Keban Baraj Gölü'nden mikrofiltrasyon ve ters osmoz ile içme suyu eldesi / Obtaining of drinking water by microfiltration and reverse osmosis from Keban Dam Lake

(1)

KEBAN BARAJ GÖLÜNDEN

MİKROFİLTRASYON VE TERS OSMOZ

İLE İÇME SUYU ELDESİ

YÜKSEK LİSANS TEZİ Berna ÇAPAR

Anabilim Dalı: Çevre Mühendisliği Prof. Dr. Ubeyde İPEK

(2)

T.C.

FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

KEBAN BARAJ GÖLÜNDEN MİKROFİLTRASYON VE TERS

OSMOZ İLE İÇME SUYU ELDESİ

(092112106)

Anabilim Dalı: Çevre Mühendisliği

Programı: Çevre Bilimleri

Tez Danışman: Prof. Dr. Ubeyde İPEK

Tezin Enstitüye Verildiği Tarih: 29 HAZİRAN2011

(3)

T.C.

FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

KEBAN BARAJ GÖLÜNDEN MİKROFİLTRASYON VE TERS OSMOZ İLE İÇME SUYU ELDESİ

(092112106)

Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 29 HAZİRAN 2011 Tezin Savunulduğu Tarih : 29 HAZİRAN 2011

HAZİRAN-2011

Tez Danışmanı : Prof. Dr. Ubeyde İPEK (F.Ü) Diğer Jüri Üyeleri : Yrd. Doç. Dr. Özge HANAY (F.Ü)

Yrd. Doç. Dr. Nihat KAYA (F.Ü) ………. (……)

(4)

ÖNSÖZ

Yüksek Lisans tez çalışmamın her aşamasında, birikimleri ve deneyimleriyle bu çalışmayı gerçekleştirmemde büyük katkısı bulunan, danışman hocam Prof. Dr. Ubeyde İPEK’e çok teşekkür ederim.

Tez çalışma esnasında yardımlarını esirgemeyen Doç. Dr. Vedat UYAK, Yrd. Doç. Dr Yusuf SAATÇİ ve Dr. Şehnaz Şule KAPLAN BEKAROĞLU’na çok teşekkür ederim.

Berna ÇAPAR

(5)

İÇİNDEKİLER Sayfa No ÖNSÖZ ... II İÇİNDEKİLER ... III ÖZET ... VI ABSTRACT ... VII ŞEKİLLER LİSTESİ ... VIII TABLOLAR LİSTESİ ... XIV KISALTMALAR ...XV

1. GİRİŞ ... 1

2. İÇME SULARI VE İÇME SULARININ ÖZELLİKLERİ ... 3

2.1. İçme Suyunun Kalitesi ... 4

2.2. İçme Suyu Kaynakları ... 6

2.2.1. Yüzeysel Sular ... 6

2.2.2. Yer altı Suları ... 7

2.3. İçme Sularının Arıtılması ... 8

2.4. Dezenfeksiyon Sistemleri ... 9

2.4.1. Klor ile Dezenfeksiyon ... 9

2.4.2. Ozon ile dezenfeksiyon ... 9

2.4.3. Bakteri Filtrasyonu ... 10

2.4.4. UV ile dezenfeksiyon ... 10

2.5. Dezenfeksiyon Yan Ürünlerinin Oluşumu ve Kontrolü ... 10

2.5.1. Dezenfektanlar ve Dezenfeksiyon Yaklaşımları ... 15

2.6. Su Dezenfeksiyonunda Klor ile İnorganik ve Organik Bileşikler Arasındaki Reaksiyonlar ... 18

2.6.1. Sulu Klor Kimyası ... 19

2.6.2. Klorla inorganik ve organik bileşiklerin oksidasyonu ... 21

2.7. Membran Prosesler ... 22

2.7.1. Su Arıtımında Kullanılan Membran Filtrasyon Yöntemleri ... 23

2.7.1.1. Mikrofiltrasyon ... 24

2.7.1.2. Ultrafiltrasyon ... 26

(6)

2.7.1.4. Ters Osmoz (RO) ... 30

2.8. İçme Suyu Arıtımında Kullanılan Ters Ozmos Membran Modülleri ... 31

2.8.1. Boru Tipi Model Membranlar (Tübüler Model) ... 32

2.8.2. Spiral Sargılı Membranlar (Spiral – Wound Model) ... 33

2.8.3. Boşluklu Elyaf Membranlar (Hollow Fiber Modüller) ... 34

2.8.4. Plakalı Membranlar (Plate ve Frame Membran Modüller) ... 35

2.9. Membran Performansı ... 36

2.9.1. Akı ... 37

2.9.2. Giderme Verimi ... 37

2.10. Konsantrasyon Polarizasyonu ve Tıkanma ... 38

2.11. Membran Filtrasyon Sistemlerinin Temizlenmesi ... 40

2.11.1. İnorganik Kirleticilerin Temizlenmesi ... 40

2.11.2. Organik Kirleticilerin ve Biyolojik Organizmaların Temizlenmesi ... 41

3. MATERYAL VE METOT ... 44 3.1. Numunelerin Alınması ... 44 3.2. Deney Düzeneği ... 46 3.3. Analizler ... 48 3.3.1. pH ve İletkenlik Ölçümü ... 48 3.3.2. Alkalinite Analizi ... 48 3.3.3. Sertlik Analizi ... 48 3.3.4. TOK Analizi... 48 3.3.5. UV Analizleri ... 49 3.3.6. THMOP Testi ... 49 3.3.7. THM Analizi ... 49

4. BULGULAR VE SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ ... 50

4.1. 10 mikron MF ve 11 atm TO ... 50 4.2. 5 mikron MF ve 11 atm TO ... 56 4.3. 1 mikron MF ve 11 atm TO ... 61 4.4. 10 mikron MF ve 11.5 atm TO ... 64 4.5. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ... 74 4.6. 1 mikron MF ve 11.5 atm TO ... 81 4.7. 10 mikron MF ve 12.1 atm TO ... 87 4.8. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ... 94

(7)

4.9. 1 mikron MF ve 12.1 atm TO ... 101

5. SONUÇ VE YORUMLAR ... 109

KAYNAKLAR ... 111

(8)

ÖZET

Fırat Nehri ve Fırat Nehri üzerinde kurulmuş olan baraj gölleri halen birçok yerleşim bölgesi için içme su kaynağı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca birçok yerleşim bölgesi için de gelecek su kaynağı olarak görülmektedir.

Fırat Nehri birçok kaynaklı kirlenmeye maruz kalmaktadır. Birçok yerleşim yeri atıksularını doğrudan Fırat Nehri veya baraj göllerine deşarj etmektedir. Ayrıca tarımsal ve endüstriyel kirlenmeler de bu suları etkilemektedir.

Bu çalışmada Keban Baraj Gölü sularının içme suyu olarak kullanılması için barajdan alınan sular mikrofiltrasyon ve ters osmozdan geçirilmiştir. Bu arıtma ünitelerinden önce ve sonra suların pH, alkalinite, iletkenlik, sertlik, TOK v.b. parametreleri ile dezenfeksiyon yan ürünleri oluşma potansiyellerine bakılmıştır.

10, 5 ve 1 mikronluk olmak üzere 3 farklı mikrofiltrasyon ünitesi ile birlikte üç farklı basınçta işletilen (11, 11.5 ve 12.1 atm) ters osmoz ünitesi kullanılmıştır. Ölçülen parametreler (alkalinite, sertlik, UV, TOK ve THM) için % 95 civarında giderim elde edilmiştir. Kullanılan nehir suyu için mikrobiyal kirlilik parametreler test edildikten sonra içme suyu kaynağı olarak kullanılabilir.

(9)

ABSTRACT

Obtaining of Drinking Water by Microfiltration and Reverse Osmosis from Keban Dam Lake.

Fırat River and dam lakes build on its have been used as drinkinking water source by many settlement. Municipalities surrounded on this area plan this river as future drinking water source.

Fırat River has been polluted by the different sources. The municipalities on this area has directly discharged their wastewater to Fırat River or the dam lakes. In addition, both agricultural and industrial activities have been affected Fırat River polluted.

In this study, microfiltration and reverse osmosis were used for treatment of Keban Dam Lake water. Some parameters on influent and effluent such as pH, alkalinity, conductivity, hardness, TOC and potential of disinfection byproduct formation were monitored.

The microfiltration membrane with pore sizes of 1, 5 and 10 mikron was used and the reverse osmosis was operated at pressures of 11, 11.5 and 12.1 atm The parameters such as alkalinity, hardness, UV, TOC and DBPs were removed about 95 %. Fırat River can be used as drinking water source after treatment and microbiology analysis.

