TABLO Lİ STESİ ŞEKİ L LİSTESİ KI SALT MALAR SUMMARY. 1 Gİ Rİ Ş Çalış manı n Anl a mve Öne mi Çalış manı n Amaç ve Kapsa mı 2

Transkript

1 İ Çİ NDEKİ LER TABLO Lİ STESİ ŞEKİ L LİSTESİ KI SALT MALAR ÖZET SUMMARY iii v vi viii ix 1 Gİ Rİ Ş Çalış manı n Anl a mve Öne mi Çalış manı n Amaç ve Kapsa mı 2 2 BOYA ENDÜSTRİ Sİ Üreti m Prosesleri ve Alt Kat egoriler Ha mmaddel er Üreti mproses ve İşleml eri Alt Kat egoriler Su Kullanı mı, Atı ksu Kaynakl arı ve Karakt erizasyonu Su Kullanı mı Atı k ve Atı ksu Kaynakl arı Kirletici Para metreler ve Atı ksu Karakt erizasyonu Atı ksu Deşarj Standartları Atı ksu Arıt ma Teknolojileri 14 3 ARI TI LABİ Lİ RLİ K Ki myasal Arıt ma Ki myasal Çökt ür me Koll oi dleri n Yapısı Koll oi dleri n Destabilizasyonu Koagül ant Dozunun Belirlenmesi Koagül asyonda Kullanılan Ki myasal Maddeler Al ümi nyu m ve De mir Tuzl arı Kireç ( Ca O veya Ca( OH) Bent onit Koagül asyonda Kullanılan Yar dı mcı Maddeler Sent eti k Or gani k Poli merler Aktif Silika 33 i

2 3. 2 Bi yol oji k Arıt ma Substrat Öl çüm Yönt e ml eri Atı ksudaki Or gani k Madde Bileşenl eri İnert KOİ Öl çüm Yönt e ml eri 38 4 İ NCELENEN BOYA ENDÜSTRİ Sİ Tesiste Üreti m Su Kullanı mı ve Atı ksu Kaynakl arı Atı ksuları n Arıtıl ması 49 5 DENEYSEL ÇALI ŞMA SONUÇLARI VE DEĞERLENDİ RME Deneysel Çalış ma Deney Düzeneği Deney Progra mı Deney Sonuçl arı ve Sonuçl arı n Değerlendiril mesi Atı ksu Karakt erizasyonu Ki myasal Arıtılabilirlik Deneyl eri Sodyu m Bent onit ile Yür üt ülen Deney Sonuçl arı Al ümi nyu m Sülfat ile Yür üt ülen Deney Sonuçl arı De mir III Kl orür ile Yür üt ülen Deney Sonuçl arı De mir II Sülfat ile Yür üt ülen Deney Sonuçl arı Arıt ma Mali yetlerini n Hesapl anması Arıt ma Mali yetlerini n Karşılaştırıl ması İnert KOİ Deneyl eri ve Sonuçl arı n Değerlendiril mesi SONUÇLAR VE ÖNERİ LER 124 KAYNAKLAR 130 ÖZGEÇMİ Ş 133 ii

3 TABLO Lİ STESİ Sayfa No Tabl o 2. 1 Boya Endüstrisi Proses Atı kları.. 10 Tabl o 2. 2 Su bazlı boya ve mürekkep üreti mi nden kaynaklanan atı ksul arı n karakt erizasyonu. 12 Tabl o 2. 3 Tür ki ye de su bazlı boya üreti mi nden kaynaklanan atı ksul ar üzeri nde yapıl mış çalış mal arda atıksu karakterizasyonu 13 Tabl o 2. 4 Su Bazlı Mür ekkep üretimi pr osesi nden kaynakl anan atı ksul arı n karakt erizasyonu 13 Tabl o 2. 5 Su Kirliliği Kontrol ü Yönet meli ği ne göre Boya Endüstrisi Atı ksuları nı n Alıcı Ortama Deşarj Standartları.. 15 Tabl o 3. 1 De mi r ve Al ümi nyu mun hi droliz ve kompl eks ol uşumdengel eri. 29 Tabl o 4. 1 Pr oses Profili.. 51 Tabl o 5. 1 İncelenen t esisten kaynakl anan pr oses atı ksul arı nı n konvansi yonel karakt erizasyonu. 56 Tabl o 5. 2 İncelenen t esisten kaynakl anan evsel nitelikli atı ksul arı n karakt erizasyonu. 57 Tabl o 5. 3 Sodyu m Bent onit ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı KOİ ve ÇHİ Değerleri. 60 Tabl o 5. 4 Sodyu m Bent onit ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Renk, İlet kenli k, Bul anı klı k ve Çı kış ph Değerleri Tabl o 5. 5 Bent onit ile yür üt ülen deneyl erde ph ayarı i çi n ilave edil mesi gereken ki myasal madde mi kt arları 62 Tabl o 5. 6 Al ü mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı KOİ ve ÇHİ Değerleri. 65 Tabl o 5. 7 Al ü mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Renk, İlet kenli k, Bul anı klı k ve Çı kış ph Değerleri.. 67 Tabl o 5. 8 Al ü mi nyu m Sülfat ile yür üt ülen deneyl erde ph ayarı i çi n ilave Tabl o 5. 9 edil mesi gereken ki myasal madde mi kt arları. 68 Al ü mi nyu m Sülfat ile yür üt ülen deneyl erde biyol oji k arıt ma öncesi ph ayarı i çi n ilave edil mesi gereken ki myasal madde mi kt arları 68 Tabl o De mi r III Kl orür ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı KOİ ve ÇHİ Değerleri 71 Tabl o De mi r III Kl orür ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Renk, İlet kenli k, Bul anı klı k ve Çı kış ph Değerleri Tabl o De mi r III Kl orür ile yürüt ülen deneyl erde ph ayarı i çi n ilave edil mesi gereken ki myasal madde mi kt arları. 73 Tabl o De mi r III Kl orür ile yür ütülen deneyl erde bi yol ojik arıt ma öncesi ph ayarı içi n ilave edil mesi gereken ki myasal madde mi kt arları.. 74 iii

4 Tabl o De mi r II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı KOİ ve ÇHİ Değerleri. 77 Tabl o De mi r II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Renk, İlet kenli k, Bul anı klı k ve Çı kış ph Değerleri Tabl o De mi r II Sülfat ile yürüt ülen deneyl er de ph ayarı i çi n ilave edil mesi gereken ki myasal madde mi kt arları. 80 Tabl o Ki myasal Madde Biri mfi yatları 83 Tabl o Sodyu m Bent onit ile Ki myasal Çökt ür mede Sarfedilen Ki myasal Ma dde Mali yetleri.. 90 Tabl o Sodyu m Bent onit ile Çökt ür me Sonrası Ol uşan Ça mur un Uzakl aştır ma Mali yetleri 91 Tabl o Sodyu m Bent onit ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Topl a m Mali yetler, KOİ ve ÇHİ Değerleri.. 92 Tabl o Al ü mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür mede Sarfedilen Ki myasal Madde Mali yetleri.. 97 Tabl o Al ü mi nyu m Sülfat ile Çökt ür me Sonrası Oluşan Ça mur un Uzakl aştır ma Mali yetleri 98 Tabl o Al ü mi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Topl a m Mali yetler, KOİ ve ÇHİ Değerleri.. 99 Tabl o De mi r III Kl orür ile Ki myasal Çökt ür mede Sarfedilen Ki myasal Ma dde Mali yetleri Tabl o De mi r III Kl orür ile Çökt ür me Sonrası Oluşan Ça mur un Uzakl aştır ma Mali yetleri 105 Tabl o De mi r III Kl orür ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Topl a m Mali yetler, KOİ ve ÇHİ Değerleri Tabl o De mi r II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür mede Sarfedilen Ki myasal Ma dde Mali yetleri Tabl o De mi r II Sülfat ile Çökt ür me Sonrası Ol uşan Ça mur un Uzakl aştır ma Mali yetleri 112 Tabl o De mi r II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür me Çı kışı Topl a m Mali yetler, KOİ ve ÇHİ Değerleri 113 Tabl o İnert KOİ Reakt örleri nde Başlangı çta Öl çül en KOİ Değerleri Tabl o İnert KOİ Reakt örleri nde Çı kışta Öl çül en KOİ Değerleri Tabl o İnert KOİ Deneyl eri Sonuçl arı ve Hesapl a ma Adıml arı 121 Tabl o En Uygun Koagül antı n Belirlenmesi nde Et kili Ol an Fakt örleri n Karşılaştırıl ması iv

