Klorlama Havuzu...

Atýksuyun dezenfeksiyonu, patojen mikroorganizmalarýn bertarafý amacý ile uygulanýr. Dezenfeksiyon, geçmiþte, birçok arýtma sistemi için gerekli bir iþlem özelliði taþýmaktaydý. Dezenfeksiyon verimliliði kavramý, genellikle, dezenfeksiyon sonrasý suda kalan koliform bakterileri indikatör grubu konsantrasyonu cinsinden tanýmlanmaktadýr. Dezenfeksiyon iþlemi olarak klorlama uygulanýyorsa, suda kalan artýk klor miktarý verimin temel indikatörüdür. Halk saðlýðý bakýmýndan, arýtma tesislerinde uygulanan klorlama iþlemi süreçler içerisinde en önemli olanýdýr. Arýtýlmýþ suyun alýcý ortama verilmeden önce, su yolu ile geçen hastalýklara neden olan patojenlerin ortadan kaldýrýlmasý amacý ile dezenfeksiyon iþlemine tabi tutulmasý gerekir. Ýnsan hastalýklarýna neden olan mikroorganizmalarýn hemen tamamý evsel atýksu içerisinde bulunmaktadýr.

Geçmiþte, dezenfeksiyon verimi, "en muhtemel sayý" yöntemine göre belirlenen bakteriyel indikatörlerin kalan konsantrasyonlarý ile saptanmaktaydý. Günümüzde ise, geliþtirilmiþ numune alma ve analizleme teknikleri ile birçok virüsün atýksu içerisindeki konsantrasyonlarý saptanabilmektedir. Dezenfeksiyonun bakteriler ve virüsler üzerindeki etkisi eþit olmadýðýndan, bakteriyel indikatör testleri, arýtýlmýþ su içerisindeki tüm patojenlerin varlýðýný veya yokluðunu doðru bir þekilde yansýtmaz. Ayrýca, enfekte sarýlýk su yolu ile geçen bir hastalýk olduðundan, atýksu içerisinde kalan viral organizmalar hastalýðýn su yolu ile geçmesine neden olabilirler. Herhangi bir virüs hastalýk oluþturabilir. Atýksu arýtýmýnda virüsler giderilemezler, dezenfeksiyona tabi tutulmalarý gerekir. Seçilecek dezenfektanlar, alýcý ortamda sucul yaþam üzerinde herhangi bir toksik etki yaratmamalýdýr.

Arýtýlmýþ suyun ve arýtma çamurlarýnýn sprey sulama veya araziye yayma ile topraða uygulanmasý, virüslerin toprak içerisinde hareketsiz kalmalarýna neden olduðundan, bu yöntemler de günümüzde yaygýn kullaným alaný bulmaktadýrlar. Arýtýlmýþ atýksuyun dezenfeksiyonu için mevcut yöntemler oldukça fazladýr ve ölüm, yem olma gibi doðal süreçleri, tuzluluk ve güneþ radyasyonu gibi çevresel teknikleri ve ultrasonik ve ýsýl arýtým gibi endüstriyel uygulamalarý içerirler. Atýksuyun dezenfeksiyonunda genelde kullanýlan yöntemler ise; sývý veya gaz klorlama, hipokloritler, klor dioksit, ozon, brom, iyot, gümüþ, ultra-viyole radyasyonu þeklinde sýralanabilirler. Günümüzde en yaygýn kullanýlan yöntem sývý veya gaz klorlamadýr.