(10)

ŞEKİLLER LİSTESİ

Sayfa No

Şekil 2.1. DBPs bileşiklerinin molekül yapısı. Molekül yapısındaki X, halojen

madde ve klor, brom, iyot veya hidrojen olabilir. ... 12

Şekil 2.2. 5.10-3 M Klorür Konsantrasyonları için 25oC’de pH’ın Fonksiyonu Olarak Temel Sulu Klor Türlerinin Dağılımı ... 20

Şekil 2.3. 25 oC’de çözeltide klor dengesi (Dore´, 2008). ... 20

Şekil 2.4. Membran ile Arıtmanın Şematik Gösterimi ... 22

Şekil 2.5. Basınç Sürücü Kuvveti Altında Çalışan Membran Prosesler... 24

Şekil 2.6. MF Uygulamaları ... 26

Şekil 2.7. Osmoz ve Ters Osmoz Sistemlerinin Şeması ... 30

Şekil 2.8. Tübüler Modül ... 32

Şekil 2.9. Spiral Sargılı Modül... 33

Şekil 2.10. Hollow Fiber Modüller ... 35

Şekil 2.11. Plaka Membran Modülü... 36

Şekil 2.12. Membran Yüzeyinde Meydana Gelen Direnç Türleri ... 38

Şekil 3.1. Keban Barajı ... 44

Şekil 3.2. Keban Baraj Gölü Pertek Bölgesi’nin Uydu Görüntü Haritası ve Çalışma Bölgesi ... 45

Şekil 3.3. Arıtılabilirlilik Çalışma Düzeneği. ... 46

Şekil 3.4. Ters Osmoz Ünitesi ... 47

Şekil 3.5. Mikrofiltrasyon Ünitesi ... 47

Şekil 4.1. 10 mikron MF ve 11 atm TO ünitesinde pH değişimi (1. Bidon) ... 51

Şekil 4.3. 10 mikron MF ve 11 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (1. Bidon) ... 52

Şekil 4.5. 10 mikron M.F sonrası 11 atm TO ünitesinde su sertliğinin zamanla değişimi (1. Bidon) ... 53

Şekil 4.7. 10 mikron M.F sonrası 11 atm TO ünitesinde UV254 değişimi (1. Bidon) .. 54

(11)

Şekil 4.9. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm TO ünitesinde TOK Değişimi (1. Bidon) 55

Şekil 4.10. 10 mikron M.F sonrası 11 atm TO ünitesinde TOK Değişimi (2. Bidon) ... 56

Şekil 4.17. 5 mikron MF ve 11 atm TO ünitesinde UV254 değişimi (1. Bidon) ... 60

Şekil 4.18. 5 mikron MF ve 11 atm TO ünitesinde UV254 değişimi (2. Bidon) ... 60

Şekil 4.19. 5 mikron MF ve 11 atm TO ünitesinde TOK Değişimi (1. Bidon) ... 61

Şekil 4.20. 5 mikron MF ve 11 atm TO ünitesinde TOK Değişimi (2. Bidon) ... 61

Şekil 4.27. 10 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde pH değişimi (Birinci konteyner) ... 65

Şekil 4.28. 10 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde pH değişimi (İkinci konteyner) 66 Şekil 4.29. 10 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (Birinci konteyner) ... 67

Şekil 4.30. 10 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (İkinci konteyner) ... 67

Şekil 4.31. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde su sertliğinin zamanla değişimi (Birinci konteyner) ... 68

Şekil 4.32. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde ünitesinde su sertliğinin zamanla değişimi (İkinci konteyner) ... 68

(12)

Şekil 4.33. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde UV254 değişimi (Birinci konteyner) ... 69

Şekil 4.34. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde UV254 değişimi (İkinci konteyner) ... 69

Şekil 4.35. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde UV272 değişimi (Birinci konteyner) ... 70

Şekil 4.36. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde UV272 değişimi (İkinci konteyner) ... 70

Şekil 4.37. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde TOK Değişimi (Birinci

konteyner) ... 71

Şekil 4.38. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde TOK Değişimi (İkinci

konteyner) ... 71

Şekil 4.39. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde pH değişimi (Birinci konteyner) 74 Şekil 4.40. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde pH değişimi (İkinci konteyner) . 75 Şekil 4.41. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (Birinci

konteyner) ... 75

Şekil 4.42. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (İkinci

konteyner) ... 76

Şekil 4.43. 5 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde su sertliğinin zamanla

değişimi (Birinci konteyner) ... 76

değişimi (İkinci konteyner) ... 77

Şekil 4.45. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde UV254 değişimi (Birinci

konteyner) ... 77

Şekil 4.46. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde UV254 değişimi (İkinci

konteyner) ... 78

konteyner) ... 79

Şekil 4.49. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde TOK Değişimi (Birinci

(13)

Şekil 4.50. 5 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde TOK Değişimi (İkinci

konteyner) ... 80

Şekil 4.51. 1 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde pH değişimi (Birinci konteyner) 81 Şekil 4.52. 1 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde pH değişimi (İkinci konteyner) .. 82 Şekil 4.53. 1 mikron MF ve 11.5 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (Birinci

konteyner) ... 82

değişimi (Birinci konteyner) ... 83

değişimi (İkinci konteyner) ... 83

konteyner) ... 84

konteyner) ... 85

Şekil 4.61. 1 mikron M.F sonrası 11.5 atm TO ünitesinde TOK değişimi (Birinci

konteyner) ... 86

Şekil 4.62. 1 mikron M.F sonrası 11.5 atm TO ünitesinde TOK değişimi (İkinci

konteyner) ... 86

Şekil 4.63. 10 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde pH değişimi (Birinci

konteyner) ... 88

Şekil 4.64. 10 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde pH değişimi (İkinci konteyner) 88 Şekil 4.65. 10 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (Birinci

konteyner) ... 89

Şekil 4.67. 10 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde sertlik değişimi (Birinci

(14)

Şekil 4.68. 10 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde sertlik değişimi (İkinci

konteyner) ... 90

konteyner) ... 91

konteyner) ... 92

Şekil 4.73. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde TOK değişimi (Birinci

konteyner) ... 93

Şekil 4.74. 10 mikron M.F sonrası 11.5 atm T.O ünitesinde TOK değişimi (İkinci

konteyner) ... 93

Şekil 4.75. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde pH değişimi (Birinci konteyner) 95 Şekil 4.76. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde pH değişimi (İkinci konteyner) .. 95 Şekil 4.77. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (Birinci

konteyner) ... 96

konteyner) ... 97

Şekil 4.81. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde U254 değişimi (Birinci

konteyner) ... 98

Şekil 4.83. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde U272 değişimi (Birinci

konteyner) ... 99

Şekil 4.84. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde U272 değişimi (İkinci konteyner). 99

Şekil 4.85. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde TOK değişimi (Birinci

konteyner) ... 100

Şekil 4.86. 5 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde TOK değişimi (İkinci

(15)

Şekil 4.87. 1 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde pH değişimi (Birinci konteyner)102 Şekil 4.88. 1 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde pH değişimi (İkinci konteyner) 102 Şekil 4.89. 1 mikron MF ve 12.1 atm TO ünitesinde iletkenlik değişimi (Birinci

konteyner) ... 103

konteyner) ... 104

konteyner) ... 105

konteyner) ... 106

Şekil 4.97. 1 mikron M.F sonrası 12.1 atm T.O ünitesinde TOK değişimi (Birinci

konteyner) ... 107

Şekil 4.98. 1 mikron M.F sonrası 12.1 atm T.O ünitesinde TOK değişimi (İkinci

(16)

TABLOLAR LİSTESİ

Sayfa No

Tablo 2.1. İçme Suyu Standart Değerleri ... 6 Tablo 2.2. İçme suyunda DBPs’ler ve etkileri, limitler ... 13 Tablo 2.3. Farklı Dezenfektanlar Kullanıldığında Oluşan DBPs’ler ve Yaygın

Örnekleri ... 14

Tablo 2.4. Dezenfektanlar ile İlgili Temel Bilgiler ... 16 Tablo 2.5. Farklı Dezenfeksiyon Şartları Altında Çeşitli Organizmaların

Aktifsizleşme Yüzdeleri ... 17

Tablo 2.6. Membran Proseslerinin Sürücü Kuvvetlerine Göre Sınıflandırılması ... 23 Tablo 2.7. Nanofiltrasyon ve Ters Osmoz Membranlarının Giderme Verimlerinin

Karşılaştırılması ... 29

Tablo 2.8. Membran Yüzeyinde Konsantrasyon Polarizasyonunu Azaltmak için

Uygulanan Metotlar ... 39

(17)

KISALTMALAR

BDCM : Bromodiklorometan DBCM : Dibroklorometan

DBP : Dezenfeksiyon Yan Ürünü DOM : Doğal Organik Madde DYÜ : Dezenfeksiyon Yan Ürünleri GAC : Granüler Aktif Karbon HAA : Haloasetik Asit

HAN : Haloasetonitriller

MF : Mikrofiltrasyon Membranı NDMA : Nitrosedimetilamin

NF : Nanofiltrasyon Membranı PVC : Polivinil Klorür

SDS : Sodyum Dodesil Sülfat

SUVA : Spesifik ultraviyole absorbans TBM : Tribromometan

TCM : Triklorometan THM : Trihalometan

THMOP : Trihalometan Oluşum Potansiyeli TO : Ters Osmoz Membranı

TOC : Toplam Organik Karbon TTHM : Toplam Trihalometan UF : Ultrafiltrasyon Membranı USEPA : ABD Çevre Koruma Teşkilatı UV254 : 254 nm’de Ultraviyole Absorbansı UV272 : 272 nm’de Ultraviyole Absorbansı WHO : Dünya Sağlık Örgütü

(18)

1. GİRİŞ

Su, bireylerin en temel gereksinimi olma ve başlıca ekonomik faaliyetlere kaynaklık etme özelliği ile ulusların devamlılığı için yaşamsal bir kaynaktır. Sosyal ve ekonomik faaliyetlerin sürmesi büyük ölçüde temiz ve yeterli su arzına sahip olmaya bağlıdır. Su kaynaklarının geliştirilmesi ekonomik üretkenlik ve sosyal refaha doğrudan katkı yapmaktadır. Sürdürülebilir kalkınma politikası doğrultusunda, su kaynaklarını tasarruflu kullanma bilinci yerel, bölgesel, ulusal ve uluslararası her düzeyde geliştirilmelidir.

