ISSN: Cilt: 3 Sayı: 3 Eylül TMMOB Çevre Mühendisleri Odası

Transkript

1 T E K N İ K D E R G İ ISSN: Cilt: 3 Sayı: 3 Eylül 2011 TMMOB Çevre Mühendisleri Odası

2 T E K N İ K D E R G İ TMMOB Çevre Mühendisleri Odası Merhaba Akademisyenlerin ve çevre alanındaki bilimsel, teknolojik gelişmeleri takip eden kişi ve kurumların yakından takip ettiği hakemli, bilimsel dergimiz Çevre, Bilim ve Teknoloji yi (ÇBT) sizlerle tekrar buluşturmaktan mutluluk duyuyoruz. Çevre teknolojisinin her geçen gün çeşitlendiği ve geliştiği günümüzde, bu sürece katkı vermek ve halkımızı bilimsel bilgi ile buluşturmak Oda Yönetim Kurulumuzun temel hedefleri arasındadır. Bu niyetle yayın hayatına başlayan ÇBT'nin yeni sayısının editörlüğü değerli hocamız Prof. Dr. Dilek SANİN tarafından yapılmıştır. ÇBT'nin yeniden yayın hayatına başlaması için katkı veren tüm akademisyenlere, kişi ve kurumlara teşekkür ediyoruz. Saygılarımızla, Oda Adına Derginin Sahibi Murat TAŞDEMİR Sorumlu Yazı İşleri Müdürü S. Yeşer ASLANOĞLU Sayı Editörü Prof. Dr. Dilek SANİN ÇBT Yayın Kurulu Prof. Dr. Göksel N. DEMİRER Baran BOZOĞLU Ezgi AKAR Yrd. Doç. Dr. Örgen UĞURLU S. Yeşer ASLANOĞLU Dr. Vedat YILMAZ Hasan Şevki ÇİFÇİ TMMOB Çevre Mühendisleri Odası 10. Dönem Yönetim Kurulu Yazışma Adresi: TMMOB Çevre Mühendisleri Odası Genel Merkezi Adres : Selanik Sok. No:19/11 Kızılay/Ankara E-posta : genelsekreterlik@cmo.org.tr Telefon : HAKEM LİSTESİ: Prof. Dr. Ali DEMİRSOY Prof. Dr. Ali Osman KARABABA Prof. Dr. Ali YILMAZ Prof. Dr. Ayşenur UĞURLU Prof. Dr. Bülent TOPKAYA Prof. Dr. F. Dilek SANİN Prof. Dr. Filiz B. DİLEK Prof. Dr. Göksel N. DEMİRER Prof. Dr. Gülfem BAKAN Prof. Dr. Gürdal TUNCEL Prof. Dr. H. Savaş AYBERK Prof. Dr. Necdet ALPASLAN Prof. Dr. Nesrin ALGAN Prof. Dr. Onur HAMZAOĞLU Doç. Dr. Aykan KARADEMİR Doç. Dr. Azize AYOL Doç. Dr. Deniz DÖLGEN Doç. Dr. Ertan DURMUŞOĞLU Doç. Dr. İpek İMAMOĞLU Doç. Dr. Mihriban ŞENGÜL Doç. Dr. Tayfun ÇINAR Yrd. Doç. Dr. Altunay PERENDECİ Yrd. Doç. Dr. Ayça ERDEM Yrd. Doç. Dr. Ayşe KULEYİN Yrd. Doç. Dr. Ayşegül AKSOY Yrd. Doç. Dr. Emre ALP Yrd. Doç. Dr. Emre Burcu GÜNGÖR Yrd. Doç. Dr. Gönül İÇEMER Yrd. Doç. Dr. Merih AYDINALP KÖKSAL Yrd. Doç. Dr. Örgen UĞURLU Yrd. Doç. Dr. Şenay ÇETİN DOĞRUPARMAK Yrd. Doç. Dr. Tuba Hande ERGÜDER Dr. Vedat YILMAZ Teknik Hazırlık & Baskı Hermes Ofset Kazım Karabekir Cad. Murat Çrş. 39/16 İskitler/ANKARA Tel: AMAÇ: Çevre Bilim ve Teknoloji (ÇBT), TMMOB Çevre Mühendisleri Odası Tarafından yılda iki kez (6 ayda bir) yayımlanan hakemli bilimsel bir dergidir. Bu dergiyle ülkemizde çevre sorunları alanında yapılan özgün, nitelikli ve kapsamlı çalışmaların ilgili kişi ve kuruluşlara ulaştırabilmesi; konu üzerinde ortak bir tartılma platformu oluşturulabilmesi ve karşı karşıya olduğumuz çevre sorunlarına ülkemiz koşullarına uygun, çağdaş ve bilimsel çözümler üretebilmesine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Yukarıda açıklanan amaca uygun nitelikteki makalelere ek olarak bunlara atfen yazılan tartışma/eleştiri notları ile çevre bilimleri ve teknolojileri alanında gerçekleştirilen yayın ve etkinlik tanımlarında da ÇBT'de yer verilmektedir. YAZIM KURALLARI 1- Çevre BilimTeknoloji (ÇBT) dergisinin yazım dilitürkçe'dir. 2- Dergiye gönderilecek makalelera4 (210x297) veya standart mektup (220x280) boyutlu kâğıtlara çift aralıkla ve 12 punto Times New Roman karakteriyle yazılmalıdır. Şekil ve tablolar dahil olmak üzere makale uzunluğu 30 sayfayı aşmamalıdır. 3- Makale, çalışmanın özetini, konu üzerinde bir literatür taraması ve7veya altyapı bilgilerini, kullanılan yöntem ve materyalleri ve bulguları içermelidir. 4- Makalenin Giriş Bölümü'nden önde, kısa bir Özet Bölümü yer almalıdır. Özet Türkçe ve İngilizce olarak, sözlük arasında ve somut bulguları özetler nitelikte hazırlanmalıdır. 5- Anahtar Sözlükler, en fazla altı sözcükten oluşan bir anahtar sözcükler listesi Türkçe ve İngilizce olarak özetin sonuna eklenmelidir. 6- Makalede incelenen konunun yeri, önemi, çalışmanın amacı kısaca açıklandıktan sonra bu konuda daha önce yapılan çalışmalara atıfta bulunmalı ve makaledeki konunun hangi boşluğu dolduracağı, katkısının ne olacağı belirtilmelidir. Bu bölümde, genel ve makale ile ilgisi az bilgiler verilmemesine özen gösterilmelidir. 7- Yapılan çalışma, ilgili literatür ışığında irdelenmeli ve sonuçlar kritik edilmelidir. 8- Yapılan araştırmada kullanılan yöntem açık ve net ifadelerle belirtilmeli, bunlarla ilgili kaynaklar verilmelidir. 9- Uzun literatür ve/veya altyapı bölümlerinden kaçınılmalıdır. 10- Araştırmada elde edilen sonuçlar yalın bir şekilde ifade edilmelidir. 11- Çalışma ile ilgili bir teşekkür yazılacaksa (destekleyen kurumlara veya yardımda bulunan kişilere) kaynaklar kısmından önce verilmelidir. 12- Makalelerde son bölüm olarak, atıfta bulunulan daha önceki çalışmaların bir listesini içeren kaynaklar bölümü olmalıdır. 13- Makale içerisindeki atıflar yazar isimleri ve tarihini belirtir şekilde, örneğin (Angelidaki ve Ahring, 1995) olarak yapılmalıdır. Üç ya da daha fazla yazarlı çalışmalara atıflar, makale içinde (Bhattacharya ve diğerleri, 1996) şeklinde verilmelidir. Aynı anda birden fazla atıf söz konusu olduğunda her bir çalışma (Angelidaki ve Ahring, 1995, Bhattacharya ve diğerleri, 1996) şeklinde noktalı virgülle ayrılmalıdır. 14- Kaynakça bölümündeki ise atıfta bulunulan çalışmalar yazarların soyadlarına göre alfabetik olarak sıralanmalı ve atıfta bulunulan her çalışma için çalışmanın yazarları, ismi, yayınlandığı dergi, cilt, sayı ve sayfa numarası ile birlikte yayınlanma yılı aşağıdaki şekilde belirtilmelidir: Randall, A.W. ve Dague, R.R. (1996) "Enhancement of Granulation and Start-Up in the Anaerobic Sequencing batch Reactor", Water Environment Research, 68/5: SSnoeyink, V.L. ve Jenkinsi, D. (1980) Water Chemistry, JohnWiley Sons Inc., NewYork. Hamner, B. (1996) "What is the relationship between Cleaner Production, Pollution Prevention, Waste Minimization and ISO 14000?" (9Aralık 2003). Çöp Hizmetleri Yönetiimi, Türkiye ve Orta Doğu Amme İdaresi Enstitüsü - TODAİE, UYerel Yönetimler Araştırma ve Eğitim Merkezi, No: 11, Ankara, Nisan Devlet PlanlamaTeşkilatı, Ulusal Çevre Eylem Planı, DPTYayınları,Ankara, KamuYönetimi "Reformu", Bölge KalkınmaAjanslarıYasa Tasarısı Sempozyumu, YAYED - TMMOB Çevre Mühendisleri OdasıAnkara Şubesi,Ankara, 4 Mart Yazarı belli olmayan kaynaklarda belge adı ilk önce yazılmalı, daha sonra tarih, yayıncı veya belgenin alındığı eser, rapor ya da web sitesi belirtilmelidir. 16- Şekil ve tablolar makale içinde uygun yerlere numaralandırılarak yerleştirilmelidir. Tablo başlıkları tablonun üst kısmında ve şekil başlıkları şeklin alt kısmında verilmelidir. Şekil ve tablo başlıkları mümkün olduğunca kısa ve açıklayıcı olmalıdır. Tablo yazıları, 12 punto Times New Roman olmalı ve şekillerde de aynı karakterin kullanılması tercih edilmelidir. şekiller iyi kalitede ve kolay anlaşılabilir netlikte olmalıdır. 17- Makale içerisindeki formüller numaralandırılarak verilmeli, formüllerde geçen sabit ve değişkenler formülden hemen sonra birimleri ile birlikte açıklanmalıdır. 18- Dergide yayınlanacak makalelerde SI birimleri kullanılmalıdır. Farklı birimler kullanmanın zorunlu olduğu koşullarda büyüklüğün SI sistemindeki eşdeğeri parantez içerisinde belirtilmelidir. 19- Yukarıda betimlendiği şekilde yazılan makaleler 1 asıl ve 4 kopya olarak, makalenin MS Word veya Text Only formatında kaydedildiği 1 adet disketle birlikte ÇBT Yayın Sekreterliği'ne gönderilmelidir.