5 ŞEKİ L LİSTESİ Şekil 2.1 Şekil 2.2 Şekil 3. 1 Şekil 3. 2 Şekil 3. 3 Şekil 3. 4 Şekil 3. 5 Şekil 3. 6 Şekil 3. 7 Şekil 3. 8 Şekil 3. 9 Şekil Şekil 4. 1 Şekil 4. 2 Şekil 4. 3 Şekil 5. 1 Şekil 5. 2 Şekil 5. 3 Şekil 5. 4 : Boya Üreti mi Akı m Şeması : Mürekkep Üreti mi Akım Şe ması : (a) El ektri ksel Çift Tabaka, (b) El ektri ksel Potansi yel, (c, d) Kol oidal Siste mi Et kileyen Enerjiler... : Koll oi dleri n Poli mer ile Destabilizasyonunda Köpr ü Ol uşumunun Şe mati k İfadesi : Suda Al ümi nyu m Dengesi... : Al ümi nyu mun 25 0 C deki Çözünürl ük Dengesi.. : Sudaki De mir Dengesi. : De miri n 25 0 C deki Çözünürl ük Dengesi : Atı ksudaki (girişteki) topl a m KOİ fraksi yonl arı. : Arıt ma tesisi çı kış akı mındaki KOİ fraksi yonl arı : İnert KOİ profilleri.. : KOİ profilleri... : İncelenen Tesiste Boya Ür eti mi akı mşe ması. : İncelenen Tesiste Mürekkep Üreti mi Akı m Şe ması : İncelenen Tesiste Mevcut Atı ksu Arıt ma Siste mi Akı mşe ması : Bent onit ile Ki myasal Çökt ür mede Sabit ph ta Topl a m KOİ Değişi mi : Al ümi nyu m Sülfat ile Ki myasal Çökt ür mede Sabit ph t a Topl a m KOİ Değişi mi.. : De mir III Kl orür ile Ki myasal Çökt ür mede Sabit ph t a Topl a m KOİ Değişi mi : De mir II Sülfat ile Ki myasal Çökt ür mede Sabit ph t a Topl a m KOİ Değişi mi Sayfa No v

6 EK A1 Üni versitesi : Ġstanbul Tekni k Üni versitesi Enstitüsü : Fen Bili ml eri Anabili m Dalı : Çevre Mühendisliği Progra mı : Çevre Mühendisliği Tez DanıĢ manı : Prof. Dr. FatoĢ Ger mirli BABUNA Tez Türü ve Tari hi : Yüksek Lisans Ocak 2003 ÖZET BOYA ENDÜSTRĠ SĠ ATI KSULARI NI N ARI TI LABĠ LĠ RLĠ ĞĠ Serdar GÖKġEN Bu araģtır mada s u bazlı boya üreten bi r endüstri den kaynakl anan atı ksul arı n arıtılabilirliği i ncel enecektir. Önceli kle su bazlı boya üreten bi r endüstri deki prosesler sapt anarak tü m atı ksu kaynakl arı belirlenecek ve gerçekleģtirilecek konvansi yonel atı ksu karakterizasyonu yardımı yl a endüstri ni n ki rlen me profili çı kartılacaktır. Laborat uvar öl çekli ki myasal arıt ma düzenekl eri ile yürüt ül ecek ol an ki myasal arıtılabilirli k çalıģmal arı nda dört f arklı koagül antı n (sodyum bent onit, al um, de mi r(ii) sülfat ve de mi r(iii) kl orür) kullanıl ması hedeflenmektedi r. Bu bağl a mda koagül asyon-flokül asyon deneyl eri sonucunda her bi r koagül antı n - değiģi k ph değerl eri ile değiģi k dozajl arda - atı ksuyun konvansi yonel karakteri zasyonu üzeri nde yarat acağı et kileri n belirlenmesi pl anl anmakt adı r. Böyleli kle her bi r koagül ant i çi n opti mu m p H değeri ile opti mu m dozajı n sapt anmı Ģ ol acaktır. Koagül asyon-fl okül asyon i Ģle mi sonrası nda meydana gel en ça murun özelli kleri değiģi k para metrel er açısı ndan deneysel ol arak belirlenecektir. Endüstri ni n boya üreti mi nden kaynakl anan proses atı ksul arı geçirdi kl eri koagül asyon-fl okül asyon iģle mi sonrası endüstri kaynaklı evsel atı kl arla bi rleģtirilerek bi r aktif ça mur siste mi nden ol uģan arıt ma tesisi ne verilme ktedi r. Bu nedenl e proses atı ksul arı na uygul anan koagül asyon-fl okül asyon deneyl eri ni n sonuçl arı bi r sonraki bi yol ojik arıt ma üzeri ne ol ası ters et kiler yönünden de i rdel en meli di r. Dol ayısı ile sözüedilen türde bi r değerl endi r meyi sağl a mak i çi n koagül asyon-fl okül asyondan geçi ril mi Ģ proses atı ksul arı ve evsel atı ksul ar debileri oranı nda karıģtırılarak i nert KOĠ deneyl eri ne tabi tut ul acakl ardı r. Anaht ar Keli mel er: Boya endüstrisi, atı ksu, konvansi yonel karakterizasyon, ki myasal arıtıl abilirli k, koagül asyon-fl okül asyon, i nert KOĠ, renk, opti mu m dozaj, opti mu m ph. Bi li m Dalı Sayısal Kodu:

7 EK A2 Uni versity : İstanbul Techni cal Uni versity Institute : Institute of Science and Technol ogy Sci ence Progra mme : Envi ronment al Engi neeri ng Progra mme : Envi ronment al Engi neeri ng Supervisor : Prof. Dr. Fatoş Ger mirli BABUNA Degree Awarded and Date : MSc January 2003 ABSTRACT THE TREATABI LI TY OF PAI NT I NDUSTRY WASTE WATERS Serdar GÖKŞEN The treatability of pai nt i ndustry wastewaters will be i nvesti gated i n this st udy. The wastewater sources will be i dentified for a sel ected water based pai nt manuf act uri ng i ndustry. Wi t h t he ai d of a conventi onal waste water characterizati on st udy poll uti on profile of t he i ndustry will be established. In the l ab-scal e che mi cal t reability st udi es f our different coagul ants; na mel y sodi um bent onite, al um, ferrous sulfate and ferric chl ori de will be used. In t his respect, t he effect of che mi cal treat ment on raw waste water will be monitored for each coagul ant at vari ous ph val ues and che mi cal dosages. Opt i mu m p H val ues and dosages f or each coagul ant will experi ment all y be deter mi ned on t he basis of COD and color re moval percent ages. The properties of the sl udge, whi ch is generated after coagul ati on-fl occulati on processes, will al so be i nvesti gated. The process wastewaters ori gi nati ng fro m t he water based pai nt manuf act uri ng are fed t o an acti vated sl udge syste m t oget her wit h do mestic waste waters after being passed t hrough the coagul ati on-fl occulati on step. Therefore t he possi ble adverse effects of process wastewaters t o t he bi ol ogi cal treat ment must also be eval uated. In t his respect, t he sa mpl e prepared wi t h raw do mestic wastewater and coagul ated-fl occul ated process waste waters i n proporti on to thei r flow rates will be subjected to i nert COD tests. Key words: Pai nt i ndustry, waste waters, conventional characterizati on, che mi cal treatability, coagul ati on-fl occul ati on, i nert COD, col or, opti mum dosage, opti mu m ph. Sci ence Code:

