçi nel er, bağl ayı cılar, pi g mentl er ve s ol ventl er endüstri de kull anıl an t e mel ha mma ddel er ol arak göze çarpmakt adır ( EPA, 1977).
Ül ke mi zde genelli kl e iç pi yasaya çalıĢan boya sanayi, son yıllarda dı Ģ pi yasa talepl eri de di kkat e alınarak daha fazl a i hracata yönel miĢ ve bu duru m t opl a m üreti mde ci ddi artıĢlara neden ol muĢt ur. Boya endüstrisi nde üreti min % 63’ ünü i nĢaat boyal arı ol uĢt urma kt adır. Ot o boyal arı pazarı nı n, ot omoti v sekt öründeki geliĢ mel ere paral el bir büyü me i çi nde ol acağı t ahmi n edil mekt edir. 1998 yılı verileri ne göre ül ke mi zde boya endüstrisi sektör ünde 9 büyük fir manı n yanı sıra 350’ ye yakı n at öl ye ti pi si pariĢe ve fi yat a bağlı üreti m yapan ve boya pazarı nı n yakl aĢı k % 40’ı na yakını nı eli nde bul unduran küçük ve ort a öl çekli üreti cil er de bul un makt adır ( www. boyex. com).
2. 1 Üreti m Prosesl eri ve Alt Kat egoril er
2. 1. 1 Ha mma ddel er
Boya endüstrisi nde kullanılan t e mel ha mmaddeler yağl ar, reçi nel er ( bağl ayı cılar), pi gmentl er, sol ventler, dol gu mal ze mel eri, kur utucul ar, bakt eri önl eyi cil er ve köpük önl eyi ciler gi bi yar dımcı maddel er, dispersantlar ve yoğunl aĢtırıcılar ol arak sı nıflandırıl makt adır. Burada al ki dl er, akrili k, vi nil ve epoksi – poli üret an r eçi nel ere ör nek ol arak verilebilir. Poli vi nil aset at ( PVA) en öne mli reçi nel erden biri ol arak kabul edil mekt edir. Sol ventl er alifati k, ket onl ar ve al koller ol arak sı nıflandırılı p,
sol ventler arası ndadır. Pi gmentl er, i nor gani k pi gmentl er ve or gani k pi gmentl er ol arak i ki ana sı nıfta t oplan mıĢl ardır. Bir i nor ganik pi gment ol an titanyu m di oksit en değerli pi gment ol up t opla m üreti m i çerisi nde % 65’l ere varan bir kull anım or anı na sahi ptir. KurĢun kr o matlı pi gmentl er, de mir oksitli pi gmentl er çi nko ve al ü mi nyu m bil eĢi kl eri i nor gani k pi gment ör nekl eri dir. Kull anılan i nor gani k pi g mentl eri n yakl aĢı k % 60’ı de mir oksitler ( de mir oksit sarı, de mir oksit kır mızı), çi nko oksitler ve al ümi nyu m bil eĢi kl eri nden; % 27’si kurĢun kr omatlı pi gmentl erden ve geri ye kal an % 13’l ük kı sı m da di ğer pi gmentl erden ol uĢma kt adır ( EPA, 1990). Kalsit, barit ve t al k dol gu mal ze mesi ör nekl eri dir. Di spersantlar, kur ut ucul ar, bakt eri ve köpük önl eyi ciler de boya üretimi nde kullanılan ha mma ddel er arası ndadır.
2. 1. 2 Üreti m Proses ve ĠĢl e mleri
Boya ve mür ekkep üretimi nde üreti m pr oses ve i Ģl e mleri üreti mi yapıl an ür ün ve kull anılan ha mmaddel er açısı ndan farklılı kl ar i çerme mekt edir. Boyal ar solvent bazlı ve su bazlı boyal ar ol arak i ki ana sı nıfta gr upl andırıl makt adır. Ancak bu gr upl andır ma üreti m pr oses ve i Ģl e mleri nden zi yade t aĢı yı cı aj an ol arak kull anıl an ha mmaddel erden kaynakl anmakt adır. Su bazlı boyal arda t aĢı yı cı ol arak su kull anılırken sol vent bazlı boyal arda sol ventler t aĢı yı cı aj an ol arak kull anıl makt adır ( EPA, 1977). Mür ekkep üreti mi de boya üreti mi ile aynı özelli kl eri t aĢı makt adır ve boyal arda ol duğu gi bi sol vent bazlı ve su bazlı mürekkep ol arak gr upl andırıl makt adır. Su bazlı boya ve mür ekkep üreti minde üreti mle il gili t eçhi zatı n su il e kol aylı kl a yı kan ması mü mkünken solvent bazlı boyal ar ve mür ekkep üreti minde t eçhi zatı n te mi zli ği i çi n sol vent veya güçl ü kosti k solüsyonl arı n kull anıl ması gerekmekt edir. Bu çalıĢ mada söz konusu endüstri atı ksul arı nı n arıtılabilirli ği el e alı nacağı ndan boya üreti m pr osesl eri ve i Ģl e mleri alt kategorileri il e birli kt e aĢağı da ayrı ntılı ol arak veril mekt edir.
Boya ve mür ekkep üretimi ni n t e mel pr osesi ni pig mentl eri n uygun araçl ar yar dı mı yl a di ğer ha mmaddel erl e uygun r enk, yoğunl uk ve kalite el de edil ecek Ģekil de karıĢtırıl ması ol uĢt ur maktadır ( Ne mer ow ve Agardy, 1997).
2. 1. 3 Al t kat egoril er
atı ksul arı nda meydana gel ecek farklılı kl arı n ortaya konul ması nı a maçla makt adır. At ı ksul arı n özelli kl eri belirlendi ği nde, her alt kategori i çi n uygun arıt ma teknol ojisi tanı mlanabil mekt e ve bu t anı mdan hareketle atı ksu deĢarj kalite kriterleri geliĢtirilebil mekt edir.
Al t kat egori zasyon yapılırken sadece atı ksu kalitesi benzerli ği, gr upl a ma i çi n yet erli ol ma makt adır; gr upl a ma sırası nda pek çok faktör göz önüne alı nmakt adır. Boya endüstrisi nde atı ksu üreten pr osesl er sadece su bazlı ür ünl eri n üreti mini n yapıl dı ğı pr osesl erdir. EPA 1977’de boya ve mür ekkep üreti m endüstrisi i çi n su bazlı boyal ar ve mür ekkepl er ile sol vent bazlı boyal ar ve mür ekkepl er ol mak üzere i ki farklı alt kat egori veril mekt edir (EP A, 1977). Ancak s ol vent bazlı ür ünl eri n ür eti mi nden atı ksu ol uĢ ma makt adır (EPA, 1990).
At ı ksul arı n özelli kl eri açısı ndan i se boya endüstrisi t ek bir kat egori içerisi nde değerl endiril mekt edir. Su Ki rlili ği Kontrol Yönet meli ği’nde de boya endüstrisi atı ksul arı ki mya sanayi kat egorisi ni n bir alt kat egorisi ol arak el e alı nmıĢ ve deĢarj st andartları da bu Ģekil de belirlenmiĢtir.