3

4 TMMOB Çevre Mühendisleri Odası T E K N İ K D E R G İ İÇİNDEKİLER Bitkisel Atıklardan Üretilen Aktif Karbon İle Sulu Çözeltiden Cu(II) İyonu Giderimi H.Ferdi GERÇEL ve Özgül GERÇEL...89 E-Atıkların Çevresel Etkileri Ve İkincil Kaynak Olarak Ekonomik Potansiyeli Ersin Yener YAZICI ve Hacı DEVECİ...99 Ses Dalgalarının Petrokimya Endüstrisi Atıksularının Arıtımına Etkisi Rukiye ÖZTEKİN, Delia Teresa SPONZA Nehirlerde Çevresel Akışın Belirlenmesinde Hidrolojik Kuraklığın Etkileri Filiz MALKOÇ, Hilal TUNA, Yüksel MALKOÇ, Mehmet YILDIZ Topraklardan Ağır Metallerin Giderilmesinde Bitkilerin Kullanımı - Fitoekstraksiyon Gülgün DEDE, Ömer Hulusi DEDE, Saim ÖZDEMİR Kuyu İçme Sularının Ozonla Dezenfeksiyonu Feridun DEMİR, Atiye ATGÜDEN Genetik Algoritma Yardımıyla Model Kalibrasyonu: Aşağı Seyhan Nehri Örneği Recep Kaya GÖKTAŞ ve Ayşegül AKSOY Yukarı Akışlı Sabit Yataklı Pilot Ölçekli Anaerobik Proses İçin Dinamik Ve Statik Anfıs Modellerinin Değerlendirilmesi Altunay PERENDECİ, Eric LATRİLLE, Jean Philippe STEYER...187

