26 Aralık 2012 | ÃœRÃœN 53. Sayı (Aralık 2012)

D. Dölgen - H. Sarptaş - N. Alpaslan Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü M. Karadaş - Y. Kilerci İzmir Atatürk Organize Sanayi Bölgesi
Günümüzde birçok sanayi tesisi, ürettiği atıksuyun geri kullanım potansiyelini sorgulamakta, bu amaçla kurulacak tesisin teknik ve ekonomik uygulanabilirliği konusunda fizibilite çalışmalarını sürdürmektedir. Atıksuyun uygun işlemlerden geçirilip geri kullanılması ile bir taraftan sanayinin su ihtiyacı kısmen veya tümüyle karşılanırken, diğer taraftan daha az atık üretilerek hem atık bertaraf maliyetleri azaltılmakta, hem de çevreyle dost bir uygulama gerçekleştirilmektedir. Son yıllarda su arıtma teknolojilerindeki gelişmeler, yeni teknolojik ürünlerin teknik yapılabilirliğinin yanında ekonomik uygulanabilirliğin de olması, sanayi kuruluşları için geri kazanım seçeneğini cazip hale getirmiştir. Bazı durumlarda sanayinin kullandığı su miktarında ortaya çıkan kısıtlar da kuruluşları alternatif su kaynakları bulmaya zorlamakta olup, atıksuyun arıtılarak tekrar kullanımı, bu konudaki teknik ve ekonomik gelişmelerle birleşince çok daha avantajlı olabilmektedir.
Öte yandan, 1990’lı yıllardan bu yana, endüstrilerin özellikle atıksu deşarjları yönünden daha sıkı çevre standartlarına tabi olmaları, uzun vadede atıksu deşarjlarının sıfır atık (zero discharge) ile sonlandırılması gibi hedeflerin konması, arıtılmış suların geri kullanılması seçeneğini daha da öne çıkarmaya başlamıştır. Nitekim küresel ölçekteki gelişmelere paralel olarak TÜSİAD tarafından 2008 yılında hazırlatılan “Türkiye’de Su Yönetimi: Sorunlar ve Öneriler” başlıklı raporda (Alpaslan vd., 2008), ülkemiz özelinde de geri kullanımın önemine değinilmiş, Avrupa Komisyonu’nun 1996 yılında çıkardığı Entegre Kirliliğin Önlenmesi ve Kontrolü Direktifi kapsamına giren endüstriler (enerji sektörü, metal üretimi ve işlenmesi, mineral endüstrisi, kimya endüstrisi, kağıt sanayi, deri sanayi) başta olmak üzere ilgili tüm sektörlerde su kullanımını ve dolayısıyla atıksu oluşumunu azaltarak, su kaynaklarının daha verimli kullanılmasına olanak sağlayacak uygulamalara geçilmesinde yarar görüldüğü belirtilmiştir.

Endüstriyel amaçlı geri kullanım uygulamaları, endüstriyel atıksuyun arıtılarak tesis içinde geri çevrimi (aynı endüstriyel işletme içinde tekrar kullanımı) veya evsel atıksu arıtma tesislerinden çıkan atık suyun arıtılarak endüstriyel işletmelerde kullanımı şeklinde olmaktadır. Her iki durumda da geri kazanılan su, soğutma suyu, proses suyu, kazan besleme suyu olarak tesislerde kullanılabilmektedir. Özellikle 2000’li yıllardan itibaren, arıtılmış atıksuyun, endüstriyel ürüne doğrudan dahil edilmediği proseslerde (soğutma suyu, kazan besleme suyu, gibi) geri kazanılmış sulardan daha çok yararlanılmaktadır. Bunun en tipik örneği kömüre dayalı enerji üreten elektrik santralleridir (soğutma suyu kuleleri, atık gaz tutucular, kül havuzlarının ıslatılması gibi). Bu yolla, işletmelerin önemli oranda su tasarrufu yapmasının mümkün olduğu ifade edilmektedir (Huston vd, 2004). Soğutma suyunun yanı sıra, arıtılmış atıksuların proses suyu olarak kullanımı da giderek artmaktadır. Burada üretim sürecinde kullanılacak suyun kalitesi ve ürünün buna uygunluğu öne çıkmakta, çok yüksek kaliteli su kullanımına ihtiyaç olmayan durumlarda proses suyunun geri kullanımı ekonomik olarak da avantaj yaratabilmektedir. Örneğin, elektronik endüstrisi gibi neredeyse distile nitelikte su gereksinimi olan endüstrilerde bu tip suların kullanımı daha nadir görülürken, deri işleme ve tabaklama endüstrisi gibi daha düşük kalitede su gereksinimi olan tesislerde kullanımı oldukça yaygın olabilmektedir. Ülkemiz özelinde, TUİK’in verilerine göre imalat sanayinde tüketilen suyun yaklaşık %34’lük kısmı geri kullanılabilmektedir. Suyun geri kullanıldığı sektörler arasında metal (%47), gıda (%26) ve kağıt (%21) sektörleri başta gelmektedir. Bu çerçevede, sanayinin diğer gruplarında da (örneğin tekstil sanayisinde) tesis içi kontrol ile suyun yeniden kullanımının artırılabileceği konusunda çalışmalar yürütülmektedir.