Bu anl a mda boya endüstrisi nde atı ksu ol uĢt uran su bazlı boyal arı n ve mür ekkepl eri n üreti mine iliĢki n bil giler aĢağı da veril mekt edir. Atı ksu ol uĢt ur ma masına karĢı n sol vent bazlı boyal ar ve mür ekkepl eri n üreti mine iliĢki n bil giler de aĢağı da yer al makt adır.
a. Sol vent Bazlı Boyal ar ve Mür ekkepl er: Sol vent bazlı boyal arı n ür etimi ön yükl e me reakt öründe reçi nel eri n ve kur u pi gment leri n yüksek hı zlı bir karıĢtırıcı ile karıĢtırıl ması yl a baĢl ar. Bu operasyon esnası nda sol ventler ve di ğer yardı mcı ha mmaddel er de ekl enir ve karıĢtır ma sonucunda boya past ası el de edilir. El de edilen past a özel yapı da bir öğüt ücüden geçirilerek pi gmentl eri n parçal anması ve di spersi yonu sağl anır. Di spersi yon i çi n çeli k bil yeli öğüt ücül er veya t est ere di Ģli karıĢtırıcılar kull anılabilme kt edir. Di spersi yon i Ģl e mi nde kull anılacak öğüt ücü ti pi kull anılan pi gment e bağlı ol arak seçil mekt edir. Di spersi yon i Ģl e mi bi tti kt en sonra el de edil en boya past ası ısıtılarak monogliseri d t esti ne t abii t ut ul ur. Testi n ol umsuz ol ması dur umunda ön di spersi yon i Ģl e mi gerekli ha mmadde il avel eri il e tekrarlanır. Daha sonra past a renkl endir me ve i ncelt me i Ģl e mleri ni n yapıl dı ğı II.
gerekli pi gmentl er past a içerisi ne katıl makt a, pH ve vi skozit e ayarl arı yapı l makt a ve sol ventler ekl enerek i ncelt me i Ģl e mi gerçekleĢtiril mekt edir. Gerekli kalite kontrol iĢl e mleri yapıl dı ktan sonra ol uml u sonuçl ar el de edili nce hazırlan mı Ģ ol an ür ün paketl enmek üzere III. Reakt öre alı nır. III. Reakt öre alı nması esnası nda ür ün di sperse ol ma mı Ģ pi gmentl erden ve parti küllerden arı nması amacı yl a filtrel enir. Filtreden geçen boya dol um ma ki neleri kull anılarak paketl enir ve sevki yat a hazır hal e getirilir ( EPA, 1990)
Sol vent bazlı mürekkepleri n üreti mi de üreti mde izlenen adı mlar bakı mı ndan aynı sıral a maya sahi ptir. Kull anılan ha mmaddel erde ve mi kt arlarda farklılı kl ar ol ması na karĢı n sol vent bazlı boya üreti minde i zl enen adı mlar sol vent bazlı mür ekkep üreti mi içi n de geçerli dir.
b. Su Bazlı Boyal ar ve Mü rekkepl er : Su bazlı boya ve mür ekkep ür eti mi sol vent bazlı boya ve mür ekkep üreti mi pr osesi ile büyük benzerli k göst er mekt edir. Ür eti mdeki t e mel farklılı k su bazlı boyal arda sol ventleri n yeri ne t aĢı yıcı aj an ol arak su kull anıl ması ve ha mmaddel eri n ekl enme sıral a ması dır. Su bazlı boya üreti mi su, a monyak ve di spersantları n bir karıĢtırıcı vasıtası yl a karıĢtırılması yl a baĢl ar. Bu karıĢı mın i çerisi ne kur u pi gment ve pi gment dol gu mal zemel eri ekl enir. KarıĢtır ma i Ģl e mi nden sonra el de edil en karıĢı m bir öğüt ücüden geçirilir ve i ki nci bir karıĢı m t ankı na alı nır. Burada dört farklı maddeni n karıĢı ma ekl enmesi gerçekl eĢir. Ġl k ol arak reçi ne karıĢı ma ekl enir; reçi neni n ekl enmesi nden sonra kor uyucu ve köpük önl eyi ci aj anl ar ve poli vi nil aset at e mül si yonu ekl enir. Son ol arak i ncelt me i Ģl e mi nin gerçekl eĢ mesi i çi n su ekl enir. Ger ekli kalite kontrol iĢle mleri ni n yapıl ması ndan sonra hazırl anan ür ünün sevki yat a hazır hal e getiril mesi sol vent bazlı boyal ar da ol duğu gi bi dir. Hazırlanan boya dol um i Ģl e mi ne geç meden önce filtrel enerek safsı zlı klardan arı ndırılır ve dol um i Ģl emi gerçekl eĢtirilir. Pek çok dur u mda yüksek hı zlı bir karıĢtırıcı kull anılarak karıĢtır ma ve di spersi yon i Ģl e mleri t ek bir adı mda gerçekl eĢtiril mekt edir ( EPA, 1990). Su bazlı mürekkepl eri n üreti minde de aynı adı mlar izl enmekt edir.
Sol vent bazlı ve su bazlı boya üreti mine iliĢki n akı m Ģe ması ġekil 2. 1’de veril miĢtir. ġekil 2. 2’de ise mürekkep üreti mi akı m Ģe ması görül mekt edir.
I. YÜKLE ME REAKTÖRÜ ÖN DĠ SPERSĠ YON S OLVENT BAZLI - Reçi nel er - Pi g mentl er
- Dol gu Mal ze mel eri - Sol ventl er
- Pl asti kl eĢtiri cil er
S U BAZLI
- Su - Amonyak - Dispersantl ar - Pi g mentl er
- Dol gu Mal ze mel eri
I SI TMA
MONOGLĠ SERĠ D TEST
S OĞUT MA
II. YÜKLE ME REAKTÖRÜ SEYRELT ME VE
KARI ġTI RMA
- Renkl endiri cil er - Pi g mentl er
- Ġncelti cil er ( Sol vent)
- Reçi nel er
- Kat kı Maddel eri ve ve Kor uyucul ar - Köpük Önl eyi cil er - PVA Emül si yonu - Su I SI TMA S OĞUT MA FĠ LTRAS YON DOLU M A MBALAJ VĠ ZKOZĠ TE, pH ve % KATI MADDE KONTROLÜ
ġekil 2. 2 Mür ekkep Üreti mi Akı m ġe ması
2. 2 Su Kull anı mı, Atı ksu Kaynakl arı ve Karakteri zasyonu
2. 2. 1 Su Kull anı mı
Boya Endüstrisi nde su kull anı mı t esisi n büyükl üğüne göre değiĢir. Bir boya ür eti m tesisi nde su bazlı boya üreti minde, kazan besl e me, t ank ve t eçhi zat yı ka madan ol uĢan pr oses suyunun yanı sıra, soğut ma ünit esi nde, evsel nit eli kli a maçl ar i çin ve hava kirlenmesi kontrol ü ünitel eri nde su kull anı mı söz konusu ol makt adır ( Toröz ve di ğ., 1992).