8 BÖLÜM1 GĠ RĠ ġ 1. 1 ÇalıĢ manı n Anl a mve Öne mi Ekol oji k dengeni n kor un ması canlı hayatı nı n sür dürül ebil mesi ni n ol mazsa ol maz koģul udur. Bi nl erce yıl dır i nsanl ar t arafı ndan kullanılan doğal kaynakl ar son yıllarda meydana gel en hı zlı nüfus artıģı ile bili m ve t eknol oji deki geliģ mel ere paral el ol arak hı zla artan endüstrileģme nedeni yle t ehli ke altındadır. Ġnsanl arı n sadece t e mel ihtiyaçları nı karģıla manın öt esi nde farklı a maçl ar i çi n de doğal kaynakl ara yönel mesi doğal kaynakl ar üzeri ndeki baskı yı artır makt adır. Bili m ve t eknol oji deki geliģ mel eri n bir sonucu olarak ortaya çı kan hı zlı sanayileģ me ve getirdi ği endüstriyel kirlenme ekol ojik dengeni n kor unabil mesi ni zorlaģtır makt adır. Endüstriyel faali yetler doğanın t ol ore edebileceği nden çok daha fazla atı k ol uģt ur makt a ve atı klar doğal kaynakl arı ve alıcı orta ml arı kirlenme tehli kesi yle karģı karģıya bırakmakt adır. Bu t ehli keni n ortadan kal dırıl ması ve ekol oji k dengeni n korun ması bili msel, hukuksal ve t opl umsal al anda akılcı yakl aģı ml arla mü mkün ol abilir. Bu bakı mdan değerlendirildi ği nde atı ksul arı n uzakl aģtırıl madan önce, alıcı orta ml ara deģarj standartları nı n altında kal acak Ģekil de arıtıl ması zorunl ul uğu doğ makt adır. Tür ki ye de boya endüstrisi i nģaat sekt ör ündeki il erl e mel ere paral el bi r geliģi m göster mekt e ve t opl a m üreti m seneden seneye artmakt adır. Üreti mdeki artıģ ol uģan atı ksu mi kt arları na da yansı makt a, bu nedenl e de Tür ki ye deki endüstri yel kirlenmeye açısı ndan boya endüstrisi üzeri nde öne ml e dur ul ması gereken endüstri dalları ndan biri ni ol uģt urmakt adır. Boya endüstrisi atı ksul arı nı n alıcı orta mlara deģarj edil meden önce he m ekono mi k açı dan uygun hem de çevre kor unması bakı mı ndan yet erli bir düzeyde arıtı mı i çi n gerekli arıt ma yönt e ml eri ni n belirlenmesi gerekmekt edir. 1

9 1. 2 ÇalıĢ manı n Amaç ve Kapsa mı Bu çalıģ manı n a macı bir boya endüstrisinden kaynakl anan atıksul arı n arıtılabilirliği ni n i ncelenmesi dir. Bu a maç doğr ultusunda boya endüstrisi ör neği nden el de edilen pr oses atı ksul arı sodyu m bent onit, al ümi nyu m sülfat, de mi r sülfat ve de mir (III) kl orür ile ki myasal çökt ür meye t abi t ut ul acak, el de edilen sonuçl ar gi deri m veri ml eri, Çamur Haci m Ġ ndeksi ( ÇHĠ) ve mali yetleri yönünden irdelenecektir. Nu muneleri n alı ndı ğı boya endüstrisi nde bul unan atı ksu arıt ma adı ml arı, proses atı ksuları na uygul anan ki myasal çökt ür me ve ki myasal ol arak çökt ürül müģ pr oses atı ksuları ile endüstrini n evsel nitelikli atı ksuları nı n besl endi ği bir aktif ça mur siste mi nden ol uģ makt adır. Bu nedenl e ki myasal çökt ür me adı mı nı n değerlendiril mesi bir sonraki arıt ma adı mı ol an biyol oji k arıt maya et ki yönünden de gerçekl eģtiril meli dir. Dol ayısı yla bu çalıģ mada, ki myasal çökt ürül müģ pr oses atı ksuyu ve evsel nitelikli atı ksu debileri oranı nda karıģtırılarak ol uģt urulan atı ksuyun inert KOĠ içeri kleri de sapt anacaktır. Yukarı da t anı ml anan a maca uygun ol arak Böl üm 2 de boya endüstrisi ha mmadde, üreti m pr osesleri ve alt kategoriler, su kullanı mı, atı ksu kaynakl arı, atı ksu karakt erizasyonu, arıt ma teknol ojileri ve standartları yönünden ele alınmı Ģtır. Böl üm 3 te ki myasal arıt manı n esasları, koll oidl eri n yapısı ve destabilizasyonu, koagül asyonda kullanılan maddel er ve bunl arı n özellikleri, en uygun koagül ant dozunun belirlenmesi, bi yol oji k arıt ma, substrat öl çüm yönt e ml eri, atı ksudaki or gani k madde bileģi kleri ve i nert KOĠ öl çüm yönt e ml eri ayrı ntılı ol arak el e alı nmı Ģtır. Böl üm 4 te incelenen tesisin genel özellikleri ne iliģki n bil giler veril miģtir. Böl üm 5 t e deneysel çalıģ mal arı n yür üt ül mesi sırası nda kullanılan deney düzeneği ve izlenen deney pr ogramı sunul muģ, bu deneyl erden el de edilen verileri n değerlendiril mesi yapıl mıģtır. Böl üm 6 da çalıģ mada deneysel ol arak sapt anan verileri n değerlendiril mesi ne bağlı ol arak varılan sonuçl ar ve getirilen öneriler sunulmuģt ur. 2

10 BÖLÜM2 BOYA ENDÜSTRĠ SĠ Boya endüstrisi, boyal ar ( boya pastası veya hazır karıģtırıl mıģ f or mda), ver ni k ve cilalar, ca m macunu, Ģellak, yalıtı m ki myasalları, boya ve cila sökücül er, boya fırçası temi zleyicileri gi bi ür ünl eri n üretildi ği bir endüstri dalı dır ( EPA, 1990). Baskı mür ekkepl eri üreti mi de bu endüstri de üretilen ürünl ere dahil edil mekt edir. Ayrı ca bu endüstri dalı nda üreti mi yapılan son ür ünl er i çi n kullanılan ha mmaddel erin de za man za man endüstri bünyesi nde üreti mi ne rastlanmaktadır. Yağl ar, reçi neler, bağl ayı cılar, pi gmentler ve sol ventler endüstri de kullanılan t e mel ha mmaddel er olarak göze çarpmakt adır ( EPA, 1977). Ül ke mi zde genellikle iç pi yasaya çalıģan boya sanayi, son yıllarda dıģ pi yasa talepl eri de di kkate alınarak daha fazla i hracata yönel mi Ģ ve bu duru m t opl a m üreti mde ci ddi artıģlara neden ol muģt ur. Boya endüstrisi nde üreti mi n % 63 ünü inģaat boyal arı ol uģt urmakt adır. Ot o boyal arı pazarı nı n, ot omoti v sekt öründeki geliģ mel ere paralel bir büyü me i çi nde ol acağı tahmi n edil mekt edir yılı verileri ne göre ül ke mi zde boya endüstrisi sektör ünde 9 büyük fir manın yanı sıra 350 ye yakı n at öl ye ti pi si pariģe ve fi yata bağlı üreti m yapan ve boya pazarı nı n yakl aģı k % 40 ı na yakını nı eli nde bul unduran küçük ve orta öl çekli üreticiler de bul unmakt adır ( www. boyex. com) Üreti mprosesleri ve Alt Kategoriler Ha mmaddel er Boya endüstrisi nde kullanılan t e mel ha mmaddeler yağl ar, reçi neler (bağl ayıcılar), pi gmentler, sol ventler, dol gu mal ze mel eri, kur utucul ar, bakt eri önl eyiciler ve köpük önl eyiciler gi bi yardımcı maddel er, dispersantlar ve yoğunl aģtırıcılar ol arak sı nıflandırıl makt adır. Burada al ki dler, akrilik, vi nil ve epoksi poli üretan reçi nel ere ör nek ol arak verilebilir. Poli vi nil asetat ( PVA) en öne mli reçi nelerden biri ol arak kabul edil mekt edir. Solventler alifatik, ket onl ar ve al koller ol arak sı nıflandırılıp, white spirit, poli vi nil al kol, çi çek yağı, n-büt anol, i zobüt anol ve benzil al kol öne mli 3