Dünya nüfusunun hızlı artışı, kentleşme, endüstrileşme ve ekosistemlerin tahrip edilmesi nedeniyle temiz su kaynaklarının olumsuz etkilenmesi ve buna bağlı olarak önümüzdeki on yıl içinde dünya nüfusunun yarısının sudan yoksun kalacak olması, su problemini uluslararası gündemin birinci sırasına oturtmuştur.

Ülkemizdeki tüketilebilir su kaynaklarına bakacak olursak; 193 km3’lük yüzeyakışının 98 km3’ü (%49), 69 km3’lük yer altı suyunun da 12 km3’ü (%17) tüketilebilir durumdadır (Bilim ve teknik dergisi, 2005).

Ülkemizde 1998 yılı itibari ile tüketilen 38,9 milyar m3 suyun 32,9 milyar m3’ü yerüstü suyundan, 6 milyar m3’ü ise yer altı suyundan karşılanmaktadır (Baykan, 2004).

Yerüstü suyundan tüketim miktarlarına göre sulama (% 82), içme-kullanma (% 10), sanayi (% 8) şeklinde olan sıralama, yer altı suyunda; içme-kullanma (% 39), sulama (% 37), sanayi (% 24) şeklinde gerçekleşmiş bulunmaktadır (Baykan, 2004).

Yeryüzünde kullanılacak suyun sınırlı olması ve teknolojinin ilerlemesiyle, insanların su ihtiyaçlarının artmasından dolayı buzullardan ve deniz suyundan tatlı su eldesi çalışmaları uzun yıllardan beri devam etmekte ancak sınırlı olarak yararlanılabilmektedir (Güler ve Çobanoğlu, 1997).

Toplumun su ihtiyacını temin etmek için yapılacak çalışmalar, su ihtiyacının belirlenmesi ve kaynak seçimi ile başlar. Seçilecek kaynakta su miktarının yeterli, su kalitesinin ise kabul edilebilir durumda olması gerekir. Çoğu kez, civarda bulunan akarsu ve göller kaynak olarak seçilir. Bu tür kaynakların suları çok iyi kalitede olmalarına rağmen, çoğu zaman miktar bakımından yeterli değildir. Bunun için küçük yerleşim merkezleri dışındaki büyük şehirlerin su ihtiyacı genel olarak yüzeysel sulardan temin edilir.

(19)

Nehirler, en önemli yüzeysel içme suyu temin rezervuar alanlarından biridir. Bu alanlar hem beslendikleri bölgenin (toprak, kayaç v.b.) karakteristiklerini taşımakta hem de birçok açıdan kirlenmelere maruz kalmaktadırlar. Bu suların en önemli kirlenme kaynakları evsel, endüstriyel ve tarımsal faaliyetlerdir. Nehir suları kirlendikten sonra bu suları içme veya kullanma suyu olarak kullanmanın birçok sakıncası bulunmaktadır. Bu sakıncaları ortadan kaldırmak ancak iyi arıtım stratejisinin ortaya konulması ile mümkün olur. Ülkemizde birçok nehirde olduğu gibi Fırat Nehri de kirlenmeye maruz kalmakta olup birçok yerleşim yeri de bu suları içme suyu olarak tüketmektedir.

Bu tez çalışmasında, içilebilir su elde etmek için Fırat Nehri sularına son yıllarda kullanım ağı genişleyen membran arıtma sistemlerinden mikrofiltrasyon ve ters osmoz membran sistemleriyle arıtım uygulanmış ve arıtım öncesi ile sonrası dezenfeksiyon yan ürünleri tayin edilmiştir.

(20)

2. İÇME SULARI VE İÇME SULARININ ÖZELLİKLERİ

Tüm canlıların yaşaması ve hayatlarının devamı için gerekli temel unsurların başında oksijen ve su gelmektedir. Su yaşam için zorunlu maddelerden birisidir. Çünkü canlı organizmayı meydana getiren hücrelerin metabolik faaliyetlerini sürdürebilmeleri ancak su ile mümkün olur.

 Su, yeryüzünde yaygın olarak bulunan kimyasal bileşiktir.

 Sıvı hâlde bulunan bileşiklerden formül ağırlığı en düşük olanıdır (18.015 g).  Genleşme özelliği nedeniyle buzun yoğunluğu daha düşüktür.

 Suyun özgül ısısı, ergime ısısı ve buharlaşma ısısı diğer sıvılara göre oldukça yüksektir.

 Su, organik ve anorganik bileşiklerin çoğu için iyi bir çözücüdür.  İnsan vücudunun yaklaşık 2/3'si sudan oluşmaktadır.

 Yetişkin insan organizmasının % 62-67’si, çocuk organizmasının % 80’i, üç aylık bir fetüsün %95’i sudur.

 İnsan organizmasındaki suyun % 60’ı hücre içerisinde, geriye kalan kısmı ise dokular arası sıvı ve kanda bulunur. Bu nedenlerle vücut suyunun yetişkinler için % 20, çocuklar için % 5 – 10 dolayında azalması ölümcül sonuçlara neden olur.

Dünyadaki toplam su miktarı 1 milyar 400 milyon km3’tür. Yani, yeryüzünün % 70'i su ile kaplıdır. Bu suyun % 97.5’ini denizlerde ve okyanuslardaki tuzlu sular oluşturmaktadır. Geriye kalan % 2.5’luk bölüm ise, tatlı su kaynağı olup çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır.

Doğada bulunan su kaynakları bazı istisnalar dışında içme ve kullanma ihtiyaçları için doğrudan doğruya kullanmaya uygun değildir. Bu yüzden suların arıtma işleminden geçirilmesi gerekir. Dere, göl, baraj, kaynak gibi yüzeysel su kaynakları ve yeraltı sularından elde edilen ham su, içme suyu arıtma tesislerinde özelliklerinin gerektirdiği arıtma işlemlerinden geçirilerek, sağlık şartlarına ve Türk Gıda Kodeksi İçme ve Kullanma Suyu Standart’larına uygun hâle getirildikten sonra şebekeye verilmektedir.

Şehir şebekeleri, kuyu, çeşme ve yine aynı amaçlarla kullanılan dere, nehir ve göl suları içilebilir su olarak tanımlanır.

(21)

a. Fiziksel özellikler: Renk, koku, sıcaklık vb.

b. Kimyasal özellikler: Sertlik derecesi, organik ve inorganik içerikler, pH ve zehirli bileşikler vb.

c. Biyolojik özellikler: Bakteriler, virüsler, parazitler vb.

İçme ve çeşitli amaçlarla kullanılan, suyun miktarı (kent ve köy nüfusuna bağlı olarak) günde kişi başına en az 150 L olarak hesap edilir.

2.1. İçme Suyunun Kalitesi

Suyun içme suyu olarak kullanılabilmesi için bazı kalite koşullarını taşıması zorunludur. Bunlar;

* Hastalık yapıcı mikroorganizmalardan arındırılması *Berrak, renksiz ve kokusuz olması

*Belirli sertlik derecesinde ve yeterli derecede yumuşak olması *Sıcaklığının 15oC’den düşük ve içiminin hoş olması

*Aşındırıcı (agresif) olmaması ve fazla sert olmaması *Sağlığa zararlı kimyasal maddeler bulundurmaması *Vücut için yararlı bazı metal tuzları içermesi

*Toksik etki veya kötü fizyolojik etki yapacak miktarda madde içermemesi

gibi kalite ölçütlerinin yanında, bol miktarda bulunması ve satış fiyatının da halkın kolaylıkla ödeyebileceği bir düzeyi aşmaması gerekir. Suyun dış görünüşüne, rengine, kokusuna ve tadına bakılarak kalitesi hakkında bilgi vermek yeterli değildir. Suyun değeri, yalnızca yaygın olarak bulunması ve faydalanılması ile değil aynı zamanda iyi kalitede olması ile de ölçülür. Suda kalite denildiğinde suyun fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri anlaşılmalıdır.

Bazı sular, yüksek düzeylerde bulunması halinde sağlık için tehlikeli olabilecek pek çok kimyasal, fiziksel ve mikrobiyolojik kirleticiler içerebilmektedir. Kurşun, arsenik, benzen gibi maddeler kimyasal kirleticilerdendir. Mikrobiyolojik kirlenmeyi ise bakteriler, virüsler ve parazitler oluşturmaktadır. Cam kırıkları, metal ve kağıt parçaları, toz, toprak gibi katı atıklar fiziksel kirlenmeyi oluştururlar. Gündelik hayatta kullandığımız aerosoller, yapay tatlandırıcılar, kozmetik ürünleri, her türlü boya, böcek ilaçları, ilaçlar, plastikler gibi

(22)

maddeler tatlı su kaynaklarımıza karışarak sağlığımızı tehlikeye sokan sayısız insan yapımı kimyasallardan sadece bir kaçıdır.