2. 2. 2 Atı k ve Atı ksu Kaynakl arı
Boya Endüstrisi nde kont rol edil mesi gereken baĢlıca atı kl ar boĢ ha mmadde paketleri, hava kirlili ği kontrol ekip manl arı ndan kaynakl anan t ozl ar, hat alı üretilen ür ünl er ve
ÖN DĠ SPERSĠ YON - Reçi nel er
- Pi g mentl er
- Dol gu Mal ze mel eri -
DĠ SPERSĠ YON
VĠ ZKOZĠ TE ve RENK AYARI
- Renkl endiri cil er - Kat kı Maddel eri ve ve Kor uyucul ar - Köpük Önl eyi cil er - Ġncelti cil er ( Su
veya sol vent)
DOLU M
A MBALAJ KALĠ TE KONTROL
eki pman t e mi zl e me atı kları dır. Eki pmanl arı n t e mizlenmesi nden kaynakl anan atı kl ar baskı n bir atı k akı mı ol uĢt ur makt adır.
Boya Endüstrisi nden kaynakl anan baĢlıca atı klar Tabl o 2. 1’de özetl en me kt edir. Endüstri de ol uĢan atı klar üreti min il eri ki aĢamal arı nda t ekrar kull anılarak, geri kazanı m uygul a ması yapıl arak ya da uygun bir arıt madan geçirili p deĢarj edil erek uzakl aĢtırıl makt adır ( EPA, 1990).
Gaz hali ndeki atı kl ar genel ol arak boya üreti m r eakt örleri, karıĢtır ma ve öğüt me ve dol um hatl arı ndan kaynakl anmakt adır. Sı vı atı kl ar i se su ve kosti k bazlı yı ka mal ardan, sol vent bazlı yı ka mal ardan, su bazlı hat alı üreti mlerden, solvent bazlı hat alı üreti mlerden ve ağır met al i çeren yı ka mal ardan kaynakl anmakt adır (Ne mer ow ve Agar dy, 1997).
Sol vent bazlı boyal arın ve mür ekkepl eri n üreti minde t ank ve ekip manl arı n te mizl enmesi sol vent kull anılarak yapıl dı ğı i çin atı ksu ol uĢ ma makt adır. Bur ada te mizl e me i Ģl e mi neticesi nde ol uĢan kirli sol ventler bir sonraki üreti mde ha mmadde ol arak kull anılabileceği gi bi di stilasyon yönt e miyl e geri kazanılı p üretimde çeĢitli a maçl ar i çi n t ekrar kull anılabil mekt edir. Tankl arı n t e mizl enmesi i çi n kosti k kull anıl ması da t e mizl e me alt ernatifleri nden birisidir ve he m sol vent bazlı he m de su bazlı boya üreti m pr osesleri nde kull anılabil mekt edir. Ancak genelli kl e su bazlı boya üreti m pr osesl eri nde kullanıl makt adır. Burada kosti k çözeltisi bir t ank i çerisi nde depol anmakt a ve t e mizle me i Ģl evi ni yitirene kadar t ekrar t ekrar kull anıl makt adır. Sol vent bazlı boya üretimi nde t e mizl e me i Ģl e mi içi n kosti k kull anıl ması dur u munda ol uĢan kirli kosti k çözeltisi t e mizl e me i Ģl evi ni yitirdi kt en sonra t ehli keli atı k ol arak uzakl aĢtırıl makt adır. Su bazlı boya üreti m pr osesleri nde t e mizli k i Ģl e mi i çi n kosti k kull anıl ması dur umunda ise t e mizl e me i Ģl evi ni yitiren çözelti nötralize edilme kt e ve atı ksu ol arak deĢarj edilme kt edir. Ancak su bazlı boya üreti mi pr osesi nde eki p man te mizli ği i çi n su kull anımı en çok t erci h edil en yönt e m ol arak karĢı mıza çı kmakt adır ( EPA, 1990). Tabl o 2. 1’de de gör ül eceği üzere boya endüstrisi nde atı ksular su bazlı boyal arı n ve mür ekkepl eri n üreti minde t ank ve eki pmanl arı n su il e yı kanması ndan kaynakl anmakt adır. Su bazlı boya üreti minde üreti m gerçekl eĢtiril dikt en sonra renkl endir me ve i nceltme i Ģl e ml eri ni n gerçekl eĢtiril di ği II yükl e me r eakt ör ünün, ür ünün dol um öncesi nde filtrasyona t abii t ut ulduğu filtrasyon ünit esi ni n (filtre
ol uĢumu söz konusu ol ma kt adır. Ayrı ca dol um ve paketle me i Ģl e mleri esnası nda boyanı n yerl ere dökül mesi nedeni yl e yerl eri n su kull anılarak yı kan ması neti cesi nde de atı ksu ol uĢ makt adır.
Su bazlı boya üret en t esisl erde 1 litre boya üretimi nde, 0 il e 1 litre arasında deği Ģen mi kt arl ar da atı ksu meydana gel mekt edir ( Gönüll ü ve di ğ., 1983)
Tabl o 2. 1 Boya Endüstrisi Proses Atı kl arı ( EPA, 1990)
No Atı k Tanı mı Atı k Kaynağı Bil eĢi mi
1. Kull anıl mıĢ
ha mma dde paketl eri
Reakt ör yükl e mel eri Pi gment bul aĢ mıĢ kart on kut ul ar vb.
2. Pi gment t ozl arı Pi g mentl eri n reakt örl ere boĢaltıl ması
Pi g mentl er
3. Uçucu organi k bil eĢi kl er
Depol a ma t ankl arı ve açık pr oses eki pmanl arı
Reçi nel er ve sol ventl er
4. Ür eti m hari ci atı kl ar
Renk ayarl a ma iĢle mleri içi n yapılan küçük çaplı üreti mler
Boya
5. Dökünt ü DeĢarj kazal arı Boya
6. At ı ksul ar Eki pmanl arı n su ile yı kan ması
Boya, su, kosti k
7. Ki rli sol ventl er Eki pmanl arı n sol vent ile te mizl en mesi
Boya, sol vent
8. Boya ça mur u Te mi zl e me çözeltileri içerisi ndeki boya kalı ntıları
Boya, su, kosti k, sol vent
9. Filtre Kart uĢl arı Di sperse ol ma mıĢ pi g mentl er
Boya
2. 2. 3 Kirl eti ci Para metrel er ve Atı ksu Karakterizasyonu
Boya Endüstrisi nden kaynakl anan atı ksul arı kontrol altı na al mak ve deĢarj kalite st andartları na t e mel ol uĢt uracak para metrel eri n belirlenebil mesi i çi n boya endüstrisi atı ksul arı nda bul unabilecek t üm kirletici para metrel er di kkatl e i ncel enmelidir. Ayrı ca te mel kirletici para metrel eri n seçi minde, kirletici para metreni n kaynağı nı n belli
para metrel eri n çevreye et kil eri ve zararlarını n belirlenmiĢ ol ması, kirleti ci para metrel eri n geliĢtirilmi Ģ yönt e mlerle arıtılabilir ol ması, seçilen kirletici para metrel eri n belli bir duyarlılı kl a öl çül ebilir ol ması gi bi fakt örler göz önüne alı nmalı dır ( Göknil ve diğ., 1984).
Boya üreti minde çok f azl a sayı da ha mma dde kull anıl makt adır. Kull anıl an ha mmaddel eri n sayısı, çeĢitlili ği ve atı ksu karakt eri üzeri ndeki et kileri düĢünül düğünde kirletici para metrel eri n belirlenmesi daha da hassas bir konu hali ne gel mekt edir. Buna gör e boya endüstrisi geneli nde atı ksul arı karakt eri ze eden baĢlı ca kirletici para metrel er arası nda KOĠ, AKM, yağ ve gres, renk, ağır metaller, pH, t opl a m azot ve t opl a m fosfor yer al makt adır ( EPA, 1990).