11 sol ventler arası ndadır. Pi gmentler, i norgani k pi gmentler ve or gani k pi gmentler ol arak i ki ana sı nıfta t oplanmı Ģlardır. Bir i norganik pi gment ol an titanyu m di oksit en değerli pi gment ol up t oplam üreti m i çerisi nde % 65 lere varan bir kullanım or anı na sahi ptir. KurĢun kr omatlı pi gmentler, de mir oksitli pi gmentler çi nko ve alü mi nyu m bileģi kleri i norgani k pigment ör nekl eri dir. Kullanılan i norgani k pig mentleri n yakl aģı k % 60 ı de mir oksitler (de mir oksit sarı, de mir oksit kır mı zı), çi nko oksitler ve al ümi nyu m bileģi klerinden; % 27 si kurģun kr omatlı pi gmentlerden ve geri ye kal an % 13 l ük kısı m da di ğer pi gmentlerden ol uģmakt adır ( EPA, 1990). Kalsit, barit ve t al k dol gu mal ze mesi ör nekl eri dir. Di spersantlar, kurut ucul ar, bakt eri ve köpük önl eyiciler de boya üretimi nde kullanılan ha mmaddel er arası ndadır Üreti mproses ve ĠĢle ml eri Boya ve mürekkep üretimi nde üreti m pr oses ve i Ģle ml eri üreti mi yapılan ür ün ve kullanılan ha mmaddel er açısı ndan farklılıklar i çerme mekt edir. Boyal ar solvent bazlı ve su bazlı boyal ar ol arak i ki ana sı nıfta gr upl andırıl makt adır. Ancak bu gr upl andır ma üreti m pr oses ve iģle ml eri nden zi yade t aģı yıcı ajan ol arak kullanılan ha mmaddel erden kaynakl anmakt adır. Su bazlı boyal arda t aģı yıcı ol arak su kullanılırken sol vent bazlı boyal arda sol ventler t aģı yıcı aj an ol arak kullanıl makt adır ( EPA, 1977). Mür ekkep üreti mi de boya üreti mi ile aynı özellikleri t aģı makt adır ve boyal arda ol duğu gibi sol vent bazlı ve su bazlı mürekkep ol arak gr upl andırıl makt adır. Su bazlı boya ve mürekkep üreti mi nde üreti ml e il gili t eçhi zatı n su ile kol aylı kla yı kan ması mü mkünken solvent bazlı boyal ar ve mür ekkep üreti mi nde t eçhi zatı n te mi zli ği i çi n sol vent veya güçl ü kosti k solüsyonl arı n kullanıl ması gerekmektedir. Bu çalıģ mada söz konusu endüstri atıksul arı nı n arıtılabilirliği ele alı nacağı ndan boya üreti m pr osesleri ve iģle ml eri alt kategorileri ile birlikte aģağı da ayrı ntılı ol arak veril mekt edir. Boya ve mürekkep üretimi ni n t e mel pr osesi ni pig mentleri n uygun araçlar yar dı mı yl a di ğer ha mmaddel erle uygun renk, yoğunl uk ve kalite el de edilecek Ģekil de karıģtırıl ması ol uģt ur maktadır ( Ne mer ow ve Agardy, 1997) Al t kategoriler Alt kategorizasyon yakl aģı mı, aynı kat egori i çi nde ol duğu hal de üreti m farklılıkları ol an veya aynı ür ünün i mali nde farklı pr oses ve iģle ml eri n uygul andı ğı t esisleri n 4

12 atı ksuları nda meydana gel ecek farklılıkları n ortaya konul ması nı a maçla makt adır. Atı ksuları n özellikleri belirlendi ği nde, her alt kategori i çi n uygun arıt ma teknol ojisi tanı ml anabil mekt e ve bu t anı mdan hareketle atı ksu deģarj kalite kriterleri geliģtirilebil mekt edir. Alt kategorizasyon yapılırken sadece atı ksu kalitesi benzerliği, grupl a ma i çi n yet erli ol ma makt adır; grupl a ma sırası nda pek çok faktör göz önüne alı nmakt adır. Boya endüstrisi nde atı ksu üreten pr osesler sadece su bazlı ürünl eri n üreti mi ni n yapıl dı ğı pr oseslerdir. EPA 1977 de boya ve mürekkep üreti m endüstrisi i çi n su bazlı boyal ar ve mürekkepl er ile sol vent bazlı boyal ar ve mürekkepl er ol mak üzere i ki farklı alt kat egori veril mekt edir (EPA, 1977). Ancak solvent bazlı ür ünl eri n üreti mi nden atı ksu ol uģ ma makt adır (EPA, 1990). Atı ksuları n özellikleri açısı ndan ise boya endüstrisi t ek bir kat egori içerisi nde değerlendiril mekt edir. Su Kirliliği Kontrol Yönet meli ği nde de boya endüstrisi atı ksuları ki mya sanayi kat egorisi ni n bir alt kat egorisi ol arak el e alı nmı Ģ ve deģarj standartları da bu Ģekil de belirlenmi Ģtir. Bu anl a mda boya endüstrisi nde atı ksu ol uģt uran su bazlı boyal arı n ve mür ekkepl eri n üreti mi ne iliģki n bil giler aģağı da veril mekt edir. Atı ksu ol uģt ur ma masına karģı n sol vent bazlı boyal ar ve mürekkepl eri n üreti mi ne iliģki n bil giler de aģağı da yer al makt adır. a. Sol vent Bazlı Boyal ar ve Mür ekkepl er: Sol vent bazlı boyal arı n üretimi ön yükl e me reakt öründe reçineleri n ve kur u pi gment leri n yüksek hı zlı bir karıģtırıcı ile karıģtırıl ması yla baģlar. Bu operasyon esnası nda sol ventler ve di ğer yardı mcı ha mmaddel er de ekl enir ve karıģtır ma sonucunda boya pastası el de edilir. El de edilen pasta özel yapı da bir öğüt ücüden geçirilerek pi gmentleri n parçal anması ve dispersi yonu sağl anır. Di spersi yon i çi n çeli k bil yeli öğüt ücül er veya t estere diģli karıģtırıcılar kullanılabilmekt edir. Di spersi yon iģle mi nde kullanılacak öğüt ücü tipi kullanılan pi gment e bağlı ol arak seçil mekt edir. Di spersi yon iģle mi bittikten sonra el de edilen boya pastası ısıtılarak monogliseri d t estine t abii t ut ul ur. Testi n ol umsuz ol ması dur umunda ön dispersi yon iģle mi gerekli ha mmadde ilavel eri ile tekrarlanır. Daha sonra pasta renkl endir me ve i ncelt me iģle ml eri ni n yapıl dığı II. yükl e me reakt örüne alın makt adır. Burada istenilen rengi n el de edil mesi i çi n 5

13 gerekli pi gmentler pasta içerisi ne katıl makt a, ph ve viskozite ayarları yapıl makt a ve sol ventler ekl enerek i ncelt me iģle mi gerçekleģtiril mekt edir. Gerekli kalite kontrol iģle ml eri yapıl dı ktan sonra ol uml u sonuçl ar el de edilince hazırlanmı Ģ ol an ür ün paketlenmek üzere III. Reakt öre alı nır. III. Reakt öre alı nması esnası nda ür ün disperse ol ma mı Ģ pi gmentlerden ve partiküllerden arı nması amacı yl a filtrelenir. Filtreden geçen boya dol um ma ki neleri kullanılarak paketlenir ve sevki yata hazır hale getirilir ( EPA, 1990) Sol vent bazlı mürekkepleri n üreti mi de üreti mde izlenen adı ml ar bakı mı ndan aynı sırala maya sahi ptir. Kullanılan ha mmaddel erde ve mi kt arlarda farklılı klar ol ması na karģı n sol vent bazlı boya üreti mi nde i zlenen adı ml ar sol vent bazlı mür ekkep üreti mi içi n de geçerlidir. b. Su Bazlı Boyal ar ve Mürekkepl er : Su bazlı boya ve mürekkep üreti mi sol vent bazlı boya ve mürekkep üreti mi pr osesi ile büyük benzerlik göster mekt edir. Ür eti mdeki t e mel farklılık su bazlı boyal arda sol ventleri n yeri ne t aģı yıcı aj an ol arak su kullanıl ması ve ha mmaddel eri n ekl enme sırala ması dır. Su bazlı boya üreti mi su, a monyak ve dispersantları n bir karıģtırıcı vasıtası yla karıģtırılması yl a baģlar. Bu karıģı mı n i çerisi ne kur u pi gment ve pi gment dol gu mal zemel eri ekl enir. KarıĢtır ma iģle minden sonra el de edilen karıģı m bir öğüt ücüden geçirilir ve i ki nci bir karıģı m t ankı na alı nır. Burada dört farklı maddeni n karıģı ma ekl enmesi gerçekl eģir. Ġl k ol arak reçi ne karıģı ma ekl enir; reçi neni n ekl enmesi nden sonra kor uyucu ve köpük önl eyi ci ajanlar ve poli vi nil aset at e mülsi yonu ekl enir. Son ol arak i ncelt me iģle mi nin gerçekl eģ mesi i çi n su ekl enir. Gerekli kalite kontrol iģle ml eri ni n yapıl ması ndan sonra hazırlanan ür ünün sevki yata hazır hal e getiril mesi sol vent bazlı boyal arda ol duğu gi bi dir. Hazırlanan boya dol um i Ģle mi ne geç meden önce filtrelenerek safsızlı klardan arı ndırılır ve dol um i Ģlemi gerçekl eģtirilir. Pek çok dur umda yüksek hızlı bir karıģtırıcı kullanılarak karıģtır ma ve dispersi yon iģle ml eri t ek bir adı mda gerçekl eģtiril mekt edir ( EPA, 1990). Su bazlı mürekkepl eri n üreti mi nde de aynı adı ml ar izlenmekt edir. Sol vent bazlı ve su bazlı boya üreti mi ne iliģki n akı m Ģe ması ġekil 2. 1 de veril miģtir. ġekil 2. 2 de ise mürekkep üreti mi akı mģe ması görül mekt edir. 6