Bu makalede, yukarıda verilen değerlendirmeler çerçevesinde atıksuların geri kullanım potansiyeline dikkat çekilerek, Organize Sanayi Bölgesi (OSB) özelinde atıksu arıtma tesisinden çıkan arıtılmış suyun yeniden kullanılması potansiyeli ve uygun arıtma seçenekleri (ileri arıtma tesisi) irdelenmiştir.

Organize Sanayi Bölgesinin (OSB) ve Atıksu Arıtma Tesisinin Tanıtılması
Çalışma, 1990 yılından bu yana faaliyet gösteren, farklı sektörlerde 526 firmanın üretim yaptığı bir Organize Sanayi Bölgesi’nde (OSB) yürütülmüştür. Bölgede yer alan işletmeler tekstil, hazır giyim, makine, otomotiv yan sanayi, metal, plastik, kimya, gıda, elektrik ve elektronik sektörlerinde yoğunlaşmıştır. Bölgedeki kurulu sanayi tesislerinin üretim faaliyetlerinden oluşan atıksular uygun ön arıtma işlemlerinden geçirilerek OSB’ye ait kanalizasyon sistemine verilmekte, kanalizasyon sistemi ile toplanan atıksular OSB’deki merkezi atıksu arıtma tesisinde arıtılmaktadır. Arıtma tesisi İzmir civarında yapılan ilk atıksu arıtma tesislerinden biri olup tesisin nihai kapasitesi 21000 m3/gün’dür. 1993 yılında 12.000 m3/gün kapasite ile çalışmaya başlamış, 2000 yılında kapasite artışı yapılarak 21000 m3/gün mertebesine ulaşmıştır. AAT fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtma ünitelerinden oluşmaktadır. Fiziksel arıtma amacıyla ızgara, havalandırmalı kum ve yağ tutucu, dengeleme havuzu bulunmaktadır. Fiziksel arıtmayı takiben koagülasyon, flokülasyon işlemlerinin uygulandığı ve flokların çökeltilerek ortamdan uzaklaştırıldığı kimyasal arıtma kademesi yer almaktadır. Kimyasal arıtma işleminden sonra biyolojik arıtma uygulanmakta ve arıtılmış sular alıcı ortama deşarj edilmektedir. Arıtma sürecinde oluşan çamur yoğunlaştırma, susuzlaştırma (Beltpress) ve kurutma (kurutma yatakları) işlemlerinin ardından yönetmeliklere uygun olarak bertaraf edilmektedir.

İleri Arıtma Tesisi (İAT) Tasarım Verilerin Belirlenmesi
Arıtılmış suyun geri (tekrar) kullanılması amacıyla planlanan İleri Arıtma Tesisinin (İAT) proses seçimi ve tasarımı için incelenen parametreler (i) debi, (ii) ham su (İAT giriş) kalite özellikleri, (iii) istenen ürün suyu özellikleri (İAT çıkış), (iv) İAT’den çıkan atık miktarı ve özelliği olarak sıralanabilir.