Pek çok bulaşıcı hastalık, kirli su vasıtasıyla insanlara geçebilmektedir. Fakat suyun önemi ve sebep olabildiği hastalıklar ancak son 150 yılda algılanmaya başlanmıştır. Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) gelişen ülkelerdeki hastalıkların % 80'inin su ile ilişkili olduğunu tahmin etmektedir. Günümüzde geri kalmış ülkelerde bebek ölümlerinin önemli bir nedeni bulaşıcı enfeksiyon hastalıklarıdır. Bu yüzden su hijyeni, halk sağlığı açısından çok büyük önem arz etmektedir. İçme suyu kaynaklarının hastalık yapıcı mikroorganizmalarla kirlenmesi halk sağlığını doğrudan tehdit etmektedir. Kolera mikrobu, Hepatit A virüsü ve mikroskobik parazitlerden tifo, dizanteri mikrobu gibi bakterilerin yanı sıra, çeşitli virüsler ve parazitler su kaynaklarına bulaşabilir ve pek çok salgın hastalığa neden olabilirler.

Çeşitli nedenlerden dolayı bağışıklık sistemleri zayıflamış olan kişilerin, içme sularındaki kirleticiler konusunda daha duyarlı olmaları gerekiyor. Örneğin, bir mikroskobik parazit olan Cryptosporidium, enfekte olmuş hayvan ve insanların bağırsaklarında yaşar. Özellikle, göl ve akarsu gibi yüzey sularında bulunan bu parazit, sağlıklı yetişkinlerde de hastalığa yol açabilmektedir. Ancak bağışıklık sistemi zayıflamış kişilerde çok daha ciddi hastalıklara, hatta ölümlere neden olabilmektedir.

Küçük çocuklar yüksek düzeylerde nitrat ve kurşun gibi bazı kirleticilere karşı çok hassastırlar. İçme suyundaki kurşun, bebek ve çocuklarda, fiziksel ve zihinsel gelişme bozukluklarına; yetişkinlerde ise kan basıncının artışına neden olabilmektedir. Uzun yıllar kurşun miktarı fazla su içen yetişkinlerde böbrek sorunları ve yüksek tansiyon gelişebilmekte, içme suyundaki yüksek miktarda nitrat da ciddi hastalıklara neden olabilmektedir.

Hayatın kaynağı olan su ne yazık ki, su kaynaklarının kirletilmesi ve arıtılmadan kullanılması yüzünden halk sağlığını tehdit edebiliyor. Yaşam için gerekli olan su, temiz ve sağlıklı olduğu durumda yararlı olabilir. Sudan kaynaklanan hastalıkların kontrol altında tutulması, kaynaktan başlayarak musluklarımıza ulaşıncaya kadar pek çok aşamada gerekli tedbirlerin alınması ile mümkün olabilir.

İçme ve kullanma sularında bulunması ve bulunmaması gereken maddeler ve bu maddelerin standart değerleri TS 266 içme ve kullanma suları standardı ve Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) standartlarında verilmiştir (Tablo 2.1).

(23)

Tablo 2.1. İçme Suyu Standart Değerleri (Anonim, 2005)

Parametre Birim TS 266 Sular -İnsanî

Tüketim Amaçlı Sular (Anonim, 2005)

Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) 1) Renk Birim < 20 < 15 Bulanıklık NTU < 1 < 5 Kurşun mg/L < 0,01 < 0,05 Arsenik mg/L < 0,01 < 0,05 Selenyum mg/L ---- < 0,01 Kadmiyum mg/L < 0,005 < 0,005 Elektriksel İletkenlik μs/cm 2500 ---- Florür mg/L < 1,5 < 1,5 Nitrat mg/L < 50,0 < 50,0 Bakır mg/L < 2,0 ---- Demir mg/L < 0,2 ---- Mangan mg/L < 0,05 < 0,5 Çinko mg/L ---- ---- Sülfat mg/L < 250,0 < 250,0 Klorür mg/L < 250,0 < 250,0 Sodyum mg/L < 200,0 < 200,0 Toplam Organik Madde Miktarı mg/L < 3,5 < 2,0 Sertlik mg/L < 50 < 10 pH ---- 6.5 – 9.5 6.5 – 8,5 Amonyak mg/L ---- ---- Nitrit mg/L ---- ----

Koliform Bakteri adet/100 ml ---- ----

2.2. İçme Suyu Kaynakları

Suları kaynağından temin edebilme şekillerine göre iki grupta inceleyebiliriz: - Yüzeysel sular (Dere, çay, nehir, göl, baraj vb. ),

- Yeraltı suları

2.2.1. Yüzeysel Sular

Ülkemizde deniz sularından içme suyu kaynağı olarak yararlanılmadığı için akarsu, göl ve baraj rezervuarlarında biriken sular, yüzeysel sular olarak tanımlanmaktadır. Birçok yerde akarsular kanalizasyon atıkları da dahil olmak üzere, organik maddeler tarafından aşırı derecede kirletilmektedirler. Sanayi kentlerinde de yine akarsular organik ve inorganik maddelerle kirlenmektedir. Göl sularında akarsulara göre daha az bakteri bulunmaktadır. Göllerin ortalarından alınan sular, kıyılara yakın yerlerden alınan sulardan daha temizdir. Kısacası, yüzeysel suların kalitesi çoğunlukla düşüktür, çünkü kirli ve mikroplu olması yanında çoğu kez askıdaki katı maddeler içermesi nedeniyle bulanıktır. Genellikle suyu bir yerde bekleterek içindeki maddeleri çökeltmek ve güneşin renk giderme özelliğinden yararlanarak da rengini açmak suretiyle kalitesini düzeltmek mümkündür. Bekletmekle

(24)

aynı zamanda suyun içindeki bakteriler, doğal ömürlerini tamamlayarak ölürler (Güler ve Çobanoğlu, 1997).

Sular kalitelerine göre yüksek kaliteli, az kirlenmiş, kirli ve çok kirlenmiş su olmak üzere dört sınıfta değerlendirilir (Naharcı, 2007)

1. Yüksek kaliteli sular (I. Sınıf)

- Yalnız dezenfeksiyon ile içme suyu olarak,

- Rekreasyonal amaçlar için (yüzme gibi vücut teması gerektirenler), - Alabalık üretimi,

- Hayvan üretimi ve çiftlik ihtiyacı. 2. Az kirlenmiş sular (II. Sınıf)

- İleri veya uygun bir arıtma ile içme suyu olarak, - Rekreasyonal amaçlar için,

- Balık üretimi (Alabalık hariç), - Sulama suyu olarak,

- I. Sınıf sular dışında kalan diğer kullanımlar için, 3. Kirlenmiş sular (III. Sınıf)

Gıda, tekstil gibi kaliteli su gerektiren sanayiler hariç, uygun bir arıtmadan sonra sanayide kullanılabilir (Naharcı, 2007)

4. Çok kirlenmiş sular (IV. Sınıf)

Yukarıda açıklanan sular dışında kalan kalite olarak düşük kalitedeki sulardır (Anonim, 1998).

2.2.2. Yer altı Suları

Yer altı suları, yüzey suların yer altına sızarak tabakalar arasındaki boşluklarda ya da geçirimsiz tabaka üstündeki geçirimli tabakada birikmesiyle oluşur. Sızma olayı sonucu yer altında depolanan bu suların yeryüzüne kendiliğinden çıktığı yerlere ise kaynak denir (Naharcı, 2007).

Günümüze kadar içme suyu sağlamak amacı ile özellikle yer altı sularından yararlanılmıştır. Yüzeysel sulara oranla daha temiz olan yer altı su kaynaklarının sınırlı ve büyük bir kısmının kullanılmış olması, gittikçe yüzeysel su kaynaklarından yararlanılmasını zorunlu kılmaktadır. Yüzeysel su kaynaklarının her geçen gün artan bir hızla evsel, tarımsal ve özellikle endüstri atıkları ile kirletildiği, bunun sonucunda da halk sağlığının tehdit edildiği, ekolojik dengenin bozulduğu ve suların ekonomik değerinin

(25)

yitirildiği bilinen bir gerçektir. Bu da yüzeysel su kaynaklarının kullanılabilirliği için gerekli arıtma masraflarını artırmaktadır (Naharcı, 2007).

Yer altı suları kalitelerine göre üç sınıfta ele alınmıştır (Anonim, 1998). 1. Yüksek kaliteli yeraltı suları (I. Sınıf)

İçme suyu ve gıda sanayi olmak üzere her türlü amaç için kullanılabilen yer altı sulardır. Gerekli görüldüğünde uygun bir dezenfeksiyon yapılabilir. Yalnızca havalandırma ile gerekli oksijen sağlanıyorsa bu gibi sularda I. Sınıf yeraltı suyu olarak kabul edilebilir (Naharcı, 2007).

2. Orta kaliteli yer altı suları (II. Sınıf)

Bir arıtma işleminden sonra içme suyu olarak kullanılabilecek sulardır. Bu sular tarımsal su ve hayvan sulama suyu veya sanayide soğutma suyu olarak herhangi bir arıtma işlemine gerek duyulmadan kullanılabilir (Naharcı, 2007).

