ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI 11.2. Atık Yükü Azaltımı Yrd. Doç. Dr. Kadir GEDİK Endüstriyel Atıklarda Kirlilik Yükü ve Eşdeğer Nüfus Hesapları Endüstriyel atıkları debi ve BOİ kirlilik yükü şeklinde ifade etmek kamuoyu için genellikle anlamsızdır. Bunun yerine, atıksu debi ve kirlilik yükünün, kaç kişinin kirliliğine eşdeğer olduğunu belirtmek anlamlıdır. Eşdeğer nüfus kavramıyla farkındalık oluşturan endüstriyel kirlilik yükleri; Hidrolik eşdeğer nüfus veya BOİ eşdeğer nüfus Ürün bazlı kirlilik yükü veya hammadde bazlı kirlilik yükü Endüstriyel Atıklarda Kirlilik Yükü ve Eşdeğer Nüfus Hesapları Kirlilik yükü = Debi x Konsantrasyon ÖRNEK: Atıksu debisi 40 m 3 /saat ve BOİ konsantrasyonu 560 g/m 3 olan bir endüstriyel atıksuyun BOİ kirlilik yükünü (kg/gün) hesaplayınız. CEVAP: 538 kg BOİ/gün Endüstriyel Atıklarda Kirlilik Yükü ve Eşdeğer Nüfus Hesapları Kirlilik yükü hesabında konsantrasyon olarak BOİ, KOİ, Azot, Fosfor, Askıda katı madde, Yağ, Ağır metal vb. kullanılabilir. ÖRNEK: Askıda katı madde konsantrasyonu 240 mg/l olan bir evsel atıksuyun, özgül atıksu tüketimi 400 lt/kişi.gün olduğuna göre askıda katı madde kirlilik yükü nedir? CEVAP: 96 gr/kişi.gün 1
Atık Yükü Karakterizasyonu Bir atıksu karakterizasyonunda dikkat edilmesi gereken özellikler aşağıda belirtilmiştir; 1. Biyolojik olarak parçalanabilirlik 2. Kirletici konsantrasyonları 3. İşletimde sorun yaratabilecek özel karakteristikler 4. 1. Biyolojik olarak parçalanabilirlik Endüstriyel bir atıksuyun biyolojik yollarla arıtılabilmesi için; Toksik olmaması Yeterli miktarda organik madde içeriği olması Ölçüsü nedir? BOİ : mikroorganizmalar tarafından ihtiyaç duyulan oksijen miktarı KOİ : kimyasal olarak oksitlenme için gerekli oksijen miktarı Endütriyel veya evsel atıksularda hangisi daha büyüktür? KOİ veya BOİ!!! KOİ-BOİ =? (biyolojik olarak ayrışamayan) KOİ:BOİ =? (biyolojik arıtıma uygunluk) Kümes hayvanları kesimhane atıksuyu karakterizasyonu Biyolojik arıtılabilirlik < 3 Düşük KOİ:BOİ 5 oranı biyolojik arıtma başarıyla uygulanacak anlamına gelmez!!! 2
Tütün işleme atıksuyu karakterizasyonu 2. Kirletici konsantrasyonları İnorganik veya organik madde içeriği yüksek Endüstriyel tarım (agro-industrial) atıksuları oldukça yüksek organik içeriğe sahip Hayvancılık Mezbaha Balıkçılık Tohum yağı işleme Bu tür atıksular için anaerobik ön-arıtım sürecinden faydalanılabilir Nişasta üretimi, şeker üretimi ve Hindistan cevizi kreması üretimi atıksularının karakterizasyonu İçki imalathanesi atıksuyu karakterizasyonu Biyolojik arıtmada çözünmüş ve kolloidal organik maddelerin giderimi gerçekleşmekte, TAKM fiziksel olarak giderilmeli!! 3
3. İşletimde sorun yaratabilecek özel karakteristikler Kişisel bakım ve eczacılık ürünleri atıksu karakterizasyonu Köpük sorunu!!! Atık Yükü Azaltımı Endüstriyel atıkların arıtılmasında ikinci ana hedef atık yükünün azaltılmasıdır. Bu amaçla yapılan her türlü girişim ödüllendirilmek suretiyle desteklenmelidir. Atık yükü; 1. Proses değişikliği 2. Ekipman modifikasyonu 3. Atıkların ayrıştırılması 4. Atıkların dengelenmesi 5. Yan ürün geri kazanımı 6. Atıkların oranlanması 7. Atık hattının izlenmesi ile azaltılabilir. 1. Proses Değişikliği Kirlilik açısından en çok sorun oluşturabilecek atıklar dikkate alınmalıdır Ancak, sırf sorunlu atıkları azaltacağım diye proses değişikliğine gitmek yöneticileri rahatsız edebilir. Deşarj sonrası kirliliği önlemek için proseste yapılacak değişiklik yöneticilerin pozisyonunu tehlikeye atabilir Neden? Proses durursa endüstri biter!!! Global piyasada Kirlilik azaltma girişimleri nedeniyle ürünü daha çok satılan kaç tane firma var??? 1. Proses Değişikliği ÖRNEK: Demir-Çelik Endüstrisi Üretim prosesinde yapılan 3 ana değişiklik ile atık yükünde yaşanan azalma; 1. Kuru kok söndürme (ıslak söndürme yerine) 2. Hidroklorik asit ile yüzey temizleme (Sülfürik asit yerine) 3. Demir cevherinin doğrudan indirgenmesi (koklaştırma ve maden eritme ocağı yerine) 4