14 SOLVENT BAZLI - Reçi neler - Pi gmentler - Dol gu Mal ze mel eri - Sol ventler - PlastikleĢtiriciler I. YÜKLE ME REAKTÖRÜ ÖN DĠ SPERSĠ YON SU BAZLI - Su - Amonyak - Dispersantlar - Pi gmentler - Dol gu Mal ze mel eri ISI TMA MONOGLĠ SERĠ D TEST SOĞUT MA - Renkl endiriciler - Pi gmentler - Ġncelticiler (Sol vent) II. YÜKLE ME REAKTÖRÜ SEYRELT ME VE KARI ġti RMA - Reçi neler - Kat kı Maddel eri ve ve Koruyucul ar - Köpük Önl eyi ciler - PVA Emül si yonu - Su ISI TMA VĠ ZKOZĠ TE, ph ve % KATI MADDE KONTROLÜ SOĞUT MA FĠ LTRASYON DOLUM AMBALAJ ġekil 2. 1 Boya Üreti mi Akı m ġe ması 7

15 - Reçi neler - Pi gmentler - Dol gu Mal ze mel eri - ÖN DĠ SPERSĠ YON DĠ SPERSĠ YON VĠ ZKOZĠ TE ve RENK AYARI - Renkl endiriciler - Kat kı Maddel eri ve ve Koruyucul ar - Köpük Önl eyi ciler - Ġncelticiler (Su veya sol vent) KALĠ TE KONTROL DOLUM AMBALAJ ġekil 2. 2 Mür ekkep Üreti mi Akı m ġe ması 2. 2 Su Kull anı mı, Atı ksu Kaynakl arı ve Karakterizasyonu Su Kull anı mı Boya Endüstrisi nde su kullanı mı t esisi n büyükl üğüne göre değiģir. Bir boya üreti m tesisi nde su bazlı boya üreti mi nde, kazan besle me, t ank ve t eçhi zat yı ka madan ol uģan pr oses suyunun yanı sıra, soğut ma ünitesi nde, evsel nitelikli a maçl ar i çin ve hava kirlenmesi kontrol ü ünitel eri nde su kullanı mı söz konusu ol makt adır ( Toröz ve di ğ., 1992) Atı k ve Atı ksu Kaynakl arı Boya Endüstrisi nde kontrol edil mesi gereken baģlıca atı klar boģ ha mmadde paketleri, hava kirliliği kontrol ekip manl arı ndan kaynakl anan t ozlar, hat alı üretilen ür ünl er ve 8

16 eki pman t e mi zle me atı kları dır. Eki pmanl arı n t e mizlenmesi nden kaynakl anan atı klar baskı n bir atık akı mı ol uģtur makt adır. Boya Endüstrisi nden kaynakl anan baģlıca atı klar Tabl o 2. 1 de özetlen mekt edir. Endüstri de ol uģan atı klar üreti mi n ileri ki aģamal arı nda t ekrar kullanılarak, geri kazanı m uygul a ması yapılarak ya da uygun bir arıt madan geçirilip deģarj edilerek uzakl aģtırıl makt adır ( EPA, 1990). Gaz hali ndeki atı klar genel ol arak boya üreti m reakt örleri, karıģtır ma ve öğüt me ve dol um hatları ndan kaynakl anmakt adır. Sı vı atı klar ise su ve kostik bazlı yı ka mal ardan, sol vent bazlı yı ka mal ardan, su bazlı hatalı üreti ml erden, solvent bazlı hat alı üreti ml erden ve ağır met al i çeren yı ka mal ardan kaynakl anmakt adır (Ne mer ow ve Agardy, 1997). Sol vent bazlı boyal arın ve mürekkepl eri n üreti mi nde t ank ve ekip manl arı n temi zlenmesi sol vent kullanılarak yapıl dı ğı i çin atı ksu ol uģ ma makt adır. Burada temi zle me iģle mi neticesinde ol uģan kirli sol ventler bir sonraki üreti mde ha mmadde ol arak kullanılabileceği gi bi distilasyon yönt e mi yl e geri kazanılıp üretimde çeģitli a maçl ar i çi n t ekrar kullanılabil mekt edir. Tankl arı n t e mi zlenmesi i çin kosti k kullanıl ması da t e mi zle me alternatifleri nden birisidir ve he m sol vent bazlı he m de su bazlı boya üreti m pr osesleri nde kullanılabil mekt edir. Ancak genellikle su bazlı boya üreti m pr osesleri nde kullanıl makt adır. Burada kosti k çözeltisi bir t ank i çerisi nde depol anmakt a ve t e mi zle me i Ģlevi ni yitirene kadar t ekrar t ekrar kullanıl makt adır. Sol vent bazlı boya üretimi nde t e mi zle me iģle mi içi n kosti k kullanıl ması dur umunda ol uģan kirli kosti k çözeltisi t e mi zle me iģlevi ni yitirdi kten sonra t ehli keli atık ol arak uzakl aģtırıl makt adır. Su bazlı boya üreti m pr osesleri nde t e mi zli k iģle mi içi n kosti k kullanıl ması dur umunda ise t e mi zle me iģlevi ni yitiren çözelti nötralize edilmekt e ve atı ksu ol arak deģarj edilmekt edir. Ancak su bazlı boya üreti mi pr osesi nde eki pman temi zli ği i çi n su kullanımı en çok t erci h edilen yönt e m ol arak karģı mı za çıkmakt adır ( EPA, 1990). Tabl o 2. 1 de de gör ül eceği üzere boya endüstrisi nde atı ksular su bazlı boyal arı n ve mürekkepl erin üreti mi nde t ank ve eki pmanl arı n su ile yı kanması ndan kaynakl anmakt adır. Su bazlı boya üreti mi nde üreti m gerçekl eģtirildikt en sonra renkl endir me ve i nceltme i Ģle ml eri ni n gerçekleģtirildi ği II yükl e me reakt örünün, ür ünün dol um öncesi nde filtrasyona t abii t ut ulduğu filtrasyon ünitesi nin (filtre torbaları vb.) ve dol um maki nesi ni n t e mi zlenmesi i çi n su kullanıl makt a ve atı ksu 9

17 ol uģumu söz konusu olmakt adır. Ayrıca dol um ve paketle me iģle ml eri esnası nda boyanı n yerlere dökül mesi nedeni yle yerleri n su kullanılarak yı kanması neticesi nde de atıksu ol uģ makt adır. Su bazlı boya üreten t esislerde 1 litre boya üretimi nde, 0 ile 1 litre arasında değiģen mi kt arlarda atıksu meydana gel mekt edir ( Gönüll ü ve di ğ., 1983) Tabl o 2. 1 Boya Endüstrisi Proses Atı kları ( EPA, 1990) No Atı k Tanı mı Atı k Kaynağı Bil eģi mi 1. Kullanıl mıģ ha mmadde paketleri Reakt ör yükl e mel eri Pi gment bul aģ mı Ģ kart on kut ular vb. 2. Pi gment tozları Pi gmentleri n reakt örlere boģaltıl ması Pi gmentler 3. Uçucu organi k bileģi kler 4. Ür eti mharici atı klar Depol a ma tankl arı ve açık pr oses eki pmanl arı Renk ayarla ma iģle ml eri içi n yapılan küçük çaplı üreti ml er Reçi neler ve sol ventler Boya 5. Dökünt ü DeĢarj kazaları Boya 6. Atı ksular Eki pmanl arı n su ile yı kanması 7. Ki rli sol ventler Eki pmanl arı n sol vent ile temi zlenmesi 8. Boya ça mur u Te mi zl e me çözeltileri içerisi ndeki boya kalı ntıları 9. Filtre Kart uģları Di sperse ol ma mı Ģ pi gmentler Boya, su, kosti k Boya, sol vent Boya, su, kosti k, sol vent Boya Ki rletici Para metrel er ve Atı ksu Karakterizasyonu Boya Endüstrisi nden kaynakl anan atı ksuları kontrol altına al mak ve deģarj kalite standartları na t e mel ol uģturacak para metreleri n belirlenebil mesi i çi n boya endüstrisi atı ksuları nda bul unabilecek t üm kirletici para metrel er di kkatle i ncelenmelidir. Ayrı ca temel kirletici para metrel eri n seçi mi nde, kirletici para metreni n kaynağını n belli ol ması, seçilen kirletici para metreni n o atı ksu i çi n karakt eristik ol ması, kirl etici 10