Boya endüstrisi nde kull anıl an ha mmaddel eri n ol uĢan atı ksuyun karakt eri ni doğr udan et kiledi ği ne yukarı da deği nil miĢti. Ür eti mde ha mmadde ol arak kull anılan Vi nil Akrilat Mono mer ( VAM), Poli vi nil al kol, Pr opilen gli kol, Ksil en, çi çek yağı, PVA ( Poli vi nil aset at), a monyak, ft al osi yani n ( pi g me nt), kal sit, tit an di oksit, soda, Kr o m oksit, Barit gi bi ki myasallar atı ksul ara belli oranl arda karıĢabil mekt edir ( Akça ve di ğ., 1998).
Boya endüstrisi atı ksul arı nı n en belirgi n özelli ği t oksi k maddel er i hti va et mesi ve renkli ol ması dır. Ür ün cinsi ne bağlı ol arak atı ksuda çeĢitli met al i yonl arı bul unabilir. Bu t ür atı ksul arda KOĠ/ BOĠ oranı ol dukça yüksektir. KOĠ, BOĠ ve di ğer kirlili k değerl eri tesisten tesise değiĢ mekt edir ( Gönüll ü ve di ğ., 1983).
Su bazlı boyal arı n ve mür ekkepl eri n üretimi nden kaynakl anan atı ksul arı n özelli kl eri ne iliĢki n EPA’ nı n ver di ği atı ksu karakt erizasyonu Tabl o 2. 2’ de veril miĢtir. Tür ki ye’de boya endüstrisi atı ksul arı üzeri nde yapıl mıĢ i ki ayrı çalıĢ madan el de edil en atı ksu karakt erizasyonları na ait değerl er i se Tabl o 2. 3’t e veril miĢtir. Su bazlı mür ekkep ür eti mi pr osesi nden kaynakl anan atı ksul arın ki myasal ol arak arıtılabilirli ği ni n i ncel endi ği bir araĢtır mada mür ekkep üretimi pr osesi atı ksul arı nı n özelli kl eri de Tabl o 2. 4’te veril miĢtir.
EPA’ nı n ver di ği atı ksu karakt eri zasyonunda verilen değerl er büt ün para metrel er i çi n ol dukça geni Ģ bir aralı kta yer al makt adır. KOĠ para metresi açısı ndan da özelli kl e mür ekkep üreti minden kaynakl anan atı ksul ar i çi n ol dukça geni Ģ bir değer aralı ğı nı n
kaynakl anan söz konusu atı ksul arı n i çerdi kl eri kirletici para metrel er açısı ndan değerl endiril di ği nde verilen değer aralı kl arı nı n bi yol oji k siste mler üzeri nde i nhi bisyon et kisi yarat abilecek değerl eri i çerdi kleri gör ül mekt edir. Özelli kl e met al içeri kl eri açısı ndan değerlendiril di ği nde zehirlili k et kisi yapabil ecek değerl er söz konusudur.
Tabl o 2. 2 Su bazlı boya ve mürekkep üreti minden kaynakl anan atı ksul arın karakt eri zasyonu ( EPA, 1977)
Tür ki ye’de su bazlı boya ür eti minden kaynakl anan atı ksul ar üzeri nde yapılan i ki ayrı çalıĢ mada el de edil en ve Tabl o 2. 3’te verilen değerl er EPA’ nı n ver di ği değerl erl e para metrel eri n çoğu açısı ndan uyu m göst er mektedir. El de edil en BOĠ değerl eri verilen aralı k i çerisi ndedir. KOĠ değerl eri EPA’ da verilen değerl erden daha düĢük ol ması na karĢı n AKM ve met al i çeri kl eri verilen değer aralı kl arı i çerisi nde yer al makt adır. Para met re Bi ri m Değer Boya Mürekkep BOĠ AKM KOĠ p H De mi r KurĢun Ma ngan Çi nko Yağ ve Gres Kj el dahl Azot u mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l 60- 1800 40- 11000 5000- 8000 3, 4- 13, 2 4- 40 1- 10 0- 10 0, 3- 10 4- 1000 0- 200 60- 2000 15- 1200 200- 3000 5, 6- 11, 6 0, 6- 2, 2 0, 3 0- 0, 1 Veri yok 7- 200 Veri yok
Tabl o 2. 4’te yer al an su bazlı mür ekkep üreti mi atı ksul arı nı n özelli kl eri KOĠ ve p H para metresi açısı ndan EPA’ nı n ver di ği değerl erle uyu m i çerisi ndedir. Ancak BOĠ para metresi açısı ndan belirgi n bir fark söz konusudur.
Tabl o 2. 3 Tür ki ye’de su bazlı boya üreti minden kaynakl anan atı ksul ar üzeri nde yapıl mıĢ çalıĢ mal arda atıksu karakt eri zasyonu ( Akça ve di ğ., 1998; ġengül F., 1986)
Para met re Bi ri m Değer
( Akça ve di ğ., 1998) Değer ( ġengül F., 1986) 1. Nu mune 2. Nu mune 3. Nu mune Ort al a ma BOĠ KOĠ AKM Top. Kr o m Ka d mi yu m KurĢun Top. De mir Çi nko Top. Si yanür mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l mg/ l 1960 4150 915 <0, 02 <0, 01 5, 6 2, 26 0, 71 <0, 05 2800 5340 664 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok 340 580 72 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok 480 760 264 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok 1207 2227 334 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok
Tabl o 2. 4 Su Bazlı Mür ekkep üreti mi pr osesi nden kaynakl anan atı ksul arı n karakt eri zasyonu ( Met es ve di ğ., 2000)
Para met re Bi ri m Nu mune No Ort al a ma 1 2 KOĠ BOĠ AOX TOK p H mg/ l mg/ l mg Cl/l mg /l - 3220 0, 0896 9, 323 941, 971 7, 6 2320 0, 0384 6, 036 893, 9 7, 4 2770 0, 0064 7, 68 917, 935 7, 5
2. 2. 4 Atı ksu DeĢarj Standartl arı
Boya endüstrisi nde, atı ksul arı n sadece su bazlı boya ve mür ekkep ür eti m pr osesl eri nden kaynakl andı ğı na, sol vent bazlı boya ve mür ekkep üreti minden atı ksu ol uĢ madı ğı na ve atı ksul arı n yüksek KOĠ, AKM ve met al i çeri kl eri nden dolayı deĢarj edil meden önce uygun bir arıtı ma t abii t ut ul ması nı n endüstri yel kirlenme kontrol ü açısı ndan ol dukça öneml i ol duğuna daha önce deği nil miĢti. Bu nedenl e boya endüstrisi atı ksul arı nı n özelli kl eri de göz önünde bul undur ul arak deĢarj standartları belirlenmiĢtir.