5 Çevre Bilim & Teknoloji Cilt 2, Say 5, , 2011 TMMOB Çevre Mühendisleri Odası KUYU ÇME SULARININ OZONLA DEZENFEKS YONU Feridun DEM R, Atiye ATGÜDEN Harran Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisli i Bölümü, Osmanbey Kampusu, anl urfa. Özet çme ve kullanma su kaynaklar n n s n rl olmas ndan dolay, bu sular n dezenfeksiyonla tekrar kullan ma haz r hale getirilmesi gerekmektedir. Bu çal mada, kuyu içme suyunun ozonla dezenfeksiyonu yap ld zaman gerçekle en mikrobiyal faaliyetler farkl s cakl k, dozaj, al konma süreleri ve ph de erlerinde incelenmi tir. Bu amaç do rultusunda, Harran Üniversitesi Makine Fabrikas kuyu suyundan numuneler al nm t r. Mikrobiyal aktivitelerin ara t r lmas için su içerisindeki mikroorganizmalar n say lar ozonlamadan önce ve sonra laboratuar ortam nda test kitleri kullan larak incelenmi tir. Mikrobiyal say mdan sonra, su içerisinde ve Coliform, Bacillus subtilis ve Streptococcus faecalis bakterilerine rastlanm t r., Coliform ve Streptococcus faecalis bakterileri üzerinde ozonun çok etkili oldu u gözlemlenmi ve bunlar n %95-%98 oran nda aktivitelerini kaybettikleri görülmü tür. Bu bakterilerin dezenfeksiyon veriminin artan s cakl k, al konma süreleri ve ph de erleri ile artt gözlemlenmi tir. Ancak, as l etkili olan faktörün dozaj oldu u gözlemlenmi tir. Bacillus subtilis bakterilerinin aktivitelerini kaybetmesinde ph de erinin oldukça etkili oldu u gözlemlenmi tir ve dezenfeksiyon verimini %25 den %85-88lere art rm t r. Al konma süresinin art r lmas ve ortamda bulunan asit veya baz iyonlar (H +, OH - ) bu bakterilerin %90-95 oran nda aktivitelerini kaybetmelerini sa lam ve dezenfeksiyonun daha etkili gerçekle ti ini göstermi tir. Anahtar Kelimeler: Ozon, Dezenfeksiyon, çme suyu, Mikrobiyal aktivite OZONE DISINFECTION OF WELL DRINKING WATERS Abstract Since drinking and usable water sources are limited, these should be brought to be ready to use again by disinfection. In this study, microbial activity of drinking water has been investigated when it was disinfected with ozone at different temperature, dosage, residence time and ph values. For this purpose, samples have been taken from drinking water well of Machine Factory of Harran University. To search the microbial activity, population of microorganisms has been investigated in the laboratory using test kits before and after ozonation. After microbial count, and Coliform, Bacillus subtilis and Streptococcus faecalis bacteria have been encountered in the water. It has been observed that ozone was very effective on, Coliform and Streptococcus faecalis bacteria and 95% - 98% of them were inactivated. It has been observed that the disinfection yield of these bacteria was increased with increasing temperature, residence time and ph values. However, it has been observed that the main effective factor was the dosage. It has been observed that ph value was very effective at the inactivation of Bacillus subtilis bacteria and increased the disinfection ef ciency from 25% to 85-88%. Increased residence time and the conditions of acid and base ions (H +, OH - ) have provided 90-95% inactivation of these bacteria and showed that disinfection has come true more effectively. Key Words: Ozone, Disinfection, Drinking water, Microbial activity

6 70 F. DEM R, A. ATGÜDEN 1. Giri Dezenfeksiyon su kaynakl hastal klar n yay lmas n önlemek için patojenik mikroorganizmalar n yok edilmesi veya aktivitelerinin durdurulmas olarak tan mlanabilir. Bir dezenfeksiyonun verimlili i, hedef al nan mikroorganizmay etkilemesine, temas süresine ve dezenfektand n konsantrasyonuna ba l d r. Etkili bir dezenfeksiyonun gerçekle ebilmesi için öncelikle suyun içerisindeki safs zl klar n ar t lmas ve haz r duruma getirilmesi gerekmektedir. Ozonun dezenfektan özelli e sahip oldu u ilk defa 1873 y l nda ke fedilmi ve suyun dezenfeksiyonu için 1893 y l nda Hollandan n Oudshoom bölgesinde kullan lm t r (Evans, 1972; Bicknell ve di erleri, 2002). Bundan sonra içme sular n n dezenfeksiyonu alan nda büyük ilgi görmü tür. Ozon bu ilgisini 1940l y llarda kimyasal silahlar n yap m s ras nda klor gaz eldesi için uygun bir metot bulunmas yla kaybetmi tir (Langlais ve di erleri, 1991). E er klor gaz üretimi için ucuz bir yol bulunmam olsayd, bugün dünyada en yayg n dezenfeksiyon metodu ozonlama olabilirdi. çme sular n n ozon ile dezenfekte edilmesi uygulamalar günümüzde gittikçe artmaktad r. Ozon üç oksijen atomunun bir araya gelmesiyle olu mu bir gazd r ve ayn zamanda oksijenin bir allotropudur. Normal s cakl klarda mavi renkli, keskin ancak ho olmayan kokuya sahip bir gaz olan ozon oldukça kuvvetli bir yükseltgendir. Oksijen gümü ü yükseltgeyemezken, ozon rahatl kla yükseltgeyebilir. nsanlar için zehirli bir etkiye sahiptir ve dü ük dozlarda grip gibi etkilere sebep olur. Ozon gaz n n sudaki çözünürlüü oldukça fazlad r ve oksijenin çözünürlü ü- nün yakla k on kat d r (EPA, 1999; Water ITO, 2002). Ancak ozon, oksijen gibi saf olarak üretilip sat lmaz. Kullan laca yerde havan n içerisindeki oksijenin ozon üreticisi içerisinden geçirilip, yüksek voltajdaki elektrik ark vas tas yla a a daki reaksiyonlara göre üretilir (Chand ve di erleri, 2007; engül, 2002). O 2 (g) + Yüksek Elektrik Voltaj O + O O 2 (g) + O O 3 (g) Bu gaz n su içerisindeki çözünürlü ü ise a a - daki ekildedir. O 3 (g) + H 2 O HO 3 + (aq) + H 2 O 2HO 2 HO 2 + O 3 (g) HO + HO 2 HO 3 + (aq) + OH (aq) HO +2O 2 (g) H 2 O + O 2 (g) Buradaki HO ve HO 2 serbest radikalleri büyük yükseltgeme potansiyellerine sahiptirler ve patojenlerin de dahil oldu u metal tuzlar ve organik maddeler gibi safs zl klara kar reakti erdir (Grasso, 1996; Hsieh ve di erleri, 2002; Kleiser ve Frimmel, 2000; Beltran, 2004; Gujer ve Gunten, 2003). Ozonun patojenler üzerindeki etkisi oldukça fazlad r. Ozonlama için gerekli olan dozaj miktar, klorlama metodunda oldu u gibi C t çarpan na ba l olarak hesaplan r (Jung ve di erleri, 2008; Petala ve di erleri, 2008; Chick, 1908). Ozonun su içerisindeki yar lanma süresi s cakl a ve kirlili in indirgenme potansiyeline ba l olarak yakla k 7 dakikad r. Su içerisindeki bakiye ozon miktar a a daki ekilde hesaplan r (Lovato, 2009).

