22 Haziran 2016 | TEKNÄ°K MAKALE 94. Sayı (Mayıs 2016)

Habibe Serez / Y. Lisans Öğrencisi, Ege Üniversitesi, Müh. Fakültesi, Kimya Müh. Böl. Özlem Dağlı / Y. Lisans Öğrencisi, Ege Üniversitesi, Fen Bil. Ens. Biyoteknoloji ABD Prof. Dr. Rahime OraL / Ege Üniversitesi, Su Ürünleri Fakültesi Doç. Dr. Aslı GüneŞ / Ege Üniversitesi, Bayındır Meslek Yüksek Okulu Prof. Dr. Mithat YükseL / Ege Üniversitesi, Müh. Fakültesi, Kimya Müh. Bölümü Taylan Ö. PeK / Çevre Y. Müh., İTOB-OSB Prof. Dr. Nalan KabaY / Ege Üniversitesi, Müh. Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü

ÖZET
Atıksuların arıtımı, bir taraftan su kaynaklarının azalması ve diğer taraftan da atıksuların çevreye zarar vermeden güvenli bir şekilde bertarafı için her geçen gün daha büyük önem kazanmaktadır. Atıksu arıtımında aktif çamur, membran biyoreaktör (MBR), adsorpsiyon, ters ozmos (RO) gibi çeşitli yöntemler uygulanmaktadır.
Son yıllarda atıksuların arıtımında bitkisel arıtım gibi alternatif arıtma yöntemleri de uygulanmaya başlanmıştır. Bu yöntemlerin atıksuların arıtımında kullanımı da giderek güncellik kazanmaktadır. Bu tür arıtma yöntemleri ekonomik olmakla birlikte yüksek verimliliğe de sahiptir. Bitkilerle arıtım, kolay uygulanabilir ve doğaya zarar vermeyen bir yöntem olduğu için tercih edilmektedir.
Su bitkileri ile atıksulardan ağır metallerin uzaklaştırılmasında da ümit verici sonuçlar elde edilmiştir. Bu bitkiler, kökleri sayesinde suda bulunan toksik maddeleri kendi yaşamsal ve metabolik faaliyetleri için kullanarak, atıksuların temizlenmesini sağlamaktadırlar. Ayrıca bu bitkiler yüksek oranda biyokütle içerdikleri için biyogaz üretiminde de kullanılabilirler. Bu çalışmada, bir enerji bitkisi olan Su Sümbülü’nün ITOB Organize Sanayi Bölgesi’nde atıksu arıtımında kullanılabilirliği incelenmiştir.

GİRİŞ
Su kaynaklarının hızla azalması, dünya nüfusunun hızla artışı, endüstriyel ve evsel kaynaklı atıksuların tahliyesinde artan sıkı denetimler nedeniyle uygun arıtım ve güvenli atıksu bertarafına ilişkin atıksuların deşarj edilmesini düzenleyen kurumlara büyük sorumluluklar yüklemektedir. Azot ve fosfor içeren organik ve inorganik kirleticilerin sucul yaşama girmeleri, suyun çözünmüş oksijen miktarını tüketen, insan sağlığı ve akuatik yaşam için ciddi bir tehdit olan ötrofikasyona sebep olur [1]. Çevreyle ilgili artan endişeler nedeniyle atıksu sorununu en aza indirmek için uygun maliyetli ve çevre dostu yeni yöntemlerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu doğrultuda, uygulamaya başlanan biyofiltrasyon, su kirliliği problemini çözmek için kullanılan uygun yöntemlerden biridir [2].

Biyolojik filtrasyon sistemleri evsel ve endüstriyel kaynaklı atıksuların kalitesini artırmak için dünya çapında uygulanan, sucul bitkilerin kullanıldığı doğal yöntemlerdir. Bu tür biyofiltrasyon sistemlerinde, organik maddelerin mikrobiyal bozunumu için geniş bir yüzey alanı sağlayarak biyofiltre görevi gören sucul bitkilerden kullanılmaktadır. Son yıllarda, biyolojik filtrasyon sistemlerin veya köklü ve serbest yüzen su bitkileriyle oluşturulan sulak alanların, evsel ve endüstriyel nitelikte atıksuların arıtımı için kullanımı oldukça yaygındır [1]. Bu sistemlerin kullanım ve bakım maliyetleri de oldukça düşüktür [2].