EPA 1990’ da boya endüstrisi i çi n su bazlı ve sol vent bazlı ür ünl eri i çeren i ki alt kat egori belirlenmiĢken, Su Ki rlili ği Kontrolü Yönet meli ği ( 1988)’nde boya endüstrisi ki mya sanayi ni n bir alt kat egorisi ol arak el e alı nmıĢ ve boya endüstrisi nden kaynakl anan atı ksul arı n alı cı ort ama deĢarj st andartları belirlenmiĢtir. Su Ki rlili ği Kontrol Yönet meli ği’nde belirlenmiĢ ol an boya endüstrisi atı ksul arı nı n alıcı ort a ma deĢarj st andartları Tabl o 2. 5’te verilmi Ģtir. Tabl o 2. 5’te de gör ül eceği üzere SKKY’ nde boya endüstrisi atı ksul arı nı n alıcı ort a ma deĢarj st andartl arı nı n belirlenmesi nde sadece BOĠ5, KOĠ, AKM, Balı k Bi yodeneyi ve pH para met rel eri göz önünde bul undur ul muĢtur. Buna karĢı n literat ürde BOĠ5, KOĠ, AKM gi bi para met rel eri n yanı nda de mir, kurĢun, manganez, çi nko, kr o m gi bi ağır metall eri n ve yağ ve gres, Kj el dahl Azot u gi bi para metrel eri n de boya endüstrisi atı ksul arı nı karakt eri ze eden para metrel er arası nda yer al dığı gör ül mekt edir. Boya endüstrisi atı ksul arı nı karakt erize eden ve literat ürde verilen söz konusu para metrel er i çi n SKKY’ nde her hangi bir sı nır değeri n belirlenmemi Ģ ol ması bu para metrel eri n alı cı ort a mlarda yarat abileceği ol umsuz et kiler bakı mı ndan değerl endiril di ği nde büyük bir eksi kli k ol arak göze çarpma kt adır.
2. 3 Atı ksu Arıt ma Teknol ojileri
Boya endüstrisi atı ksul arı nda dengel e me ve çöktür me i Ģl e mleri ön arıt ma a macı il e kull anılırlar. Ancak doğrudan çökt ür me boya endüstrisi atı ksul arı nda yeterli arıt ma veri mini sağl aya madı ğı ndan koagül ant ilavesi ile ki myasal arıt ma yapıl ması gerekir. Boya üreti mi yapan t esisl erde en çok dol dur-boĢalt usul ü çalıĢan kesi kli ki myasal arıt ma sist e mleri kull anıl arak arıt ma yapılır. Boyalı atı ksul ar bir depol a ma havuzunda t opl anır ve pH ayarl a ması yapılır. Koagül ant (al üm, kireç veya de mir
t uzl arı) ilave edilir. Hı zlı ve yavaĢ karıĢtır ma i Ģl emi nden sonra yu makl ar çökel meye bırakılır. Gerekli dur uml ar da koagül ant yar dı mcı ma ddesi ol arak poli mer i lave edilir. Arıtıl mıĢ su alı cı ort ama veya kanalizasyona gönderilir. Ol uĢan çamur ça mur tasfi yesi ne gönderilir (ġengül, 1986).
Tabl o 2. 5 Su Kirlili ği Kontrol ü Yönet meli ği’ne göre Boya Endüstrisi Atı ksul arı nı n Al ı cı Ort a ma DeĢarj St andartları
PARAMETRE BĠ RĠ M KOMP OZĠ T NUMUNE 2 SAATLĠ K KOMP OZĠ T NUMUNE 24 SAATLĠ K BĠ YOKĠ MYAS AL OKSĠJEN Ġ HTĠ YACI
( BOĠ5)
KĠ MYAS AL OKSĠJ EN ĠHTĠ YACI ( KOĠ)
AS KI DA KATI MADDE ( AKM) BALI K BĠ YODENEYĠ (ZSF) p H ( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) 50 200 60 3 6- 9 30 150 40 - 6- 9
Bazı boya i Ģl et mel eri nde, boya atı ksul arı ön arıt madan geçiril di kt en sonra fabri kanı n di ğer atı ksul arı yl a birleĢtirilerek bi yol oji k arıt maya gönderilir. Boya atıksul arı nda bul unan yüksek katı madde ve ağır met aller nedeni yl e bi yol oji k arıt madan önce fizi koki myasal ön arıt ma gerekli dir. Kull anılan bi yol oji k arıt ma yönt eml eri aktif ça mur sist e mi, havalandır malı l agünl er ve da ml at malı filtrel erdir. Uzun haval andır malı aktif çamur sist e mleri t oksi k etkil er ve ani yükl e mel ere karĢı daha baĢarılı dır. Genelli kl e boya endüstrileri nde uzun bekl e me sürel eri nedeni yl e haval andır malı lagünl er terci h edil mekt edir (ġengül, 1986).
Ki myasal oksi dasyon, i ndirge me, nötralizasyon ve filtrasyon, ağır met alleri i çeren su bazlı boya atı ksul arı i çi n kull anılan di ğer arıt ma yönt e mleri dir ( Ne mer ow ve Agar dy, 1997). Boya endüstrisi nde atı ksul ar arıt ma t esisi ne gelirken sol vent esaslı atı kl arı n su esaslı atı kl ardan kesi nlikl e ayrıl ması ve ayrı ol arak uzakl aĢtırıl ması gerekli dir ( ġengül, 1986). Boya endüstrisi atı ksul arı nı n arıtıl ması nda uygul anan söz konusu arıt ma t eknol ojileri ne iliĢki n özet aĢağı dadır;
- De ngel e me : Dengel eme i Ģl e mi, arıt ma t esisl eri ni n opti mu m verimde çalıĢ ması a macı yl a kullanılan en öne mli i Ģl e mdir. Dengel e me i Ģl e mi ni n atı ksuyun arıtılabilirli ği üzeri nde ol uml u et kileri ni n ol duğu, Ģok yükl e mel eri n eli mi ne edil mesi ve i nhi bisyona neden ol abil ecek ma ddel eri n seyr el mesi ni sağl a ması nedeni yl e de bi yol oji k arıt ma verimi ni arttırdı ğı göz önünde bul undur ul duğunda dengel e me i Ģl e mi ni n öne mi daha kol ay anl aĢıl makt adır. Bunun dı Ģı nda ki myasal arıt ma öncesi nde dengel e me i Ģl e mi ni n uygul anması nı n ki myasal dozajla ma kontrol ü açısı ndan da öne mi büyükt ür ( Met calf and Eddy, 1984). Boya endüstrisi nde üreti mden dol ayı atı ksuları n kesi kli ol uĢ ması ve mür ekkep üreti minden kaynakl anan atı ksul arı n karakt eri ile boya üreti minden kaynakl anan atı ksul arı n karakt eri ni n farklı ol ması nedeni yl e dengel e me i Ģl e mi ni n uygul anması daha da büyük bir öne m kazan makt adır. Ür eti m i Ģl e mleri sırası nda düzensi z ol arak ol uĢan atı ksular dengel e me havuzunda ger ek konsantrasyon ger ekse haci msel ol ar ak dengel enir. Boya endüstrisi atı ksul arı nı n met al i çeri kl eri yüksek ol abilir. Dengel e me havuzl arı iĢlet me koĢulları nı n köt ül eĢmesi veya Ģok yükl e mel eri n arıt ma t esisi veri mini düĢür mesi ni önl edi ği içi n de ol dukça öne mli dir.
