Boya Endüstrisi Atıksularını Kimyasal Arıtılabilirliği

(1)

İSTANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ  FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİ TÜS Ü

BOYA ENDÜSTRİ Sİ ATI KSULARI NI N Kİ MYAS AL ARI TI LABİ Lİ RLİ Ğİ

YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Çevre Mühendi si Gülin KUTLUAY

MAYI S 2005

Anabili m Dalı : ÇEVRE MÜHENDİ SLİ Ğİ

(2)

ĠSTANBUL TEKNĠ K ÜNĠ VERSĠ TESĠ  FEN BĠ LĠ MLERĠ ENSTĠ TÜS Ü

BOYA ENDÜSTRĠ SĠ ATI KSULARI NI N KĠ MYAS AL ARI TI LABĠ LĠ RLĠ ĞĠ

YÜKSEK LĠ SANS TEZĠ Çevre Mühendi si Güli n KUTLUAY

(501011870)

MAYI S 2005

Tezi n Enstit üye Veril diği Tari h : 5 Mayı s 2005 Tezi n Savunul duğu Tari h : 8 Mart 2005

Tez Danı ş manı : Prof. Dr. Fat oş GERMĠ RLĠ BABUNA

Di ğer Jüri Üyel eri Doç. Dr. Beyza ÜSTÜN ( Y. T. Ü.)

(3)

ÖNS ÖZ

Yüksek lisans öğreni mim ve t ez çalış ma m boyunca bil gisi, dest eği, il gisi ve sevgi si yl e her za man yanı mda ol an, kendi si ni t anı makt an ve öğr enci si ol ma kt an çok büyük mutl ul uk duyduğum, pozitif enerjisi yl e ve sonsuz t ol eransı yl a bana herza man güç veren sevgili öğret meni m Prof. Dr. Fat oĢ GERMĠ RLĠ BABUNA’ ya;

Çalış ma mı m her aşa ması nda yar dı mını ve il gisini eksi k et meyen, beni her za ma n dest ekl eyen değerli öğretme ni m Doç. Dr. Gül en ERE MEKTAR’ a;

Öğr eni mi mde e meği geçen ve çalış mamı n yür üt ül e mesi nde yar dı mları nı esirge meyen t ü m böl ü m öğr et menl eri ne ve asist anları na;

Her za man yanı mda ol an ve beni çok seven AĠ LE M’ e ve dostl arıma t eşekkür ederi m.

(4)

Ġ ÇĠ NDEKĠ LER

KI SALT MALAR V

TABLO LĠ STESĠ vĠ

ġEKĠ L LĠ STESĠ viii

SE MBOL LĠ STESĠ i x

ÖZET x

SUMMARY xi

1. GĠ RĠ ġ 1

1. 1 ÇalıĢ manı n Anl a m ve Öne mi 1

1. 2 ÇalıĢ manı n Amacı ve Kaps a mı 1

2. LĠ TERATÜR ARAġTI RMASI 3

2. 1 Boya Endüstri si 3

2. 1. 1 Ür eti m pr osesl eri 4

2. 1. 2 Alt kat egoril er 5

2. 1. 3 Su kull anı mı 7

2. 1. 4 Atı ksu kaynakl arı ve karakt eri zasyonu 7

2. 1. 5 Deşarj st andartl arı ve arıt ma i hti yacı 10

2. 1. 6 Atı ksu arıt ma t eknol ojil eri 12

2. 2 Ki myas al Arıtıl abilirli k 13

2. 2. 1 Ki myasal arıt ma 13

2. 2. 1. 1 Fi zi ko- ki myasal sür eçl er 13

2. 2. 1. 2 Katı maddel eri n özelli kl eri 14

2. 2. 1. 3 Koll oi dl eri n yapı sı 14

2. 2. 1. 4 Koll oi dl eri n dest abili zasyonu 18

2. 2. 1. 5 Opti mu m koagül ant dozunun belirl en mesi 20 2. 2. 2 Koagül asyonda kul lanıl an ki myasal maddel er 21

2. 2. 2. 1 Al u mi nyu m t uzl arı 21

2. 2. 2. 2 De mir t uzl arı 24

2. 2. 2. 3 De mir Sülfat 24

2. 2. 2. 4 Kireç 27

2. 2. 2. 5 Sodyu m Bent onit 27

(5)

2. 2. 3. 1 Aktif sili ka 28 2. 2. 3. 2 Or gani k poli merler ve poli el ektrolitl er 29 2. 2. 4 Koagüal syon ve fl okül asyonda karıştır manı n et ki si 31

3. Ġ NCELENEN BOYA ENDÜSTRĠ SĠ 33

3. 1 Genel Bil gi 33

3. 2 Tesi s 1 35

3. 2. 1 Tesi st e üreti m 33

3. 2. 2 Su kull anı mı ve atıksu kaynakl arı 37

3. 2. 3 Atı ksul arı n arıtıl ması 40

3. 3 Tesi s 2 42

3. 4 Tesi s 3 49

4. MATERYAL VE METOD 53

4. 1 Deneysel ÇalıĢ ma 53

4. 2 Deney Düzeneği 53

5. DENEYSEL ÇALI ġMA SONUÇLARI VE DEĞERLENDĠ RME 56

5. 1 Atı ks u Karakt eri zasyonu 56

5. 2 Ki myas al Arıtıl abilirli k Deneyl eri 58

5. 2. 1 Tesis 1 içi n yür üt ülen deneyl eri n sonuçl arı 58 5. 2. 1. 1 Sodyu m Bent onit ile yür üt ül en deneyl eri n sonuçl arı 58 5. 2. 1. 2 Al u mi nyu m Sülfat ile yür üt ül en deneyl eri n sonuçl arı 63 5. 2. 2 Tesi s 2 i çi n yür üt ülen deneyl eri n sonuçl arı 67 5. 2. 2. 1 Sodyu m Bent onit ile yür üt ül en deneyl eri n sonuçl arı 67 5. 2. 2. 2 Al u mi nyu m Sülfat ile yür üt ül en deneyl eri n sonuçl arı 71 5. 2. 1. 1 De mir II Sülfat ile yür üt ül en deneyl eri n sonuçl arı 75 5. 2. 1. 2 De mir III Klor ür ile yür üt ül en deneyl eri n sonuçl arı 80 5. 2. 3 Tesi s 3 i çi n yür üt ülen deneyl eri n sonuçl arı 85 5. 2. 3. 1 Sodyu m Bent onit ile yür üt ül en deneyl eri n sonuçl arı 85

5. 3 Ki myas al Arıtıl abilirli k Sonuçl arı nı n Mol ekül er Boyut Dağılı mı

Üzeri ndeki Et kil eri 88

5. 4 Arıt ma Mali yetleri ni n Hesapl anması 91

5. 4. 1 Tesis 1 içi n arıt ma mali yetleri ni n hesapl anması 94 5. 4. 1. 1 Sodyu m Bent onit içi n arıt ma mali yetl eri nin hesapl an ması 94 5. 4. 1. 2 Al u mi nyu m Sülfat içi n arıt ma mali yetl eri nin hesapl an ması 98 5. 4. 1. 3 Arıt ma mali yetl eri ni n karşıl aştırıl ması 100

(6)

5. 4. 2 Tesi s 2 i çi n arıt ma mali yetl eri ni n hesapl an ması 102 5. 4. 2. 1 Sodyu m Bent onit içi n arıt ma mali yetl eri nin hesapl an ması 102 5. 4. 2. 2 Al u mi nyu m Sülfat içi n arıt ma mali yetl eri nin hesapl an ması 107 5. 4. 2. 3 De mir III Klor ür içi n arıt ma mali yetleri ni n hesapl anması 114 5. 4. 2. 4 De mir II Sülfat içi n arıt ma mali yetleri ni n hesapl anması 121 5. 4. 2. 5 Arıt ma mali yetleri ni n karşılaştırıl ması 129 5. 4. 3 Tesi s 3 i çi n arıt ma mali yetl eri ni n hesapl an ması 130 5. 4. 2. 1 Sodyu m Bent onit içi n arıt ma mali yetl eri nin hesapl an ması 130 5. 4. 2. 2 Arıt ma mali yetl eri ni n değerl endiril mesi 133

6. SONUÇ VE ÖNERĠ LER 135

KAYNAKLAR 140

(7)

KI SALT MALAR

AKM : Askı da Katı Madde

BOĠ5 : Bi yoki myasal Oksijen İhti yacı

ÇHĠ : Ça mur Haci mi İndeksi

EPA : Envir on ment al Pr ot ection Agency

ĠSKĠ :İst anbul Su ve Kanali zasyon İdaresi

KOĠ : Ki myasal Oksij en İhti yacı

PVA : Poli vi nil Aset at

RP M : Round Per Minut e

SS : Suspended Soli d

SS KY : Su Kirlili ği Kontrol Yönet meli ği

TÇM : Topl a m Çözün müş Madde

TKN : Topl a m Kj el dahl Azot u

TS : Tot al Soli ds

UAKM : Uçucu As kı da Katı Madde

VA M : Vi nil Akril at Mono mer

VS : Vol atil e Soli ds

(8)