Kapasitenin Belirlenmesi
Arıtma tesisi kapasitesinin belirlenmesinde “debi”, yani tesiste işlem görecek günlük atıksu miktarı, tesisin kapasitesini belirleyen ana unsurdur. Çalışmada AAT’nden çıkan sular, İAT’nde işlem göreceğinden, AAT’ye gelen atıksu miktarı tesis kapasitesini belirlemede kullanılmıştır. Bu süreçte arıtma çamuru ile birlikte uzaklaşan su miktarı ve benzeri diğer kayıplar ihmal edilmiştir. Bu amaçla 2007 Ocak-2010 Nisan dönemini kapsayan 40 aylık dönemde, arıtma tesisine gelen günlük ortalama su miktarındaki değişimler incelenmiş ve Şekil 1’de grafiksel olarak sunulmuştur. Debi değerleri Ağustos-Eylül-Ekim aylarında daha düşük olup, kış aylarında yüksektir. 40 aylık dönem verileri değerlendirildiğinde günlük ortalama atıksu miktarının yaklaşık 7290 m3/gün olduğu belirlenmiştir. Tesise gelen su miktarı, verilerin %90’nında (36 aylık veriye karşı gelen) yaklaşık 8900 m3/gün’den daha azdır. Mevcut veriler ve IAOSB yönetimi ile yapılan görüşmeler sonucunda İAT’nin giriş debisinin (kapasite) 10000 m3/gün olarak alınması uygun görülmüştür.

İleri Arıtma Tesisine Giren Suyun Kalitesinin Belirlenmesi
İleri arıtma amacıyla kullanılacak ünitelerin belirlenmesi için İAT’ye giren ham su özellikleri (başka bir ifade ile AAT’den çıkan atıksu özellikleri) ile istenen su (ürün suyu) özelliklerinin ortaya konması gerekir. Bu noktada, seçilen sistemin kısıtları da (membran sistem ise membranın yapısı ve özellikleri vb.) belirleyici olmaktadır. Çalışmada ham su özellikleri (İAT giriş) olarak, AAT’nden çıkan arıtılmış suya dair kalite parametreleri kullanılmıştır. İstenen su (ürün suyu) özellikleri olarak ise halihazırda OSB’ne verilen şebeke suyu özellikleri ve İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik kapsamında yer alan kalite parametreleri ve OSB işletmelerinin talepleri dikkate alınmıştır.

Atıksu arıtma tesisi çıkış suyu (İAT giriş suyu) özelliklerinin belirlenmesi amacıyla, 2009 Nisan-2010 Nisan tarihleri arasında ayda iki kez alınan numunelerin ölçüm sonuçlarının istatistik analizi yapılmıştır. Bu kapsamda 21 kalite değişkenine ait verilerin ortalaması ve %90 olasılıkla eşit veya küçük olması muhtemel değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca, İAT’den elde edilecek ürün suyunun OSB’de yer alan işletmelere verilmesi hedeflendiğinden, OSB’de faaliyet gösteren işletmelerin kullanacağı su özelliklerini ortaya koymak amacıyla bir anket çalışması yapılmıştır. Bölge içerisinde yer alan 44 firmanın geri dönüş yaptığı çalışmada, firmaların %45’inin proses suyu elde etmek için şebeke suyuna ilave arıtma işlemi uyguladığı belirlenmiştir. Uygulanan yöntemlerin temelde iletkenlik ve sertlik giderimine yönelik olduğu ve ağırlıklı olarak su yumuşatma (%42), ters ozmoz ve diğer ileri arıtma yöntemlerinden (aktif karbon adsorpsiyonu, elektrodiyaliz vb) oluştuğu ortaya konmuştur. Uygulanan arıtma işlemi sonucunda hedeflenen iletkenlik düzeyinin 100-700 μS/cm arasında değişim gösterdiği ifade edilmiştir (Alpaslan vd., 2011). Buna göre İAT’den elde edilecek su kalitesinin halihazırda verilmekte olan şebeke suyundan düşük kalitede olmaması gerektiği kararına varılmış, bu gerekçeyle İAT çıkış suyu kalitesi İZSU şebekesi su kalitesi değerleri esas alınarak tanımlanmıştır. Şebeke suyunda izlenmeyen kalite parametreleri için ise “İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkındaki Yönetmelik” de yer alan standartlar kullanılmıştır. Tablo 1’de İAT çıkış suyu için istenen kalite parametresi değerleri, şebeke suyu değerleri ve “İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkındaki Yönetmelik” kapsamında yer alan standartlar şeklinde ayrı ayrı belirtilmiştir.

