DÖKÜMHANELERDE ATIKSU KONTROLÜ Ahmet TURAN*, **, Necip ÜNLÜ**, Onuralp YÜCEL**, Mehmet Niyazi ERUSLU**, *** * Yalova Üniversitesi, Yalova Meslek Yüksek Okulu, 77100, Yalova, Türkiye ** İstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya-Metalurji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, 34469, Maslak, İstanbul, Türkiye *** Yalova Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya ve Süreç Mühendisliği Bölümü, 77100, Yalova, Türkiye ÖZET Dökümhanelerde su kullanımı, yaş toz tutma ünitelerinde ve fırınların soğutma sistemlerinde yoğunlaşmaktadır. Çoğu dökümhanelerde kullanılan su, kapalı devre olarak dökümhane içerisinde devir daim etmekte ve oluşan su kaybı düşük miktarda olmaktadır. Kullanılan yaş toz tutma üniteleri ise, hem kullanılan su hem de atıksu miktarlarını arttırabilmekte, ortaya çıkan atık suyun arıtılmasını gerektirebilmektedir. Maça imalatında gaz yıkama ünitelerinde ortaya çıkan biyolojik olarak çözünebilir fenoller de arıtılması gereken bir diğer atıksu grubudur. Talaşlı imalat kaynaklı atıksular, yüksek oranda katı partikül ve yağ içerebilmektedir. Bu çalışmada, dökümhanelerde ortaya çıkan atıksuların kaynakları ve arıtma teknikleri güncel teknolojiler ışığında incelenecektir. Anahtar kelimeler; atıksu, dökümhane, fenoller ABSTRACT The use of water is mainly in the scrubbers and cooling systems of the furnaces in foundries. Water circulation is achieved in a closed loop manner in many foundries and water loss is in minimum level. Scrubber units may cause an increase both in the use of water and waste water amount. Therefore, it is a necessity to purify the wastewater. Phenols which are produced in core making processes are biologically soluble and these are the other group which purification is a mandatory. Moreover, wastewaters from machining may contain high amounts of solid particles and oil. In the present study, the sources of wastewaters in foundries and purification techniques are investigated in the light of contemporary technologies. Keywords; wastewater, foundry, phenols 1. GİRİŞ Dökümhanelerin sıvı fazdaki atıkları, anorganik metal bileşiklerini, organik bileşikleri partikül halindeki maddeleri içerebilmektedir. Bu tip sıvı atıkların ve atıksuların atıksu kanalına verilebilmesi için, tesis içerisinde bir ön arıtmaya tabi tutulmaları gerekmektedir. Eğer ön arıtma işlemine tabi tutulamazlarsa lisanslı nakliye firmaları vasıtası ile atıksu kanalına karıştırılmadan uygun boşaltım sahasına taşınmaları bir zorunluluktur. Dökümhanelerde kullanılan proses suları, yüksek miktarlarda değildir ve temel olarak aşağıda sıralanan operasyonlar kaynaklıdır;
a. Yaş toz tutma ünitelerinin yükleme ve tahliyeleri, b. Biyosit ve antioksidanları da içeren soğutma suları, c. Curuf ve atıkların işlenmesinden gelen sular [1]. Proses suları, her ne kadar az miktarda olsalar da kanalizasyon sistemine direkt vermek için uygun değillerdir. Dökümhanelerde su kullanımının en aza indirilmesi, oluşan atıksuların içerisindeki kirlilik oranının giderilmesi ve geriye kalan atıksuyun da geri kazanımı birinci öncelikler olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin atıksular içerisinde, süspansiyon halindeki suda çözünmeyen partiküllerin oranlarının kabul edilebilir sınırlarda olması için 35 mg/l değerine kadar indirilmesi gerekmektedir. Suda çözünmeyen partiküller için bu değerlerdeki bir su, iyi kalite ve geri kazanıma uygun olarak kabul edilmektedir. Ancak, suda çözünebilen maddelerin oranı da, bir diğer önemli parametredir ve suyun geri kazanıma uygunluğunun belirlenmesinde kontrol edilmesi gerekmektedir [1]. Hurda sahalarından gelen yağmur suları da, suda çözünmeyen süspansiyon halindeki katı partikülleri ve çeşitli yağları ihtiva edebilmektedir. Bu tip atıksuların içerisindeki partiküller, çöktürme yolu ile ve yağların da çeşitli yöntemleri ile atıksulardan ayrılması, atıksu atık kanalına verilmeden önce gerçekleştirilmesi gereken işlemlerdir [1]. Proseslerde ortaya çıkan ve arıtma sonrası geri kazanılamaz haldeki atıksuların biriktirildiği durumlarda, biriktirme işleminin yapıldığı tank sistemlerinin sızdırmazlık açısından düzenli kontrolleri yapılmalıdır. Ayrıca, bu tip atıksuların içeriklerinin de tanklardan belirli periyodlar ile örnekler alarak kontrol edilmesi önerilmektedir [1]. 2. DÖKÜMHANELERDE ATIKSU KAYNAKLARI Her ne kadar dökümhanelerde az miktarda su kullanılsa da, aşağıda sıralanan kaynaklar atıksuların kirletilebileceği başlıca kaynaklar olarak göz önünde bulundurulmalıdır; a. Soğutma kuleleri, b. Su verme tankları, c. Yer temizleme, d. Makine temizleme, e. Yaş toz tutma üniteleri, f. Kullanılmış döküm kumları, g. Reçine bağlı kumlar, h. Curuflar, i. Genel atıklar, j. Yağlar ve gres yağları, k. Kimyasallar, l. Tehlikeli atıklar, m. Torba filtre tozları, n. Yağmur sularının maruz kaldığı tesis çatıları, o. Hurda sahaları, p. Kum, reçine ve kimyasallar tarafından kirletilmiş açık alanlar [1].