3. Düşük kaliteli yer altı suları (III. Sınıf)

Bu suların kullanım yeri, ekonomik, teknolojik ve sağlık açısından sağlanabilecek arıtma derecesi ile belirlenir. İçinde bakteri bulunmayan suların önemli bir kısmı kaynaklardan ve derin kuyulardan gelmektedir. Suyun temizlik derecesi süzüldüğü toprağın cinsine ve kalınlığına ve süzülen suyun kirlenme derecesine bağlıdır. Bununla birlikte yer altı sularında fazla miktarda erimiş mineral bulunması dezavantajdır. Bakteri bakımından en güvenli sular, kum ve kumtaşı formasyonundan süzülen sulardır; çünkü bu formasyon çok iyi bir filtre görevi yapar. Kum ne kadar ince olursa filtre de o kadar iyi olacaktır. Çakıl depozitlerinden süzülen sular genellikle filtre olmazlar; kalker formasyonlarında ise yarık ve çatlaklar bulunabileceğinden bu formasyonlar, mikroorganizmalarca kirletilmiş suların daha hızlı ve daha uzak mesafelere taşınmasına neden olurlar (Güler ve Çobanoğlu, 1997).

2.3. İçme Sularının Arıtılması

Dünyada hızlı nüfus artışı ve endüstri sonucu su kaynaklarında ciddi bir azalma gerçekleşmektedir. Bu sorunun giderilmesi için, var olan su kaynaklarının korunması, kalitesiz suların kullanma ve içme amaçlı arıtımı ve kirletilmiş suların arıtılarak zararsız hale getirilmesi son yıllarda önem kazanmıştır. Zararlı mikroorganizmaların giderilmesinde, yani içme suyunun arıtılmasında çeşitli yöntemler kullanılır.

(26)

Su arıtımında temel gaye, insan sağlığının korunması hususu olmakla birlikte günümüzde suyun istenmeyen özelliklerinden arınmış sağlıklı şebeke hattı ile abonelere ulaştırılması da aynı derecede önem kazanmıştır. İçme suyu arıtma tesislerinde 3 temel prensip vardır; Suyun fiziksel ve estetik kalitesinin sağlanması, bulunması muhtemel zehirli veya sağlığa zararlı maddelerin giderilmesi, sudaki hastalık yapan (virüslerin, bakterilerin vb.) mikroorganizmaların etkisiz hale getirilmesidir. Bunlar; Klorla arıtım

(tek adımlı yöntem): Klor konsantrasyonu 1mg/lt olacak şekilde dozlama yapılır ve fazla

klor aktif karbon filtre ile alınır. Ozonla arıtım: Ozon suya enjeksiyonu yapılır.

Ultraviyole ile arıtım: Su ultraviyole cihazından geçirilir ve ultraviyole ışığı bakterileri

zararsız hale getirir. Distilasyon: Su kaynatılır.

2.4. Dezenfeksiyon Sistemleri

Günümüzde dezenfeksiyon sistemleri dört ana başlıkta toplanabilir: 1.Klor

2.Ozon

3.Bakteri filtrasyonu 4.UV ile dezenfeksiyon

2.4.1. Klor ile Dezenfeksiyon

Bu sistemin avantajları depo etkisinin olması, ucuz olması ve uygulamasının kolay olmasıdır. Bir kuyuyu dezenfekte etmek istediğimiz zaman içine klor atmak yeterlidir. Bina girişlerinde ana giriş suyunun dezenfeksiyonu için dozaj pompası ile klorlamak, kolay ve etkili bir çözümdür. Klorlu sistemin dezavantajları ise şöyle sıralanabilir:

Suda koku yapması, etkisini gösterebilmesi için 20-30 dakikalık bir sürenin gerekmesi, bu sebeple de bir reaksiyon kabına ihtiyaç olması ve klor ile reaksiyona girebilecek organik maddelerin suda bulunmaması gerekmesidir. Su amonyak ihtiva ettiği taktirde klorlamanın kanserojen etkisi olabilmektedir. Bina girişlerinde klorlamadan sonra suyun bir depoda bekletilmesi gerekmektedir.

2.4.2. Ozon ile dezenfeksiyon

Ozonun en büyük avantajı; kokusunun olmaması, çok kuvvetli bir dezenfektan olması, çabuk tesir etmesi ve suda kimyasal bir değişim yapmamasıdır.

Ozonun dezavantajları ise; ozon gazının çok zehirli bir gaz olmasından dolayı sistemin pahalı olması ve buna bağlı olarak diğer sistemlere göre daha komplike olmasıdır. Ozon

(27)

sisteminin bakımı ve servisi için diğer sistemlere göre çok daha kalifiye eleman gerekmektedir. Ozon sistemlerinin kullanım alanlarını, büyük kapalı havuzların bulunduğu eğlence parkları, şişeleme endüstrisi ve kimya sanayi olarak sıralayabiliriz.

2.4.3. Bakteri Filtrasyonu

Bu tip filtrasyon çok özel kartuşların kullanılması sebebiyle, yüksek debilere uygun olmayan ve genellikle hastane ve laboratuvarlarda kullanılan bir sistemdir.

2.4.4. UV ile dezenfeksiyon

Türkiye'de UV sistemi kullanımı içme sularının dezenfeksiyonu ile gündeme gelmiştir. UV cihazları doğru dizayn edilip seçildikleri takdirde bu cihazlar ile güvenli ve uygun maliyetli dezenfeksiyon yapılabilir. Bu sistem kimyasal maddeler suya katılmadığından, suyun tadı değişmediği ve başka mikroorganizma veya kimyasal bileşimler ortaya çıkmadığı için tercih edilmektedir. Ana kullanım alanlarını; evsel içme suyunun dezenfeksiyonu, otel ve restoranların kullanım ve içme sularının arıtılması, yiyecek ve içecek endüstrisinde, konserve fabrikaları ve şişeleme tesisleri olarak sıralayabiliriz.

2.5. Dezenfeksiyon Yan Ürünlerinin Oluşumu ve Kontrolü

1970’li yılların başlangıcında dezenfeksiyon, tat, koku ve renk giderimi gibi amaçlar için klor ve ozon gibi oksidantlar kullanılmaya başlanmıştır. Bu kimyasallar istenmeyen dezenfeksiyon yan ürünlerinin (DBPs) oluşumunu sağlamıştır (U.S.EPA, 1996b). En sık ve en yüksek konsantrasyonda oluşan DBPs’ler, trihalometanlar (THMs) ve haloasetik asitler (HAAs)’dir. Trihalometan ve haloasetik asitlere ilave olarak başka DBPs’ler de meydana gelmektedir.

İçme suyu dezenfeksiyonu için klorun kullanımı, içme suyundan kaynaklanan birçok su ile bulaşan hastalığı hemen hemen elimine etmiştir (USCDC, 1997). Bununla birlikte klorlama, potansiyel olarak sorun olan çok sayıda DBPs’leri oluşturur. Bu DBPs’lerin bir kısmı insan sağlığına akut ve kronik etkilerle birlikte kanser risklerine sahiptirler. DBPs’lerle ilgili araştırmalar trihalometanlar (THMs), haloasetik asitler (HAAs), haloasetonitriller (HANs) ve haloketonlar (HKs) üzerinde yoğunlaşmıştır. İçme suyu dezenfektanı olarak klor, kloramin, ozon ve klorun uygulanması ile meydana gelen DBPs’lerin moleküler yapıları Şekil 2.1’de gösterilmiştir.

Klorlu veya bromlu dezenfeksiyon sistemli yüzme havuzlarında banyo, pişirme gibi düzenli yaşamsal aktiviteler esnasında içme suyunun tüketilmesi, solunması ve dermal

(28)

temasla birçok insan sulardan DBPs’lere rutin olarak maruz kalmaktadır. Tablo 2.2’de yaygın olarak kullanılan dezenfektanlar, bunların yan ürünleri, bu DBPs’lerin insan ve hayvan sağlığına potansiyel etkileri ve bunlarla ilgili limitler verilmektedir (Chowdhury ve diğ., 2009). Tablo 2.3’de farklı dezenfektanlarla oluşan DBPs’lerin yaygın örneklerini verilmektedir. Dört THM türü (kloroform, bromodiklorometan, dibromoklorometan ve bromoform), dikloroasetik asitler, trikloroasetik asitler, trikloroasetonitril, bromür ve klorit, insan sağlığı için kansoreojen etkilere sahiptir. Ayrıca, N-nitrosodimetilamin (NDMA) ve diğer bilinmeyen DBPs’ler gibi azotlu DBPs’lerin de insan sağlığına potansiyel kanser riskleri taşıyabileceği söylenmektedir. Tablo 2.2’de, yan ürünleri bilinen temel dezenfektanlar verilmiştir. Alternatif dezenfektanlar veya farklı dezenfektanların kombinasyonları birçok bilinmeyen yan ürünlerle birlikte benzer yan ürünler oluşturabilir. Örneğin, klor ile takip edilen ozonun kullanımı THMs ve HAAs’lerle birlikte bromatı oluşturabilir (Krasner ve diğ., 2006). Klor (temel dezenfeksiyon için) kloramin ile takip edilirse (kalıntı koruma için), NDMA, bilinen diğer DBPs türü olabilir. Bununla birlikte THMs ve HAAs’ler bu durumda çok daha az olacaktır. DBP oluşum miktarı, kullanılan dezenfektanların tipleri ve kombinasyonlarına bağlı olarak karakterize edilebilir. Örneğin, THM ve HAA oluşumları, klor > klor/kloramin > ozon/klor > ozon/kloramin > klordioksit/kloramin >UVradyasyonu/kloramin dizilimindedir. Bununla birlikte yan ürünlerin tipi, uygulanan dezenfektanların tipine ve kombinasyonuna bağlı olarak değişkenlik gösterebilir.