7 Kuyu çme Sular n n Ozonla Dezenfeksiyonu 71 C t = C o 0,5 (t/7) Burada C o = Ba lang çtaki ozon konsantrasyonu C t = t an ndaki ozon konsantrasyonu Ozon su içerisinde bulunan organik maddelerle de reaksiyona girer ve oksitlenmi organikleri olu turur. Bunlardan baz lar zararl baz lar da zarars z olabilir. Fenolik bile ikler ve ya asitleri ozon taraf ndan yükseltgenirler ve bunlar n neden oldu u tat ve kokular ortamdan giderilebilir. Ozon dezenfeksiyonu sonucunda istenmeyen dezenfeksiyon yan ürünleri olu ur ve bunlar formaldehit ve aldehitler, karboksilik asitler, hidrojen peroksit, bromat, bromometanlar, bromlanm asetik asitler, bromlanm asetonitriller ve ketonlard r (Bull ve Kop er, 1991). Bu dezenfeksiyon yönteminin dezavantaj ise ortamda bakiye dezenfektant n az bulunmas, ebeke sisteminde yeniden biyolojik büyüme probleminin olmas, yüksek maliyeti ve dezenfeksiyon yan ürünlerinin zehirlili i ve do as üzerinde s n rl bilgiye sahip olunmas d r (Demir, 2001; Meunier ve di erleri, 2006). Su da t m ebekesinde bulunan bakiye dezenfektant suya kar abilecek hastal k yap c kirliliklere kar suyu korur. Ozon su içerisinde oldukça reaktif bir maddedir ve bunun yar lanma süresi oldukça k sad r. Bundan dolay, ozonla dezenfeksiyondan sonra su da t m ebekesinde hastal k yap c maddelere kar koruma yapabilmek için ortama klor gibi dezenfeksiyon süresi uzun olan maddeler eklenmelidir. Ozon ayn zamanda su içerisindeki alglerin kontrol alt nda tutulmas n sa lar. Alg hücrelerini yok eder ve bunlar n ar tma tesisinde büyümelerini engeller. Bundan ba ka son zamanlarda ozonun içme sular nda p ht la t r c özelli inin oldu u da bulunmu tur. Ayn zamanda, sudaki mikro kirleticilerin ve pestisitlerin de zararl etkilerinin giderilmesinde kullan l r. Bütün bu faydalar n nedeni ise ozonun yüksek yükseltgeme yetene idir (Selma ve dierleri, 2008; EPA, 1999; Gunten, 2003a; Gunten, 2003b; Gunten ve di erleri, 2001). Ozon suya üç farkl ekilde verilir. Bunlar Gözenekli difüzörler Enjektörler Emisyon türbinleri E er su içerisindeki ozon gaz n n kar m iyi olursa, suyun ar t lmas daha iyi olur ve dezenfeksiyonun daha iyi gerçekle mesi sa lan r. Ozon dezenfeksiyonunda en önemli faktörler dozaj ve temas süresidir. Su ile ozonun tamamen kar t ndan emin olabilmek için uygun temas süresi seçilmelidir. Ozon dozaj, mikroorganizmalardan daha h zl reaksiyona sahip olan organik ve inorganik bile iklerle olan reaksiyonlara da yetecek ekilde seçilmelidir. Ozonun organik ve inorganik bile iklerle olan reaksiyonlar tamamland ktan sonra, dezenfeksiyon reaksiyonlar ba lar. Suda bulunan ask da kat maddeler organizmalar n saklanmalar n sa larlar ve bundan dolay suyun ozon ihtiyac nda art görülür (Grasso, 1996). S cakl k, KO, ph ve organik karbon miktar ozonun su içerisindeki ayr ma h z n ve ozon ihtiyac n etkiler. S cakl n su içerisindeki ozona oldukça büyük bir etkisi vard r ve dü ük s cakl klarda ozonun su içerisindeki bozunma h z daha yava olmaktad r. Ancak bu seferde mik-