18 para metreleri n çevreye et kileri ve zararlarını n belirlenmi Ģ ol ması, kirletici para metreleri n geliģtirilmi Ģ yönt e ml erle arıtılabilir ol ması, seçilen kirletici para metreleri n belli bir duyarlılıkla öl çülebilir ol ması gi bi fakt örler göz önüne alı nmalı dır ( Göknil ve diğ., 1984). Boya üreti mi nde çok f azl a sayı da ha mma dde kullanıl makt adır. Kull anılan ha mmaddel eri n sayısı, çeģitliliği ve atı ksu karakt eri üzeri ndeki et kileri düģünül düğünde kirletici para metreleri n belirlenmesi daha da hassas bir konu hali ne gel mekt edir. Buna göre boya endüstrisi geneli nde atı ksul arı karakt erize eden baģlıca kirletici para metreler arası nda KOĠ, AKM, yağ ve gres, renk, ağır metaller, ph, topla mazot ve topl a mfosfor yer al makt adır ( EPA, 1990). Boya endüstrisi nde kullanılan ha mmaddel eri n ol uģan atı ksuyun karakt eri ni doğr udan et kiledi ği ne yukarı da deği nil miģti. Üreti mde ha mmadde ol arak kullanılan Vi nil Akrilat Mono mer ( VAM), Poli vi nil al kol, Pr opilen gli kol, Ksilen, çi çek yağı, PVA (Poli vi nil asetat), a monyak, ftal osi yani n ( pi gment), kalsit, titan di oksit, soda, Kr o m oksit, Barit gi bi ki myasallar atı ksulara belli oranl arda karıģabil mekt edir ( Akça ve di ğ., 1998). Boya endüstrisi atı ksularını n en belirgi n özelliği t oksi k maddel er i hti va et mesi ve renkli ol ması dır. Ür ün cinsi ne bağlı ol arak atı ksuda çeģitli met al i yonl arı bul unabilir. Bu t ür atı ksularda KOĠ/BOĠ oranı ol dukça yüksektir. KOĠ, BOĠ ve diğer kirlilik değerleri tesisten tesise değiģ mekt edir ( Gönüll ü ve di ğ., 1983). Su bazlı boyal arı n ve mürekkepl eri n üretimi nden kaynakl anan atı ksul arı n özellikleri ne iliģki n EPA nı n verdi ği atı ksu karakt erizasyonu Tablo 2. 2 de veril miģtir. Tür ki ye de boya endüstrisi atı ksul arı üzeri nde yapıl mı Ģ i ki ayrı çalıģ madan el de edilen atı ksu karakt erizasyonları na ait değerler ise Tabl o 2. 3 te veril miģtir. Su bazlı mürekkep üreti mi pr osesi nden kaynakl anan atı ksul arın ki myasal ol arak arıtılabilirliği ni n i ncelendi ği bir araģtır mada mürekkep üretimi pr osesi atı ksuları nı n özellikleri de Tabl o 2. 4 te veril miģtir. EPA nı n verdi ği atı ksu karakterizasyonunda verilen değerler büt ün para metreler i çi n ol dukça geniģ bir aralı kta yer al makt adır. KOĠ para metresi açısı ndan da özelli kle mür ekkep üreti mi nden kaynakl anan atı ksul ar i çi n ol dukça geniģ bir değer aralı ğı nı n söz konusu ol duğu gör ülmekt edir. Su bazlı boya ve su bazlı mürekkep üreti mi nden 11

19 kaynakl anan söz konusu atı ksuları n i çerdi kleri kirletici para metreler açısı ndan değerlendirildi ği nde verilen değer aralı kları nın bi yol oji k siste ml er üzeri nde inhi bisyon et kisi yaratabilecek değerleri i çerdi kleri gör ül mekt edir. Özellikle met al içeri kleri açısı ndan değerlendirildi ği nde zehirlilik et kisi yapabilecek değerler söz konusudur. Tabl o 2. 2 Su bazlı boya ve mürekkep üreti mi nden kaynakl anan atıksuların karakt erizasyonu ( EPA, 1977) Değer Para metre Bi ri m Boya Mürekkep BOĠ mg/l AKM mg/l KOĠ mg/l ph mg/l 3, 4-13, 2 5, 6-11, 6 De mi r mg/l , 6-2, 2 KurĢun mg/l , 3 Ma ngan mg/l , 1 Çi nko mg/l 0, 3-10 Veri yok Yağ ve Gres mg/l Kj el dahl Azot u mg/l Veri yok Tür ki ye de su bazlı boya üreti mi nden kaynakl anan atı ksular üzeri nde yapılan i ki ayrı çalıģ mada el de edilen ve Tabl o 2. 3 te verilen değerler EPA nı n verdi ği değerlerle para metreleri n çoğu açısı ndan uyu m göst er mektedir. El de edilen BOĠ değerleri verilen aralı k i çerisi ndedir. KOĠ değerleri EPA da verilen değerlerden daha düģük ol ması na karģı n AKM ve met al i çeri kleri verilen değer aralı kları i çerisi nde yer al makt adır. 12

20 Tabl o 2. 4 te yer al an su bazlı mürekkep üreti mi atı ksuları nı n özelli kleri KOĠ ve p H para metresi açısı ndan EPA nı n verdi ği değerlerle uyu m i çerisi ndedir. Ancak BOĠ para metresi açısı ndan belirgi n bir fark söz konusudur. Tabl o 2. 3 Tür ki ye de su bazlı boya üreti mi nden kaynakl anan atıksular üzerinde yapıl mıģ çalıģ mal arda atıksu karakteri zasyonu ( Akça ve di ğ., 1998; ġengül F., 1986) Para metre Bi ri m Değer ( Akça ve di ğ., 1998) 1. Nu mune Değer (ġengül F., 1986) Nu mune Nu mune Ort al a ma BOĠ mg/l KOĠ mg/l AKM mg/l Top. Kr om mg/l <0, 02 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Kad mi yu m mg/l <0, 01 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok KurĢun mg/l 5, 6 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Top. De mir mg/l 2, 26 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Çi nko mg/l 0, 71 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Top. Si yanür mg/l <0, 05 Veri yok Veri yok Veri yok Veri yok Tabl o 2. 4 Su Bazlı Mürekkep üreti mi prosesi nden kaynakl anan atıksuları n karakt erizasyonu ( Met es ve di ğ., 2000) Nu mune No Ort al a ma Para metre Bi ri m 1 2 KOĠ mg/l BOĠ mg/l 0, , , 0064 AOX mg Cl/l 9, 323 6, 036 7, 68 TOK mg /l 941, , 9 917, 935 ph - 7, 6 7, 4 7, 5 13

21 Atı ksu DeĢarj Standartl arı Boya endüstrisi nde, atı ksul arı n sadece su bazlı boya ve mür ekkep ür eti m pr osesleri nden kaynakl andı ğı na, sol vent bazlı boya ve mürekkep üreti mi nden atı ksu ol uģ madı ğı na ve atı ksuların yüksek KOĠ, AKM ve met al i çeri kleri nden dolayı deģarj edil meden önce uygun bir arıtı ma t abii t ut ul ması nı n endüstri yel kirlenme kontrol ü açısı ndan ol dukça önemli ol duğuna daha önce deği nil miģti. Bu nedenl e boya endüstrisi atı ksuları nı n özellikleri de göz önünde bul undur ul arak deģarj standartları belirlenmi Ģtir. EPA 1990 da boya endüstrisi i çi n su bazlı ve sol vent bazlı ürünl eri i çeren i ki alt kat egori belirlenmi Ģken, Su Kirliliği Kontrolü Yönet meli ği (1988) nde boya endüstrisi ki mya sanayi ni n bir alt kat egorisi ol arak el e alı nmı Ģ ve boya endüstrisi nden kaynakl anan atı ksul arı n alıcı ortama deģarj standartları belirlenmi Ģtir. Su Kirliliği Kontrol Yönet meli ği nde belirlenmi Ģ ol an boya endüstrisi atıksul arı nı n alıcı orta ma deģarj standartları Tabl o 2. 5 te verilmi Ģtir. Tabl o 2. 5 te de gör ül eceği üzere SKKY nde boya endüstrisi atı ksuları nı n alıcı orta ma deģarj standartları nı n belirlenmesi nde sadece BOĠ 5, KOĠ, AKM, Balı k Biyodeneyi ve ph para metreleri göz önünde bul undur ul muģtur. Buna karģı n literat ürde BOĠ 5, KOĠ, AKM gi bi para metreleri n yanı nda de mir, kurģun, manganez, çi nko, kr om gi bi ağır metalleri n ve yağ ve gres, Kj el dahl Azot u gi bi para metrelerin de boya endüstrisi atıksul arı nı karakt erize eden para metreler arası nda yer al dığı gör ül mekt edir. Boya endüstrisi atı ksuları nı karakt erize eden ve literat ürde verilen söz konusu para metreler i çi n SKKY nde herhangi bir sı nır değeri n belirlenmemi Ģ ol ması bu para metrel eri n alıcı orta ml arda yaratabileceği ol umsuz et kiler bakı mı ndan değerlendirildi ği nde büyük bir eksi kli k olarak göze çarpma kt adır Atı ksu Arıt ma Teknol ojileri Boya endüstrisi atı ksularında dengel e me ve çöktür me iģle ml eri ön arıt ma a macı ile kullanılırlar. Ancak doğrudan çökt ür me boya endüstrisi atı ksuları nda yeterli arıt ma veri mi ni sağl aya madı ğı ndan koagül ant ilavesi ile ki myasal arıt ma yapıl ması gerekir. Boya üreti mi yapan t esislerde en çok dol dur-boģalt usul ü çalıģan kesi kli ki myasal arıt ma siste ml eri kullanılarak arıt ma yapılır. Boyalı atı ksul ar bir depol a ma havuzunda t opl anır ve ph ayarla ması yapılır. Koagül ant (al üm, kireç veya de mir 14