Elemental klor, zehirli, sarý-yeþil renkli bir gazdýr. Nem bulunan yerlerde oldukça koroziftir. Gaz kuru sývý olarak basýnç altýnda depolanýr. Havadan 2.5 kat daha aðýr olan klor gazý kolay duyumlanabilir özelliklere sahiptir. Sývý klor alev almayan, renksiz ve sudan 1.5 kat daha aðýrdýr. Sývý klorun birim hacmi buharlaþtýrýldýðýnda 460 birim gaz verir. Atýksuya uygulanma biçimi sulu çözeltisidir. Sývý klor yabancý maddeler ve nem içeriði açýsýndan bazý standart deðerleri karþýlamalýdýr. Yabancý maddeler klorlama cihazýnýn týkanmasýna neden olabilir. Kuru klor birçok metal ile reaksiyon vermezken, nem varlýðýnda oldukça korozif bir yapýya sahiptir. Atýksuya klor ilave edildiðinde birçok kimyasal reaksiyon ayný anda oluþur. Reaksiyonlar ve sürecin verimi, sýcaklýk, pH, atýksuyun tamponlama kapasitesi ve klorlu maddenin özelliklerine baðlýdýr.

Sývý-gaz klor, hipokloröz asidi ve hipoklorit iyonlarý oluþturur. Klorun hidrolizi, herhangi bir su sýcaklýðýnda birkaç saniye içerisinde oluþur. Hipokloröz asidin iyonizasyonu dönüþümlü bir reaksiyondur. Ýyonizasyon denklemlerinden görüleceði üzere, temiz sudaki HOCl ve OCl ^- oraný sucul çözeltinin pH'ý tarafýndan kontrol edilir. Bu iki türün daðýlýmlarý pH'a baðlýdýr. Atýksu içerisinde, HOCl ile hemen reaksiyona girecek birçok madde mevcuttur. Bu nedenle, atýksu içerisinde serbest klor çok kýsa bir zaman aralýðý için mevcuttur ve kýrýlma noktasýna genelde ulaþýlamaz. S ^-2, HS ^-, SO ₃^-2, NO₂^- ve Fe ⁺² gibi indirgenmiþ maddeler HOCl ile reaksiyona girerler ve onu kararlý klor iyonuna indirgerler. Bu acil inorganik klor gereksinimi, suda mevcut indirgenmiþ maddelerin miktarý ile orantýlýdýr.

Atýksuda, her zaman belirli bir miktarda amonyum iyonu da mevcuttur. Amonyum iyonu amonyak ve hidrojen iyonu ile dengededir. Amonyum iyonlarý, klor ilave edilen su içerisinde mevcutsa, kloraminler meydana gelir. pH, sýcaklýk, temas süresi ve reaktif madde konsantrasyonuna baðlý olarak birçok kloramin türü de oluþabilir. pH 8'de monokloramin, 5'te ise dikloramin baskýndýr. Daha düþük pH deðerlerinde ise trikloramin baskýn türdür. Klor, ayrýca, atýksu içerisindeki amino asitler, proteinli maddeler ve diðer atýksu bileþenleri ile de reaksiyona girer. Bazý endüstriyel atýksular da çýkýþ suyunun klor gereksinimini etkiler. Örneðin, fenollü atýksulara uygulanan klor gereksinimi çok yüksektir. Bu arada, alýcý ortamý deðiþik þekillerde etkileyecek birçok ara ürünler de oluþur. Daha önce de deðinildiði gibi, sývý-gaz klor çözeltinin pH'ýný azaltýr. Düþük pH deðerlerinde, OCl ^-'den daha aktif olan HOCl mevcuttur. E.coli ile yapýlan deneylerde, 2 ila 5°C'de, HOCl'nin OCl ^-'den yaklaþýk 80 kez daha öldürücü olduðu saptanmýþtýr. Bu duruma, yüklü OCl ^-'nin bakteri hücresinden geçememesinin neden olduðu sanýlmaktadýr. Yüksek pH deðerlerinde OCl ^- molekülleri baskýndýr ve daha fazla klor gereksinimi ve temas süresi gerekir.