TABLO LĠ STESĠ

Sayf a No

Tabl o 2. 1 Su Bazlı Boya Üreti minden Kaynakl anan Atı ksul arı n

Kar akt eri zasyonu

10

Tabl o 2. 2 Su Bazlı Boya Üreti minden Kaynakl anan Atı ksul ar Üzeri ne

Yapıl mış 3 Çalış maya Ait Atı ksu Karakt erizasyonu

11

Tabl o 2. 3 Su Kirlili ği Kontrol Yönet meli ği’ne Göre Boya Endüstrisi

At ı ksul arı nı n Alı cı Ort ama Deşarj St andartları

12

Tabl o 2. 4 Koll oi dal Siste mleri n Çeşitleri 16

Tabl o 2. 5 De mi r ve Al ümi nyu mun Hi dr oliz ve Ko mpl eks Oluşu m

De ngel eri

26

Tabl o 3. 1 Tesi s 1’ de Kull anıl an Hamma ddel er 34

Tabl o 3. 2 Tesi se 1’e Ait Pr oses Pr ofili 40

Tabl o 3. 3 Tesi s 2’ de Kull anıl an Hamma ddel er 43

Tabl o 3. 4 Tesi se 2’ ye Ait Pr oses Profili 49

Tabl o 3. 5 Tesi s 3’t e Kull anıl an Hamma ddel er 51

Tabl o 3. 6 Tesi se 3’e Ait Pr oses Pr ofili 52

Tabl o 5. 1 İncel enen Tesislerden Kaynakl anan Pr oses Atı ksuları nı n

Konvansi yonel Kar akt erizasyonu

57

Tabl o 5. 2 Sodyu m Bent onit ile Kimyasal Çökt ür me Çı kışı KOİ ve ÇHİ

Değerl eri

59

Tabl o 5. 3 Sodyu m Bent onit ile Yürüt ül en Deneyl erde pH Ayarı İçi n İlave

Edil mesi Ger eken Ki myasal Madde Mikt arl arı

60

Tabl o 5. 4 Al u mi nyu m Sülfat ile Kimyasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ Değerl eri 63

Tabl o 5. 5 Al u mi nyu m Sülfat ile Yürüt ül en Deneyl er de pH Ayarı İçi n İl ave

Edil mesi Gereken Ki myasal Madde Mikt arları

65

Tabl o 5. 6 Sodyu m Bent onit ile Kimyasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ ve ÇHİ

Değerl eri

67

Tabl o 5. 7 Sodyu m Bent onit ile Yürüt ül en Deneyl erde pH Ayarı İçi n İlave

68

Tabl o 5. 8 Al u mi nyu m Sülfat ile Kimyasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ Değerl eri 72

Tabl o 5. 9 Al u mi nyu m Sülfat ile Yürüt ül en Deneyl er de pH Ayarı İçi n İl ave

73

Tabl o 5. 10 De mi r II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ ve ÇHİ

Değerl eri

76

Tabl o 5. 11 De mi r II Sülfat ile Yür ütül en Deneyl er de pH Ayarı İçi n

İlave Edil mesi Gereken Ki myasal Madde Mikt arları

78

Tabl o 5. 12 De mi r III Kl or ür ile Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ ve ÇHİ

Değerl eri

81

Tabl o 5. 13 De mi r III Kl or ür ile Yürüt ül en Deneyl er de pH Ayarı i çi n İl ave

Edil mesi Ger eken Ki myasal Madde Mikt arl arı

82

Tabl o 5. 14 Sodyu m Bent onit ile Kimyasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ ve ÇHİ

Değerl eri

85

(9)

Tabl o 5. 16 Ki myasal Madde Bi ri m Fi yatl arı 92

Tabl o 5. 17 Sodyu m Bent onit ile Kimyasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ, ÇHİ ve

Topl a m Arıt ma Mali yeti Değerl eri

95

Tabl o 5. 18 Sodyu m Bent onit ile Çökt ür me Sonr ası Ki myasal Ma dde

Mali yeti, Ça mur Uzakl aştır ma Mali yeti ve Topl am Mali yet Tabl osu

96

Tabl o 5. 19 Al u mi nyu m Sülfat ile Çökt ür me Sonr ası Ki myasal Madde

Mal i yeti, Ça mur Uzakl aştır ma Mali yeti ve Topl am Mali yet Tabl osu

99

Tabl o 5. 20 Al u mi nyu m Sülfat ile Kimyasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ, ÇHİ ve

Tol a m Arıt ma Mali yeti Değerl eri

100

Tabl o 5. 21 Sodyu m Bent onit ile Çökt ür me Sonr ası Ça mur un Uzakl aştırıl ma

Mal i yetl eri

105

Tabl o 5. 22 Sodyu m Bent onit ile Çökt ür me Sonr ası Ki myasal Ma dde

106

107

Tabl o 5. 24 Al u mi nyu m Sülfat ile Çökt ür me Sonr ası Ça mur un Uzakl aştır ma

Mal i yetl eri

112

Tabl o 5. 25 Al u mi nyu m Sülfat ile Çökt ür me Sonr ası Ki myasal Madde

113

Tabl o 5. 26 Al u mi nyu m Sülfat ile Kimyasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ, ÇHİ ve

114

Tabl o 5. 27 De mi r III Kl or ür ile Çökt ür me Sonr ası Ça mur un Uzakl aştır ma

Mal i yetl eri

119

Tabl o 5. 28 De mi r III Kl or ür ile Çökt ür me Sonr ası Ki myasal Ma dde

120

Tabl o 5. 29 De mi r III Kl or ür ile Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ, ÇHİ ve

121

Tabl o 5. 30 De mi r II Sülfat ile Çökt ür me Sonr ası Ça mur un Uzakl aştır ma

Mal i yetl eri

126

Tabl o 5. 31 De mi r II Sülfat ile Çökt ür me Sonr ası Ki myasal Madde Mali yeti,

Ça mur Uzakl aştır ma Mal i yeti ve Topl a m Mali yet Tabl osu

127

Tabl o 5. 32 De mi r II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kı şı KOİ, ÇHİ ve

128

Tabl o 5. 33 Sodyu m Bent onit ile Kimyasal Çökt ür me Sonucu Ol uşan Topl a m

Mal i yetl er

132

(10)

ġEKĠ L LĠ STESĠ Sayf a No ġekil 2. 1. ġekil 2. 2. ġekil 2. 3. a ġekil 2. 3. b ġekil 2. 3. c ġekil. 2. 3. d ġekil 2. 4 ġekil 2. 5 ġekil 2. 6 ġekil 2. 7 ġekil 2. 8 ġekil 2. 9 ġekil 3. 1 ġekil 3. 2 ġekil 3. 3 ġekil 3. 4 ġekil 3. 5 ġekil 3. 6 ġekil 3. 7 ġekil 3. 8 ġekil 5. 1 ġekil 5. 2 ġekil 5. 3 ġekil 5. 4 ġekil 5. 5 ġekil 5. 6 ġekil 5. 7 ġekil 5. 8

: Su Bazlı Boya Ür eti mi Akı m Şe ması : Sol vent Bazlı Boya Ür eti mi Akı m Şe ması : El ektri ksel Çift Tabaka

: El ektri ksel Pot ansi yel

: Koll oi dal Si st e mi Et kileyen Enerjil er : Koll oi dal Si st e mi Et kileyen Enerjil er

: Koll oi dl eri n Poli mer il e Dest abili zasyonunda Köpr ü Ol uşu munun

Şe mati k İfadesi

: Al u mi nyu mun 25 ° C’ deki Çözünürl ük Dengesi : Suda Al u mi nyu m Dengesi

: Sudaki De mir Dengesi

: De miri n 25° C’ deki Çözünürl ük Dengesi : Bent oniti n Kri st al Yapı sı

: Tesi s 1’e Ait Boya Ür eti mi Akı m Şe ması

: Tesi s 1’e Ait Su Bazlı Boya Bağl ayı cısı ve Tut kal Ür eti mi Akı m

Şe ması

: Tesi s 1’e Ait Sol vent Bazlı Boya Bağl ayı cı sı Üreti mi Akı m Şe ması : Tesi s 1’e Ait Atı ksu Ar ıt ma Si st e mi Akı m Şe ması

: Tesi s 2’ ye Ait Su Bazlı Boya Ür eti mi Akı m Şe ması : Tesi s 2’ ye Ait Bağl ayı cı Ünit esi Pr oses Akı m Şeması : Tesi s 2’ ye Ait Atı ksu Arıt ma Tesi si Akı m Şe ması : Tesi s 3’e Ait Ür eti m Akı m Şe ması

: Sodyu m Bent onit ile Kimyasal Çökt ür mede Far klı pH’l ar da Topl a m

KOİ Deği şi m

: Au mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çökt ür mede Far klı

pH’l arda Topl a m KOİ Değişi m

KOİ Deği şi m

: Au mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çökt ür mede Far klı

pH’l arda Topl a m KOİ Değişi m

: De mir II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür mede Far klı p H’l ar da Topl a m

KOİ Deği şi mi

: De mir III Kl or ür ile Kimyasal Çökt ür mede Far klı pH’l ar da Topl a m

KOİ Deği şi mi

KOİ Deği şi m

: Ha m Atı ksu ve Sodyu m Bent onit ile Arıtıl mış Atı ksu i çi n Mol ekül er

Boyut Dağılı mı 8 9 18 18 18 18 21 23 23 25 26 29 36 38 39 41 45 46 48 50 62 66 70 74 79 84 87 90

(11)

SE MBOL LĠ STESĠ

Va : Çek me Pot ansi yel Enerjisi

Vr : İt me Pot ansi yel Enerjisi

(12)

BOYA ENDÜSTRĠ SĠ ATI KSULARI NI N KĠ MYAS AL ARI TI LABĠ LĠ RLĠ ĞĠ

ÖZET

Bu çalış manı n a macı, boya endüstrisi nde su bazlı boya üreti minden kaynakl anan pr oses atı ksul arı nı n arıtılabilirli ği ni n i ncel enmesi ve ki myasal arıtılabilirli k sonuçl arı nı n mol ekül er boyut dağılı mı üzeri ndeki et kileri ni n belirlenmesi dir. Bu a maca yöneli k ol arak boya endüstrisi, el e alı nan üç farklı t esisi n özelli kl eri, ki myasal arıt ma il e koagül asyon–fl okül asyon mekani z ması t anı mlan mış ve yapıl an deneysel çalış mal ar sonucunda söz konusu i şl e mleri n KOİ gi deri mi üzeri ndeki et kileri belirlenmiştir.