22 tuzları) ilave edilir. Hı zlı ve yavaģ karıģtır ma iģlemi nden sonra yu makl ar çökel meye bırakılır. Gerekli dur uml arda koagül ant yardı mcı maddesi ol arak poli mer ilave edilir. Arıtıl mıģ su alıcı ortama veya kanalizasyona gönderilir. Ol uģan çamur ça mur tasfi yesi ne gönderilir (ġengül, 1986). Tabl o 2. 5 Su Kirliliği Kontrol ü Yönet meli ği ne göre Boya Endüstrisi Atı ksul arı nı n Alı cı Orta ma DeĢarj Standartları PARAMETRE BĠ RĠ M KOMP OZĠ T NUMUNE 2 SAATLĠ K KOMP OZĠ T NUMUNE 24 SAATLĠ K BĠ YOKĠ MYASAL OKSĠJENĠ HTĠ YACI ( BOĠ 5 ) ( mg/l) KĠ MYASAL OKSĠJ ENĠHTĠ YACI ( KOĠ) ( mg/l) ASKI DA KATI MADDE ( AKM) ( mg/l) BALI K BĠ YODENEYĠ (ZSF) 3 - ph Bazı boya iģlet mel eri nde, boya atı ksul arı ön arıt madan geçirildi kten sonra fabri kanı n di ğer atı ksul arı yla birleģtirilerek bi yol oji k arıt maya gönderilir. Boya atıksul arı nda bul unan yüksek katı madde ve ağır met aller nedeni yle bi yol oji k arıt madan önce fizi koki myasal ön arıt ma gerekli dir. Kullanılan bi yol oji k arıt ma yönt eml eri aktif ça mur siste mi, havalandır malı l agünl er ve da ml at malı filtrelerdir. Uzun haval andır malı aktif çamur siste ml eri t oksi k etkiler ve ani yükl e mel ere karģı daha baģarılıdır. Genellikle boya endüstrileri nde uzun bekl e me süreleri nedeni yl e haval andır malı lagünl er terci h edil mekt edir (ġengül, 1986). Ki myasal oksi dasyon, i ndirge me, nötralizasyon ve filtrasyon, ağır met alleri i çeren su bazlı boya atı ksuları i çi n kullanılan di ğer arıt ma yönt e ml eri dir ( Ne mer ow ve Agar dy, 1997). Boya endüstrisi nde atı ksul ar arıt ma t esisi ne gelirken sol vent esaslı atıkları n su esaslı atı klardan kesi nlikl e ayrıl ması ve ayrı ol arak uzakl aģtırıl ması gerekli dir (ġengül, 1986). Boya endüstrisi atı ksul arı nı n arıtıl ması nda uygul anan söz konusu arıt ma teknol ojileri ne iliģki n özet aģağı dadır; 15

23 - Dengel e me : Dengel eme i Ģle mi, arıt ma t esisleri ni n opti mu m verimde çalıģ ması a macı yla kullanılan en öne mli iģle mdir. Dengel e me i Ģle mi nin atı ksuyun arıtılabilirliği üzeri nde ol uml u et kileri nin ol duğu, Ģok yükl e mel eri n eli mi ne edil mesi ve i nhibisyona neden ol abilecek maddel eri n seyrel mesi ni sağla ması nedeni yle de bi yol oji k arıt ma verimi ni arttırdı ğı göz önünde bul undur ul duğunda dengel e me iģle mi ni n öne mi daha kol ay anl aģıl makt adır. Bunun dıģı nda ki myasal arıt ma öncesi nde dengel e me iģl e mi nin uygul anması nı n ki myasal dozajla ma kontrol ü açısı ndan da öne mi büyüktür ( Met calf and Eddy, 1984). Boya endüstrisi nde üreti mden dol ayı atı ksuları n kesi kli ol uģ ması ve mürekkep üreti mi nden kaynakl anan atı ksuları n karakt eri ile boya üreti mi nden kaynakl anan atı ksul arı n karakt eri ni n farklı ol ması nedeni yle dengel e me i Ģle mi ni n uygul anması daha da büyük bir öne m kazanmakt adır. Üreti m i Ģle ml eri sırası nda düzensiz ol arak ol uģan atı ksular dengel e me havuzunda gerek konsantrasyon gerekse haci msel olarak dengel enir. Boya endüstrisi atı ksuları nı n met al i çeri kleri yüksek ol abilir. Dengel e me havuzl arı iģlet me koģulları nı n köt ül eģmesi veya Ģok yükl e mel eri n arıt ma tesisi veri mi ni düģür mesi ni önledi ği içi n de ol dukça öne mli dir. - Ki myasal Çökt ür me : Ki myasal çökt ür me boya endüstrisi atı ksul arını n arıtıl ması nda en çok kullanılan yönt e mdir ( ġengül, 1986). Suda bul unan koll oi dler gi bi askı da katı maddel eri n sudan uzaklaģtırıl ması nı sağl a makt adır. Al ü m ( Al 2 ( SO 4 ) 3 ), de mir sülfat ( FeSO 4 ) ve de mir(iii)kl orür ( FeCl 3 ) ki myasal çökt ür mede en çok kullanılan ki myasallardır. Or gani k poli merleri n kullanımı da gi derek art makt adır ( Ne mer ow, 1997). Bu t ür ki myasal maddeleri n kullanı mı yl a gerçekl eģtirilen ki myasal arıt manın veri mi ph değeri yl e de yakı ndan il gilidir. Bu nedenl e kullanılan ki myasal madde i çi n geçerli olan opti mu m p H değeri ni n sağlanması i çi n asit veya bazl arı n ilavesi de söz konusudur. - Bi yol oji k Arıt ma : Boya endüstrisi atı ksul arı nı n uygun bir ön arıtı mdan sonra evsel nitelikli atı ksularla birlikte bi yol oji k arıt ma siste ml eri nde arıtıl ması sı k rastlanan bir yönt e m olarak göze çarpmakt adır ( ġengül, 1986; Akça ve di ğ., 1998). 16

24 - Ki myasal Oksi dasyon : Ki myasal oksi dasyon bir son arıt ma ol arak uygul anmakt adır ve rengi n yanı nda ilave or gani k madde gi deri mi ni de sağla makt adır. Ki myasal oksi dant ol arak genel de ozon ve klor kullanıl makt adır. Bu kimyasalları n ki myasal oksi dasyon i çi n kullanılması suyun dezenfeksi yonunun da sağl anması gi bi ek faydal ar getir mektedir ( Met calf and Eddy, 1984). 17