3. ATIKSULARIN KONTROL PARAMETRELERİ Dökümhanelerde ortaya çıkan atıksuların aşağıda sıralanan parametrelerinin, tesis dışı atıksu kanalına verilmelerinden önce kontrol edilmeleri gerekmektedir. a. Debi (m 3 /sn.), b. ph (Sıvıların asidikliği veya bazikliği 1-14 ph arasındaki bir skala ile belirlenmektedir ve 1 aşırı asidik, 14 aşırı bazik ve 7 nötr manasına gelmektedir.), c. Sıcaklık ( C), d. Toplam organik karbon, e. Kimyasal oksijen ihtiyacı, f. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı, g. Renk ve bulanıklığı, h. Çözünmüş oksijen içeriği [1]. Ayrıca, atıksuların içeriklerinin de kabul edilebilir limitlerde olup olmadığının gerekli kimyasal analizler yaptırılarak tespit edilmesi gerekmektedir [1]. Çizelge 1 de dökümhanelerde atıksu arıtma işlemi sonrası ve tesis dışı atıksu kanalına verilmeden önce atıksuların kabul edilebilir kimyasal içerik limitleri verilmektedir. Bu limitler ülkeden ülkeye değişiklik göstermekle beraber ortalamaları Çizelge 1 de verildiği gibidir ve güncel arıtma teknolojileri ile atıksuların içeriklerini bu değerlerde tutmak mümkündür [2]. Çizelge 1 : Dökümhaneler için atıksuların kontrol ve kimyasal içerik limitleri [2] Kirlilik Birim Limit Değer ph - 6-9 Süspansiyon halindeki partiküller mg/l 35 Yağ ve gresler mg/l 10 Sıcaklık yükselmesi C 3 Kimyasal oksijen ihtiyacı mg/l 125 Fenol mg/l 1 Kadmiyum mg/l 0,01 Krom mg/l 0,5 Bakır mg/l 0,5 Kurşun mg/l 0,2 Nikel mg/l 0,5 Çinko mg/l 0,5 Kalay mg/l 2 Azot mg/l 5 Flor mg/l 5 Demir mg/l 5 Alüminyum a mg/l 0,02 a Alüminyum dökümhaneleri için 4. ATIKSULARIN GERİ KAZANIMI Atıksuların geri kazanımı, öncelikli olarak dökümhanelerde ortaya çıkan atıksulardaki suda çözünmeyen ve süspansiyon halindeki partiküllerin dinlendirme tankı v.b. sistemlerde çöktürülmesi ve/veya filtrasyonu kademesi ile başlamaktadır. Suda çözünmüş haldeki ağır
metallerin ve bileşiklerinin ve fenol benzeri kimyasalların kimyasal çöktürme v.b. prosesler ile ayrılması da üzerinde dikkatle durulması gereken bir diğer aşamadır. Gres tutucular kullanılarak gres yağlarının ayrılması, sıyırıcılar ile yağların ve atıksu üzerinde yüzen bileşiklerin ayrılması, filtreleme yolu ile katı partiküllerin ayrılması, debi düzenleme ve kristalleştirme atıksuların geri kazanım proseslerinde karşılaşılabilecek başlıca operasyon kademeleridir [2]. Özel şartlar altında bazı ileri teknolojik mühendislik çözümlerine de ihtiyaç duyulabilmektedir. Membran teknolojilerinin filtrasyon için kullanımı, ileri kimyasal çöktürme tekniklerinin kullanımı, aktif karbon ya da oksitleyiciler kullanarak organik bileşiklerin ayrımı, azotsuzlaştırma için kimyasal veya biyolojik yöntemlerin kullanımı, ters osmoz, iyon değişimi v.b. teknolojilerin kullanımı ileri mühendislik çözümlerinden başlıcalarıdır [2]. Dökümhanelerde atıksuların geri kazanımı esnasında, az miktarda da olsa çöktürme veya filtrasyon işlemleri sonucunda bir atık çamuru ortaya çıkabilmekte ve bu çamur; krom, kurşun, çinko, nikel v.b. ağır metalleri ve yağ ve gres gibi bileşikleri içerebilmektedir. Ortaya çıkan çamurun küçük bir kısmı geri kazanım yolu ile kazanılabilirken geri kalan kısmı ise kurutma ve granülasyon işlemleri sonucunda özel olarak hazırlanmış ve yalıtımlı dolgu alanlarına gömülmektedir [2]. 