Suların Arıtılması Dersi Bölüm 1…Su Tasfiyesine Giriş

Su Tasfiyesinin Gayesi İçme suyu tasfiyesinden gaye, suyun kullanma maksadına uygun hale getirilmesidir. Tabiatta mevcut su kaynakları, bazı istisnalar dışında içme, kullanma ve sanayi su ihtiyaçları için doğrudan doğruya kullanılmaya müsait değillerdir. Bu yüzden suların bir tasfiye işleminden geçirilmesi icap eder.

İçme Sularının Özellikleri İçme ve kullanma sularında istenilen ve istenmeyen vasıfları beş grupta toplamak mümkündür. Su, kokusuz, renksiz, berrak, ve içimi serinletici olmalıdır. Su hastalık yapan mikroorganizma ihtiva etmemelidir. Suda sağlığa zararlı kimyasal maddeler bulunmamalıdır. Su, kullanma maksatlarına uygun olmalıdır. Sular agresif olmamalıdır.

Su, kokusuz, renksiz, içimi lezzetli olmalıdır Sularda fenoller, yağlar gibi suya kötü koku ve tat veren maddeler olmamalı, sular, renksiz, berrak ve içilebilecek sıcaklıkta olmalıdır. İçme suyu için en uygun sıcaklık 8 ile 12°C dir. Ayrıca sulardaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu 5mg/lt den büyük olmalıdır.

Suda Hastalık Yapan Organizmalar Olmamalıdır. Suda bulunabilen bazı mikroorganizmalar çeşitli hastalıklara sebep olurlar. Bu çeşit hastalıklara ‘suyun sebep olduğu hastalıklar’ denir. Sudan geçen bazı hastalıklar ve hastalığın sebebi olan organizmalar cetvel 1.1’ de verilmiştir.

Cetvel 1.1’ de verilen organizmalardan başka bulaşıcı hepatitis virüsü, su diyaresi virüsleri gibi bazı virüsler de sudan geçerek hastalık yaparlar. Halk arasında ‘kara sarılık’ denen hastalığa sebep olan hepatitis virüsünün su ile geçmesi ve hastalık yapabilmesi için kuvvetli bir kirlenmenin gerekli olduğu ileri sürülmüştür. Hepatitis virüsü, iyi şekilde işletilen yumaklaştırma, çöktürme ve filtrasyon kısımlarından meydana gelen bir tasfiye tesisinde %90-99 oranında tutulabilmektedir. Hastalık AdıOrganizma Basilli DizanteriShigella dysenterial TifoSalmonella typhi KoleraVibro Cholera Amibli DizanteriEntamoeba Histolytica Çocuk FelciÇocuk Felci Virüsü SarılıkHapatitis Virüsü Cetvel 1.1. Sudan Geçen Hastalıklar

Hastalık etkenleri olan yukarıda belirtilen mikroorganizmaların biyolojik muayeneleri zordur. Bu yüzden gösterge ‘indikatör’ organizmalar kullanılır. Bunlar; Koliform bakterisi, bilhassa E.coli olarak bilinen Escherichia Coli Streptococcus Feacalis Clostridium Perfringens Sporları E.colinin, sularda bulunması, zararlı organizmaların mevcudiyetinin bir işaretidir. Dışkının 1gramında adet E.coli bulunur. Bu sebeple bir içme suyu kaynağı tahlil edildiğinde E.coli bulunmuşsa, bu kaynağın insan, memeli hayvan veya kuşların dışkısıyla kirlendiği anlaşılır.