25 BÖLÜM3 ARI TI LABĠ LĠ RLĠ K Endüstri yel faali yetler sonucu ol uģan atı ksuların arıtıl ması, ekol oji k dengeni n kor unması ve doğal kaynakl ar ve alıcı orta ml arda kirlenme t ehli kesi nin ort adan kal dırıl ması bakı mı ndan öne mli dir. Endüstriyel faali yetlerdeki çeģitlilik, kullanılan ha mmaddel er ve üretilen ür ünl erdeki farklılıklar ol uģan atı ksuları n karakt eri ni de et kile mekt e, bu nedenl e atı ksul arı n arıtıl ması nda uygul anacak ol an yönt e ml eri n seçi mi öne m kazanmakt adır. Endüstri yel faaliyetler sonucu ol uģan atı ksul arı n arıtıl ması nda uygul anacak ol an yönt e ml er doğrudan doğr uya atı ksu karakteri ile ilgilidir ve en doğr u arıt ma alternatifini n seçi mi ancak atı ksu üzeri nde yapılacak det aylı bir arıtılabilirlik çalıģ ması ile mü mkündür. Atı ksu arıtı mı nda, atı ksuyun i çerdi ği kirletici para metrelere bağlı ol arak fizi ksel, ki myasal ve bi yol oji k arıt ma t ek t ek veya birbirini i zleyen arıt ma adı ml arı Ģekli nde uygul anmakt adır. Arıtılabilirlik çalıģ mal arı en doğr u arıt ma alternatifini n seçi mi ve hangi Ģartlarda uygul an ması gerekti ği konusunda fi kir ver mesi bakı mı ndan öne mli dir. AĢağı da bir ki myasal arıt ma pr osesi ol arak ki myasal çökt ür me ve bi yol oji k arıt ma konul arında bil giler veril mekt edir Ki myasal Arıt ma Atı ksulardaki kirleticilerin arıtı mı a macı yla kullanılan, ki myasal bir reaksi yon ve ki myasal değiģi me dayalı iģle ml eri n t a ma mı kimyasal arıt ma ol arak adl andırılır. Ki myasal arıt ma çok çeģitli proseslerden meydana gel mekt edir. Bu pr osesleri n en öne mlileri ve en çok yer tutanları sertlik gi deril mesi, met alleri n arıtıl ması, askı da katı maddel eri n arıtıl ması, met alleri n arıtıl ması, fosfor gi deril mesi gi bi a maçl arla kullanılan ki myasal çöktür me ile t at, koku gi deril mesi, si yanür gi derilmesi, renk gi deril mesi gi bi a maçl ar içi n kullanılan ki myasal oksi dasyon pr osesleri dir. Bunl arı n dıģı nda absorbsi yon, nötralizasyon, ph ayarı gibi fizi ksel ve ki myasal iģle ml eri n beraber kullanıl dı ğı prosesler ve UV, UV/ H2 O2, UV/ Ozon oksidasyonl arı, 18

26 el ektroliz, elektroforez gi bi henüz geliģ mekt e ol an pr osesler ki myasal arıt ma adı altında t oplanmakt adır ( Tünay, 1996) Ki myasal Çökt ür me Atı ksu i çerisi nde bul unan katı maddel er yapılarına göre askı da ve çözünmüģ ol arak iki ye ayrıl makt adır. Askıda maddel er de kendi aral arı nda kaba askı da katı maddel er, suprakoll oi dal maddel er ve koll oi dal maddel er olarak sı nıflandırıl makt adır. Atı ksu i çerisi ndeki katı maddel eri uzakl aģtır mak i çi n kullanılacak arıtma met odu taneci k boyut una göre değiģi klik göster mekt edir. Çözün müģ maddel er, çözün meyen for ma dönüģt ürül erek veya adsorbsi yonl a gi derilirken, askı da katı maddel er çok yaygı n ol arak ki myasal çökt ür me ile veya ekonomi k açı dan sorun yarattığı ndan daha az t erci h edilen ultra filtrasyon, nanofiltrasyon gi bi me mbran yönt e ml erle gi deril mekt edir. Ki myasal çökt ür me suda çözünmüģ veya askı da katı maddel eri n fizi ksel dur umunu değiģtirerek çökel mel eri ni sağl a mak a macı yla kullanılan bir ki myasal arıt ma met odudur ve koagül asyon, fl okül asyon ve çökt ür me adı ml arı ndan meydana gel mekt edir. Suda bul unan ve ki myasal oksijen i hti yacı, bulanı klı k gi bi sorunl ara neden ol an koll oi dleri n atı ksudan uzakl aģtırıl ması, kolloi dleri n boyutları nı n askı da katı maddel eri n boyutları ile çözün müģ maddel eri n boyutları arası nda kal ması nedeni yl e orta arıtı m ol arak adl andırıl makt adır. Bu maddeleri n sudan uzakl aģtırılması nı n en yaygı n yönt e mi ki myasal koagül asyon iģle mi dir. Ki myasal koagül asyon koll oi dl eri n destabilizasyonu, bir araya getiril mesi ve çökecek Ģekil de birbirleri ne bağl anması nı sağlayan bir prosestir ( Ne mer ow ve Agardy, 1997). Ki myasal çökt ür me atı ksu i çerisi ndeki Cu, Zn, Cr, Hg gi bi ağır met allerin, askı da katı maddel eri n, fosfor, sertlik, vb. gi deril mesi nde de yaygı n ol arak kullanıl makt adır (Stephenson ve Bl avkburn, 1998; Tünay, 1996; Ponti us, 1990) Koll oi dleri n Yapısı Atı ksular partikül boyutları birkaç angstrom ile birkaçyüz mi kr on arası nda değiģen ve çözün müģ yada askı da maddel er ol arak sı nıflandırılan pek çok kirletici içer mekt edirler. Bu kirleticileri n büyük bir kıs mı basit çökt ür me ile sudan 19

27 uzakl aģtırılabil mekt edir. Ancak kendiliği nden çöke meyecek kadar küçük boyutlara sahi p kirleticileri n atı ksulardan uzakl aģtırıl ması ancak t aneci kleri n daha büyük boyutlara sahi p ol acak Ģekil de bir araya getiril mel eri ne bağlı dır ( Weber ve Walter, 1972). Suda bul unan ve boyutları n m arası nda değiģen çok sayı da farklı kirletici koll oi dal maddel er ol arak adl andırıl makt adır. Kil, r enge neden ol an bi yol ojik kökenli maddel er, prot ei nler ve karbonhi dratlar kolloi dal maddel ere ör nek ol arak gösterilebilir. Bu t ür maddel eri n doğal bir stabilitesi ve bir araya gel meye karģı bir dirençleri vardır ( Casey, 1997). Koll oi dler boyutları küçük ancak yüzey al anları geniģ t aneci klerdir. Sı vı orta mı nda bir el ektri ksel al an i çi nde hareket ederler. Koll oidl eri n yüzey yükl eri negatif veya pozitif ol abilir. Ancak koll oi dler genellikle negatif yükl üdürler. Yükün i Ģareti ve büyükl üğü sı vı fazı n iyon içeri ği ne ve ph a bağlıdır. Ancak bir büt ün ol arak koll oi dal siste m ( katı ve sı vı faz birlikte) net bir el ektri ksel yüke sahi p değil dir. Yüklü t aneci kler i çi nde bul undukl arı sı vı orta ml a denge hali nde ol malı dır. Parçacı klar üzeri ndeki yük sı vı faz ile t ers iģaretlidir. Bunun bir sonucu ol arak sı vı yüzey ile her bir katı t aneci k arası nda bir el ektri ksel çift t abaka ol uģ makt adır. Bu çift t abaka yükl ü t aneci k ve suda t aneci k yüzeyi ni n he men yanı nda yükü t aneci ği n yüküne eģdeğer ancak t ers yükl ü i yonl ardan ol uģ maktadır. Çift tabakada bul unan yükl ü taneci k ve t aneci k yüzeyine yakı n sudaki t ers yükl ü i yonl ar ara böl geye doğr u el ektrostati k ol arak çekilirler. Bu, i yonl arı n t aneci k yüzeyi nden deriģi ml eri ni n düģük olduğu sı vı çözeltiye geri difüze ol mal arı na sebep ol ur. Di f üzyon ve el ektrostatik çekme kuvveti sudaki el ektri ksel yükü difüze t abaka üzeri ne yayar. Ters yüklü i yonl arı n büyük kıs mı t aneci k yüzeyi ne doğr u bitiģi ktir. Buraya karģıt i yon t abakası, iç t abaka, stern t abaka denir. St ern t abakanın etrafı nda el ektri ksel kuvvet veya akıģkan hareketi ne bağlı ol arak ol uģan pozitif ve negatif yükl eri n beraber bul unduğu yaygı n t abaka bul unmakt adır. AkıĢkanl arı n kopabil di ği yüzey kayma yüzeyi olarak adlandırıl makt adır. Çözelti yüksek i yoni k deriģi m gösterdi ği nde difüze t abaka sı kıģ makt a ve daha az yer kapl a makt adır. Çözelti i çi ne doğr u fazla yayıl maz. Bu dur um ġekil a da gösteril mekt edir. El ektriksel it me çek me kuvvetleri ne bağlı ol arak mi sel ol uģumu 20