Atıksuda bulunan ağır metaller de ciddi çevre sorunlarına yol açmakta ve insan sağlığı için büyük risk oluşturmaktadır [3]. Sucul bitkiler, atıksularda bulunan organik kirleticileri, ağır metalleri ve radyoaktif elementleri bünyelerine alarak atıksulardan giderebilmektedir. Son yıllarda sucul bitkilerin kullanıldığı arıtma sistemleri düşük maliyetli, çevre dostu, yerinde uygulanabilir ve güneş enerjisiyle entegre edilebilen sistemler oldukları için tercih edilmektedirler. “Su Sümbülü”nün kullanıldığı arıtma sistemlerinde ise atıksu arıtma veriminin oldukça yüksek olduğu belirtilmektedir [4].

Çeşitli sucul bitkiler, azot ve fosfor gibi ötrofikasyona neden olan elementleri uzaklaştırarak suyun temizlenmesinde biyofiltre olarak kullanılmıştır. Sucul bitkilerin ağır metalleri bünyelerinde biriktirme potansiyelleri büyüktür. Bu bitkiler Cu, Cd, Zn, Cr, Fe, Ni, Pb, Au, Pt gibi metalleri ve U gibi radyoaktif elementleri bile giderebilmektedirler [2].

Su Sümbülü (Water Hyacinth), Güney Amerika’nın tropikal ve alt tropikal iklimlerinde görülen, ancak son zamanlarda tüm tropik iklimlerde yaygınlaşan, tüm yıl boyunca yaşayan bir su bitkisidir. Bu bitki sulamada, enerji üretimi ve nehir ulaşımında ciddi sorunlara yol açan, hızlı ve yoğun yayılıp büyümesi sebebiyle dünya çapında dikkat çeken zararlı bir bitki çeşididir [5]. Bu zararlı etkilerinden dolayı canavar bitki olarak nitelendirilmektedir [6]. Ancak bu zararlı etkilerinin yanı sıra sudaki kirlilikleri bünyesine alarak, kirliliklerin sudan uzaklaştırılmasını sağlar. Sudan aldıkları kirlilikleri, metabolik faaliyetleri için kullanır [5, 7]. Su sümbülü iyi gelişmiş lifli kök sistemi bulunan ve büyük biyokütleye sahip, hızlı büyüyen ve suda yüzen bir bitki türüdür. Aynı zamanda çeşitli su koşullarına kolaylıkla uyum sağlar ve su ortamından ağır metallerin uzaklaştırılmasında önemli bir rol oynar [7].

Bu çalışmada, su sümbülünün atıksu arıtımındaki etkisi incelenmiştir. Çalışmalar, İTOB Organize Sanayi Bölgesi Atıksu Arıtma Tesisi sahasında yapılmıştır. Araştırmalarda su sümbülü bitkisinin farklı niteliklerde olan atık suların arıtımında kullanılabilirliği incelenmiştir.


Şekil 1. Deney sonunda model çözeltide yetişen Su Sümbülleri (kontrol grubu)

MATERYAL VE METOD
Bu çalışma İTOB Organize Sanayi Bölgesi’nde, farklı özellikteki atıksular kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Denemelerde 3,0x1,0x0.5 m boyutlarında polyester tanklar kullanılmıştır. Her bir tanka sırasıyla birer m3 kaba filtrasyonu yapılmış dengeleme havuzundan gelen ham atıksu, işletmenin membran biyoreaktör (MBR) arıtma sistemi çıkış suyu ve kontrol grubu su doldurulmuştur. Yine her tanka önceden belirlenmiş miktarlarda Su Sümbülü bitkisi ilave edilerek, bitkinin farklı ortamlardaki büyümesi izlenmiştir. Beş hafta sonunda Su Sümbüllerinin ağırlıkları ölçülerek karşılaştırma yapılmıştır. Bu tanklarda suyun karıştırılması amacıyla bir pompa yardımıyla belirli zamanlarda su devridaim işlemi yapılmış ve su örnekleri alınmıştır. Bu örneklerde su kalitesini incelemek için toplam çözünmüş katı (TÇK), iletkenlik, tuzluluk, pH, çözünmüş oksijen değerleri ölçülmüştür.