(29)

Şekil 2.1. DBPs bileşiklerinin molekül yapısı. Molekül yapısındaki X, halojen madde ve klor, brom, iyot

(30)

Tablo 2.2. İçme suyunda DBPs’ler ve etkileri, limitler (Chowdhury ve diğ., 2009)

Temel Grup Bileşikler Kısa Adı Temel Dezenfektant Etkiler İnsana Tosidite Düzenleme (µg/l)

Hayvan İnsan RfD SF USEPA WHO Trihalometanlar

(THMs)

Kloroform TCM Klor Karaciğer

tümörü

B-2 0.01 0.01 300

Bromodiklorometan BDCM Klor Böbrek

tümörü

B-2 0.02 0.062 60

Bromoform DBCM Klor, ozon Kolon

tümörü

B-2 0.02 0.0079 100

Dibromoklorometan TBM Klor Karaciğer

tümörü

C 0.02 0.0084 100

TTHMs 80

Haloasetik Asitler(HAAs)

Bromokloroasetik asit BCAA Klor Karaciğer

tümörü Bromodikloroasetik

asit

BDCAA Klor Karaciğer

tümör Klorodibromoasetik

asit

CDBAA klor

Dibromoasetik asit DBAA Klor Karaciğer

tümörü

Dikloroasetik asit DCAA Klor Karaciğer

tümörü

B-2 0.004 0.05 50

Monobromoasetik asit MBAA Klor

Monokloroasetik asit MCAA Klor Tribromoasetik asit TBAA Klor

Trikloroasetik asit TCAA Klor Karaciğer

tümörü

C 100

Haloasetonitriller (HANs)

Bromokloroasetonitril BCAN Klor Embriyo

Ölümü

Dibromoasetonitril DBAN Klor Deri

tümörü

70

Dikloroasetonitril DCAN Klor Embriyo

Ölümü

20

Trikloroasetonitril TCAN Klor Embriyo

Ölümü C Haloketonlar (HKs) 1,1-dikloropropanon DCP Klor 1,1,1-trikloropropanon TCP Klor

Aldehitler Formaldehit Ozon,Klor 900

Acetaldehit Ozon,Klor

Glyoxal Ozon,Klor

Metil Glyoxal Ozon,Klor

Karboksilik Asitler

Format Ozon

Asetat Ozon

Oksalat Ozon

Nitrosaminler N-nitrosodimetilamin Kloramin B-2 51

Siyanogen Halidler

Siyanogen klorür Kloramin 70

Siyanogen Bromid Kloramin

Kloral Hidrat CH Klor 10

Bromat Ozon B-2 0.004 0.7 10 10

Klorat Klor dioksit 700

(31)

Burada yaygın DBPs ler için yaygın dezenfektantlar gösterilmiştir. Alternatif dezenfektantlar durumunda diğer DBPs ile birlikte bu DBPs lerde oluşabilir. İki veya daha fazla dezenfektant kullanılırsa(örneğin, ozon ve klor, klor ve kloramin, klor dioksit ve klor/kloramin, UV radyasyonu ve klor/kloramin, v.b.) THMs, HAAs yine de oluşabilecektir. Bu yüzden temel etken faktörler burada gösterilmektedir. B-2:muhtemelen insana karsinogen, C=daha düşük muhtemelle insana karsinogen, RfD: Eğim faktörü (mg/kg gün-1).

Su temini sistemlerinin maliyeti yanında mikrobiyolojik ve kimyasal risklerden insan sağlığının korunması gittikçe önem kazanmaktadır. Seçilen dezenfektanların insan sağlığına olası etkilerinin mutlaka ayrıntılı bir şekilde ortaya konulması sağlıklı bir nesil için birinci dereceden önemli bir husustur.

Farklı dezenfektanlar kullanıldığında oluşan DPBs’ler ve yaygın örnekleri aşağıdaki Tablo 2.3’de gösterilmiştir.

Tablo 2.3. Farklı Dezenfektanlar Kullanıldığında Oluşan DBPs’ler ve Yaygın Örnekleri (Sadiq, 2003)

DBPs sınıfı Yaygın örneği Klor Ozon ClO2 Kloraminler

Trihalometanlar (THM) Diğer haloalkanlar Haloalkenler Kloroform +a + + +b +

Haloasetik asitler (HAA)

Haloaromatik asitler

Diğer halomonokarboksilik asitler Doymamış halokarboksilik asitler Halodikarboksilik asitler Halotrikarboksilik asitler MX ve analoglar Diğer halofuranonlar Haloketonlar Kloroasetik asit + + + + + + + + + + + + + + + + + Haloasetonitril (HAN) Diğer halonitril Haloaldehit Haloalkohaller Fenoller Halonitrometan Kloroasetonitril Siyanogen klorür Kloral hidrat 2-Klorofenol Kloropikrin + + + + + + + + + + + İnorganik bileşikler Alifatik aldehit Diğer aldehitler Ketonlar(alifatik ve aromatik) Karboksilik asitler Aromatik asitler Aldo ve Ketoasitler Hidroksi asitler Diğerleri Bromat, hipobromit Klorit ve Klorat Formaldehit Aseton Asetik asit Benzoik asit + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

(32)

a

dört düzenlenmiş THM bileşiği vardır. Eğer iyodometanlar dikkate alınırsa 9 bileşik söz konusu olacaktır.

b

Bromid iyonu mevcut olursa Bromoform oluşur.

2.5.1. Dezenfektanlar ve Dezenfeksiyon Yaklaşımları

İçme sularının dezenfeksiyonu için 1902 yılında Belçika da klorlama, 1906 yılında ise Fransa’da ozonlama kullanılmıştır. Amerika, 1908 yılında içme suyunun klorlanmasına başlamıştır. Klora ilave olarak kloramin, klor dioksit, ozon ve ultraviyole radyasyonu gibi çok sayıdaki dezenfektan da birçok su temini sistemine uygulanmaktadır. Maliyetleri, dezenfeksiyon verimlilikleri, dağıtım sistemlerindeki stabiliteleri bakımından dezenfektanların özellikleri Tablo 2.4’de verilmektedir. Tablo 2.4, klorun çok etkili olduğunu ve birçok durumda ucuz bir dezenfektan olduğunu göstermektedir.

Klorlama için genelde klor gazı (Cl2), suya verilir ve hidroklorik (HCl) ve hipoklorik asit (HOCl)’e hızlı hidroliz olur. HOCl, THMs’lerin oluşumunu meydana getiren reaksiyonları sürdürür. HOCl, suda mevcut bromür (Br-)’ü okside eder. Bu da bromlu THMs’leri oluşturmak için NOM’la kolayca reaksiyona girer. Dezenfeksiyon verimliliği (Ct) ve dağıtım sistemindeki kalıntı parçalanmasını etkileyen benzer parametreler THM oluşum hızını ve düzeyini etkiler. THM varlığı, klor dozu, NOM’un konsantrasyonu (esas olarak hümik maddeler) ve doğası, klor temas süresi (dağıtım sistemindeki su bekleme süresi), pH, suyun sıcaklığı ve bromür iyonu ile etkilenir. Genelde yüksek THM konsantrasyonları bahsedilen parametrelerin yüksek olması durumunda söz konusu olur.

(33)

Tablo 2.4. Dezenfektanlar ile İlgili Temel Bilgiler (Chowdhury ve diğ., 2009)

Klor Kloramin Klordioksit Ozon Ultraviyole Radyasyon

Referans

Uygulama Çok yaygın

Yaygın Occasional Yaygın Emerging use USEPA (2006)

Maliyet En düşük Orta (>klor)

Yüksek Yüksek Oldukça

yüksek

Clark ve diğ. (1994) Dezenfk. verimi Bacteri

(V.chloerae, Koliform,

E.coli)

Virüsler(Polio virus, Rota virus, MS2 coliphase) Protozoa (G.lamblia, C.parvum, E.intestinalis) Endosporlar Mükemmel Mükemmel Fair to poor Good to poor İyi Başarısız Zayıf Zayıf Mükemmel Mükemmel İyi Başarısız Mükemmel Mükemmel İyi Mükemmel İyi Başarısız Mükemmel Başarısız MWH (2205),Sadiq (2004) Organizmaların yeniden gelişmesi

Olmaz Olmaz Muhtemel Daha muhtemel Daha

muhtemel MWÖ (2005) Serbest kalıntılar üzerindeki limitler 4 mg/l 4 mg/l 0.8 mg/l - - USEPA (2006) Yan ürünler Mevzuatlanmış Mevzuatlanmamış 4 THMs, HAAs Çok İz THMs ve HAAs Çok: Cyanogen halidler, NDMA Klorit Çok:Klorat Bromat Biyoparçalanabilir organikler Hiç Bilinmiyor USEPA (2006) Richardson (2005)

Oksidasyon Güçlü Zayıf Seçici En güçlü Hiç Klor kimyası Konseyi (2003) Koku ve tat giderimi Mükemmel İyi Mükemmel Good to poor Hiç

Stabilitesi Stabil Stabil Stabil değil Stabil değil Stabil değil

Patojenleri uzaklaştırmanın yanında dezenfektanlar su arıtımında oksidantlar olarak görev yaparlar. Esas olarak dezenfektanlar aşağıdaki amaçlar için kullanılırlar.

a) Tat ve renk gideriminde

b) Demir ve manganın gideriminde

c) Koagülasyon ve filtrasyon verimliliğinin artırılmasında

d) Sedimentasyon havuz ve filtrelerinde alg büyümesinin önlenmesinde e) Su dağıtım sistemlerinde biyolojik yeniden gelişmenin önlenmesinde

Dezenfektanlar, patojenleri aktifsizleştirme veya yok etmede farklı kapasitelere sahiptir. Sıcaklık ve pH gibi proses şartlarına ilave olarak organizmaların tipleri ve yapısı da dezenfeksiyonu etkiler. Tablo 2.5, farklı sıcaklık, pH, temas süresi ve doz şartları altında üç dezenfektanın dezenfeksiyon verimliliğini kıyaslamaktadır (Sadiq, 2003).