İçme sularının bakteriyolojik olarak kirlenip kirlenmediklerini kontrol için su numuneleri alınarak tahlilleri yapılmalıdır. Dezenfekte edilen sularda haftada bir numune alınır. Dezenfekte edilmeyen sularda numune alma aralığı ise TS 266’ da nüfusa bağlı olarak verilmiştir. NüfusEn fazla numune alma aralığı ay ay hafta gün den büyük1 gün Dezenfekte edilmeyen sular için en fazla numune alma aralıkları cetvel 1.2 de gösterilmiştir. Cetvel 1.2. Dezenfekte edilmeyen sular için numune alma aralıkları

Avrupa İçme Standartlarına Göre; İçme suyu şebekesine girişlerinden alınan 100 ml numunelerde koliform grubundan herhangi bir bakteri bulunmamalıdır. İçme suyu şebekesinden alınan 100ml’lik numunelerden %95’ inde koliform grubundan herhangi bir bakteri olmamalıdır. Bu 100 numune tahlil edildiği zaman en fazla 5 numunede koliform grubu bakterilerin bulunmasına müsaade edilebileceği manasına gelir. Buna göre ‘en muhtemel sayı’ 5 EMS = = 0.5 x adet/ml = 0.5 /lt 100 x 100 olarak elde edilir. O halde Avrupa İçme Suyu Standardı kolifrorm bakterileri için EMS ≤ 0.5 / litredir.

Suda Sağlığa Zararlı Kimyasal Maddeler Olmamalıdır Bazı kimyasal maddeler zehirli tesir gösterir. Arsenik, kadmiyum, krom, kurşun, civa, selenyum zehirli maddelerdir Arsenik metalik olarak (özellikle toz halinde) zehirsizdir. Ancak su, hatta havadaki nem ile birleştiği zaman arsenik trioksite (As 2 O 3 ) dönüşür. Bu çok zehirli bir maddedir. Arsenik zehirlenmelerinde felç, sinir sistemi bozuklukları görülür. İnorganik arsenik bileşiklerinin kanser yapıcı tesir göstermekte olduğu da ileri sürülmüştür. Civanın vücutta yığılması neticesi, başlangıç arazları olarak baş ağrısı, yorgunluk, kol ve bacaklarda ağrılar görülür. Diş etleri iltihaplanır. Diş etlerinde mavi-mor ‘civa çizgisi’ husule gelir. Kişide ruhi bozukluklar, hafıza zayıflıkları, gövde, kol ve ayaklarda duygu bozuklukları ortaya çıkar. Kadriyun ve bileşikleri, şahıslarda baş ağrısı, susuzluk hissi, boğazda kuruluk, sinirlilik ve kuvvetli tahriş öksürüğü gibi rahatsızlıklara sebep olur. Kromun ülser, bronşit, akciğer ve böbrek hastalılarına sebep olduğu bilinmektedir.

Kurşun ve bileşikleri, iştahsızlık, karın ağrıları, yorgunluk, vücutta umumi zafiyet hali, kurşun felçleri ve duyu organları bozukluklarına sebep olur. Baryum, kaslara ve kalp adalelerine, damarlar ve sinir sistemine zararlı tesirler yapmaktadır. Nitrat, bilhassa bebeklerde, ‘süt çocuğu siyanozu’ na sebep olur. Bunun sebebi bazı bakterilerin nitratları indirgeyerek nitritlere dönüştürmesi ve meydana gelen fazla miktardaki nitritin emilerek kandaki hemoglobini methemoglobine çevirmesidir. Bunun neticesi olarak oksijen dokulara taşınamadığından bebek ölümleri ortaya çıkar. Florür, sularda bir miktar bulunursa diş çürümelerine karşı koruyucu bit tesir göstermektedir. Ancak florürün fazla miktarda alınması zehirli etki yapar. Kişide iştah azalır, omurga ve bacak kemiklerinde sertleşme husule gelir. Radyoaktif maddeler, bilhassa nükleer silah denemeleri, ve nükleer santrallerin artıkları sebebiyle içme suları kirlenmektedir. Suda amonyum (NH 4 + )’ ün bulunması, suyun kullanılmış sularla kirlendiğini ve kirlenmemin süre bakımından uzak olmadığını gösterir. Klorür (Cl - ), suda umumiyetle sodyum klorür (NaCl) şeklinde bulunur. Suda fazla miktarda NaCl bulunması halinde suya insan veya hayvan idrarının karışmış olduğu düşünülebilir. Ancak deniz kenarındaki su kaynaklarında tatlı suya, denizden tuzlu su karışabileceği hatırdan çıkarılmamalıdır. Netice olarak, sağlığa zararlı maddelerin içme sularındaki konsantrasyonları (muhtevaları) belli bir değerden fazla olmamalıdır. Bu değerler çeşitli standartlarda belirtilmiştir.

