Atıksu numunelerinden izleme için örnek alımında manuel yöntemlerle örnek alımı standartlara uygunluk açısından sorunlar teşkil eder. Otomatik numune alma cihazları bu sorunların aşılması için uygun olmakla birlikte farklı cihazların örnek toplama kapasiteleri de birbirlerinden farklıdır.Atıksu deşarjlarının izlenmesinde, pek çok farklı model otomatik numune alma cihazı kullanılmaktadır. Bu örnekleyiciler birbirinden; emiş hattı tasarımı, giriş akışının hızı, taşıma hızı, deşarj içine yerleştirilen parçalar gibi özellikler ile ayrılırlar. Ayrıca cihazlar, kullanıcının ayarlama yapabilmesi, genel amaçlı veya özel amaçlı kullanılabilmeleri yönleri ile de farklılık gösterirler.
Atıksu deşarjından örnekleme yapmanın birinci ve en kritik basamağı cihaz seçimidir. Seçilen otomatik örnekleme cihazı, deşarjın tümünü temsil edebilir nitelikte örnek almalı ve bu örnek mümkün olan en düşük hacimde olmalıdır. Örnek alma sırasında numunenin içeriğinde değişme olmamalı ve numuneler toplandıktan sonra laboratuvarda analize başlanana kadar içeriklerinde hiçbir değişiklik olmadan korunabilmelidir.
Atıksu örneklemesindeki temel amaç, tüm deşarjı temsil eden örnek alma ve bu örneğin özelliklerini laboratuvar analizine kadar korumaktır. Aksi takdirde laboratuvarlar bu tip değişiklikleri dengeleyemeyeceğinden, sonuçlar yanlış çıkacaktır. Bu değişmeler şunlardan kaynaklanır;
Örnek girişinin tasarımı
Cihazın akış içindeki örnekleme aparatının pozisyonu
Akışın hızı
Örnek taşıma hızı
Basit taşıma metotları
Kaldırma ve taşımanın dikey mesafesi
Akışın bileşenleri
Numuneyle temasta olan maddeler
Taşıma Hızının Önemi
Doğru örnek alımında en önemli unsurlardan biri taşıma hızıdır. Bugün, otomatik numune alma sistemlerinde pek çok farklı teknik kullanılır, bu tekniklerin bazılarında numuneler doğru olmayan şekilde toplanır. Pek çok çalışmada farklı metodolojileri değerlendirmeye yönelik girişimlerde bulunulmasına rağmen bu çalışmalar herhangi bir gösterge ile tamamlanamamıştır. Süregelen tartışmalar, hız transferi üzerine yapılan pek çok çalışma ve numune almada daha efektif bir örnekleme mekanizmasının nasıl olması gerektiğine dair pek çok çalışmanın içeriği hakkındadır.
Numune alma konusundaki resmi yayınlarda tavsiye edilen örnekleme pompası; 6.1 m dikey mesafeden numuneyi çekebilen ve saniyede 0.6 m’den 3.0 m’ye kadar (2’den 10 fps’e kadar) hat hızını koruyarak numune alma kapasitesine sahip pompalardır. Birleşmiş Milletler Çevresel Koruma Örgütü’nün (US. Environmental Protection Agency) yayınlarında "numune hızının 2fps’yi aşması" gerektiği açıklanır. Her iki ifade de, ideal bir numune alma cihazının; 0.61m/sn’den 3 m/sn’ye kadar ayarlanabilen "hız ayarlı giriş hortumunun bulunması gereği", EPA’nın Harris ve Keffer tarafından yapılan çalışmaları dayandırılmıştır. Bu öneri, Shelley ve Kirkpatrick tarafından yapılan açıklamaları temel alır, ki bunlar; minimum (emiş hattı transferi) saniyede 2-3 feet hızın garanti edilebilmesidir. Bu hız, özgül ağırlığı 2.65 olan 0.09 mm boyutlarındaki parçacıkların uygun transferi için saniyede 2 feetlik hızın gerekli olduğunu gösteren bir formül üzerine kuruludur. Burada kullanılan partikül ifadesi kumu tanımlamaktadır.
6 metrelik emiş hattı dikey olarak askıya alındığında, bu partiküller transfer sırasında 0.61 metre düşer. Eğer emiş hattı kullanımı 3/8- inch nominal çapta ise, alınan numunenin ilk 43.4 ml’lik kısmı bu özellikteki partiküllerden yoksun kalır. Eğer 1000 ml numune tek seferde alınırsa, kum konsantrasyonu gerçeğinden % 4.3 oranında az bir miktarda görülür. Eğer transfer hızı 3.0 fps’ye yükselir ise, hata payı % 2.9 oranında olur. 1fps’de hata % 8.7’dir.
Bu hesaplamalar göstermektedir ki, böylesi konsantrasyonlara sahip akışlardan yüksek doğrulukta ve hassasiyette örnek alımı için 2 fps ve tercihen 3 fps transfer hızı gereklidir. Numune alma cihazları üzerine çalışan profesyoneller bunun çok zor olduğu konusunda fikir birliği içindedirler. Deney şartlarında dahi sonuçların tekrarlanabilirliğinde ±%15 fark olduğunu belirtirler. Bunun anlamı, taşıma hızındaki değişmeler sebebiyle ortaya çıkan hatanın büyük bir önem teşkil etmediğidir. Genellikle, sadece akarsulardaki sedimantasyonlar üzerinde çalışan araştırmacılar için bu karakteristiklerdeki birleşikler sorun teşkil etmektedir.