Deneysel çalış ma aşa ması nda Sodyu m Bent onit, Al u mi nyu m Sülfat, De mi r III Kl or ür ve De mi r II Sülfat koagül ant ol arak kull anıl arak i ncel enen t esi sl erden alı nan pr oses atı ksul arı üzeri nde ki myasal çökt ür me deneyl eri gerçekl eştiril miştir. Tesis 1 içi n Sodyu m Bent onit ile oriji nal pH’t a, pH 9 ve 10’ da; Al u mi nyu m Sülfat il e oriji nal pH’t a, pH 5, 5 ve 6’ da çalışıl mıştır. Tesis 2 i çi n Sodyu m Bent onit ile oriji nal pH’t a, pH 9 ve 10’ da; Al umi nyu m Sülfat ile orijinal pH’t a, pH 5 ve 6’ da; De mi r III Kl or ür il e oriji nal pH’t a, pH 5 ve 9’ da; De mir II Sülfat il e i se oriji nal pH’t a, pH 9 ve 10’ da çalışıl mıştır. Tesis 3 i çi n i se sadece Sodyum Bent onit il e oriji nal pH’t a, pH 9 ve 10’ da koagül asyon-fl okül asyon deneyl eri yürütül müşt ür.

Her bir koagül ant i çi n farklı dozl arda yür üt ül en koagül asyon–fl okül asyon deneyl eri sonrası nda arıtıl mış atı ksul arda KOİ, ÇHİ ve pH para metrel eri öl çül müşt ür. El de edil en veril er il e her bir koagül ant i çi n t opl a m ki myasal madde mali yeti i l e ça mur uzakl aştır ma mali yeti değerl eri belirlenerek t opl a m arıt ma mali yetleri t espit edil miştir. Arıtılabilirli k deneyl eri sonucunda elde edil en KOİ gi der me veri mleri, ÇHİ değerl eri ve t opl a m arıt ma mali yetleri gözönünde bul undur ul arak her t esis i çi n opti mu m koagül ant dozu ve opti mu m pH belirlenmi ştir.

Çalış manı n son aşa ması nda opti mu m arıt ma alt ernatifleri ni n mol ekül er boyut dağılı mı üzeri ndeki et kisi i ncel enmiştir. Bu amaçl a t esisten el de edilen pr oses atı ksul arı ve arıtılabilirli k deneyl eri sonucunda belirlenen opti mu m şartl arda ki myasal arıt ma uygul an mı ş pr oses atı ksul arı ultrafiltrasyona t abi t ut ularak her bir mol ekül er boyut dağılı mı fraksi yonu içi n KOİ değerleri belirlenmiştir.

(13)

CHE MI CAL TREATABI LI TY OF PAI NT I NDUS TRY WAS TE WATERS

SUMMARY

In t hi s st udy che mi cal treat abilit y of t he wast e waters ori gi nati ng fr o m t hree different pai nt manuf act uri ng i ndustry and t he effect s of che mi cal treat abilt y on mol ecul ar wei ght cut- off are assessed. For t hi s pur pose, pai nt manuf act uri ng i ndustr y, t he charact eristi cs of t he i nvesti gat ed t hree different pl ant s and t he wast e wat ers, che mi cal treat ment and t he mechani s m of coagul ati on-fl occul ati on pr ocesses ar e defi ned, and t he effect s of t hese pr ocesses on COD r e moval are est ablished.

In t he l ab-scal e che mi cal treat abilit y st udi es, four different coagul ant s; na mel y sodi u m bent onit e, al u m, f err ous s ulfat e and f erric chl ori de are used and che mi cal treat abilti y t est s are assessed. For t he first i ndustry, t he t est s are e mpl oyed wi t h sodi u m bent onit e at ori ginal p H, p H 9 and 10; with al u m at ori gi nal p H, pH 5, 5 and 6. For t he second i ndustry, che mi cal treat abilit y t est s are e mpl oyed wi t h s odi u m bent onit e at ori gi nal p H, p H 9 and 10; wit h al um at ori gi nal p H, p H 5 and 6; wi t h ferri c chl ori de at ori gi nal p H, p H 5 and 9’ da; with f err ous s ulfat e at ori ginal p H, p H 9 and 10. For t he t hir d i ndustry che mi cal treat abilit y t est are e mpl oyed onl y wi t h sodi u m bent onit e at ori ginal pH, pH 9 and 10.

At t he end of t he coagul ati on-fl occul ati on t ests empl oyed wit h different dosages f or each coagul ant COD, SVI and p H par a met ers are det er mi ned. Wit h t he r esult s of t he che mi cal treat abilit y t ests, t ot al che mi cal cost s, tot al sl udge r e moval costs and t ot al treat ment cost s are det ermi ned. Opti mu m p H val ues and dosages f or each coagul ant are experi ment all y det ermi ned on t he basi s of t he pr oduced sl udge charact eristi cs, COD r e moval percent ages and t ot al treat ment costs.

The l ast part of t he r esearch i s devot ed t o observe t he effect of opti mum t reat ment alt er nati ves on t he mol ecul ar wei ght cut - of of t he treat ed wast e wat er. I n t his cont ext ra w wast e wat ers and t reat ed wast e wat ers are s ubj ect ed t o ultrafiltrati on t est s and COD val ues of different mol ecul ar wei ght cut -off fracti ons are defi ned.

(14)

1 GĠ RĠ ġ

1. 1. Çalı Ģ manı n Anl a m ve Öne mi

Günü müz dünyası nda hı zl a art an nüf usun i hti yaçları nı n karĢılanabil mesi ancak il eri düzeyde sanayileĢ me il e mü mkün dur u mdadır. Bili m ve t eknol oji deki ilerl e mel ere paral el ol arak meydana gel en sanayileĢ medeki bu artıĢı n kaçı nıl maz bir sonucu ol arak doğal kaynakl ar hı zl a t üketili p t ahri p ol ma kt a ve öne mli öl çüde endüstri yel kirl en me meydana gel mekt edir.

Sanayil eĢ meni n hı zl a artması yl a i vme kazanan endüstri yel kirlenme sonucu r asyonel doğal kaynak kull anı mı mü mkün ol ma makt a, çok f azl a atı k ol uĢ makt a ve bu atı kar deĢarj edil di kl eri alıcı ort a mlara kal dırabilecekl eri nden çok daha fazl a yük getir mekt edir. Bu duru mun ort adan kal dıralabil mesi i çi n atı ksul arı n deĢarj st andartları na uygun Ģekil de arıtılarak uzakl aĢtırılması gerekmekt edir.

Tür ki ye‟de sanayi ye hi zmet veren boya endüstrisi, i nĢaat sekt öründeki canlılı ğa ve hal kı n gelir düzeyi ne bağlı ol arak 1998 yılı ndan iti baren her yıl %10‟ un üzeri nde bir artıĢ göst er mekt edir ve bu artıĢı n 2005 yılı na kadar %12‟ yi bul ması bekl en mekt edir ( www. boyex. co m). Ür eti mdeki bu artıĢa paral el ol arak ol uĢan atı ksu mi kt arı da art makt adır. Dol ayısı yl a boya endüstrisi Tür ki ye‟deki endüstri yel kirlenme açı sı ndan bakıl dı ğı nda üzeri nde öne ml e dur ul ması gereken sekt örlerden biri dir. Bu nedenl e boya endüstrisi atı ksul arı nı n deĢarj st andartl arına uygun Ģekil de arıtılması i çi n gerekli arıt ma yönt e mlerini n belirlenmesi gerekmekt edir.

1. 2 Çalı Ģ manı n Amaç ve Kaps a mı

Boya endüstrisi atı ksuları nı n yönet meli kl er doğr ult usunda deĢarj edil ebil di ği ort a ml ara ver ebil eceği zararı n mi ni mu ma i ndirilmesi ya da önl enebil mesi i çi n bu atı ksul arı n arıt maya t abi t ut ul ması gerek mekt edir. Bu a maca yöneli k ol arak birçok farklı arıt ma t eknol ojileri kull anıl makt adır. Bu çalıĢ manı n a macı bi r boya endüstrisi nden kaynakl anan atı ksul arı n arıtılabilirli ği ni n i ncel enmesi dir. Bu a maca yöneli k ol arak seçilen üç ayrı pil ot t esisten alı nan pr oses atı ksul arı, 4 f arklı

(15)

koagül ant il e sırası yl a; Sodyu m Bent onit, Al u mi nyu m Sülfat Al2( SO4)3, De mi r II Sül fat ( FeSO4) ve De mi r II Kl or ür ( Fe Cl3) il e ki myasal koagül asyon i Ģle mi ne t abi t ut ul arak, her bir koagülant i çi n farklı pH ve farklı ki myasal dozl arı nda ki myasal arıt manı n atı ksu üzeri ndeki et kisi i ncel enecek, ol uĢan ça mur karakt eri il e KOI gi deri mi bazı nda her bir koagül ant i çi n opti mu m pH ve opti mu m dozl ar belirlenerek ki myasal arıt manı n çı kıĢ atı ksuyu kalitesi üzeri ndeki et kisi i ncel enecektir.

Ki myasal arıt ma sonucu el de edil en KOI gi der me veri mleri ni n kanal a deĢarj kriterleri ni sağl ayı p sağla madı ğı “Ġ SKĠ Kanal a DeĢarj Yönet meli ği Endüstrileri n Ka nal a DeĢarj Li mitl eri ” esas alı narak i ncel enecektir. ÇalıĢ manı n s on kı smı nda i se opti mu m arıt ma alt ernatifleri ni n mol ekül er boyut dağılı mı üzeri ndeki et kisi i ncel enecek; bu a maç doğr ult usunda ha m ve arıtıl mıĢ atı ksu ultrafiltrasyon deneyl eri ne t abi t ut ul arak KOI değerl eri ve far klı mol ekül er boyut dağılı mı fraksi yonl arı el de edilecektir.