Tablo 1 ile ilgili dikkat çekilmesi gereken birkaç husus bulunmaktadır. Bunlardan birincisi bazı kalite parametrelerinin uzun süreli ölçümlerle izlenmemiş olmasıdır. Bunun temel nedeni, İAT’nin giriş suyu ile AAT çıkış suyunun özdeş olmasıdır. AAT çıkış suyunda yapılan ölçümler alıcı ortam deşarj standartlarının sağlanıp sağlanamadığına yönelik olduğu için çıkış suyundaki analizler SKKY Tablo 19’da yer olan parametrelerle sınırlıdır. Buna karşılık İAT’den çıkan su işletmelerde kullanılacağı için bu suyun kalitesini ortaya koyarken “Şebeke Suyu ve İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkındaki Yönetmelik’teki parametreler esas olmaktadır. Örneğin, AAT çıkışında KOİ, AKM, TP, TKN gibi parametreler ölçülürken, şebeke suyunda bu parametreler izlenmemektedir. Benzer olarak, şebeke suyunda izlenen iletkenlik, toplam çözünmüş katı madde, sodyum, insektisitler, herbisitler, fungisitler, polisiklik aromatik hidrokarbonlar gibi parametrelere AAT çıkışında bakılmamaktadır. Dolayısıyla, İAT’ne giren ve çıkan su özelliklerini tanımlayan parametreler arasında örtüşmeyenler bulunabilmektedir. Bu husustaki eksikliği ortadan kaldırabilmek amacıyla AAT çıkış suyundan örnek alınmış, İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkındaki Yönetmelik kapsamında yer alan parametrelerin analizleri yapılmıştır. Bir kez yapılan bu ölçümün sonuçları da yine Tablo 1’de İAT giriş suyu kolonunda verilmiştir. Ancak, anlamlı olmayacağı için istatistik olarak değerlendirilmemiş, bir tek veriden oluşan ölçüm sonuçları olarak tabloya eklenmiştir.

Sonuçlar ve Değerlendirme
İAT’nin tasarlanması ile ilgili olarak, kalite parametrelerine bakılarak alternatif arıtma akım diyagramları oluşturulmaya çalışılmıştır. Bunun için İAT’nin giriş ve çıkışı için aynı tür parametrelerden oluşan iki veri seti hazırlanması, dolayısıyla girdi parametrelerinin İAT marifetiyle ne tür çıktı parametrelerine dönüşebileceğinin öngörülmesi amaçlanmıştır. Ancak halihazır durumda, İAT’nin girdi veri setine esas olan mevcut AAT çıkışında, Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği’nin ilgili tablosunda yer alan parametreler izlendiği için İAT’nin çıktı veri setine esas olacak şebeke suyu kalitesini tanımlayan birçok parametre bulunmamaktadır. Bu nedenle debi değerlerinde olduğu gibi uzun süreli ölçümler ve bunların istatistik analiz esas alınarak bir değer belirlemek etmek yerine birkaç (bazı parametrelerde tek seferlik) ölçüm yapılarak, elde edilen sonuçlar kullanılmıştır. Bu verilere göre, AAT çıkış suyunda (İAT girişi) florür, klorür, sülfat gibi iyonların konsantrasyonları, şebeke suyu ile karşılaştırıldığında, oldukça yüksek bulunmuştur. Benzer olarak suda bulunan tuzların ve çözünmüş bileşiklerin bir göstergesi olarak iletkenlik ve toplam çözünmüş katı madde içerikleri, gerek şebeke suyundan, gerekse de standartlardan yüksek değerlerde tespit edilmiştir. Sertlik bir başka sorun yaratabilecek parametre olup, AAT çıkış suyunda belirlenen bir diğer kirlilik parametresi olmuştur. Bunlara ek olarak toplam krom, çinko, kurşun, nikel gibi ağır metaller ile demir ve mangan gibi metal iyonları da yüksek değerlerde ölçülmüştür. Suda bulunabilecek organik bileşikleri göstermesi bakımından toplam organik karbon ölçümü yapılmış, değerler olması gerekenin üstünde olmuştur. Bu durum AAT çıkışında izlenen KOİ, BOİ gibi kalite parametreleri ile birlikte değerlendirildiğinde AAT çıkış suyunun organik karbon bileşikleri içerdiği ve İAT’nde kontrolünün gerektiği düşünülmektedir. Ayrıca, yine AAT çıkışında azot bileşiklerinin olması gereken değerlerin üzerinde ölçüldüğü de söylenebilir.