Sular Kullanma Maksatlarına Elverişli Olmalıdır Sular içme suyu ve sanayide kullanma suları olarak kullanılabilir. İçme suyu olarak kullanılması halinde sudaki demir ve manganez muhtevaları düşük olmalıdır. Demir, bilhassa yeraltı sularında (2) değerlikli Fe ++ olarak, umumiyetle demir bikarbonat Fe(HCO 3 ) 2 şeklinde bulunur. Fe ++, oksijenle temas ederse sarı- kırmızı bir bileşik olan demir hidroksit halinde çökelir. Bu sebeple suyun tadı ve rengi değişir. 4Fe + + O H 2 O 4Fe(OH) 3 + 8H + şeklindedir. *** Suda bulunan demir, buralarda demir bakterilerinin çoğalmasına ve boruların tıkanmasına sebep olur. İki değerlikli manganez de demire benzer özellikler gösterir. Reaksiyon; 6Mn O 2 + 6H 2 O 6MnO H + şeklindedir. Mangan dioksit siyah bir çökelek halinde çökelir. Suyun sertliğinin de kullanma maksatlarına uygun olması icap eder.

İçme Suları Agresif Olmamalıdır Suların agresifliği, serbest karbondioksit (CO 2 ) ile bikarbonat (HCO 3 - ) iyonunun dengede olmamasından ileri gelir. Suların agresifliği, boruların korozyonuna (aşınmasına) sebep olur, onların kısa zamanda harap olmalarına, dolayısıyla ilave masraflara yol açar. Ayrıca boruların aşınması halinde borudan ayrılan elementler suyun evsafının bozulmasına sebep olur. Suların agresif olup olmadıklarının tayininde umumiyetle Tilman Eğrisi ile Langelier indeksi kullanılmaktadır.

1.3. İçme Suyu Standartları İçme sularının renksiz, berrak olması, hastalık yapıcı mikroorganizmaları, zararlı kimyasal maddeleri ihtiva etmemesi ve agresif olmaması gerektiği belirtilmiştir. Sularda bu şartları sağlamak ve suda bulunması arzu edilmeyen maddelerin belirli bir seviyenin altında tutmak için çeşitli standartlar geliştirilmiştir. Bunlar arasında dikkate değer olanı Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) tarafından verilen standartlardır. Memleketimiz için kabul edilen içme suyu standardı ise TS-266 olup, cetvel 1.3 de topluca verilmiştir. Diğer standartlar cetvel 1.4 de gösterilmiştir.

2.BÖLÜM TASFİYE METODUNUN SEÇİMİ 2.1. Giriş Suyun kaynaktan alınması, isale edilmesi, tasfiyesi ve tüketiciye dağıtılması su temininin başlıca kısımlarını teşkil eder. Su kaynağının uygun olarak seçilmesi halinde tasfiye işlemleri azaltılabilir. Tasfiye tesislerinin yatırım ve işletme maliyetleri yüksek olduğundan su kaynağının uygun seçimi halinde mühim ölçüde tasarruf sağlanabilir. Bu yüzden mevcut su kaynaklarının özellikleri çok iyi bilinmelidir.