Yukarı da belirtilen a maçl ar doğr ult usunda 2. Böl ü m‟ de boya endüstrisi üreti m pr osesl eri, alt kat egoriler, su kull anı mı, atı ksu kaynakl arı ve karakt erizasyonu, deĢarj st andartl arı ve arıt ma i hti yacı il e atı ksu arıt ma t eknol ojil eri açı sı ndan i r delen mi Ģtir. Ki myasal arıtılabilirli k esasl arı ise fi zi ko- kimysal süreçl er, katı ma ddel eri n özelli kl eri, koll oi dl eri n yapı sı ve dest abilizasyonu, opti mu m koagül ant dozunun belirl en mesi, koagül asyonda kull anıl an ki myasal maddel er ve bunl arı n özelli kl eri, koagül asyonda kull anılan yar dı mcı maddel er ile koagül asyon ve fl okül asyonda karıĢtır manı n et kisi baĢlıkl arı altı nda el e alı nmıĢtır.

3. Böl üm‟ de i ncel enen üç far klı boya endüstrisi ile il gili ol arak genel bil gil er veril miĢ, üreti m, su kull anı mı ve atı ksu kaynakl arı il e atı ksul arı n arıtıl ması konul arı na deği nil miĢtir.

4. Böl üm‟ de deneysel çalıĢ ma mat eryal ve met oduna iliĢki n deney düzeneği ve uygul anan deney pr ogramı belirtil miĢtir.

5. Böl üm‟ de yapıl an deneysel çalıĢ mal arda herbir t esisi i çi n el de edil en sonuçl ar belirtil miĢ, meydana gelecek ol an t opl a m arıt ma mali yetleri hesapl anarak en uygun alternatif belirlenmiĢtir. Böl ü m sonunda i se ki myasal arıtılabilirli k sonuçl arı nı n mol ekül er boyut dağılı mı üzeri ndeki et kileri irdel en miĢtir.

(16)

2 LĠ TERATÜR ARAġTI RMASI 2. 1 Boya Endüstri si

Boya, sı vı hal deki bir bağl ayı cı madde il e asılı hal de bul unan pi gmentl erden ol uĢan ve ört ücü bir kat man ol uĢt uracak bi çi mde genelli kl e katı yüzeyl ere uygul anan kor uyucu ve dekoratif bir kapl a ma mal ze mesi dir.

Boya endüstrisi ni n t e mel ür ünl eri i ç ve dı Ģ cephe boyal arı, ot omobil, al et, aygıt ve mobil ya gi bi ür ünl er içi n endüstri yel cila ve ver ni k, ca m macunu, yalıtı m ki myasalları, boya ve cila sökücül er il e mür ekkeptir. ( EPA, 1990). Ana hamma ddel er ise yağl ar, reçi nel er, pi gme ntl er ve sol ventlerdir.

Dünya boya sanayi nde 10 bi ni aĢkı n üretici bul un ması na karĢı n pazarı n %40‟ı na, 4 tanesi ul usl ararası, di ğerleri ise böl gesel ol arak faali yet göst eren 10 büyük fir ma haki mdi r. Dünya boya pazarı nı n 1998 yılı iti bari yl e 60 mil yar US D t utarı nda bi r büyükl üğe sahi p ol duğu t ah mi n edil mekt edir. 1998 yılı nda t üm dünyada yakl aĢı k 17. 6 mil yon t on boya satıĢı yapıl mıĢtır. Bu mi ktarı n 9. 15 mil yon t on‟l uk böl ü münü dekor atif boyal ar il e i nĢaat boyal arı, 8, 45 mil yon t on‟l uk böl ü münü ise sanayi boyal arı ol uĢt ur makt adır. Ül ke mi zde i se boya endüstrisi ni n %63‟ ünü i nĢaat boyal arı ol uĢt ururken, son yıllarda ot o ve t oz boya ür eti minde de öne ml i bir artıĢ gözl enmekt edir ( www. boyex. com).

Ül ke mi zde boya sekt öründe 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 ol arak %40‟ na sahi p ol an küçük ve ort a öl çekli üreticiler de bul unma kt adır. Boya sanayi nde kur ul u tesisleri n kapasitel eri ile t eknol ojileri ni n modernli ği farklılı kl ar göst erme kt edir. Sekt ördeki büyük fir mal ar geliĢ miĢ ül kel erdeki tesisleri n kapasite ve t eknol ojileri ne büyük öl çüde sahi pken, çok küçük kapasiteler il e çok il kel al et ve ort a mlarda çalıĢan tesisl er de mevcutt ur. Boyar maddel er de üreti m hal en 7 fir ma t ar afı ndan gerçekl eĢtiril mekt edir. Üretilen boyar maddel erin yakl aĢı k %75‟i t ekstilde, %15‟i kağıt sanayi nde ve %10‟ una yakı n kı s mı da deri sanayi nde kull anıl makt adır. Sekt örde yabancı ser mayeli 11 fir ma mevcuttur. Bu fir mal arı n bazıları t ekstil

(17)

boyal arı üret mekt edir. Sekt örde yerli ha mmadde oranı %40‟ dır. Geri kalan it hal at yol uyl a t e mi n edil mekt edir. Ha mmadde it hal atı üreti m artıĢı na bağlı ol arak sürekli art makt adır. ( www. boyex. co m).

2. 1. 1 Üreti m prosesl eri

Boya üreti mi pi gment ile bağl ayı cı pi gment t aneci kl eri ni n bağl ayı cı i çi nde t ü müyl e ve ho moj en bir bi çi mde dağıl ması nı sağl ayacak bi çi mde i st enilen rengi, yoğunl uğu vb. fi zi ksel özelli kl eri el de edcek Ģekil de birleĢtirme esası na dayanır. Bu amaçl a boya endüstrisi nde kull anılan ana ha mmaddel er bağl ayıcılar, pi gmentl er, yağl ar, sol ventl er ile kur ut ucul ar, ısl atıcılar, köpük kesi ciler, matl aĢtırıcılar, kayganl aĢtırıcılar, çök me ve sar k ma engell eyi ciler, f ungusitl er, yayılma düzenl eyi cil er, kabukl aĢ mayı önl eyi ciler ol arak sıral anma kt adır.

Ta ma ml an mıĢ boyada bağl ayı cıları n haci m oranı yakl aĢı k %20' dir. Bağl ayı cıl ar boyaya büt ünl eĢ me, sür ül me ve yapı Ģ ma özelli kl eri ni kat ar. Bağl ayı cı ol arak en çok PVA ( poli vi nil aset at) kull anıl makl a birli kt e akrili k, poli üret an, pol yest er, hi drokar bon, nitroselül öz, poli üret an emül si yonl ar, t her mosetti ng de kull anıl makt adır.

Pi g mentl er i nor gani k ve or gani k pi g mentl er ol arak sı nıfl andırıl makt adır. Ġnor gani k pi gmentl er doğal dır ve et kili ört ücül ük sağl ar, fakat renk seçenekl eri sı nırlı dır. Ġnor gani k pi gment ol arak titanyu m di oksit ( TĠ O2), çi nko oksit ( Zn O), de mir oksit ( Fe2O3, Fe3O4), moli bden bil eĢi kl eri, kad mi yu m bil eĢi kl eri, met al t ozl arı ( Al0, Zn0, Pb0, Cu0) kull anıl makt adır. Ür eti m s ür eci nde kullanıl an or gani k pi g mentl eri n haci mi düĢük ol ması na rağ men, çok pahalı bir pi gment t ür ü ol ması ndan dol ayı mali yeti yüksektir. Or gani k pi gment ol arak azo bil eĢi kl er, pht al ocyni nl er, kar bon si yahl arı Bunl arı n dı Ģı nda çi nko kr omat ( 4Zn O. 4Cr O4. K2O. 3H2O), çi nko f osfat [ Zn3( PO4)2. 2H2O], bazi k kurĢun sülfat ( Pb2SO4) dol gu pi gmenti ol arak kull anıl an ma ddel er dendir.

Sol vent ol arak hi dr okarbonl ar ( alifati k, ar o mat i k, naft eni k), oksij enli sol ventl er (al koll er, ket onl ar, esterl er, et erl er), t er penl er, kl orl u sol ventl er ve f uranl ar kull anıl makt adır ( EPA, 1990; DYO, 2004).

Kat kı maddel eri ol arak çok çeĢitli maddel er kullanıl makt adır. Kur ut ucular ( dri ers), okt oi k ve naft ani k asit gi bi or gani k asitl eri n met all erl e r eaksi yonundan ol uĢ muĢ t uzl ardır. Kur ut ucul arı n mi kt arları çok i yi ayarl an malı dır. Aksi hal de kabukl aĢ ma,

(18)

kırıĢ ma gi bi boya kusurları ort aya çı kabilir. Isl atıcılar ( wetti ng&e mul sifying agents), pi gment kü meci ği i çi ndeki pi gmentl er arası ndaki el ektri ksel çeki mi yen mek dol ayısı yl a maksi mu m di spersi yonu sağl a mak a macı yl a kull anılan maddel erdir. Köpük kesi ciler (anti-foami ng agents), fil m hali ne gel miĢ boya üzeri nde herhangi bir balı k gözü (fish eye) açıl ması na neden ol madan köpüğü kesen bazı sili kon yağl arı n ve yağl arl a reaksi yona sokul muĢ yüzey aktif maddel er il e esaslandırıl mıĢ ki myasallardır. KayganlaĢtırıcılar ( mar ressi nt ance agents) boya fil mi yüzeyi nde belirli bir kayganlı k yarat an, genelli kl e polietilen wax esaslı ki myasallardır. Matl aĢtırıcılar (flatti ng agent s) yüzeyl eri özel i Ģl em gör müĢ son derece küçük t aneli sili ka pi gmentl eri dir. Çök me, sarkma engelleyi cileri n (anti-settli ng, anti-saggi ng and bodyi ng agents) en çok kull anılanl arı bent onl ar, hidr oj ene hi n yağı, aerosiller ve bazı özel or gani k yüzey aktif ki myasallardır. Fungusitler mant ar ve bakt erilerin özelli kl e e mül si yon esaslı boyal arda yaptı ğı bozul mayı engelleyen genelli kl e fenoli k ve ci va esaslı maddel erdir ( DYO, 2004).