(34)

Tablo 2.5. Farklı Dezenfeksiyon Şartları Altında Çeşitli Organizmaların Aktifsizleşme Yüzdeleri (Sadiq,

2003).

Dezenfektantlar Kon.(mg/l) Organizma

(Grup) Temas süresi pH Sıcaklık (oC) İnaktivizasyon yüzdesi Klor 2 V.chloerae(B) 30 7.0 20 >99.99 0.5 Coliform(B) 2 7.0 5 >99.99 1.1 E.coli (B) 2 7.0 5 >99.999 0.1 C.jejuni (B) 1 6.0 4 >99.99 0.61 A.butzleri(B) 1 7.1 5 >99.999 0.6-2.5 Polio virus (V) 0.7-2.4 5 >99.99 0.5 Rota virus (V) 0.25 6.0 5 ≈ 99.99 0.5 Rota virus (V) 1.5 10.0 5 ≈ 99 2.0 MS2 coliphage (V) 1 7.0 5 ≈ 99.99 1.5 G.lamblia (P) 10 6-7 25 ≈ 99 1.5 G.lamblia (P) 10 6.9 15 ≈ 99 2.0 G.lamblia(P) 60 6-7 5 >99 2.0 E.intestinalis (P) 8-16 ≈ 99 Monokloraminler 1.0 C.jejuni (B) 15 8.0 5 >99 10.0 Rota virus (V) >360 8.5 5 ≈ 99 2.0 MS2 coliphage (V) 1 7.0 5 ≈ 99 80.0 C.parvum (P) 90 5 ≈ 90 Klor dioksit 0.5 Rota virus (V) <1 6.0 5 >99 0.5 Rota virus (V) <0.25 10.0 5 >99 B:Bakteri, V:virüs, P:Protozoa

Dezenfektanların dezenfeksiyon verimlilikleri, genellikle fiziko-kimyasal ve biyolojik faktörlerle etkilenir. Dezenfeksiyon verimlilikleri, kalıntı dezenfektan konsantrasyonu (C) ve suda dezenfektanın temas süresi (t) den tayin edilebilir. Genellikle, mikroorganizmaların inaktivasyonu, Ct değerinin artmasıyla artar (MWH, 2005: Connell, 1997). Bu değer, su temin sistemleri için bir tasarım parametresi olarak kullanılır (Gates, 1998). Arıtma tesisi işletme şartlarına (pH, sıcaklık) ilave olarak mikroorganizmaların tipleri ve doğası da dezenfeksiyon verimliliklerini etkileyebilir. Klor, alkali şartlardan ziyade, asidik şartlarda mikroorganizmalar için daha fazla etkilidir. Ayrıca, daha yüksek su sıcaklıkları mikroorganizmaları inaktivite etmek için daha düşük Ct değerini gerektirir (Clark ve diğ., 1994). Spesifik bir temas süresi için yaz ayları ile kıyaslandığında dezenfeksiyon amacına yönelik olarak daha yüksek klor dozları gereklidir. Diğer yandan, su dağıtım sistemlerinde ılık sularda mikrobiyolojik aktiviteler, soğuk sulardan daha yüksektir (Arora ve diğ., 1997). Sonuç olarak, dezenfektan kalıntıları su sıcaklığı arttığında hızlıca tükenir. Bu da özellikle dağıtım sistemlerinin uç kısımlarında yaz aylarında daha büyük dağıtım sistemlerinde

(35)

minimum kalıntıyı sürdürmede zorluklara neden olur. Dağıtım sistemlerinde yeterli miktarda kalıntı dezenfektan konsantrasyonlarını sürdürmek için yaz mevsimlerinde daha yüksek dezenfektan dozları uygulanır. Yaz mevsiminde dağıtım sistemlerinde daha yüksek sıcaklık ve daha yüksek dezenfektan kalıntılarının da DBP oluşumunu etkilediği bilinmektedir (Elshorbagy ve diğ., 2000).

2.6. Su Dezenfeksiyonunda Klor ile İnorganik ve Organik Bileşikler Arasındaki Reaksiyonlar

Düşük maliyeti nedeniyle klor, içme suyunun dezenfeksiyonu için global olarak en yaygın kullanılan kimyasal oksidanttır. İçme suyu dezenfeksiyonu, yaygın olarak arıtma proseslerinin bir veya iki noktasında klorun kullanılmasını kapsamaktadır. Bu noktalar, arıtma prosesinin başlangıcında temel dezenfeksiyon, dağıtım sisteminde veya şebekede kalıntı bir dezenfektan oluşturmak için son arıtım şeklindedir (Dore´, 2008). Klor, biyofilmler üzerinde düşük aktivitesine rağmen, planktonik bakterilerin önemli bir kısmını uzaklaştırabilir. Arıtma prosesinin sonuna yakın ilave edilen (post klorlama) klorun, heterotrofik mikroorganizmaların büyümesini sınırlamada önemli bir rolü vardır. Klor, kimyasal bir oksidant olarak ozondan daha az reaktif olmasına rağmen, suda bulunan birçok inorganik ve organik mikrokirleticileri (Fe (II), As(III), NO2-, fenoller, pestisitler, farmasotikler v.b) uzaklaştırabilir. Klorlama, genellikle inorganik mikrokirleticileri uzaklaştırmak/dönüştürmek için etkili bir prosestir. Bununla birlikte, potansiyel olarak zararlı klorlama dönüşüm ürünleri nedeniyle klorlama, genellikle organik mikrokirleticilerin oksidasyonu için uygulanmamaktadır.

Diğer dezenfeksiyon proseslerine benzer olarak klorlama, mikrobiyal su kalitesini geliştirmesi ve yaygın kullanımı gibi avantajlarına rağmen bazı dezavantajları da vardır.

a. pH’a bağlı olarak klor suda HOCl, ClO- ve Cl2 şeklinde mevcut olabilir. Bu klor formları, mikroorganizmaların ve mikrokirleticilerin etkisiyle aktivitelerinde önemli farklılıklar gösterirler. Oksidasyon veya dezenfeksiyon verimliğinde değişkenlik suyun pH’ına bağlı olarak gözlenebilir.

b. Klor, çözünmüş doğal organik maddelerle (NOM) reaksiyona girer. Bu reaksiyon

sonucunda DBPs’ler meydana gelebilir. Bu DBPs’ler arasında THMs ve HAAs rapor edilen ilk klor DBPs’leridir ve birçok ülkede bu maddeler mevzuatlara konulmuştur. İyotlu ve bromlu bileşikler, halonitrometanlar ve N-nitrosodimetilamin gibi yüksek derecede

(36)

toksik bileşiklerin yanında,yaklaşık belirlenen 600 DBPs vardır. Bu DBPs’ler potansiyel olarak insan sağlığı riski taşırlar.

c. Organik mikrokirleticiler genelde mineralize olmadığı için, su klorlama prosesi

esnasında organik bileşiklerin oksidasyonunun sonucu olarak çok sayıda dönüşüm ürünü oluşabilir. Bu bileşiklerin stabilitesi ve biyolojik etkileri ile ilgili çok az bilgi vardır.

d. Bromür içeren sular söz konusu olduğunda klorlama, brom oluşumuna yol açar.

Brom, özellikle fenolik bileşiklerle birlikte klordan daha reaktiftir. Bu şartlar altında bromlaşma önemli olabilir ve bromlu ürünler oluşabilir (Dore´, 2008).

2.6.1. Sulu Klor Kimyası

Su arıtmada gaz halindeki klor (Cl2) veya hipoklorit, klorlama prosesi için yaygın kullanılan maddelerdir. Klor gazı (Cl2), suda aşağıdaki reaksiyona göre hidrolize olur.

Cl2 + H2O HOCl + Cl- +H + (2.1)

Denklem (2.1) reaksiyonundan ortaya çıkan hipoklorik asit sulu çözeltide iyonlaşan zayıf bir asittir.

HOCl OCl- +H + (2.2)

pH 6-9 aralığındaki tipik su arıtma şartları altında hipoklorik asit (HOCl) ve hipoklorit (OCl-) temel klor bileşikleridir. Sıcaklık ve pH seviyesine bağlı olarak farklı klor türleri oluşur. Şekil 2.2; 5.10-3 M (177.5 mg/l) klorür konsantrasyonları için 25oC’de pH’ın bir fonksiyonu olarak (Cl2), (HOCl) ve (ClO-)‘in dağılımını göstermektedir. Bu yüksek klorür konsantrasyonları için Cl2 hidrolozinin pH>4’de hemen hemen tamamlandığı Şekil 2.2’de gösterilmektedir. Bu nedenle tipik içme suyu arıtma şartları altında Cl2 genellikle ihmal edilebilir.