5. FENOLLER VE FENOL İÇEREN ATIKSULARIN ARITILMASI Dökümhanelerde atıksular, fenolik bileşikler içerebilmektedir ve bu fenolik bileşikler özellikle maça imalatında kullanılan bağlayıcılar kaynaklıdır. Son derece toksik özellikte ve insan sağlığına zararlı bu bileşiklerin atıksular yolu toprağa karışmasını önlemek amacı ile dünya çapında ilgili otoriteler her geçen gün daha da artan tedbirler ortaya koymaktadırlar. Örneğin A.B.D de dökümhane kaynaklı atıksulardaki kabul edilebilir fenol miktarı 0,5 mg/l olarak belirlenmiştir. Güncel olarak fenol içeren atıksuların arıtılmasında en sık başvurulan yöntemlerden bir tanesi, söz konusu atıksuların HRP (horseradish peroxide) isimli enzim ile işlenmesidir ve bu işlem sonucunda atıksu fenol içeriklerini kabul edilebilir limitlere çekmek mümkün olmaktadır [3, 4]. 6. GENEL SONUÇLAR Bu çalışmada, dökümhanelerde prosesler esnasında su kullanımı, bu suyu kirletici faktörler ve suyun yeniden kullanılabilir halde geri kazanımı incelenmiştir. Dökümhanelerde su kullanımı kısıtlı olmasına rağmen, temizlikten soğutmaya ve ayrıca toz tutma ünitelerine kadar çok farklı amaç ve yerlerde kullanılabilmektedir. Tesislerde su yöntemindeki birinci öncelik, suyun en az kayıp ile kullanımı ve kirletici faktörlerden uzak tutulmasıdır. Dökümhane kaynaklı atıksuların içerisindeki kirlilik ve empüriteleri, temel olarak çözünmeyen katı partiküller, çözünmüş haldeki çeşitli kimyasallar ve yağlar olarak sınıflandırmak mümkündür. Ayrıca maça hazırlama esnasında çeşitli bağlayıcıların içeriğindeki fenollerde bir diğer toksik kimyasal grubudur ve atıksulara geçebilmektedir. Katı partiküllerin dinlendirme tankları veya filtrasyon yöntemleri ile atıksudan ayrımı mümkünken, su içerisinde çözünmüş kimyasalların ve ağır metallerin ayrımı kimyasal çöktürme yolu ile gerçekleştirilmektedir. Atıksularda bulunan fenollerin arıtımı güncel bir teknoloji olarak HRP enzimi ile başarılabilmektedir. Bu
yöntemler ile dökümhanelerde ortaya çıkan atıksuları, geri kazanılabilir veya tesis dışı atıksu kanalına gönderilebilir kalitede arıtmak mümkün olmaktadır. 7. KAYNAKÇA 1) Environmental Management of Foundries, Environmental Protection Authority South Australia, Ağustos 2008 2) Environmental, Health, and Safety Guidelines for Foundries, International Finance Corporation World Bank Group, 30 Nisan 2007 3) V. A. Cooper, J. A. Nicell, Removal of Phenols from a Foundry Wastewater using Horseradish Peroxidase, Water Research, Vol. 30, 1996, p. 954 4) J. Cheng, S. M. Yu ve P. Zuo, Horseradish Peroxidase Immobilized on Aluminumpillared Interlayered Clay for the Catalytic Oxidation of Phenolic Wastewater, Water Research, Vol. 40, 2006, p. 283