2. 1. 2 Al t kat egoril er

Endüstrileri n kirl enme bazı nda sı nıflandırılması, endüstrilere ait kirletici özelli kl eri ni n belirlenmesi ve kontrol önl eml eri ni n ol uĢt urul ması a macı yl a yapıl makt adır. Bu a maç doğr ult usunda farklı endüstri dall arı nda uygul anan farklı pr osesl er il e i Ģl enen farklı ha mmeddel erden çı kan farklı atı kl arı i çeren kat egoril er belirl en mekt edir. Alt kategori zasyon i Ģl e mi, aynı kat egori i çi nde ol makla ber aber üreti m f ar klılı kl arı ol an ya da aynı ür ünü farklı pr oses ve yönt e mlerle üret en tesisleri n atı ksul arı nda ol uĢacak karakt er far klılı kl arı nı ort aya koy makt adır. Al t kat egori zasyon i Ģl e mi nde di kkat e alı nacak öne mli fakt örler atı ksu kalitesi ni n benzerli ği yanı nda üretim pr osesi ve t eknol ojisi, ha mmaddel er, ür ünl er, su kull anı mı, tesisi n büyükl ükl eri, yaĢı ve veri mleri, atı ksu dı Ģı nda di ğer kirl eti cil eri n dur u mu, yatırı m mali yetleri ile atıksu arıt ma t eknol ojileri dir.

Boya endüstrisi, atı ksu özelli kl eri di kkat e alı narak Su Ki rlili ği Kontrol Yönet meli ği‟nde ( 1988) ki mya sanayii kat egorisi ne ait bir alt kat egori ol arak tanı mlan mıĢ ve deĢarj standartları buna göre belirlenmiĢtir. EPA‟ nı n ( 1977) yap mı Ģ ol duğu endüstri yel kat egori zasyona göre boya ve mür ekkep endüstrisi solvent bazlı boya ve mür ekkep il e su bazlı boya ve mür ekkep üreti mi adı altı nda i ki altkat egori ye ayrıl mıĢtır.

(19)

Boya üreti minde sol vent bazlı boya üreti m pr osesinden atı ksu kaynakl anmama kt adır. Tek atı ksu kaynağı su bazlı boya üreti m pr osesi dir. Bu bil giler doğr ult usunda sol vent ve su bazlı boya üreti m prosesl eri ne iliĢki n bil giler aĢağı da açı kl anmakt adır.

* Sol vent Bazlı Boya ve Mürekkep Üreti mi : Sol vent bazlı boya üreti mini n 3 t e mel

aĢa ması ha mmaddel eri n yüksek hı zlı bir karıĢtırıcı ile karıĢtırıl ması (di spersi yon iĢle mi), renk ayarı ve i ncelt me il e dol u m i Ģl e mleri nden ol uĢ makt adır. Ha mmaddel eri n karıĢtırıl ması iĢl e mi nde sol ventler, pi gmentl er, kaktı ma ddel eri istenilen oranl arda karıĢtırılarak boya past ası el de edilir. El de edil en boya past ası nda döner ti p öğüt ücü, çelik bil yeli öğüt ücü yada t est ere di Ģli öğüt ücü t i pl eri nden her hangi biri kull anılarak parti kül boyut unun küçült ül mesi yl e pi g mentl eri n di spersi yon i Ģl e mi sağlanır. Di persi yon i Ģl e mi t a ma ml anı p boya pastası kontrol edil di kt en sonra i nceltme ve renkl endir me i Ģle mi ne geçilir. Bu i Ģl e m i çi n boya past ası hareketli t aĢı yıcı kazanl ar yada pompal ar vasıtası yl a i ncelt me ve renkl endir me reakt örüne alı nır. Bu reakt öre di ğer bağl ayı cı, çeĢitli kat kı maddel eri ve renkl endiriciler il ave edilir ve son kontroller yapıl dı kt an sonra el de edil en ür ün sırası yl a filtrasyon, dol um ve paketl e meye gönderilir. Reakt örleri n yada transfer i çi n kull anılan kazanl arı n i ç çeperl eri nde kal an az mi ktar da ür ün genelli kl e bir sol vent il e gi derilir. Kull anıl mıĢ sol vent ise ya f or mül asyonun bir parçası ol arak bir sonraki adı mda kull anılır, ya satıl mak üzere bi donl arda t opl anır, yada kull anıl ma mıĢ sol vent ile birli kt e bi donl arda t opl anarak t ekrar t ekrar t emi zli k a maçlı kull anılır ve ça mur hali ne gel di kt en sonra uzakl aĢtırılır ( EPA, 1977; EPA, 1990, DYO, 2004).

Sol vent bazlı mür ekkep üreti minde, kull anılan ha mmaddel er farklılı k göst er mekl e birli kt e üreti m aynı Ģekilde yapıl makt adır.

* Su Bazlı Boya Üreti mi : Su bazlı boya üreti mini n sol vent bazlı boya üreti mi nden

te mel farklı yanı, su bazlı boya üreti minde sol vent yeri ne çözücü ol arak suyun kull anıl ması dır. Su bazlı boya üreti minde hamma ddel er (su, pi gmentl er, kaktı ma ddel eri) karıĢtırılarak boya past ası el de edilir. El de edil en boya past ası genelli kl e testere di Ģli öğüt ücü kullanılarak di persi yon i Ģl e mi ne t abi t ut ul ur. Di spersiyon i Ģl e mi ta ma ml anı p el de edil en boya past ası kontrol edil di kt en sonra i ncelt me ve renkl endir me i Ģl e mi ne geçilir. Küçük öl çekli t esislerde bu i Ģl e m öğüt me i Ģl e mi ni n yapıl dı ğı reakt ör de gerçekl eĢtirilirken, büyük öl çekli t esisl er de di spersi yonu ta ma ml an mıĢ boya past ası ayrı bir reakt öre alı narak i ncelt me ve renkl endir me i Ģl e mi uygul anır. Bu aĢa mada karıĢı ma sırası yl a reçi ne, kor uyucu ve köpük önl eyi ci aj anl ar

(20)

gi bi kat kı maddel eri, PVA e mil si yonu il ave edilir. Su i se bu aĢa mda i nceltme i Ģl e mi içi n il ave edil mekt edir. Kalite ve kontrol ü yapılan ür üne sırası yl a filtrasyon, dol u m ve paketle me i Ģl e mleri uygul anır. Su bazlı boya ve sol vent bazlı boya üreti mine ait pr oses akı m Ģe mal arı sırası yl a ġekil 2. 1 ve ġekil 2.2‟ de veril miĢtir..

2. 1. 3 Su kull anı mı

Bi r boya üreti m t esisi nde su bazlı boya yapı mı nda, t ank ve t eçhi zat yı ka mada, kazan besl e mede, hava kirlili ği ni kontrol biri mleri nde, soğut ma a maçlı ol arak ve sosyal a maçlı ol arak su kull anıl makt adır. Boya endüstrisi nde su kull anı mı t esisten t esise, üreti m kapasitel eri ne göre ve t esisi n di kkatli iĢletili p i Ģl etil medi ği ne bağlı ol arak deği Ģ mekt edir.

2. 1. 4 Atı ks u kaynakl arı ve karakt eri zasyonu

Boya endüstrisi nde su bazlı boya üreti minde kull anılan t ank ve t eçhi zatl arı n yı kan ması atı ksul arı n t emel kaynağı nı ol uĢt ur makt adır. Dol ayısı yl a bu atı ksul arda boyaya giren ha mmaddel er baĢlıca kirletici unsurl arı nı meydana getir mekt edirler. Ha mmadde ol arak kull anılan PVA ( poli vi nil aset at), titan di oksit ( TĠ O2), kal sit, kr o m oksit, pr opilen gli kol ve VAM ( vi nil akrilat monomer) gi bi he m or gani k he m de ağır met al ol arak çok sayı da mi kr okirletici atı ksu i çerisi nde bul unabil mekt edirler ( Akça ve di ğ., 1998).

Boya üreti minde kull anılan ha mmaddel eri n çeĢitlili ği ne ve fazl alı ğı na bağlı ol arak kirletici para metrel eri n belirlenmesi zorl aĢ makt adır. Genel ol arak bakıl dı ğı nda boya endüstrisi atı ksul arı nı karakt erize eden t e mel kirletici para metrel er KOĠ, AKM, ağır meatller, pH, yağ ve gres, renk, t opl a m f osfor ve t opl a m azot ol arak sıral anabilir ( EPA, 1990). Su bazlı boya ür eti mine ait atı ksuları n kar akt eri zasyonu Tabl o 2. 1‟ de veril miĢtir. Tabl o 2. 1‟den de gör ül ebileceği gi bi t ü m para metrel er i çi n çok geni Ģ değer aralı kl arı belirlenmiĢtir.

Boya endüstrisi atı ksul arı nı n en belirgi n özelli ği t oksi k maddel er i çer mesi ve renkli ol ması dır. Aynı za manda ür ünün ci nsi ne bağlı olarak atı ksu i çerisi nde çeĢitli met al i yonl arı na da rastlanabil mekt edir. Bu t ür atıksul arda KOĠ/ BOĠ oranı ol dukça yüksektir ve bu değerl erle birli kt e di ğer kirletici para metrel er her t esiste far klılı k göst er mekt edir. Su bozlı boya üreti mi yapan t esisl erde 1 litre boya üretimi baĢı na 0 ile 1 litre arası nda deği Ģen mi kt arl arda atı ksu meydana gel mekt edir ( Gönül l ü ve di ğ., 1983; Tor öz ve di ğ., 1992).