2.2. Su Kaynaklarının Özellikleri ve Kaynak Seçimi Bir kaynaktan alınan suyun kullanma maksatlarına uygun hale getirilmesi için tatbik edilecek tasfiye işlemleri, su kaynağının özelliklerine bağlıdır. Su kaynakları, yeraltı su kaynakları ve yüzey suları olmak üzere iki sınıfta incelenebilir. Yeraltı sularının kalitesi zamanla büyük değişmeler göstermez. Renk dereceleri, bulanıklıkları düşüktür.Ancak fazla miktarda çözünmüş madde ihtiva ederler.Yüzey suları,nehir,göl,baraj ve seddelerden alınan sular olup,su evsafı zamanla büyük değişmeler gösterir.Renk ve bulanıklılığı fazladır.Ayrıca yüzey suları,ev ve sanayi kullanılmış suları ile kirletilmiş olabilir.Bu yüzden organik maddeler, tat ve koku veren maddeler,fenoller,deterjanlar,metaller gibi maddeler de yüzey sularında bulunabilir.Tasfiye tesislerinin projelendirilmesinde bu durumlar göz önünde bulundurulmalıdır. Mevcut su kaynaklarının seçiminde suyun miktarı, kalitesi, suyun temin edileceği yere uzaklığı, tasfiye edilebilme imkanları, suyun miktarında ve evsafında mevsimlik değişmelerin olup olmadığı dikkate alınmalıdır. Bundan başka suyun birim hacminin maliyeti göz önünde bulundurularak en ucuz çözümü veren kaynak tercih edilmelidir. Su ihtiyacına bir kaynağın cevap verememesi ve birçok kaynaklardan su ihtiyacının karşılanması durumunda optimizasyon teknikleri kullanılarak en uygun çözüm yolu bulunmalıdır.

2.3. Tesis Yeri Seçimi Tasfiye tesisi yeri seçilirken tesisin gelecekteki gelişme durumları dikkate alınarak, tesisin yapılacağı arazi kafi büyüklükte seçilmelidir. Arazinin topografyası tesisin çeşitli birimlerini inşa etmek için uygun olmalıdır. İnşaat esnasında malzemenin, alet ve cihazlarının sevki ile, işletme sırasında çeşitli kimyasal maddelerin nakli için tesis yerine karayolu ve demiryolu ile bağlantının kolay olmasına dikkat edilmelidir. Arazinin fiyatı çok yüksek olmamalı, ileriki yıllardaki gelişme için bu yer genişletilebilmelidir. Feyezan durumları, zemin kazısı ve zemin mukavemeti, zemin tavsiyesi ve drenajı tesisin yatırım maliyetine büyük ölçüde tesir ettiğinden, bu hususlar gözden uzak tutulmamalıdır. İsale hattının, tesis yerinden geçirilmesi uygun ve iktisadi olmalıdır. Tesisin inşası ve işletilmesi sırasında lüzumlu olan elektrik enerjisi kolaylıkla temin edilmelidir. Ayrıca tesisin seçileceği yerin tabi güzellik bakımından zengin olması, varsa tarihi ve tabi güzelliklere zarar vermemesi, ayrıca içme suyuna kaynağında yapılabilecek sabotajlar dikkate alınarak tesis yerinin sivil savunma bakımından uygun bir arazi olmasına dikkat edilmelidir.

2.4. Su Tasfiyesinde Maksat ve Temel İşlemler İçme suyu tasfiyesi umumiyetle aşağıdaki maksatlardan biri veya birkaçı için yapılır. Bunlar; Su sıcaklığının düşürülmesi veya yükseltilmesi Renk, bulanıklık, tat ve koku giderilmesi Mikroorganizma giderilmesi Demir ve manganez giderilmesi Amonyum giderilmesi Oksijen konsantrasyonunun yükseltilmesi Asitlerden temizleme Su sertliğinin düşürülmesi Sudaki korrozif özelliğin giderilmesi Tuzluluğun giderilmesi Zararlı kimyasal maddelerin giderilmesi