Otomatik atıksu numune alma cihazı için en önemli uygulama, yük miktarı analizleri için temsili numune toplamaktır. Bunlar tipik olarak BOD, COD, TSS analizleridir. Bu parametreleri oluşturan katı maddeler, organik yapıda oldukları için suya yakın değerde yoğunluğa sahiptirler. Dolayısıyla toplama kabında taşıma sırasında bu maddelerin çökelmeleri daha az olur. Transfer hızı aynı zamanda çözünmüş maddeler açısından da sorun teşkil etmemektedir. Sonuçlar arasındaki farkların asıl sebebi örnekleme tekniği ve teknolojisindeki farklılıklardır.
Numune alma cihazlarının temsili numune alma kabiliyetindeki farklılıklar, Harris ve Keffer’in çalışmalarında açıkça belirtilmiştir. Çalışmalar sonucunda arıtma tesisi çıkışlarından farklı cihazlarla örnek alındığında, sonuçlar arasında farklılıklar olduğu görülmüştür. Denemelerde biri vakum pompasına, diğeri düşük hızda peristaltik pompaya sahip iki farklı örnekleyici kullanılmış ve cihazlar akışın aynı noktasından örnek alacak şekilde yerleştirilerek, örneklerin BOD5, COD ve NFS miktarları ölçülmüştür. Sonuçlardaki açık farkın sebebinin de farklı örnekleme tekniklerinin kullanılmasıyla ortaya çıktığı açıklık kazanmıştır. Peristaltik pompa ile alınan örneklerin kimyasal içerikleri manuel olarak alınan örneklerin içeriğine daha yakındır. Manuel örnekler kontrol numunesi olarak alınmıştır.
Örnek içeriklerindeki farklılıkların sebeplerinden bazıları şunlardır:
Numunelerin Kros-Kontaminasyonu. Peristaltik pompa numuneleri, numune toplama kabının içine direkt olarak konur. Numune alma hortumu temizlenebilir ve durulanabilir. Böylelikle her numune alımında bu numunelerin önceki numune kalıntılarıyla bulaşması önlenir. Vakum pompası numunelerinde ise numuneler ölçüm bölmesinden geçerek ve burada tutularak toplanır. Bu ölçüm bölmesinin, iki numune alımı arasında, tatmin edici şekilde temizlenmiş ve durulanmış olması mümkün değildir.
Giriş Hızı. Peristaltik pompa örnekleyicisinin giriş hızı, gerçek akışın giriş hızına yakındır. Bu, bazı araştırmacılar tarafından tavsiye edilen "iso kinetic sampling" kriterlerine yaklaşmaya yardım eder. Bu durumda, numune alma cihazının giriş hızıyla akışın hızı birbirine yakındır. Vakum pompaları ise tipik olarak akış hızının üstünde bir hat hızına sahiptir. Pompa örnek alımı öncesinde emiş hattını temizlerken kanal dibindeki çöküntüleri havalandırır. Örnek alırken de havalandırdığı çöküntü bulutundan örnek alır. Bu durum vakum pompası ile alınan örneklerdeki yabancı madde konsantrasyonlarının, peristaltik pompaya ve kontrol numunesine nazaran yüksek oluşunu açıklar.
Numune Alma Cihazlarının Çalışmaları Arasındaki Farklılıklar. Peristaltik pompa, numuneyi direkt olarak, numune toplama kabına alır ve bir seri optik sistem ile hacim ölçümü yapar. Likit detektörü ve optik sensör kullanımı ile birlikte, alınan hacimlerin hassasiyeti ve tekrarlanabilirliği yükselmiştir. Vakum pompası ise, bölme büyüklüğüne bağlı olarak, sabit hacimde numune toplar. Hacimler daha sonra, bölmenin içindeki mekanik bir aygıt kullanılarak ayarlanır. Ölçüm bölmesi hacim sabitlendikten sonra, sıvılar örnek toplama kabına geçene kadar, bölmenin içinde tutulur. Bu durum sonucunda katı parçacıklar bölmenin altında toplanır. Daha sonra buradan örnek toplama kabına geçen katı maddelerin konsantrasyonu daha yüksek olacaktır.
Sonuç
Elde edilen tüm verilerde; vakum pompası verileri, manuel numunedekilerden her zaman daha yüksek olmuştur.
Peristaltik pompa ile toplanan numuneler; sürekli ve daha net olarak manuel olarak alınan örneklerin sonuçlarıyla daha yakın sonuçlar vermektedir. Peristaltik pompa numunelerinin verileri ile manuel olarak alınan numunelerin verileri arasında % 5-6 oranında fark vardır. Vakum pompası numunelerindeki sonuçlar ile manuel olarak toplanmış numunelerin sonuçları arasında ise % 50’ye varan farklar vardır.
Bu test, peristaltik pompa kullanılarak alınan numunelerin doğruluk ve tutarlılığını gösterir. Mevcut peristaltik pompa ile çalışan numune alma cihazı, doğruluk ve tekrarlanabilirliği geliştirmeye devam eden yeni teknoloji ve teknikleri kullanır. Böylece numuneler doğrudan deşarj akışını temsil eder.
Kaynaklar
(The National Environmental Journal; Mart/Nisan 1996, ©Adams Trade Press, Atlanta, GA) n
Kayhan Mert
Bölge Satış Müdürü
ENOTEK Mühendislik ve Danışmanlık Şti.
HAKKIMIZDA