(21)

Su

Amonyak Pi g mentl er Dol gu Maddel eri

Su Reçi nel er Kat kı Maddel eri

ġekil 2. 1 Su Bazlı Boya Ür eti mi Akı m ġe ması REAKTÖR 1 I SI TMA SOĞUT MA MONOGLĠ SERĠ D TEST REAKTÖR 2 I SI TMA SOĞUT MA KALĠ TE KONTROLÜ FĠ LTRAS YON DOLUM PAKETLE ME

(22)

Sol ventl er Reçi nl er Pi g mentl er Dol gu Maddel eri

Pi g mentl er Renkl endiri cil er Sol ventl er

ġekil 2. 2 Sol vent Bazlı Boya Üreti mi Akı m ġe ması REAKTÖR 1 I SI TMA SOĞUT MA MONOGLĠ SERĠ D TEST REAKTÖR 2 I SI TMA SOĞUT MA KALĠ TE KONTROLÜ FĠ LTRAS YON DOLUM PAKETLE ME

(23)

Tür ki ye‟de su bazlı boya ür eti minden kaynal anan atı ksul ar üzeri ne yapıl mıĢ üç adet çalıĢ maya ait atı ksu karakt erizasyonl arı Tabl o 2. 2‟de veril miĢtir.

Tabl o 2. 1 Su Bazlı Boya Ür eti minden Kaynakl anan Atı ksul arı n Karakt erizasyonu ( EPA, 1977)

Para met re Bi ri m Değer

KOĠ BOĠ AKM Yağ ve Gres p H De mi r KurĢun Çi nko Ma nganez Kj el dahl Azot u mg/ L mg/ L mg/ L mg/ L - mg/ L mg/ L mg/ L mg/ L mg/ L 5000- 8000 60- 1800 40- 11000 4- 1000 3, 4- 13, 2 4- 40 1- 10 0, 3- 10 0- 10 0- 200

2. 1. 5 DeĢ arj st andartl arı ve arıt ma i hti yacı

Boya endüstrisi nde t ek atı ksu kaynağı ol an su bazlı boya ve mür ekkep üreti mi pr osesi ne ait atı ksul arı n karakt eri zasyonundan da gör ül eceği gi bi KOĠ, BOĠ, AKM ve ağır met aller gi bi para metrel eri n deĢarj edil meden önce uygun değerl ere i ndiril mesi gerek mekt edir. Bunl ara bağlı ol arak ve boya endüstrisi atı ksul arı nı n di ğer özelli kl eri de gözönünde bul undur ul arak deĢarj standartları belirlenmiĢtir

Su Ki rlili ği Kontrol Yönet meli ği‟nde ( 1988) boya endüstrisi ki mya sanayii sekt örünün „ Boya üretimi ve benzerleri‟ isi mli alt kat egorisi altı nda i ncel enmiĢtir. St andartlar boya üreti mi ile boya ha mmadde ve yar dı mcı madde üreti mleri i çi n ayrı ayrı belirlenmiĢtir. Buna göre belirlenen alı cı ort ama deĢarj st andartları Tabl o 2. 3‟ de veril miĢtir.

(24)

Ta bl o 2. 2 Su B az lı B oy a Ür et im in de n Ka yn ak la na n At ık su la r Üz er in e Ya pı lm ıĢ 3 Ç al ıĢ ma ya A it A tı ks u Ka ra kt er iz as yo nu (ġ en gü l F. , 19 86 ; Ak ça v e di ğ. , 19 98 ; Dov le to gl ou e t al ., 20 02 ) D o vl et o gl ou et al ., 2 0 0 2 128 ±8 8 12 ,6 ±41 ,0 31 ,4 ±26 ,6 72 ,1 ±68 ,2 30440 0± 268600 7, 41 ±0 ,4 3 B i ri m g/ l g/ l g/ l g/ l g/ l _- P ar a m et re KO Ġ SS VS TS NT U pH A kç a ve di ğ. , 19 98 4150 1960 915 _<0, 0 1 < 0, 0 5 < 0, 0 2 2, 2 6 0, 7 1 5, 6 B i ri m m g /l m g /l m g /l m g /l m g /l m g /l m g /l m g /l m g /l P ar a m et re KO Ġ B OĠ AK M K a d m i y u m , C d T op . Si ya nü r Kr o m , Cr D e m ir, F e Çi nko , Zn K ur Ģu n, P b ġe ng ül F. , 19 8 6 227 ₁₂₀₇ 334 B i ri m m g /l m g /l m g /l P ar a m et re KO Ġ B OĠ AK M

(25)

Tabl o 2. 3 Su Kirlili ği Kontrol Yönet meli ği‟ne Göre Boya Endüstrisi Atı ksul arı nı n Alı cı Ort a ma DeĢarj St andartları

Para met re Bi ri m Ko mpozit Nu mune 2 Saatli k Ko mpozit Nu mune 24 Saatli k

Bi yoki myasal Oksijen Ġhti yacı ( BOĠ5) Ki myasal Oksijen Ġhti yacı ( KOĠ) As kı da Katı Madde ( AKM) Balı k Bi yodeneyi ( ZSF) p H mg/ l mg/ l mg/ l - - 50 200 60 3 6- 9 30 150 40 - 6- 9

Arıt ma i hti yacı, bir endüstri t esisi ni n pr oses atı ksul arı nı n mevcut yasal düzenl e mel er dahili nde uygul ayacakl arı arıt manı n özelli kl eri ni n belirlenmesi yl e ort aya konul ur. Bu a maca yöneli k ol arak, proses atı ksul arı karakt eri zasyonu il e t esisi n t abi ol duğu deĢarj st andar dı karĢılaĢtırılarak arıt ma i hti yacı belirlenir ( Tünay, 1996). Boya endüstrisi atı ksul arı nı n arıt ma i htiyacı ve buna bağlı ol arak arıt ma sist e mleri ni n t asarı mı alt kat egori ve tesis özellikl eri ne bağlı dır.

2. 1. 6 Atı ks u arıt ma teknol ojileri

Boya endüstrisi atı ksul arı nı n arıtıl ması nda, bu atı ksul arı n yüksek oranda or gani k ma dde ve askı da katı ma dde i çeri yor ol ması dol ayısı yl a konvansi yonel arıt ma met odl arı baĢarı yl a uygul anabil mekt edir. Bu met odl ardan en çok kull anıl anı koagül asyon-fl okül asyonu t aki ben basit çökt ürme met odudur. Boya endüstrisi atı ksul arı nı n ko mpozi syonundaki farklılı kl ar nedeni yl e ozonl a ma, me mbr an pr osesl er ( mi kr ofiltrasyon, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, t ers os moz), el ektr oki myasal oksi dasyon ve bi yol oji k arıt ma gi bi il eri arıt ma yönt e ml eri de sı klı kl a ol masa da uygul anabil mekt edir ( Dovl et oglou et al., 2002).

Boya endüstrisi atı ksuları nı n arıt ma alt ernatifleri arası nda, pr oses atıksul arı nı n ki myasal arıt mayı t aki ben, t esis i çi ndeki di ğer atıksul ar il e birl eĢtirilerek aktif ça mur siste mleri, da ml at malı filtreler ve haval andır malı l agünl er gi bi bi yol oji k arıt ma siste mleri ni n kul anıl ması da sözkonusudur.

(26)

2. 2 Ki myasal Arıtıl abilirli k 2. 2. 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. At ı ksu arıtı mında ki myasal pr osesl er genelli kle fi zi ksel yönt e mler ve bi yol oji k pr osesl er il e birli kt e kullanılırlar ( Medcalf &Eddy, 1984). Ki myasal arıtma sertli k gi deril mesi, met alleri n arıtıl ması, askı da katı maddel eri n arıtıl ması, f osf or gi deril mesi gi bi a maçl arla kull anılan ki myasal çökt ür me il e t at, koku gi deril mesi, si yanür gi deril mesi, renk gi deril mesi gi bi amaçl ar i çi n kull anılan ki myasal oksi dasyon pr osesl eri gi bi çok çeĢitli pr osesl er den ol uĢ makt adır. Bunl arı n dı Ģı nda absor bsi yon, nötralizasyon, pH ayarı gi bi fi zi ksel ve ki myasal iĢl e mlerin beraber kull anıl dı ğı pr osesl er ve UV, UV/ H2O2, UV/ Ozon oksi dasyonl 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).

2. 2. 1. 1 Fi zi ko- Ki myas al süreçler

Ki myasal çökt ür me, suda çözün müĢ yada askı da ma ddel eri n ki myasal madde il avesi ile fi zi ksel halleri ni deği Ģtirerek çökl e me yol uyl a atı ksudan ayrıl mal arı nı sağl ayan bir arıt ma met odudur ( Medcalf &Eddy, 1984). Ki myasal çökt ür me koagül asyon, fl okül asyon ve çökt ür me adı mları ndan ol uĢ makt adır. Koagül asyon, yüzey yükl eri ni n azaltıl ması ve ko mpl eks hi dr oj en oksitleri n ol uĢumu i Ģl e mleri ni i çeren, ki myasal ma dde il avesi il e atı ksu i çerisi nde bul unan parti küll eri n karĢılı klı çeki mleri ni dest abilize ederek biraraya getiril mel eri ni sağl ama i Ģl e mi dir ve fl okul asyon pr osesi ile birli kt e uygul anmakt adır ( Si ncero&Si ncer o, 2003; Eckenfel der W.W, Ada ms C. E., For d D. L., 1981).

At ı ksul ar parti kül boyutları birkaç angstrom il e birkaç yüz 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. Basit çökt ür me il e kendili ği nden çöke meyecek kadar küçük boyutl ara sahi p koll oi dal maddel er i se çok uzun ve anl a msı z bekl et me sürel eri ni n kull anıl dı ğı dur uml arı n dıĢı nda yal nı zca çökt ür me il e gi derile mezl er. Bu maddel eri n atı ksul ardan uzakl aĢtırılması ancak t aneci kl eri n daha büyük boyutl ara sahi p ol acak Ģekil de bir araya getirilmel eri ne bağlı dır ( Weber ve Walt er, 1972). Fl okül asyonun

(27)

a macı da, koll oi dal maddl eri n dest abilize edilme k sureti yl e bir araya getirilerek yu makl ar yada fl okl ar oluĢt ur mal arı nı sağl a ma iĢle mi dir ( Medcalf &Eddy, 1984). 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).

