Su, sanayide önemli bir üretim faktörüdür. Ancak suyun yalnız küçük bir kısmı verimli kullanılıyorken, önemli bir kısmı atıksu olarak kanala atılmaktadır. Bu çalışma ile gelişmekte olan ülkelerde sanayide su sarfının, akarsular ve yeraltı kaynaklarındaki kirlenmenin nasıl azaltılabileceğini tartışacağız.

Endüstriyel tesislerde suyun sadece % 10’u proseste kullanılır, % 90’ı ise atıksu olarak kanala gönderilir. Kanal üzerinden bir arıtma tesisine veya akarsularla denize, göle ulaştırılır. Dünya genelinde endüstriyel atıksuların işlenmesi, ülkelerin milli gelirine göre farklılık gösterir. Şekil 1’de görüldüğü üzere su sarfiyatı, milli gelire bağlı olarak değişmektedir.

Su ve atıksu sorunları yüksek seviyede olan ülkeler, diyagramın sol üst noktalarındaki, su sarfiyatının yüksek, milli gelirin düşük olduğu ülkelerdir. Bu ülkelerde suların kirlenmesi çok yüksek değerlere ulaşmaktadır. Çünkü bu ülkelerde modern üretim metotları ve atıksu arıtma tesisleri için bütçe ayrılamamaktadır. İlginç olan şey, bu tip ülkelerde üretimin önemli bir kısmının ihracata yönelik olmasıdır. Bunun tipik bir örneği, zeytinyağı üretimindedir.

Deri endüstrisi de buna benzer. 1 kg. deri tabaklanması için 2 kg kimyasal ve 130 lt su kullanılır. Gelişmekte olan birçok ülkede atıksu, boş arazilere verilip, yeraltı sularına karışmasına yol açılmaktadır.

Endüstriyel atıksuların güneş ışını yardımıyla işlenmesi

Almanya’da 1980’lerde ve 1990’ların başında, endüstriyel atıksuların ön arıtımı ve nihai arıtımı için prosesler geliştirilmiş ve uygulanmıştır. Bu da şehir arıtma tesislerinin, nehir ve denizlerin yükünün azalmasını sağlamıştır. Aynı zamanda üretim proseslerinde daha az atık su üretecek teknikler geliştirilmiştir. Buradan elde edilen bilgilerle gelişmekte olan ülkelerdeki endüstriyel atıksu problemlerini, o ülkenin ekonomisine, iklim şartlarına uygun çözümlenmesi sağlanabilmektedir. Buna örnek olarak güneş enerjisi yardımıyla tekstil işletmelerinin atıksuyundan boya atıklarının ayrıştırılması gösterilebilir.

Temizlenecek atık su, ince bir film tabakası gibi, bir katalizör yüzey üzerinden akıtılmaktadır. Bu katalizör tabakası, güneş ışığının etkisiyle boyayı dağıtmakta ve suyu tekrar kullanılabilir hale getirmektedir. (Resim 2)

Bu metotta önemli olan, reaktör yüzeyine monte edilecek aktif katalizörlerin uygun maliyetle üretilebilmesidir. Atıksuların nötralize edilmesinde pH değeri kontrolüne gerek yoktur. Toplama ve dengeleme havuzları dışında yalnızca pompaya ihtiyaç bulunmaktadır. Pompa, atıksuyun katalizatör yüzeyinden akmasını sağlamaktadır.

Yüksek verimli bir biyolojik sistem

Başka bir problem de; Asya ülkelerinde olduğu gibi hızlı ekonomik büyümenin yarattığı alan sorunudur. Bu gibi bölgelerde kısa vadeli tesis yatırımları ve mevcut alanların tasarruflu kullanılmayışı, sıkça rastlanan bir durumdur.  Buna benzer örnekler için, 1980’li yıllarda geliştirilen yüksek verimli biyolojik sistemler uygun olmaktadır.

Halen dünya çapında uygulanmış en büyük yüksek verimli biyolojik sistem, resim 3’te görülmektedir. Aerobik proseslerde kullanılan lup-reaktörler (Schlaufenreaktor-Loop Reactor) çift girişten havayla beslenmekte olup, az yer kaplamaktadır. Sistemde kütle alışverişi çok yüksek olup, alan ihtiyacını 15 kata kadar azaltmaktadır. Her biri 2700 m³ kapasiteli 19 reaktör, gıda, kimya, ilaç, elektrik endüstrilerinde kurulmuş ve halen çalışmaktadır. Bu tesislerin bazıları ön arıtma, bazıları azot giderimi için kullanılmaktadır. (Şekil 4)

Bu kimya tesisinde, atıksu (1700 m³/gün) içindeki 750 mg/l N₂ azaltılarak normlarda izin verilen değerlere düşürülmektedir.