- Ki myasal Çökt ür me : Ki myasal çökt ür me boya endüstrisi atı ksul arını n arıtıl ması nda en çok kull anılan yönt e mdir ( ġengül, 1986). Suda bul unan koll oi dl er gi bi askı da katı maddel eri n sudan uzaklaĢtırıl ması nı sağl a makt adır. Al ü m ( Al2( SO4)3), de mir sülfat ( FeSO4) ve de mir(III)kl orür ( Fe Cl3) ki myasal çökt ür mede en çok kull anıl an ki myasallardır. Or gani k poli merl eri n kull anımı da gi derek art makt adır ( Ne mer ow, 1997). Bu t ür ki myasal maddeleri n kull anı mıyl a gerçekl eĢtirilen ki myasal arıt manın veri mi pH değeri yl e de yakı ndan il gili dir. Bu nedenl e kull anılan ki myasal madde i çi n geçerli olan opti mu m p H değeri ni n sağl an ması i çi n asit veya bazl arı n il avesi de söz konusudur.
- Bi yol oji k Arıt ma : Boya endüstrisi atı ksul arı nı n uygun bir ön arıtı mdan sonra evsel nit eli kli atı ksul arl a birli kt e bi yol oji k arıt ma si st e mleri nde arıtıl ması sı k rastlanan bir yönt e m ol arak göze çar pmakt adır ( ġengül, 1986; Akça ve di ğ., 1998).
- Ki myasal Oksi dasyon : Ki myasal oksi dasyon bir son arıt ma ol arak uygul anmakt adır ve rengi n yanı nda il ave or gani k madde gi deri mi ni de sağl a makt adır. Ki myasal oksi dant ol arak genel de ozon ve kl or kull anıl makt adır. Bu ki myasall arı n ki myasal oksi dasyon i çi n kull anılması suyun dezenfeksi yonunun da sağl anması gi bi ek f aydal ar getir mekt edir ( Met calf and Eddy, 1984).
BÖLÜM 3 ARI TI LABĠ LĠ RLĠ K
Endüstri yel faali yetler sonucu ol uĢan atı ksul arı n arıtıl ması, ekol oji k dengeni n kor un ması ve doğal kaynakl ar ve alı cı ort a mlar da kirlenme t ehli kesi ni n ort adan kal dırıl ması bakı mı ndan öne mli dir. Endüstri yel faali yetlerdeki çeĢitlili k, kull anıl an ha mmaddel er ve üretilen ür ünl erdeki farklılı kl ar ol uĢan atı ksul arı n karakt eri ni de et kile mekt e, bu nedenl e atı ksul arı n arıtıl ması nda uygul anacak ol an yönt e ml eri n seçi mi öne m kazan makt adır. Endüstri yel faali yetler sonucu ol uĢan atı ksul arı n arıtıl ması nda uygul anacak ol an yönt e mler doğrudan doğr uya atı ksu karakt eri il e il gili dir ve en doğr u arıt ma alt er natifi ni n seçi mi ancak atı ksu üzeri nde yapıl acak det aylı bir arıtılabilirli k çalıĢ ması ile mü mkündür.
At ı ksu arıtı mında, atı ksuyun i çerdi ği kirletici para metrel ere bağlı ol arak fi zi ksel, ki myasal ve bi yol oji k arıt ma t ek t ek veya birbirini i zl eyen arıt ma adı mları Ģekli nde uygul anmakt adır. Arıtılabilirli k çalıĢ mal arı en doğr u arıt ma alt ernatifi ni n seçi mi ve hangi Ģartlarda uygul an ması gerekti ği konusunda fi kir ver mesi bakı mı ndan öne mli dir. AĢağı da bir ki myasal arıt ma pr osesi ol arak ki myasal çökt ür me ve bi yol oji k arıt ma konul arında bil giler veril mekt edir.
3. 1 Ki myas al Arıt ma
At ı ksul ardaki kirleticileri n arıtı mı a macı yl a kullanılan, ki myasal bir reaksi yon ve ki myasal deği Ģi me dayalı iĢle mleri n t a ma mı ki myasal arıt ma ol arak adl andırılır. Ki myasal arıt ma çok çeĢitli pr osesl er den meydana gel mekt edir. Bu pr osesl eri n en öne mlileri ve en çok yer t ut anl arı sertli k gi deril mesi, met alleri n arıtıl ması, askı da katı ma ddel eri n arıtıl ması, met alleri n arıtıl ması, fosfor gi deril mesi gi bi a maçl arl a kull anılan ki myasal çökt ür me il e t at, koku gi deril mesi, si yanür gi derilmesi, renk gi deril mesi gi bi a maçl ar içi n kull anılan ki myasal oksi dasyon pr osesl eri dir. Bunl arı n dı Ģı nda absor bsi yon, nötralizasyon, pH ayarı gibi fi zi ksel ve ki myasal iĢle mleri n beraber kull anıl dı ğı prosesl er ve UV, UV/ H2 O2, UV/ Ozon oksidasyonl arı,
el ektroliz, el ektroforez gi bi henüz geliĢ mekt e ol an pr osesl er ki myasal arıt ma adı altı nda t opl anmakt adır ( Tünay, 1996)
3. 1. 1 Ki myas al Çökt ür me
At ı ksu i çerisi nde bul unan katı maddel er yapıl arına göre askı da ve çözünmüĢ ol arak i ki ye ayrıl makt adır. Askıda maddel er de kendi aral arı nda kaba askı da katı maddel er, suprakoll oi dal maddel er ve koll oi dal maddel er ol arak sı nıflandırıl makt adır.
At ı ksu i çerisi ndeki katı maddel eri uzakl aĢtır mak i çi n kull anılacak arıtma met odu taneci k boyut una göre değiĢi kli k göst er mekt edir. Çözün müĢ maddel er, çözün meyen for ma dönüĢt ürül erek veya adsor bsi yonl a gi derilirken, askı da katı maddel er çok yaygı n ol arak ki myasal çökt ür me il e veya ekonomi k açı dan sor un yarattığı ndan daha az t erci h edil en ultra filtrasyon, nanofiltrasyon gi bi me mbr an yönt e ml erl e gi deril mekt edir. Ki myasal çökt ür me suda çözünmüĢ veya askı da katı ma ddel eri n fizi ksel dur umunu değiĢtirerek çökel mel eri ni sağl a mak a macı yl a kullanılan bir ki myasal arıt ma met odudur ve koagül asyon, fl okül asyon ve çökt ür me adı ml arı ndan me ydana gel mekt edir.
Suda bul unan ve ki myasal oksijen i hti yacı, bulanı klı k gi bi sor unl ara neden ol an koll oi dl eri n atı ksudan uzakl aĢtırıl ması, kolloi dl eri n boyutl arı nı n askı da katı ma ddel eri n boyutl arı ile çözün müĢ maddel eri n boyutl arı arası nda kal ması nedeni yl e ort a arıtı m ol arak adl andırıl makt adır. Bu maddeleri n sudan uzakl aĢtırılması nı n en yaygı n yönt e mi ki myasal koagül asyon i Ģl e mi dir. Ki myasal koagül asyon koll oi dl eri n dest abilizasyonu, bir araya getiril mesi ve çökecek Ģekil de birbirleri ne bağl anması nı sağl ayan bir prosestir ( Ne mer ow ve Agar dy, 1997).