Tablo 1. Deney başlangıcında ve sonunda ölçüm sonuçları


SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Denemelerin başlangıcında ve beş hafta sonunda tanklardan alınan örneklere ilişkin ölçüm sonuçları Tablo 1’de gösterilmiştir.
Beş haftalık dönem sonunda farklı ortamlarda yetişen su sümbüllerinin fotoğrafları Şekil 1-3’te gösterilmiştir.
Şekil 2 ve 3 karşılaştırıldığında; atıksuda yetişen bitki büyümesinin (Şekil 2), MBR çıkış suyundaki bitki büyümesine göre (Şekil 3) daha iyi ve canlı olduğu görülür. Bunun nedeniyse atıksudaki besin miktarının MBR çıkış suyundaki besin miktarından daha fazla olmasıyla açıklanabilir.


Şekil 2. Deney sonunda atıksuda yetişen Su Sümbülleri


Şekil 3. Deney sonunda MBR çıkış suyunda yetişen Su Sümbülleri

Tablo 2. Bitkilerin deney başlangıç ve bitiş ağırlıkları


Tablo 2’de görüldüğü gibi her ortamda yetişen bitkilerin deney sonunda ıslak ağırlıklarında belirli bir artış gözlenmiştir.
Yapılan çalışmalar sonucunda, MBR çıkış suyunda yetişen bitkilerde dördüncü haftadan sonra bitkiye besin ortamı sağlayan maddelerin azalmış olmasından dolayı gelişmelerin yavaşladığı, durduğu ve canlılıklarını yitirmeye başladıkları gözlenmiştir. En iyi gelişme ise ham atıksuda yetişen bitkilerde gözlenmiştir. Çünkü ham atıksuda bulunan, bitkinin büyümesine yardımcı olan azotlu bileşik derişimi oldukça yüksektir.
Bu çalışma gözönüne alındığında, atıksuyun içerisinde Su Sümbülü yetiştirildikten sonra uygun şekilde bertaraf edilmesi önerilmektedir.
Bu sayede içerisindeki organik kirlilikler biyokütleye dönüştürülerek biyogaz şeklinde enerji üretiminde kullanılabilecek ve biyogaz üretiminden sonra kalan organik bakiye ise tarımda zemin düzenleyici madde şeklinde değerlendirilebilecektir.

KAYNAKLAR
[1]    Kumari M., Tripathi, B. D., Effect of Aeration and Mixed Culture of Eichhornia Crassipes and Salvinia Natans on Removal of Wastewater Pollutants, Ecological Engineering 62, pp. 48-53, 2014.
[2]    Tripathi, S., Tripathi, B.D., Efficiency of Combined Process of Ozone and Bio-filtration in the Treatment of Secondary Effluent, Bioresource Technology 102, pp. 6850-6856, 2011.
[3]    Miretzky, P., Saralegui, A., Cirelli, A. F., Simultaneous Heavy Metal Removal Mechanism by Dead Macrophytes, Chemosphere 62, pp. 247-254, 2006.
[4]    Ali, H., Khan, E., Sajad, M. A., Phytoremediation of Heavy Metals-Concepts and Applications, Review, Chemosphere 91, pp. 869-881, 2013.
[5]    Shahabaldin, R., Mohanadoss, P., Din, M. F., Songip, A. R., Sairan, F., Chelliapan, S., The Diverse Applications of Water Hyacinth with Main Focus on Sustainable Energy and Production for New Era: An overview,  Renewable and Sustainable Energy Reviews 41, pp. 943–954, 2015.
[6]    http://www.sciencelog.net/2015/03/aquatic-weed-water-hyacinth-control.html, Eylül 2015’te erişildi.
[7]     Malik, A., Environmental Challenge vis a vis Opportunity:
    The Case of Water Hyacinth, Environment International 33, pp. 122-138, 2007.

 

---

R E K L A M