İçme suları tasfiyesinde yukarıdaki maksatlara ulaşmak için çeşitli temel işlemler yapılır. Bu temel işlemler aşağıda verilmiştir. Gaz transferi veya havalandırma Suya oksijen veya CO2 kazandırmak veya CO2, H2S, CH4 gibi gazları sudan gidermek için uygulanır. Izgaradan Geçirme Yüzücü ve iri maddeleri tutmak için tatbik edilir. Mikro eleklerden geçirme Süspansiyon halindeki maddeleri veya algleri tutmak için uygulanır. Biriktirme Su kalitesini iyileştirmek, konsantrasyondaki salınımları dengelemek için kullanılır. Çöktürme Çökebilen katıları gidermek için yapılır. Yüzdürme Ekseriya yağları ve sudan hafif yüzücü maddeleri sudan ayırmak için tatbik edilir. Suyun pH’ sını ayarlama Suya asit veya baz ilave edilerek suyun PH sının istenilen değere getirilmesi için yapılır.

Hızlı Karıştırma ve Yumaklaştırma Alüminyum ve demir tuzları gibi yumaklaştırıcı maddeleri ham suya ilave etmek suretiyle çökemeyen ve koloidal maddeleri çökebilen yumaklar haline getirerek sudan ayırmak maksadıyla yapılır. Filtrasyon Suyu, daneli malzeme ile teşkil edilmiş filtrelerden geçmek suretiyle sudaki kolloid ve süspansiyon maddelerin tutulması işlemi için kullanılır. Dezenfeksiyon Suda bulunan zararlı mikroorganizmaları bertaraf etmek için tatbik edilir. Kimyasal Stabilizasyon İstenmeyen maddelerin zararsız hale getirilmesi işlemidir. Adsorbsiyon Aktif karbon gibi maddelerle sudaki koku ve tat veren maddelerin tutulması için yapılır. İyon Değiştirme Suyun iyon değiştiricilerden geçirilmesi suretiyle istenmeyen iyonların bir başka iyonla yer değiştirilmesi işlemidir. Kimyasal Çöktürme Suda çözünmüş maddeler, oksidasyonla suda çözünmeyen bileşikler haline getirilerek çöktürme işlemi ile sudan giderilmesi işlemidir. Yukarıda belirtilen işlemler, fiziki ve kimyevi işlemler olup sayıları çoğaltılabilir. Kaynatma, koku ve tat kontrolü, sertlik giderilmesi,demir ve mangan giderilmesi için tatbik edilen işlemler, reverse osmoz gibi metotlar da içme suyu tasfiye işlemleri arasında sayılabilir.

2.5.Tasfiye Akım Şemaları İçme suyu tasfiyesinde en mühim problemlerden biri ham suyun evsafına ve tasfiye edilmiş suyun kullanılma maksatlarına göre en uygun tasfiye akım şemasının seçilmesidir. Ham suyun özellikleri, kaynaktan kaynağa çok büyük değişiklikler gösterebilir. Bazı kaynakların suları çok iyi vasıfta olup,basit bir dezenfeksiyon ile içme suyu şebekesine verilebilir.Bazı su kaynakları,mesela kirlenmiş nehirlerden su alınmasında olduğu gibi,kötü evsafta olduklarından biriktirme,hızlı karıştırma,yumaklaştırma,filtrasyon ve dezenfeksiyon gibi pek çok tasfiye kısımlarını gerektirir.Bundan dolayı,su kaynağında çeşitli parametreler uygun zaman aralıkları ve sayıda ölçülerek,kabul edilen içme suyu standartları ile karşılaştırılmalı ve hangi parametrelerin iyileştirilmesi gerektiği tespit edilmelidir.Müteakiben tasfiye kısımları ve akım şemasına karar verilmelidir.Daha sonra her bir tasfiye çıkışında ve tasfiye edilmiş sudaki su kalitesi parametreleri tahmin edilerek,standartlarla mukayese edilmeli,çeşitli alternatiflerin olması halinde en ucuz çözümü veren hal tarzı tercih edilmelidir.