2. 2. 1. 2 Katı maddel eri n özelli kleri

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. Askı da maddel er i se kaba askı da katı maddel er, suprakoll oi dal ma ddel er ve koll oi dal maddel er ol arak 3 gr upt a i ncel en mekt edir.

At ı ksu i çerisi ndeki katı ma ddel eri n t aneci k boyut u bu maddel eri n uzaklaĢtırıl ması içi n kull anılacak arıt ma met odl arı nda deği Ģi kliğe neden ol makt adır. As kı da katı ma ddel er genelli kl e kimyasal çökt ür me ( koagül asyon, fl okül asyon) il e yada ekono mi k açı dan daha az t erci h edil en membr an pr osesl erle gi deril mekt edir. Çözün müĢ maddel er ise çözün meyen f or ma dönüĢt ürül erek veya adsor bsi yonl a gi deril mekt edirler. Kolloi dal maddel er ki myasal çökt ür me il e; suprakoll oi dal ma ddel er atı ksu i çerisi ndeki yoğunl ukl arı na bağlı ol arak gar vite il e çökt ür ül erek yada koagül asyonl a; kaba askı da maddel er ( >10µm) i se sudan gravit e il e çökt ürül erek gi deril mektedirler (Si ncero&Si ncer o, 2003).

2. 2. 1. 3 Kol l oi dl eri n yapı sı

Koll oi dl er boyutl arı gravit e il e çök mel eri ne i mkan ver meyecek kadar küçük, suda renk ve bul anı kılı ğa neden ol an mol ekül yada at om t opl ul ukl arı dır ( Si ncero&Si ncer o, 2003). Kil, renge neden olan bi yol oji k kökenli ma ddel er, pr ot ei nl er ve kar bonhi dratlar koll oi dal maddel ere ör nek ol arak göst erilebilir. Bu t ür ma ddel eri n doğal bir stabilitesi ve bir araya gel meye karĢı bir dirençleri var dır ( Casey, 1997).

Koll oi dal maddel er küçük boyutl u, yüzey al anları geni Ģ, su i çerisi nde ayrıl madan kal abil en parçacı kl ardır ( Casey, 1997). Atı ksudan ayrılabil mel eri i çi n ki myasal ma dde il avesi yl e yüzey yapıl arı nda deği Ģi kli k meydana getirilir. Koll oi dleri n yüzey yapı sı nda meydana gel ebilecek değiĢi kli kl er aĢağıda belirtil miĢtir:

(28)

* Ads or bsi yon: Ads or bsi yon fi zi ksel yada ki myasal Ģekil de ol an, atı ksu i çeri si nde i yon hal de bul unan ma ddel eri n koll oi dal ma ddel eri n yüzeyl eri ne bağl anar ak el ektri ksel yük meydana getir mesi iĢle mi dir.

* Ġ yonl aĢ ma: Koll oi dal ma ddel er su i çerisi nde r eaksi yona girerek i yonl aĢırl ar. Ġyonl aĢ ma atı ksu içerisi ndeki maddel eri n ki myasal yapısı na bağlı ol arak oluĢur. * Ko mpl eksasyon: Sudaki katı maddeyi ol uĢt uran kat yonl ar il e li gandl arın me ydana getirdi ği reaksi yonl ardır. Ko mpl eks maddel er genelli kl e i yon hal dedirler; dol ayı sı yl a reaksi yon sonucu koll oi dal maddel eri n yüzeyleri nde el ektri ksel yük meydana getirirl er.

* Ġ zo morf ( yer deği Ģtirme): Katıl arı n kri st al yapıl arı nda yabancı madde bul un ması ol ayı dır. El e menti n büyükl üğü kendi si ne yakı n fakat değerli ği büyük bir at omla yer deği Ģtir mesi sonucunda yük farklılı ğı, yani yüzeyde el ektri ksel yük ol uĢur.

Bi r koll oi dal si st e m i ki fazdan meydana gel mekt edir: çözünen ( di spersed phase) ve çözen ( dispersi on medi um). Bu i ki faz da katı, sıvı ve gaz hali nde ol abillir. Koll oi dal sist e ml er Tabl o 2. 4‟t e özetl en mi Ģtir.

Koll oi dl er li pofili k ve li pof oli k ol arak i ki gr uba ayrıl makt adırl ar: li pofili kl er çözücüye bağl anan, li pof obi kl er ise çözücüye bağl anmayanl ardır. Çözücü su ol duğunda li pofili k ve lipof obi kl er sırası yl a hi drofili k ve hi drof obi k koll oidl er ol arak adl andırıl makt adırlar. Hi dr ofili k koll oi dl eri n suya yakı nlı ğı yüzeyl eri nde bul unan pol ar f onksi yonel gr upl ara bağlı dır. Bu gr upl ar –OH ( hi droksil), - COOH ( kar boksil), - NH2 ( a mi n) gi bi pol ar gr upl ar dır. Bu pol ar gr upl ar parti kül yüzeyi ni n dı Ģı na t ut unmuĢ dur umda bul un makt adırlar ve bu gr upları n suya yakı nlı ğı ndan dol ayı su yüzeyde yapı Ģı k dur makt adır. Bu suya „ bonud wat er‟ adı veril mekt edir ve parti kül il e birli kt e hareket et mekt edir. Hi dr of obi k koll oidl eri n i se suya yakı nlığı yokt ur; dol ayısı yl a boud wat er ihti va et mezl er. Genel ol arak i nor gani k koll oi dl er hi drofobi k, or gani k koll oi dl er i se hi dr ofili ktir. Ġ nor gani k kol l oil dl ere doğal sul ar da bul anı klı ğa neden ol an kil parti külleri, or gani k koll oi dl ere i se evsel atı ksul ardaki koll oi dal parti küller örnek ol arak verilebil mekt edir (Si ncero&Si ncer o, 2003).

(29)

Tabl o 2. 4 Koll oi dal Si st eml eri n ÇeĢitl eri

Çözen Çözünen Ge nel Ġsi m Ör nek

Katı Katı Katı Sı vı Sı vı Sı vı Gaz Gaz Gaz Katı Sı vı Gaz Katı Sı vı Gaz Katı Sı vı Gaz Katı sol

Katı Emül si yon -

Sı vı sol

Sı vı Emül si yon Köpük

Gaz sol

Gaz Emül si yon -

Renkli ca m, bazı alaĢı mlar Jöl e, i nci ( Ca CO3 ve H2O) Yüzen sabun

Sudaki bul anı klı k, boya, mür ekkep Sudaki yağ, süt, mayonez

Dövül müĢ yu murt a beyazı Toz, du man

Si s, bul ut, spray -

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 er genelli kl e negatif yükl üdürl er. Negatif yükün i Ģareti ve büyükl üğü sı vı fazı n i yon i çeri ği ne ve pH‟ a bağlıdır. Ancak katı ve sı vı faz birli kt e tü m koll oi dal siste m net bir el ektri ksel yüke sahip değil dir. Parçacı kl ar üzeri ndeki yük sı vı faz il e t ers i Ģaretli dir ve sonuç ol arak her katı parçacı k il e sı vı yüzey arası nda bul unan ara yüzeyde bir el ektri ksel çift t abaka ol uĢ makt adır. Bu çift t abakada bul unan yükl ü koll oi dal t aneci k ve suda t aneci k yüzeyi ni n yakı nı nda bul unan, yükü t aneci ği n yüküne eĢdeğer ancak ters yükl ü i yonl ar ara böl geye doğr u el ektrost ati k ol arak çekilirl er. Bu, i yonl arın t aneci k yüzeyi nden deriĢi mleri nin düĢük ol duğu sı vı çözelti ye geri difüze ol mal arı na sebep ol ur. Difüzyon 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.

(30)

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 içi ne doğr u fazl a yayıl maz ( ġekil 2. 3. a). El ektriksel it me çek me kuvvetl eri ne bağlı ol arak mi sel ol uĢumu meydana gel mekt edir. Taneci k yüzeyi il e sı vı çözelti arası nda bir el ektri ksel pot ansi yel farkı mevcutt ur. Bu el ektri ksel pot ansi yel dağılı mını n Ģe mati k gösteri mi ġekil 2. 3. 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 ol an azal ma s u i çerisi ndeki i yon ti pi ve sayı sı yla il gili dir. Yüksek i yon Ģi ddeti ne sahi p siste mlerde el ektri ksel pot ansi yel kı sa mesafelerde 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 it er. Ġt me pot ansi yel enerjisi ( Vr) açı ğa çı kar ve bu, taneci kl er arası ndaki mesafe azaldı kça art ar. Ġt me kuvvetleri ni n et kileĢi mi ġekil 2. 3. 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 2. 3. d) düĢük i yon Ģi ddeti içerenlere göre daha küçükt ür.

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 2. 3. c, d‟de göst eril mekt edir.

DönüĢü ms üz koll oi dal siste mleri n net st abilit esi t aneci kl eri et kileyen yükün t e mas yüzeyi ndeki it me-çek me enerjileri ni n t opl anması ile belirlenmekt edir. Net t e mas enerjisi ( Vr- Va) ayırma mesafesi ni n f onksi yonu ol arak ġekil 2. 3. c, d‟ de göst eril miĢtir. DüĢük i yon Ģi ddeti ne sahi p siste ml er de net it me kuvveti ayır ma 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 Ģiddeti ne sahi p siste mlerde bu enerji barajı kaybol makt adır (We ber, 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 nedenl 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 sist e ml er

(31)

zor pı htılaĢırlar. DüĢük akti vasyon enerjili ve yüksek ki neti k enerji ye sahi p koll oi dl er daha hı zlı pı htılaĢırlar (We ber, 1972; Ponti us, 1990).