8 72 F. DEM R, A. ATGÜDEN roorganizmalar öldürme yetene inde azalma görülmektedir. ph de eri dezenfeksiyon verimi üzerinde art r c etkiye sahiptir ( engül, 2002; Gottschalk ve di erleri, 2000). Temas sa lay c lar dezenfeksiyon ortam ndaki kütle transferi verimini ve uygun kar t rmay sa layan etkenlerdir. Bunlar ortamda bulunan mikroorganizmalar ile dezenfektanlar n temas etmelerini ve daha etkin bir dezenfeksiyonun olu umunu sa larlar (Grasso, 1996). Ozonun bakteriler ile olan reaksiyon mekanizmas nda, ozonun önce difüzyonla hücre zar ndan hücre içine girdi ine ve sonra hücre enzimlerinin tersinmez olarak yükseltgenmesi eklinde gerçekle tirdi ine inan lmaktad r. Bunun yan s ra, literatürde ozonun bakterileri öldürmesi konusunda birbirini tutmayan aç klamalar vard r (Grasso, 1996). Baz çal malar ozonun proteinleri de i tirdi ini ve hücre zar içerisindeki ya asitlerinin doymam ba lar n n geçirgenli i z t ekilde etkiledi ini belirtmi lerdir (Grasso, 1996). Ancak, baz ara t rmac lar ise ozonun hücre içerisindeki deoxyribonucleic (DNA)s n etkiledi ini ve bu ekilde hücrenin aktivitesini durdurdu unu belirtmi lerdir (Grasso, 1996; Lin ve Wu, 2006). Bu çal mada, kuyu içme sular nda bulunan patojenik mikroorganizmalar n ozon ile dezenfeksiyonu sonucunda ne kadar aktivitelerini kaybettikleri belirlenecektir. Ayn zamanda, farkl s cakl klarda, dozajlarda, al konma sürelerinde ve ph de erlerinde ozon dezenfeksiyonun hangi verimde gerçekle ti i ve bu parametrelerin dezenfeksiyon üzerindeki etkileri incelenecektir. 2. Materyal ve Yöntem 2.1. Materyal Öncelikle kurallara uygun ekilde belirlenen noktadan içme suyu numunesi al nm t r. Bu çal mada kullan lacak olan içme suyunun daha önce herhangi bir dezenfektant ile i lem görmemi olmas na dikkat edilmi tir. Al nan numunelerin laboratuar ortam nda incelenip ortamda bulunan mikroorganizmalar n belirlenmesi için Sartorius Stedim Biotech marka Standart TTC (Type: Standart TTC, Order No: 14055), Endo (Type: Endo, Order No: 14053), Azide/KF Strep (Type: Azide KF Strep, Order No: 14051) ve m FC (Type: mfc, Order No: 14068) haz r besi yeri içeren test kitleri kullan lm ve mikroorganizmalar n say lar belirlenmi tir. Mikrobiyal faaliyetlerin farkl s cakl klarda, dozajlarda, al konma sürelerinde ve ph de erlerinde incelenmesi amac yla, istenen ortamlar sa lanm ve laboratuarda bulunan Ozoneks marka ozon üreticisi ile suyun dezenfeksiyonu yap lm t r. Merck marka Spektroquant fotometre ve Merck ozon test kitleri kullan larak su içerisindeki ozon miktar ölçülmü tür Yöntem Yap lan ölçümler test kitlerinin kullanma talimat na göre yap lm ve bu analiz s ras nda kullan lan bütün malzemeler Ender T bbi Cihazlar marka Otoklav kullan larak sterilize edilmi tir. Çözünmü Oksijen (Ç.O) ve KO ölçümlerinde ise Standart Metotlarda belirtilen yodometrik yöntem ( B. Iyodometric Methods) ve Aç k re ux yöntemi (5220 B. Open Re ux Methods) kullan lm t r (Clesceri ve di erleri, 1998). Belirlenen noktadan farkl zamanlarda numuneler al nm ve numuneden al nan 500 mllik örnek-

9 Kuyu çme Sular n n Ozonla Dezenfeksiyonu 73 ler gaz y kama i elerine konularak farkl dozaj, s cakl k, ph ve al konma süreler için ozonlama yap lm t r. Ozon gaz numunenin en alt k sm na iyi bir kar m sa lanacak ekilde verilmi tir. Ozonlanm numunelerden 50 ml al nm ve h zl bir ekilde vakum ortam nda test kitleriyle birlikte gelen 0,45 m ltre kâ tlar kullan larak ltre edilmi tir. Haz r besi yerleri üzerine kullanma talimat nda belirtildi i gibi 3-3,5 ml destile su konmu ve bunun üzerine numunelerin ltrelendi i ltre ka tlar hiç hava bo lu u kalmayacak ekilde dikkatlice yerle tirilmi tir. Daha sonra bu test kitleri belirtilen s cakl k ve sürelerde etüvde bekletilmi tir. Belirtilen süre sonunda petri kaplar etüvden al nm ve test kitte belirtilen ekilde mikroorganizma say m yap lm t r. m t r. Vakumlanm ve üzerinde mikroorganizmalar tutulmu olan ltre ka tlar buradan bir pens yard m yla al n p, önceden üzerine destile su konmu haz r besi yerleri üzerine yerle tirilmi ve etüvde belirtilen sürelerde bekletilmi tir. Daha sonra mikroorganizma say m yap lm t r. (a) Her analiz için ayn yerden farkl zamanlarda numune al nm ve her numune için dezenfeksiyondan önce ve sonra mikroorganizma say m yap lm t r. Say m sonuçlar litre ba na koloni olu um birimi (kob) cinsinden verilmi tir. Ozonlanm örnek içerisindeki bakiye ozon konsantrasyonu ise ozonlaman n hemen arkas ndan h zl bir e- kilde Merck marka Spektroquant fotometre ve Merck marka ozon test kitleri kullan larak ölçülmü tür. (b) 2.3. Deneysel yakla m Bu çal mada içme sular n n ozonla dezenfeksiyonu için kullan lan deney düzene i ekil 1.a ve ekil 1.b de görülmektedir. ekil 1.a da gösterilen deney düzene i kullan larak farkl dozaj, s cakl k, temas süresi ve ph de erlerinde dezenfeksiyon i lemi gerçekle tirilmi tir. Dezenfeksiyonu gerçekle tirilen numuneler ekil 1.b de gösterilen deney düzene i ve test kitler içerisinde gelen ltre ka tlar kullan larak vakumlan- ekil 1. (a) Su numunelerinin ozonlanmas (b) Ozonlanm su numunelerinin ltrelenmesi 3. Deneysel Sonuçlar Ozonla dezenfeksiyon i leminin, uygulama süresi, s cakl k, doz miktar ve ph de i kenleri dikkate al nd nda, mikroorganizma say lar üzerindeki etkilerinin ara t r ld bu deneysel çal man n sonuçlar a a da detayl olarak verilmektedir.