(37)

Şekil 2.2. 5.10-3 M Klorür Konsantrasyonları için 25oC’de pH’ın Fonksiyonu Olarak Temel Sulu Klor Türlerinin Dağılımı

Bu önemli klor türlerine ilave olarak triklorür (Cl3-) ve diklor monoksit (Cl2O) de oluşabilir (Şekil 2.3). Çözeltide bu bileşiklerin oranları; sıcaklık, pH ve klorür konsantrasyonlarının bir fonksiyonudur. Tipik su arıtma şartları altında bunların konsantrasyonları çok düşüktür (Zimmermann ve Strong, 1957; Reinhard ve Stumm, 1980).

(38)

2.6.2. Klorla inorganik ve organik bileşiklerin oksidasyonu

Klorun aktivitesi, pH’ın bir fonksiyonu olarak klorun türüne bağlıdır. Farklı sulu klor türleri arasında hipoklorik asit su arıtmada önemli reaktivitesi olan bir maddedir. Diğer türleri genellikle düşük konsantrasyonlarda mevcuttur (Morris, 1978). Klorlama reaksiyonlarının çoğu için aşağıdaki reaksiyon gösterilebilir.

HOCl + B Ürünler (2.3)

Burada B, organik veya inorganik bileşiktir.

Diğer reaksiyonlar asidik şartlar altında olabilir. Bunlar, B ile hipoklorik asit veya Cl2 reaksiyonlarının asitle katalizlenmiş reaksiyonlarıdır.

H+ + HOCl + B Ürünler (2.4)

Cl2 + B Ürünler (2.5)

Asitle katalizlenmiş reaksiyon genelde H2OCl+ türü ile ilişkilidir. (Rebenne et al., 1996; Gallard and von Gunten, 2002; Gallard et al., 2004; Deborde et al., 2004). Bununla birlikte H2OCl+ nin mevcudiyeti ve reaktivitesi güçlü şekilde sorgulanmaktadır. (Cherney ve diğ. 2006), pH 1-12 aralığında sulu serbest klor türleri ve reaktiviteleri ilgili çalışmasında Cl2’un düşük pH’da en reaktif klor türü olduğunu belirtmiştir.

İnorganik ve organik bileşiklerle klor reaksiyonlarının çoğu için oksidasyon kinetikleri ikinci derecedendir.

-b[B]T/dt =kapp[HOCl]T[B]T kapp= ikinci dereceden hız sabiti,

[HOCl]T=Serbest aktif klor konsantrasyonu, [HOCl]T = [HOCl] + [ClO-]

[B]T = Çözeltideki B’nin toplam konsantrasyonudur (çeşitli B türlerinin toplam konsantrasyonu).

Belirli bir bileşik için HOCl ve OCl- reaktiviteleri genellikle değişkendir. Ayrıca, farklı B türleri çözeltide mevcut olabilir. Ayrıca ikinci dereceden reaksiyon hız sabiti, klorlama reaksiyonlarında pH’a bağlıdır. Şekil 2.3, 25oC’de amonyak-klor reaksiyonu durumunda kapp’ nin pH bağımlılığını göstermektedir.

(39)

2.7. Membran Prosesler

Filtrasyon; büyüklüklerine bağlı olarak, bir veya daha çok partikül boyutundaki bileşiklerin sıvılardan veya gazlardan ayrılması işlemidir. Membran prosesler bu uygulamayı daha da genişleterek, çözünmüş maddelerin de sıvılardan ve gazlardan ayrılmasını mümkün hale getirmiştir.

1960’lı yıllardan sonra, su kaynaklarını korumak ve daha da artırmak için, yeni teknolojiler araştırılmış ve yeni teknolojiler geliştirilmiştir. Membran teknolojisi de bu sırada gelişmiş ve kuyu suyu arıtımı, deniz suyu arıtımı ve evsel-endüstriyel atıksuların geri kazanılmasında ileri bir teknoloji olarak, membran konusundaki gelişmeyi üç ayrı safhaya ayırmak mümkündür. 1950’li yıllar, bu sistemin ilk olarak ortaya çıktığı dönem, 1960’lı yıllar, araştırmaların yoğunlaştığı dönem ve 1980’li ile 1990’lı yıllar ise, özellikle membran proseslerin endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaya başlandığı dönemdir.

Membran proseslerin avantajları arasında başlıca;

• Kesiksiz ve otomatik işletme sağlayan sürekli prosesler olmaları, • Ne faz ne de sıcaklık değişimlerinden etkilenmesi,

• Az enerji kullanımı,

• Belirli bir boyut sınırlandırılması olmaması, • Modüler olarak tasarımının yapılabilmesi,

• Kirleticinin formu ve kimyası üzerinde etki yapmaması, • Kimyasal katkı ihtiyacının olmaması,

• Çok az yer ihtiyacının olması,

• Çok yüksek konsantrasyonlarda uygulanabilmesi, • Taşınabilir olması,

• Herhangi bir inşaat gerektirmemesi

(40)

Arıtma işlemi, I. Fazdaki (besleme fazı) bir bileşenin, membran tarafından belli bir oranda tutulması esasına dayanır (Şekil 2.4.). Membranda akım iki kısma ayrılır. Membrandan geçen akım süzüntü, geçemeyen akım ise konsantre akım olarak adlandırılır. Membrandan süzüntü tarafına doğru bir geçişin olması için bir sürücü kuvvetin uygulanması gerekmektedir. Membranlar sürücü kuvvetlerine göre,

1. Basınç (P)

2. Konsantrasyon (C) 3. Elektriksel potansiyel (E) 4. Sıcaklık farklılığı (T) olmak üzere dört ana grupta toplanır.

Membranların sürücü kuvvetlerine göre sınıflandırılması Tablo 2.6’da verilmiştir.

Tablo 2.6. Membran Proseslerinin Sürücü Kuvvetlerine Göre Sınıflandırılması

Membran Prosesler Faz I Faz II Sürücü Kuvvet

Mikrofiltrasyon (MF) Sıvı Sıvı P

Ultrafiltrasyon (UF) Sıvı Sıvı P

Nanofiltrasyon (NF) Sıvı Sıvı P

Ters osmoz (RO) Sıvı Sıvı P

Gaz Ayırma Gaz Gaz P

Dializ Sıvı Sıvı C Osmoz Sıvı Sıvı C Pervaporasyon Sıvı Gaz P Elektrodializ Sıvı Sıvı E Termo-osmoz Sıvı Sıvı T/P Membran distilasyonu Sıvı Sıvı T/P

2.7.1. Su Arıtımında Kullanılan Membran Filtrasyon Yöntemleri

Membran proseslerin en çok kullanılanları basınç uygulamalı olanlarıdır (Şekil 2.5.). Bunlar, boşluk büyüklüklerine bağlı olarak;

Ters Osmoz (RO) Nanofiltrasyon (NF) Ultrafiltrasyon (UF) Mikrofiltrasyon (MF)

(41)

Şekil 2.5. Basınç Sürücü Kuvveti Altında Çalışan Membran Prosesler

İdeal yaklaşıma göre, ters osmoz membranları ile bütün tuzlar tutulurken, ultrafiltrasyon membranlarında makromoleküller veya partiküller tutulmaktadır. Mikrofiltrasyon membranları, mikron büyüklüğündeki askıdaki partikülleri tutmak için tasarlanmıştır. Nanofiltrasyon membranları, boşluk büyüklüğü açısından ters osmoz ve ultrafiltrasyon membranları arasında kalmaktadır ve nanometre büyüklüğündeki iyonları tutabilmektedir.

2.7.1.1. Mikrofiltrasyon

Mikrofiltrasyon ile çözelti içindeki mikron ve daha büyük boyutlardaki partiküller ayrılmaktadır. Mikrofiltrasyon membranlarının delik çapı, 0.05 ile 5 mm arasında değişmektedir. Membran direnci düşük olduğu için, düşük basınç altında işletilmektedirler ve ortalama olarak 2.0 bar’a kadar olan basınçlarda çalıştırılırlar. Mikrofiltrasyon membranlarının sadece boşluk büyüklüğüne göre giderme kapasitesini belirlemek yanlış olur. Çünkü, MF membranlarının önünde teşekkül eden kek tabakası, membranın tutma kapasitesini artırabilmektedir. Mikrofiltrasyonda, akım membran yüzeyine paralel olarak uygulanır ve membrandan geçemeyen konsantre kısım, membran üzerinde birikir. Zamanla membran yüzeyinde direnç artar. Membran filtrasyonu, ekonomik olmayan bir konuma geldiği zaman, yani akı değeri azaldığı zaman ya membran temizlenir yada yenilenir.

Su Bazı tuzlar Su

Tuzlar Makromoleküller Su

Tuzlar

Makromoleküller

Askıda Katılar ve Kolloidler Makro moleküller

Su Tuzlar

a) Mikrofiltrasyon b) Ultrafiltrasyon

Çözünmüş Tuzlar

c) Nanofiltrasyon d) Ters Osmoz

MF UF