ġekil 2. 3 (a) El ektri ksel Çi ft Tabaka, (b) El ektri ksel Pot ansi yel, (c, d) Koll oi dal Si st e mi Et kil eyen Enerjil er

2. 2. 1. 4 Kol l oi dl eri n dest abili 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 dal maddel eri n t aĢı dı kları el ektri ksel yükün ort adan kal dırıl ması iĢl e mi ne „ koll oi dl eri n dest abilizasyonu‟ denir. Koll oi dl eri n dest abilizasyonu i çi n çeĢitli ki myasal maddel er kull anılarak ki myasal koagül asyon iĢle mi gerçekl eĢtiril mektedir. Kull anılacak koagul ül antı n seçi mi bu maddel eri n nasıl hareket etti ği ni n bili nmesi il e mü mkün ol makt adır. Far klı koagül antlar kull anıl arak farklı yoll arla koll oi dl eri n dest abilizasyonu sağl anabil mekt edir. Koll oi d dest abilizasyonunda t e mel ol arak dört farklı mekani z madan söz et mek mü mkündür ( Weber, 1972):

1- Çi ft Tabaka Bastırılması: Çözelti i çerisi ndeki zıt yükl ü t opl a m i yon sayısı nı n arttırılarak kayma yüzeyi ni n daraltıl ması esası na dayanır. Ar adaki

(32)

mesafeni n azaltıl ması yl a koll oi dl er Van der Waals kuvvetleri yl e birbirleri ni çekerl er. Çift t abaka bastırıl ması i yoni k güç arttırılarak yani ort a ma çapı fazl a büyük ol mayan ancak pozitif yükü daha f azl a ol an i yonl ar konul arak yapı lır. Bu a maçl a Fe3+

, Al3+, Fe2+, Cr3+ vb. i yonl ar kull anılır ( Weber, 1972).

2- Yük Nöt rali zasyonu: Çi ft t abaka bastırıl ması nı n özel hali dir. Ort a mdaki negatif yüke eĢdeğer pozitif yük il ave edil mesi prensi bi ne, baĢka bir deyi Ģl e st ern t abaka i çerisi ndeki yükl eri n nötralize edil mesi prensi bine dayan makt adır. Bu met od kull anılırken di kkat edil mesi gereken nokta, parti kül ün yüzeyi ne adsor bl anan kat yonl adan et kileneceği gözönünde bul undur ul arak çok f azla koagül ant il avesi ni n r est abili zasyona yol aç ması nı önl e mektir ( Ponti us, 1990). Yük nötralizasyonu, st abil koll oi d il e sı vı faz arası ndaki zet a pot ansiyeli ol arak adl andırılan yük farkı nı n düĢür ülmesi yol uyl a yada sı vı fazı n koll oi d yüküyl e t ers i Ģaretli i yonl arl a besl en mesi ve böyl ece yük dengesi ni n bozul arak fl ok ol uĢumunun sağl anması yol uyl a gerçekl eĢtirilir ( Ne mer ow, 1997).

3- Yu mak Ġ çi nde Tut ul ma: Koll oi dl eri n katı madde yu mağı i çerisi ne alı narak çökeltil mesi iĢl e mdir. Bu a maçl a hi dr oksitl eri ni n çözünürl üğü ol dukça düĢük ol an Fe3 +, Al3+, Fe2+, Cr3+ gi bi met al i yonl arı kull anıl makt a ve bu Ģekilde et kili çökel me sağl anmakt adır. Ancak t üm koll oi dl eri i çi ne al mak i çi n çok fazl a koagül ant il avesi gerekeceği nden maliyeti ol dukça yüksek bir yönt e mdir.

4- Köpr ül e me: Kolloi dl eri n dest abilizasyonu sent eti k poli merleri n kull anıl ması yl a sağl anır. Koll oi dl er negatif yüklü ol dukl arı i çi n çoğunl ukl a ani yoni k poli merl er kull anıl makt adır. Polimer mol eküll eri kolloi dal taneci kl eri n yüzeyl eri nde uygun noktl arda reaksi yona giren ki myasal gr uplar içer mekt edirler. Bir polimer mol ekül ü koll oi dal taneci k il e t e mas etti ği nde bu ki myasal gr upl arı n bir kıs mı koll oi dal t aneci ği n yüzeyi nde adsor bl anır, geri kal an kı s mı i se sı vı faz i çerisi nde çözelti ye geçer ( ġekil 2. 3. a). Eğer i ki taneci k poli mer adsor bsiyonuna uygun f onksi yonel uçl arı il e t e mas ederse segmentl 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 2. 3. b). Eğer i ki nci t aneci k yoksa, ol uĢan seg mentl er oriji nal t aneci ği n di ğer uçl arı nda adsor bl anır, poli mer köpr ü görevi yapa maz ve rest abilize t aneci kl er ol uĢur (ġekil 2. 3. c). AĢırı poli mer

(33)

dozl anması sonucu koll oi dl al maddel eri n rest abilizasyonu meydana gelir ve köpr ü ol uĢumu gerçekleĢ mez ( ġekil 2. 3. d). Uzun süreli karıĢtır ma da koll oi dal si st e mi r est abilize edebilir ve poli mer-t aneci k bağl arı kı rıl arak ol uĢan yu makl ar t ekrar ayrılır ( Weber, 1972). Koll oi dl eri n dest abilizasyonunda adsorbsi yon da et kili ol makt adır. Di ğer arıtma yönt e mleri il e sudan uzakl aĢtırıla mayan bir çok madde adsor bsiyon me kani z ması yl a gi derilebilir ( Ne mer ow ve Agar dy, 1997).

2. 2. 1. 5 Opti mu m koagül ant dozunun beli rl en mesi

Su ve atı ksu arıtı mında opti mu m koagül ant dozunun belirlenmesi i çi n deneysel ol arak bir Jar Test pr osedür ünün uygul anması gerek mekt edir ( Casey, 1997). Jar testte atı ksuyun p H‟ı il e koagül ant dozu i çi n farklı değer ve mi kt arlar kull anıl arak koagül asyon i Ģl e mi gerçekl eĢtirilir. El de edil en sonuçl ar değerl endirilerek opti mu m koagül ant dozu belirlenir. Koll oi dl eri n poli mer il e dest abilizasyonunda köpr ü ol uĢumunun Ģe mati k ifadesi ġekil 2. 4‟te veril miĢtir.

Suda bul unan koll oi dleri n konsantrasyonl arı koagül ant dozajı nı doğr udan et kile mekt edir. Koll oi d konsantrasyonunun düĢük ol ması dur umunda az mi kt ar daki koagül ant dozajı yl a yük nötralizasyonu sağl anabilir ancak konsantrasyonun düĢük ol ması koll oi dl eri n birbirleri yl e çar pıĢarak iri fl okl ar ol uĢt ura ma ması na neden ol makt a dol ayısı yl a çökel me sağl ana ma makt adır. Bu dur u mda koll oi dl eri n yu mak içi nde t ut ul arak çökt ürül mesi sağl anmalı dır. Bunun i çi n i se ekl enen koagül ant mi kt arı nı n koagül antı n sudaki çözünürl üğünü aĢı p katı hal de çök mesi ne yet ecek mi kt arda ol ması gerekir.

At ı ksuyun koll oi d konsantrasyonunun fazl a ol ması dur umunda sadece yük nötralizasyonunu sağl ayacak kadar koagül ant ilavesi yl e et ki n bir koagül asyon sağl anır. Konsantrasyonun fazl a ol ması nedeni yl e t aneci kl er çarpı Ģı p fl ok ol uĢt urabilirler. Burada koagül ant dozunun arttırıl ması önce rest abilizasyona sebep ol ur ancak daha da fazla koagül ant il avesi yu mak i çi nde t ut ul ma il e koll oi dl eri n gi deril mesi ni sağl ar. Bununl a birli kt e f azl a mi kt ardaki koagül ant sarfi yatı ekono mi k açı dan uygun değil dir. Koll oi d konsantrasyonunun çok fazl a ol ması duru munda i se yüzey al anı nı n çok geni Ģ ol ması nedeni yl e yük nötralizasyonu sağlana madan koagül ant çözünürl üğü aĢılır. Bu dur u mda da yu makl a t ut ul arak koll oi dl eri n uzakl aĢtırıl ması gerçekl eĢir ( Weber, 1972).

(34)

ġekil 2. 4 Koll oi dl eri n Poli mer ile Dest abilizasyonunda Köpr ü Ol uĢumunun ġe mati k Ġfadesi ( Weber, 1972)

2. 2. 2 Kogül asyonda kull anıl an ki myas al maddel er

At ı ksuya il ave edil en ki myasallar, atı ksu i çerisinde nor mal Ģartlarda mevcut ol an ma ddel erle karĢılı klı ol arak birbirleri ni et kilerler; suya il ave edil mel eri ni n a macı da budur. AĢağı da al um, de mir t uzl arı, de mir kl orür ve kireç il e il gili bil gil er sunul makt adır.

2. 2. 2. 1 Al u mi nyu m t uzl arı

Al u mi nyu m t uzl arı ( Alu mi nyu m Sülfat, Al u mi nyu m Kl or ür, Sodyu m Al u mi nat, Al u mi nyu m Kl or ohi drat) su ve atı ksu arıtı mında en yaygı n ol arak kull anıl an koagül antl ardandır. Al umi nyu m t uzl arı nı n en çok kull anılanı ol an Al u mi nyu m Sül fat‟ı n ( al u m) ti pi k for mül ü Al2( SO4)3. 18 H2O Ģekli ndedir ve mol ekül ağırlı ğı 666, 7 gra mdır. Saf hali 14 mol su, ti cari f or mu ise 18 mol krist al su i çeren al u m kararlı ve hı zlı çözünen bir katı dır. Al u m, al kali koĢull ar da ( kal si yu m ve mangezyu m bi karbonat al kali nitesi içeren atı ksul arda) suya ekl endi ği nde aĢağı daki r eaksi yon gerçekl eĢir ( Met calf &Eddy, 1984):