10 74 F. DEM R, A. ATGÜDEN 3.1. Mikroorganizma say s n n temas süresiyle de i imi Dezenfeksiyon süresinin etkisini incelemek için, s cakl k, dozaj ve ph de erleri sabit tutulmu ve farkl temas sürelerinde dezenfeksiyon i lemi gerçekle tirilmi tir. Öncelikle al nan numunenin ozonlamadan önceki mikroorganizma içerii belirlenmi tir. Daha sonra numuneden al nan örnekler gaz y kama i esine konmu ve dezenfeksiyon için ozon üretici üzerinden dozaj 5 mg/ (a) Bacillus subtilis dak olacak ekilde ayarlanm t r. Numuneler 2, 5 ve 10 dakikal k süreler için ozonlanm ve ozonlamadan sonra örneklerin ozon içeri i h zl bir ekilde ölçülmü tür. Her analizden önce gaz y kama i esi bo alt l p y kanm ve numune ile çalkalan p sonra doldurulmu tur. Ayn zamanda ozonlanm numuneler vakumlan p etüve konmu tur. Kullan lan test kitleri ve ozonlanmam su numunesi içerisindeki mikroorganizma içeri i ekil 2 de görülmektedir. (b) ve Coliform (1) Tip: Standart TTC test kiti (c) Streptococcus faecalis (2) Tip: Endo test kiti (d) ve Coliform (3) Tip: Azide/KF Strep test kiti (4) Tip: m FC test kiti ekil 2. Ozonlanmam su numunesi içerisindeki mikroorganizmalar n görünümü Dezenfeksiyondan önce yap lan analiz sonucunda, al nan su numunesi içerisinde büyük oranda, Coliform, Streptococcus faecalis ve Bacillus subtilis bakterilerine rastlanm t r. Mikroorganizma say m sonuçlar kob cinsinden Tablo 1 de görülmektedir. Dezenfeksiyon verimi ise parantez içerisinde verilmi tir. Ozonlaman n bu bakterilerin dezenfeksiyonu üzerinde oldukça etkili oldu u gözlemlenmi tir. Artan temas süresi ve C t çarpan ile Escherichia coli ve Coliform bakterilerinin %95-99, Streptococcus faecalis bakterilerinin %98 ve Bacillus subtilis bakterilerinin %89-96 oran nda aktivitelerini kaybettikleri gözlemlenmi tir.

11 Kuyu çme Sular n n Ozonla Dezenfeksiyonu 75 Tablo 1. Mikroorganizma say s n n zamanla de i imi ve dezenfeksiyon verimi (KO =3,14 mg/l, Ç.O=8,12 mg/l, Dozaj=5 mg/dak, T=13 C, ph=7,2) Zaman (dak) Bacillus subtilis 1 ve Coliform 2 Streptococcus faecalis 3 ve Coliform 4 O 3 (mg/l) civar civar civar civar (%89) 180 (%95) 100 (%98) 40 (%99) (%91) 160 (%96) 80 (%98) 40 (%99) (%96) 100 (%98) 120 (%98) 40 (%99) C t Gottschalk ve di erleri, 2000 ve Hunt ve Marinas, 1999 yapm olduklar çal malarda ayn sonucu gözlemlemi ve dü ük al konma sürelerinde bile yeterli dezenfeksiyonun sa land n göstermi lerdir. Temas süresi ve C t çarpan n n Bacillus subtilis bakterilerinin aktiviteleri üzerinde etkili oldu u gözlemlenmi tir. Elde edilen sonuçlar ekil 3 de gra ksel olarak görülmektedir Bacillus subtilis ve Coliform Streptococcus faecalis Zaman (dak) ekil 3. Kuyu suyu içerisindeki mikroorganizma say s n n zamanla de i imi 3.2. Mikroorganizma say s n n s cakl kla dei imi S cakl n dezenfeksiyon üzerindeki etkisini incelemek için, dozaj, al konma süresi, C t çarpan ve ph de erleri sabit tutulmu ve farkl s cakl klarda dezenfeksiyon i lemi gerçekle tirilmi tir. Bu i lem için ozonlanman n yap ld gaz y kama i eleri, içerisinde su bulunan büyük bir beher içerisine yerle tirilmi ve alttan manyetik s t c vas tas yla s t larak numuneden al nan örnekler istenilen s cakl a getirilmi tir. stenilen s cakl a geldikten sonra gaz y kama i esi s tma ortam ndan uzakla t r lm ve ozonlama gerçekle tirilmi tir.

12 76 F. DEM R, A. ATGÜDEN Dezenfeksiyondan önce yap lan analiz sonucunda, al nan su numunesi içerisinde büyük oranda, Coliform, Streptococcus faecalis ve bir miktar Bacillus subtilis bakterilerine rastlanm t r. Eschericha coli ve Coliform bakterilerinin %86-95, Streptococcus faecalis bakterilerinin %90-92 ve Bacillus subtilis bakterilerinin %20-25 oran nda dezenfekte oldu u gözlemlenmi tir. S cakl n su içerisindeki ozona oldukça büyük bir etkisi vard r ve dü ük s cakl klarda ozonun su içerisindeki bozunma h z daha yava olmaktad r. Ancak bu seferde mikroorganizmalar dezenfekte etme yetene inde azalma görülmektedir. Yüksek s cakl kta daha fazla dezenfeksiyon verimi elde edilmektedir (Grasso, 1996; Gottschalk ve di erleri, 2000). Bunun nedeni ise s cakl n dezenfeksiyon reaksiyon kineti ini etkilemesinden ileri gelmektedir. Ozonlamadan önce ve sonra yap lan mikroorganizma say m sonuçlar kob cinsinden Tablo 2 de görülmektedir. Tablo 2. Mikroorganizma say s n n s cakl kla de i imi ve dezenfeksiyon verimi (KO =3,14 mg/l, Ç.O=8,12 mg/l, Dozaj=6 mg/dak, t=5 dak, ph=7) S cakl k ( C) Bacillus subtilis 1 Escherichia coli ve Coliform 2 Streptococcus faecalis 3 Escherichia coli ve Coliform 4 O 3 (mg/l) Do al (10) (%20) 340 (%87) 100 (%92) 360 (%86) (%20) 140 (%95) 100 (%92) 180 (%93) (%25) 140 (%95) 120 (%90) 180 (%93) C t Elde edilen sonuçlar ekil 4 de gra ksel olarak görülmektedir Bacillus subtilis ve Coliform Streptococcus faecalis S cakl k ( o C) ekil 4. Kuyu suyu içerisindeki mikroorganizma say s n n s cakl kla de i imi