Ki myasal çökt ür me atı ksu i çerisi ndeki Cu, Zn, Cr, Hg gi bi ağır met alleri n, askı da katı maddel eri n, f osfor, sertli k, vb. gi deril mesi nde de yaygı n ol arak kull anıl makt adır ( St ephenson ve Bl avkburn, 1998; Tünay, 1996; Ponti us, 1990).
3. 1. 1. 1 Koll oi dl eri n Yapısı
At ı ksul ar parti kül boyutları birkaç angstrom il e birkaçyüz mi kr on arası nda deği Ģen ve çözün müĢ yada askı da maddel er ol arak sı nıflandırılan pek çok kirletici içer mekt edirler. Bu kirleticileri n büyük bir kı s mı basit çökt ür me ile sudan
uzakl aĢtırılabil mekt edir. Ancak kendili ği nden çöke meyecek kadar küçük boyutl ara sahi p kirleticileri n atı ksul ardan uzakl aĢtırıl ması ancak t aneci kl eri n daha büyük boyutl ara sahi p ol acak Ģekil de bir araya getiril mel eri ne bağlı dır ( Weber ve Walt er, 1972).
Suda bul unan ve boyutları 1- 100 n m arası nda deği Ģen çok sayı da farklı kirletici koll oi dal maddel er ol arak adl andırıl makt adır. Kil, r enge neden ol an bi yol oji k kökenli ma ddel er, pr ot ei nl er ve kar bonhi dratl ar koll oi dal maddel ere ör nek ol arak göst erilebilir. Bu t ür maddel eri n doğal bir st abilitesi ve bir araya gel meye karĢı bir dirençl eri vardır ( Casey, 1997).
Koll oi dl er boyutl arı küçük ancak yüzey al anl arı geni Ģ t aneci kl erdir. Sı vı ort a mı nda bir el ektri ksel al an i çi nde hareket ederl er. Koll oidl eri n yüzey yükl eri negatif veya pozitif ol abilir. Ancak koll oi dl er genelli kl e negatif yükl üdürl er. Yükün i Ģareti ve büyükl üğü sı vı fazı n i yon içeri ği ne ve pH’ a bağlıdır.
Ancak bir büt ün ol arak koll oi dal sist e m ( katı ve sı vı faz birli kt e) net bir el ektri ksel yüke sahi p değil dir. Yükl ü t aneci kl er i çi nde bul undukl arı sı vı ort a mla denge hali nde ol malı dır. Parçacı kl ar üzeri ndeki yük sı vı faz il e t ers i Ģaretli dir. Bunun bir sonucu ol arak sı vı yüzey il e her bir katı t aneci k arası nda bir el ektri ksel çift t abaka ol uĢ makt adır. Bu çift t abaka yükl ü t aneci k ve suda t aneci k yüzeyi ni n he men yanı nda yükü t aneci ği n yüküne eĢdeğer ancak t ers yükl ü i yonl ardan ol uĢ maktadır. Çift tabakada bul unan yükl ü taneci k ve t aneci k yüzeyi ne yakı n sudaki t ers yükl ü i yonl ar ara böl geye doğr u el ektrost ati k ol arak çekilirler. Bu, i yonl arı n t aneci k yüzeyi nden deriĢi mleri ni n düĢük ol duğu sı vı çözelti ye geri difüze ol mal arı na sebep ol ur. Di f üzyon ve el ektrost ati k çek me kuvveti sudaki el ektri ksel yükü difüze t abaka üzeri ne yayar. Ters yüklü i yonl arı n büyük kı s mı t aneci k yüzeyi ne doğr u bitiĢi ktir. Bur aya “karĢıt i yon t abakası, i ç t abaka, st ern t abaka” denir. St ern t abakanın etrafı nda el ektri ksel kuvvet veya akıĢkan hareketi ne bağlı ol arak ol uĢan pozitif ve negatif yükl eri n beraber bul unduğu yaygı n t abaka bul unma kt adır. Akı Ģkanl arı n kopabil di ği yüzey kay ma yüzeyi ol arak adl andırıl makt adır.
Çözelti yüksek i yoni k deriĢi m göst erdi ği nde difüze t abaka sı kıĢ makt a ve daha az yer kapl a makt adır. Çözelti i çi ne doğr u fazl a yayıl maz. Bu dur u m ġekil 3. 1. a’da göst eril mekt edir. El ektriksel it me çek me kuvvetleri ne bağlı ol arak mi sel ol uĢu mu
me ydana gel mekt edir. Taneci k yüzeyi il e sı vı çözelti arası nda bir el ektri ksel pot ansi yel farkı mevcuttur. Bu el ektri ksel pot ansi yel dağılı mını n Ģe mati k göst eri mi ġekil 3. 1. b’de veril miĢtir. Pot ansi yel t aneci k yüzeyi nde maksi mu m değere sahi ptir ve yüzeyden uzakl aĢtı kça azal makt adır. Mesafe il e olan azal ma su ,i çerisi ndeki i yon ti pi ve sayısı yl a il gili dir. Yüksek i yon Ģi ddeti ne sahip sist e mlerde el ektri ksel pot ansi yel kı sa mesafel erde sıfıra kadar yakl aĢır.
Ġki benzer koll oi dal t aneci k birbiri ne yakl aĢtı ğı nda difüze t abakal arı t e masa baĢl ar ve taneci kl er birbirleri ni iter. Ġt me pot ansi yel enerjisi ( Vr) açı ğa çı kar ve bu, t aneci kl er arası ndaki mesafe azaldı kça art ar. Ġt me kuvvetleri ni n et kileĢi mi ġekil 3. 1. c’de gör ül mekt edir. Yüksek i yoni k deriĢi mler i çeren koll oi dal sist e mler i çi n it me kuvvetleri (ġekil 3. 1. d) düĢük i yon Ģi ddeti içerenlere göre daha küçükt ür.
ġekil 3. 1 (a) El ektri ksel Çi ft Tabaka, (b) El ektri ksel Pot ansi yel, (c, d) Kolloi dal Si st e mi Et kil eyen Enerjiler
Koll oi dal t aneci kl er arası nda Van der Waal s kuvvetleri de bul un maktadır. Bu kuvvetleri n büyükl üğü i yon ti pi ne ve t aneci k yoğunl uğuna bağlı ol arak deği Ģ mekt edir. Van der Wa al s kuvvetleri it me kuvvetleri nden farklı ol arak sı vı fazı n bil eĢi mine bağlı değil dir. Ġki t aneci k arası ndaki çeki m kuvveti parçacı kları ayıran mesafeni n art ması ile azal makt adır. Çek me pot ansi yel enerjisi Va’ da ayrıl ma enerjisi ne bağlı ol arak azalır. Van der Waal s çek me pot ansi yel enerjileri de ġekil 3. 1. c, d’de göst eril mekt edir.
Koll oi dal siste mleri n net st abilitesi t aneci kl eri et kileyen yükün t e mas yüzeyi ndeki it me, çek me enerjileri ni n t opl anması il e belirlenmekt edir. Net t e mas enerjisi ( Vr - Va) ayır ma mesafesi ni n f onksi yonu ol arak ġekil 3. 1. c, d’ de göst eril miĢtir. DüĢ ük i yon Ģi ddeti ne sahi p siste mlerde net it me kuvveti ayırma mesafesi ni n yarı uzunl uğunda et kili ol makt adır. Bu net it me aĢıl ması gereken bir enerji barajı ol arak el e alı nabilir. Yüksek i yon Ģi ddeti ne sahi p siste mlerde bu enerji barajı kaybol makt adır ( Weber, 1972).