Akış şemasından görüleceği gibi bir endüstriyel arıtma tesisi yalnızca bir tek reaktörden ibaret değildir. Tesis, prosesin birçok adımını gerçekleştirecek kademelerden oluşur. Sonuçta yüksek arıtma oranına sahip, stabil çalışan bir proses akışı sağlanır. Bu akış şemasında yer almayan katı madde ayrıştırılmasının yanı sıra, böyle bir tesisin diğer önemli kısımları; atıksu depolanması, gerektiğinde ilave beslenmesi, pH kontrolüyle katı-sıvı ayrıştırılması, mikroorganizmalarla zenginleştirilmesi ve sonuçta organik maddelerin yok edilmesi esasına dayanan fazlalık biyokütlenin değerlendirilmesidir. Lup-reaktörleri ultrafiltrasyon membranlarıyla endüstriyel atıksuların arıtılmasında kullanılmaktadır. Bu yolla arıtma yüzdesi artmakta ve tam bir katı madde ayrışması sağlanmaktadır. Katı maddenin tam ayrıştırılması, suyun geri kazanılması için büyük önem taşımaktadır. Bu tür arıtmanın arkasına bağlanan ters osmoz ile prosesinin debisinin artması sağlanırken, arızasız çalışması da güvenceye alınmış olur.

Endüstri atıksuyundan biyogaz üretilmesi

Uzun süredir bilinen biyogaz teknolojisi ile membran bioreaktörleri son yıllarda önemli gelişme gösterdi. Bu teknikler, arıtmanın maliyetinin kabul edilebilir seviyelere çekilmesini sağlamıştır. Örnek olarak AB tarafından desteklenen; düşük yükteki atıksular için geliştirilen aneorobik membran bioreaktörleri gösterilebilir. Bu sistem, temelde sabit yatak-asitleme reaktörü ile bundan sonra bağlanan gaz taşınımlı lup-reaktörden oluşmaktadır. Bu şekilde metan oluşumu hızlandırılmaktadır.

Bu sistemin önemli avantajları:

-    Sınırlı kirlilik konsantrasyonunda da kullanılabilmesi,

(evsel atık sudaki değerleri için)

-    Atıksuda bulunan organik maddelerin enerjide kullanılan metan gazını üretebilmesi ve

-    Arındırılmış atık suyun kalitesinin çok yüksek olmasıdır.

Proses kinetiğe bağlı olarak 20 C°’den yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmektedir. Bu takdirde atıksu birçok durumda kullanılabilecek konsantrasyona erişmektedir.

Üretim için tedbirler

Proseste yapılan iyileştirilmelerle su ihtiyacının önemli oranda azalması sağlanmaktadır. Örnek olarak Almanya’da kağıt endüstrisinde 1970’li yıllarda üretilen her bir ton kağıt için 50 m³ suya ihtiyaç varken, bugün bu değerin % 70 altına; 15 m³/ton kağıda indirgenmiştir. Hatta bazı üretim tesislerinde yok denecek kadar az taze su kullanılmaktadır.

Gelecek için beklenen gelişmeler

Endüstriyel atıksuların işlenmesinde biyogaz tesislerinin devreye sokulmasının sürekli artması, proses çevriminin tamamlanmasını sağlamaktadır. Ancak bu önümüzdeki sürede yatırım maliyetleri ile suyun tedarik edilebilirliğine bağlı olacaktır. Prosesin tamamlanması ve akarsu ile göllerin yükünün hafiflemesi için halen çeşitli sektörlerin katılımıyla atıksulardaki refrakter maddelerin tespit edilmesine ve bunların sudan ayrıştırılmasına çalışılmaktadır. Değerli maddelerin atıksulardan geri kazanılması da büyük önem taşımakta olup, proseslerin maliyetini azaltacak sistemler üzerinde çalışılmaktadır. Örnek olarak halen tesislerde NaOH’ın, yüzen aktif maddelerin ve iyodun geri kazanılmasının yaygınlaştırılması için çalışılmaktadır. Bu maddelerin geri kazanılması için yüksek etkili ayrıştırıcı metotlara ihtiyaç duyulmaktadır. Buna örnek olarak; supra moleküler adsorber verilebilir. (Örnek: Calixarene) Bunlar, önce bilgisayarda geliştirilip sonra laboratuvarda üretilmektedir. Bu türlü maddelerin selektif ayrıştırılması kapsamının genişletilmesi, bir AB projesi olarak TU Berlin’de araştırılmaktadır.

Yazan: Sven-Uwe Geiβen, Soo-Myung Kim / TU Berlin

Çeviren: Prof. Dr. Doğan Özgür