Arıtılmış suyun geri kullanılabilmesi için veya başka bir ifadeyle kalitesinin su şebekesinden alınan su kalitesine yükseltilmesi için konvansiyonel atıksu arıtma işlemlerinden sonra suda kalan çözünmüş formdaki kirliliklerin ve katı maddelerin giderilmesi gerekmektedir. Bu amaçla, mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, elektrodiyaliz, distilasyon ve ters ozmoz gibi sistemlerinin tek başına veya birkaçının birlikte kullanılabileceği (seri) değerlendirilmiştir. Suda çözünmüş iyonların yüksek miktarda olması, organik bileşikler ve yağ içermesi, ters ozmoz ünitesinden önce ön arıtma niteliğinde yağ tutucu, koagülasyon/flokülasyon, kum filtrasyonu, mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon gibi ünitelerin bulunması gereğini ortaya çıkmıştır. Bu konfigürasyonlar ile İAT çıkışında istenilen nitelikte su elde edilebilmesi mümkündür.

Ayrıca, İAT’nin işletimi sırasında bir taraftan ürün suyu elde edilirken, diğer taraftan da atıksuda bulunan kirliliklerin tutulması sonucunda “atık” oluşmaktadır. Oluşacak atıkların da mevzuata uygun biçimde bertaraf edilmesi önemli bir gereklilik olup, yöntem belirleme ve tesis tasarımı aşamalarında gözönünde bulundurulmalıdır. Özellikle ters ozmoz gibi membran esaslı yöntemlerin kullanıldığı durumlarda arıtma sonucu ortaya çıkan atığın (brine) bertarafının nasıl olacağının belirlenmesi önemlidir. Bilindiği gibi ülkemizde bu konudaki yasal bir netlik henüz sağlanmamıştır. Uygulamalar bir takım içtihada dayalı yaklaşımlarla sürdürülmektedir. Ancak, işletmelerin bu hususu da dikkate alıp kuracakları tesiste atık bertarafı ile ilgili önlemleri tanımlamış olması gereklidir.

Kaynaklar:

• Alpaslan, M.N., Tanık, A., Dölgen, D. (2008) Türkiye’de Su Yönetiminin Durumu: Sorunlar ve Öneriler”. TÜSİAD Yayın no: T/2008-09/469, ISBN: 978-9944-405-42-3.
• Alpaslan, M.N., Özer, A., Dölgen, D., Boyacıoğlu, H., Sarptaş, H. (2011) İzmir Atatürk OSB Arıtılmış Atıksu Geri Kullanım Projesi-Nihai Rapor, DEÜ, Döner Sermaye Projesi.
• Asano, T., Burton, F., Leverenz, H., Tsuchihashi, R., Tchobanoglous, G. (2007): Water Reuse: Issues, Technologies and Applications. MetCalf&Eddy, Inc., 1st ed.
• Huston, S. S., Barber, N. L., Kenny, J. F., Lumia, D. S. and Maupin, M. A. (2004) Estimated Use of Water in the United States in 2000, Circular 1268, U.S. Geological Survey, Reston, VA.
• Juud ve Jefferson, (2003). Membranes for Industrial Wastewater Recovery and Re-use. Elsevier Ltd.
• U.S. EPA (1980) Guidelines for Water Reuse, EPA-600/8-80-036, Municipal Environmental Research, Laboratory, U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, OH.

 

---

R E K L A M