Koll oi dal siste mlerde katı t aneci kl er hareketli ol dukl arı ndan ki neti k enerji ye sahi ptirler. Ki neti k enerjisi büyük ol an bazı t aneci kl er akti vasyon enerjisi barajı nı aĢabilirler. Bu sebepl e koagül asyon hı zı enerji barajı nı n büyükl üğüne ve koll oi dal taneci kl eri n ki neti k enerjisi ne de bağlı dır. DüĢük ki neti k enerjili koll oi dal siste ml er zor pı htılaĢırlar. DüĢük akti vasyon enerjili ve yüksek ki neti k enerji ye sahi p koll oi dl er daha hı zlı pı htıl aĢırl ar (We ber, 1972; Ponti us, 1990).
3. 1. 1. 2 Koll oi dl eri n Destabili zasyonu
Koll oi dl eri n sudan uzakl aĢtırıl mal arı i çi n st abilizasyonl arı nı n bozul mal arı gerek mekt edir. Koll oi d ma ddel eri n t aĢı dı kl arı elektri ksel yükün ort adan kal dırıl ması ol ayı na koll oi dl eri n destabilizasyonu denir. Kolloi dl eri n dest abilizasyonu i çi n çeĢitli ki myasal maddel er kull anıl arak ki myasal koagül asyon i Ģl e mi gerçekl eĢtirilme kt edir. Far klı koagül antlar koll oi dl eri n st abilli ği ni farklı yoll arla bozabil mekt edirler. Koll oi d dest abili zasyonunda dört far klı mekani z madan s öz et mek mü mkündür ( Weber, 1972).
- Çi ft Tabaka Bastırıl ması: Çözelti i çerisi ndeki zıt yükl ü t opl a m i yon sayı sı nı n arttırılarak kay ma yüzeyi ni n daraltıl ması esası na dayanır. Ar adaki mesafeni n azaltıl ması yl a koll oi dl er Van der Waal s kuvvetleri yl e birbirleri ni çekerler. Çi ft
tabaka bastırıl ması i yoni k güç arttırılarak yani ort a ma çapı fazla büyük ol mayanancak pozitif yükü daha fazl a ol an i yonl ar konul arak yapılır. Bu a maçl a Fe3 +, Al3+, Fe2+, Cr3+ vb. i yonl ar kull anılır ( Weber, 1972).
- Yük Nöt rali zasyonu: Çi ft t abaka bastırıl masını n özel hali dir. Ort a mdaki negatif yüke eĢdeğer pozitif yük il ave edil mesi prensi bi ne dayan makt adır. Di ğer bir deyi Ģl e st ern t abaka i çerisi ndeki yükl eri n nötralize edil mesi dir ( Ponti us, 1990). Yük nötralizasyonu i ki Ģekil de ol abilir. Biri ncisi st abil koll oi d il e sı vı faz arasındaki zet a pot ansi yeli ol arak adl andırılan yük far kı nı n düĢür ül mesi dir. Ġki ncisi ise sı vı fazı n koll oi d yüküyl e t ers i Ģaretli i yonl arla besl enmesi ve böyl ece yük dengesi ni n bozul arak fl ok ol uĢumunun sağl anması dır ( Ne merow, 1997).
- Yu mak Ġ çi nde Tut ulma: Koll oi dl eri n katı ma dde yu mağı i çerisi ne alı narak çökeltil mesi dir. Bu a maçla Fe3+
, Al3+, Fe2+, Cr3+ gi bi met al i yonl arı kull anıl makt adır. Bu met alleri n hi dr oksitleri ni n çözünürl üğü ol dukça düĢükt ür. Dol ayısı yl a et kili çökel me sağl a makt adırlar. Ancak t üm koll oi dleri i çi ne al mak i çi n çok f azl a koagül ant ilavesi gerektiği nden mali yet art makt adır.
- Köpr ül e me: Koll oi dl eri n dest abili zasyonu i çi n s on yıll ar da sent eti k poli merl eri n kull anı mı art makt adır. Koll oi dl eri n negatif yükl ü ol mal arı na karĢı n en ekono mi k arıtı m ani yoni k poli merleri n kull anıl ması yl a gerçekl eĢ mekt edir. Bu nedenl e bu gözl e mler basit el ektrostati k model il e açı kl ana ma makt adır. Et kili bir destabilizasyon içi n poli mer mol eküll eri koll oi dal t aneci kl erle et kileĢi me giren ki myasal gr upl ar içer meli dir. Bir poli mer mol ekül ü koll oi dal t aneci k il e t e mas etti ği nde bu ki myasal gr upl ardan bazıl arı koll oi dal t aneci k yüzeyi nde adsor be edilir. Poli mer mol ekül ünün geri kal an kı s mı i se sı vı faz i çerisi ndedir ( ġekil 3. 2. a). Eğer i ki t anecik poli mer adsor bsi yonuna uygun fonksi yonel uçl arı ile t e mas ederse seg mentl er arası bağl antı ol ur ve t aneci k poli mer ko mpl eksi ol uĢur. Burada poli mer köpr ü görevi yapar( ġekil 3. 2. b). Eğer i ki nci t aneci k mevcut değilse ol uĢan seg mentl er t aneci ği n di ğer uçl arı nda adsor bl anır ve r est abilize t aneci kl er ol uĢur ( ġekil 3. 2. c). AĢırı poli mer dozl anması rest abilizasyona neden ol ur ve köpr ü ol uĢumu gerçekl eĢmez ( ġekil 3. 2. d). Uzun süreli karıĢtır ma da rest abilizasyona neden ol abilir ve poli mer-t aneci k bağl arı kırılarak ol uĢan yu makl ar ayrılır ( Weber, 1972).
Ayrı ca koll oi dl eri n dest abilizasyonunda adsor bsi yon da et kili ol abil mekt edir. BaĢka arıt ma yönt e mleri il e gi derile meyen pek çok madde adsor bsi yonl a sudan uzakl aĢtırılabilir. DDT, kl orobenzen gi bi kirleticiler i çeren koll oi dal siste mlerde aktif kar bon adsor bsi yonu ile ol uml u sonuçl ar alı nmıĢtır ( Ne mer ow ve Agar dy, 1997).
3. 1. 1. 3 Koagül ant Dozunun Beli rl en mesi
Koagül asyonu et kileyen pek çok fakt örden ve ko mpl eks reaksi yonl arı n kar maĢı klı ğı ndan dol ayı et kili koagül asyon i çi n gerekli koagül ant dozunun doğr udan hesapl anması mü mkün ol a ma makt adır. Koagül ant dozunun belirlenmesi i çi n deneysel ol arak bir Jar Test pr osedür ünün uygul an ması gerek mekt edir ( Casey, 1997). Jar t estte koagül ant dozu ve atı ksuyun p H’ı deği Ģtirilerek koagül asyon i Ģl e mi gerçekl eĢtirilir ve el de edilen sonuçl ar değerl endirilerek en et kili dozaj a karar verilir.
ġekil 3. 2 Koll oi dl eri n Poli mer ile Dest abilizasyonunda Köpr ü Ol uĢu munun ġe mati k Ġfadesi ( Weber, 1972)