Proses Değişikliği/Demir-Çelik Endüstrisi KOK Islak söndürme Kuru söndürme 1000-1200 C deki kok ıslak yöntemle soğutulması sonucu açığa çıkan ısı enerjisi, kuru yöntemle geri kazanılmış oluyor Asitle yüzey temizleme 2. Ekipman Modifikasyonu Atık akısı içerisindeki kirletici miktarını azaltma yönünde daha çok faydası vardır. ÖRNEK: Turşu Fabrikası Hıyarların depolandığı tanktaki drenaj hattı üzerine yerleştirilen ızgaralar tohum, çekirdek ve parça hıyarların deşarj hattına kaçmasını engelleyerek atıksuyun yoğunluk ve gücünü düşürür. Proses sırasında istemsiz oluşarak cihaz üzerinde kalan veya yere dökülen atıkların basınçlı suyla süpürülmesi yerine kuru olarak toplanması, bir başka modifikasyon şeklidir. Ekipman Modifikasyonu 5
3. Atıkların Ayrıştırılması Endüstriden kaynaklanan nihai atığın arıtılmasındaki zorluğu aşmada yardımcı olan bu yöntem iki atık tipiyle sonuçlanır; 1. İçerikçe güçlü fakat küçük hacimli atık 2. İçerikçe zayıf ve hacimce orijinal haline benzer atık Bir başka atık ayırma yöntemi ise prosesin bir safhasındaki atığın uzaklaştırılmasıyla diğer safhalarda oluşabilecek atıkların önüne geçmek Atıkların Ayrıştırılması-ÖRNEK Dokuma fabrikası atıkları ÖRNEK: Dokuma Fabrikası Kier waste: Pişirme kazanı atıkları (bitkisel yağ, reçine, nişasta vb.) 4. Atıkların Dengelenmesi Farklı tipte prosesler kullanarak çeşitli ürünler üreten tesisler, farklı özellikte atık oluşturacağından bu atıkları dengelemeyi tercih ederler. Bu durum ise atıkların belirli bir süre bekletilmesi anlamına gelmektedir. Örneğin, bir ürün çeşitli proseslerden geçerek 8 saat sonunda üretilebiliyorsa, 8 saatlik süre zarfında oluşan atıkların tutulacağı dengeleme tankına ihtiyaç vardır. ph, BOİ, katı maddeler ve ağır metal gibi parametrelerin stabilizasyonu sağlanmış olur. ÖRNEK: Asidik karakterde atıksu üreten bir endüstri atıkları ile alkali karakterde atıksu oluşturan bir başka endüstrinin atıkları karıştırılarak nötralizasyon sağlanabilir. 6
5. Yan Ürün Geri Kazanımı Endüstriyel atık arıtımının ütopik bir yönü olmasına karşın başarılı örnekleri vardır. Metal kaplama endüstrilerindeki faaliyetler sonucunda atığa dönüşen kaplama çözeltilerindeki fosforik asit, bakır, nikel ve krom gibi değerli maddeler iyon değiştiriciler kullanılarak geri kazanılabilir. ÖRNEK: Hammadde olarak Ni kıtlığı yaşanan bir dönemde, nikel tel kaplama yapan bir firma, kaplama atıksuyunu soda külü (Na 2 CO 3 ) ile alkali hale getirerek nikel karbonat bileşikleri halinde çökelek oluşmasını sağlıyor ve geri kazanıyor. Atık arıtımına yıllık 120000$ harcayan bir gümüş kaplama tesisi, bunun 60000$ lık kısmını atıksudan gümüş geri kazanarak maliyeti düşürüyor. 6. Atıkların Oranlanması Alıcı ortama ve arıtma tesisi proseslerine zarar verebilecek atık yükü yüksek olan atıkların minimum etki dikkate alınarak kesikli bir şekilde kanalizasyona bırakılması demektir. 7. Atık Kolunun/Hattının İzlenmesi Atık hattına yerleştirilecek sensörler yardımıyla atığın nitel ve nicel karakteristiğinde yaşanacak değişimlerin hızlı bir şekilde tespiti ve gerekli önlemlerin alınması 7
Atık yükü azaltmak için yapılan proses içi değişiklikler Bir çok kimyasalın üretildiği bir organik kimya endüstrisinde detaylı bir atık yükü azaltma çalışması sonucunda, kaynakta atık kontrolü ile 42,000 m 3 /gün debi ve 25,300 kgboi/gün olan BOİ yükü 31,400 m 3 /gün ve 16,800 kgboi/gün e indirilmiştir (Eckenfelder, 1999). Bu sonuca ulaşmak için yapılan çalışmalar özetle; 8