13 Kuyu çme Sular n n Ozonla Dezenfeksiyonu Mikroorganizma say s n n dozajla de i imi Dozaj n dezenfeksiyon üzerindeki etkisini incelemek için, s cakl k, temas süresi ve ph de erleri sabit tutulmu ve farkl dozajlarda dezenfeksiyon i lemi gerçekle tirilmi tir. Bunun için numuneden al nan farkl örnekler gaz y kama i elerine konmu ve ozon üreticisi üzerinden dozaj ayarlamas yap lm t r. Dezenfeksiyondan önce yap lan analiz sonucunda, al nan su numunesi içerisinde büyük oranda ve Coliform bakterileri ile bir miktar Streptococcus faecalis ve Bacillus subtilis bakterilerine rastlanm t r. Ozonlamadan önce ve sonra yap lan mikroorganizma say m sonuçlar kob cinsinden Tablo 3 de görülmektedir. Tablo 3. Mikroorganizma say s n n dozajla de i imi ve dezenfeksiyon verimi (KO =3,14 mg/l, Ç.O=8,12 mg/l, t=5 dak, T=13 C, ph=7) Dozaj Bacillus Streptococcus O 3 C t (mg/dak) subtilis 1 ve Coliform 2 faecalis 3 ve Coliform 4 (mg/l) (%17) 160 (%94) 320 (%64) 160 (%94) (%30) 160 (%94) 160 (%82) 160 (%94) (%23) 60 (%98) 120 (%87) 160 (%94) (%50) 80 (%97) 60 (%98) 120 (%95) Yap lan çal mada dezenfeksiyonun dozaja ve C t çarpan na oldukça ba l oldu u ve numune içerisinde bulunan ve Coliform bakterilerinin %94-97, Streptococcus faecalis bakterilerinin %64-98 ve Bacillus subtilis bakterilerinin %17-50 oran nda dezenfekte edildi i gözlemlenmi tir. Elde edilen sonuçlar ekil 5 de gra ksel olarak görülmektedir. Gra kte görüldü ü gibi Escherichia coli, Coliform ve Streptococcus faecalis bakterileri say s nda dü ük dozajlarda bile büyük oranda azalma gözlemlenmektedir Bacillus subtilis ve Coliform Streptococcus faecalis Dozaj (mg/dak) ekil 5. Kuyu suyu içerisindeki mikroorganizma say s n n dozaj ile de i imi

14 78 F. DEM R, A. ATGÜDEN Bu sonuçlar daha önce yap lan çal malarla uyum göstermektedir (Grasso, 1996; Petala ve di erleri, 2008; Gottschalk ve di erleri, 2000; Hunt ve Marinas, 1999). Ozon, ve Coliform bakterileri ile Streptococcus faecalis bakterileri üzerinde oldukça etkilidir ve dü ük dozajlarda bile bu bakterileri büyük oranda dezenfekte edebilmektedir. Gottschalk ve di erleri, 2000 ve Hunt ve Marinas, 1999 yapm olduklar çal malarda ayn sonucu gözlemlemi lerdir. Ancak, ayn etkiyi Bacillus subtilis bakterileri üzerinde gösterememekte ve yüksek dozajlarda bile ortamda bu bakteriler aktivitelerini sürdürebilmektedir. Cho ve Yoon, 2006 ve Dow ve di erleri, 2006 yapm olduklar çal mada O 3 / H 2 O 2 birle ik sistemi veya O 3 /H 2 O 2 birle ik sistemini takip eden serbest klor kullan m uyguland zaman, Bacillus subtilis bakterilerinin aktivitelerini oldukça büyük oranda kaybettiklerini gözlemlemi lerdir Mikroorganizma say s n n ph ile de i imi ph de erinin dezenfeksiyon üzerindeki etkisini incelemek için, s cakl k, temas süresi, dozaj ve C t çarpan sabit tutulmu ve farkl ph de erlerinde dezenfeksiyon i lemi gerçekle tirilmi tir. Numunelerin ph de erleri sülfürik asit ve sodyum hidroksit kullan larak ayarlanm t r. Bunun için numunelerden al nan örnekler gaz y kama i elerine konmu ve sülfürik asit veya sodyum hidroksit eklendikten sonra ozonlama yap lm - t r. Dezenfeksiyondan önce yap lan analiz sonucunda, al nan su numunesi içerisinde büyük oranda, Coliform, Streptococcus faecalis ve Bacillus subtilis bakterilerine rastlanm t r. Mikroorganizma say m sonuçlar kob cinsinden Tablo 4 de verilmi tir. Tablo 4. Mikroorganizma say s n n ph ile de i imi ve dezenfeksiyon verimi (KO =3,14 mg/l, Ç.O=8,12 mg/l, Dozaj=5 mg/dak, T=11 C, t=5 dak) ph ph=7,2 (Do al) ph=7,2 (Do al) Bacillus subtilis civar Escherichia coli ve Coliform civar Streptococcus faecalis civar Escherichia coli ve Coliform 4 O 3 (mg/l) civar C t (%25) 360 (%91) 200 (%96) 320 (%92) (%88) 320 (%92) 100 (%98) 60 (%99) (%84) 320 (%92) 40 (%99) 40 (%99) (%84) 180 (%96) 200 (%96) 40 (%99) (%85) 40 (%99) 200 (%96) 180 (%96)

15 Kuyu çme Sular n n Ozonla Dezenfeksiyonu 79 ph ayarlamas yap lmam do al su numunesinde ozonlama yap ld nda ortamda bulunan Escherichia coli ve Coliform bakterilerinin %91-92, Streptococcus faecalis bakterilerinin %96 ve Bacillus subtilis bakterilerinin %25 oran nda dezenfekte oldu u görülmü tür. Ortama asit veya baz iyonlar n n (H +, OH - ) eklenmesi, dezenfeksiyon verimini bütün bakteriler için büyük oranda art rm t r. Özellikle Bacillus subtilis bakterilerinin dezenfeksiyon verimini %84-88lere ç karm t r ve bu bakterilerin mikrobiyolojik faaliyetleri üzerinde oldukça etkili oldu u görülmü tür. Bu durum, bu iyonlar nda ozon gibi bakterilerle yükseltgenme reaksiyonlar na kat lmas ndan ileri gelmektedir. Buradaki HO ve HO 2 serbest radikalleri büyük yükseltgeme potansiyellerine sahiptirler ve patojenlerin de dahil oldu u metal tuzlar ve organik maddeler gibi safs zl klara kar oldukça reakti erdir. Sonuçlar ekil 6 da gra ksel olarak görülmektedir Bacillus subtilis ve Coliform Streptococcus faecalis ph ekil 6. Kuyu suyu içerisindeki mikroorganizma say s n n ph ile de i imi 4. De erlendirme ve Sonuçlar, Coliform ve Streptococcus faecalis bakterileri üzerinde ozonun çok etkili olduu gözlemlenmi ve dü ük dozajlarda bile bunlar n %95-%98 oran nda aktivitelerini kaybettikleri görülmü tür. Bu bakterilerin dezenfeksiyon veriminin artan s cakl k, al konma süreleri ve ph de erleri ile artt gözlemlenmi tir. Ozonun Bacillus subtilis bakterileri üzerinde di erlerine oranla daha az etkili oldu u gözlemlenmi tir. Bu durum daha önce yap lan çal malarla da uyum göstermektedir. Bu çal mada, ozonlama s ras nda Bacillus subtilis bakterileri üzerindeki en etkili faktörün ortamda bulunan asit veya baz iyonlar oldu u gözlemlenmi ve bu iyonlar n varl nda bakterilerin dezenfeksiyon veriminin %25 ten %84-88lere ç kt gözlemlenmi tir. Kaynaklar Beltran, F. J. (2004) Ozone Reaction Kinetics for Water and Wastewater Systems, Lewis Publishers, CRC Press, Boca Raton. Bicknell, D. L. ve Jain, R. K. (2002) Ozone disinfection of drinking water technology transfer and policy issues, Environ Eng Policy 3:

16 80 F. DEM R, A. ATGÜDEN Bull, R.J. ve Kop er, F.C. (1991) Health Effects of Disinfection By-products, American Water Works Association, Denver. Chand, R., Bremner, D. H., Namkung, K. C., Collier, P. J. ve Gogate, P. R. (2007) Water disinfection using the novel approach of ozone and a liquid whistle reactor, Biochemical Engineering Journal 35: Chick, H. (1908) An investigation of the laws of disinfection Journal of Hygiene 8, Cho, M. ve Yoon, J. (2006) Enhanced bacterial effect of O 3 /H 2 O 2 followed by Cl 2, Ozone Sci. Eng. 28, Clesceri, L. S., Greenberg, A. E., ve Eaton, A. D. (1998) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20. Bask, Edition, A.B.D. Demir, F. (2001) Modeling of Chlorine Disinfection and Kaolin Dispersion Systems with Control Applications, Doktora Tezi, University of Florida, Gainesville, Florida, A.B.D. Dow, S. M., Barbeau, B., Gunten, U. V., Chandrakanth, M., Amy, G. ve Hernandez, M. (2006) The impact of selected water quality parameters on the inactivation of Bacillus subtilis spores by monochloramine and ozone, Water Research 40: EPA, (1999) Wastewater Technology Fact Sheet, Ozone Disinfection, United States Environmental Protection Agency, Of ce of Water, Washington, D.C., EPA 832-F September. Evans, F. (1972) Ozone in Water and Wastewater Treatment. Environmental protection Agency, Cincinnati, Ohio, Ann Arbor Science Publisher, Ann Arbor Michigan. Gottschalk, C., Libra, J. A. ve Saupe, A. (2000) Ozonation of Water and Waste Water, A Practical Guide to Understanding Ozone and its Application, Wiley-VCH, Weinheim, Germany. Grasso, D. (1996) Wastewater Disinfection, Water Environmental Federation, 601 Wayne Street, Alexandria, Virginia, USA. Gujer, W. ve Gunten, U. V. (2003) A stochastic model of an ozonation reactor, Water Research 37: Gunten, U. R., Driedger, A., Gallard, H., ve Salhi, E. (2001) By-Products Formation During Drinking Water Disinfection: A Tool to Assess Disinfection Ef ciency?, Water. Research. 35, No. 8, Gunten, U. V. (2003a) Ozonation of drinking water: Part I. Oxidation kinetics and product formation, Water Research 37: Gunten, U. V. (2003b) Ozonation of drinking water: Part II. Disinfection and by-product formation in presence of bromide, iodide or chlorine, Water Research 37: Hsieh, J. L., Chikarmane, H. M., Smolowitz, R., Uhlinger, K. R., Mebane, W. ve Kuzirian, A. M. (2002) Microbial Analysis of Ozone Disinfection in Recirculating Seawater System, Biol. Bull. 203: Hunt, N. K. ve Marinas, B. J. (1999) Inactivation of Escherichia Coli with Ozone: Chemical and Inactivation Kinetics, Water Research 33 (11):

17 Kuyu çme Sular n n Ozonla Dezenfeksiyonu 81 Jung, Y. J., Oh, B. S. ve Kang, J. W. (2008) Synergistic effect of sequential or combined use of ozone and UV radiation for the disinfection of Bacillus subtilis spores, Water Research 42: Kleiser, G. ve Frimmel, F. H. (2000) Removal of precursors for disinfection by-products (DBPs)-differences between ozone-and OH-radical-induced oxidation, The Science of the Total Environment 256: 1-9. nesa, M. A., ve Gil, M. I. (2008) Disinfection potential of ozone, ultraviolet-c and their combination in wash water for the fresh-cut vegetable industry, Food Microbiology 25: engül, F. (2002) Çevre Mühendisli i Fiziksel- Kimyasal Temel lemler ve Süreçler, 5. Bask, DEÜ Mühendislik Fakültesi Bas m Ünitesi, z- mir. Water ITO, (2002) Otago Polytechnic Drinking Water Assessors Course US Disinfection, Otaga Polytechnic, USA. Langlais, B., Reckhow, D. ve Brink, D. (1991) Ozone in Water Treatment: Application and Engineering, Lewis, Chelsea, Michigan. Lin, Y. ve Wu, S. (2006) Effects of ozone exposure on inactivation of intra- and extracellular enterovirus 71, Antiviral Research 70: Lovato, M. E., Martin, C. A., ve Cassano, A. E. (2009) A reaction kinetic model for ozone decomposition in aqueous media valid for neutral and acidic ph, Chemical Engineering Journal 146: Meunier, L., Canonica, S. ve Gunten, U. V. (2006) Implications of sequential use of UV and ozone for drinking water quality, Water Research 40: Petala, M., Samaras, P., Zoubulis, A., Kungolos, A. ve Sakellaropoulos, G. P. (2008) In uence of ozonation on the in vitro mutagenic and toxic potential of secondary ef uents, Water Research 42: Selma, M. V., Allenda, A., Lopez-Galvez, F., Co-