Atýksuyun klorlanmasýnda, klor, atýksuya bir sucul serbest klor çözeltisi þeklinde verilir. Amonyak içeren atýksuyun klorlanmasý sonucunda, baskýn tür olarak monokloraminler oluþur. Ayrýca, organik azot ile de reaksiyona girer ve organik kloraminler meydana gelir. Bileþik kloraminler, bir dezenfektant olarak klorun etkisini engellerler. Virüsler üzerinde etkili deðillerdir. Patojen bakteriler üzerinde etkin olmalarýna raðmen, koliformlara etki etmedikleri sanýlmaktadýr. Diðer taraftan, bazý organik kloraminler, nötrale yakýn pH deðerlerinde öldürücü etkiye sahip deðillerdir. Virüslerin bertarafý amacý ile uygulanacak klorlama, suda serbest kalýntý klor oluþturacak þekilde yüksek derecede yapýlmalýdýr. Bu seviyede bir klorlama normal uygulamalarda yapýlmaz. Serbest kalýcý klorun oluþmasý kýrýlma noktasý klorlamasý ile baþarýlýr. Klor/amonyak oraný aðýrlýkça 10/1 gibi bir orana sahip olduðundan, bu yöntemin uygulanmasý ekonomik açýdan uygun deðildir.

Ýyi tasarýmlanmýþ bir tesiste klorlama kontrolu otomatik olarak yapýlmalýdýr. Deðiþen debiye baðlý olarak sabit bir kalýntý klor eldesi ancak bu þekilde mümkündür. Nihai klorlama sistemleri debi orantýlý olarak çalýþýrlar ve çýkýþlarýnda yeralan bir debi ölçer ile kontrol edilirler. Klorlama cihazý, günlük klor gereksinimlerinin hepsine cevap verebilecek kapasitede olmalý ve ilerideki debi artýþlarýný karþýlayabilmelidir. Çýkýþta yeralan debi ölçerden gelen debi orantýlý sinyal klorlama cihazýnýn kontrolunda kullanýlýr. Bu iþlem ya pnömatik ya da elektriksel olarak yürütülür. Pnömatik sistem kullanýlýyorsa sinyal lineer olmalýdýr (20 ila 100 kN/m²). Elektrik sistemi uygulanýyorsa, sinyaller, 1 ila 5, 4 ila 20 ve 10 ila 50 mA olabilir. Gerekli bakteri giderimi, istenen kalýntý klor miktarýný saðlamakla baþarýlabilir. En yaygýn kullanýlan kontrol sistemi kapalý çevrimle çalýþan sistemdir. Bu sistemde, klorlama sistemine iki ayrý ve baðýmsýz sinyal gönderilir. Bunlardan birincisi, klor ölçüm orifisine gönderilen debi orantýlý sinyal, diðeri ise, doz kontrol cihazýna veya vakum düzenleme vanasýna gönderilen sinyaldir. Dozaj sinyali, kalýcý klor analizatöründen kaynaklanýr ve vakum veya elektriksel iletim cihazýna iletilir. Analizatördeki kontrollar 1 ila 7 dakikalýk çevrim zamanýna ve 0 ila 20 saniyelik düzeltme süresine ayarlanmalýdýr.

Enjektör sistemi tüm dozlama ekipmanýnýn kalbidir. Bu sistemin çalýþmamasý tüm faaliyetleri etkiler. Enjektör sistemi klorun verilmesini ve uygulama noktasýna iletilmesini saðlayacak güce sahip olmalýdýr. Su temini : Enjektör, klorun depolandýðý tanktan dozlama cihazýna ve buradan da su içerisine basýlmasýný saðlayacak belirli bir vakum uygular. Bu iletim belirli bir miktarda su gerektirir. Bu miktar þartlara baðlý olarak deðiþmekle beraber, 330 L su/kg klor.gün'dür. Su miktarý, klor konsantrasyonunun 3,500 mg/L'yi geçmesini önlemek için fazla olmalýdýr. Gerekli su miktarý uygulanacak klor miktarýna baðlýdýr. Ýkinci faktör klor uygulama noktasýndaki basýnçtýr. Bu basýnç "enjektör geri basýncý" olarak da bilinmektedir. Yüksek geri basýnç daha yüksek "enjektör giriþ basýncý" veya daha fazla su gerektirir. Su pompalarý : Genellikle iki "port"lu temiz su santrifüj pompalarý önerilmektedir. Klor çözelti hatlarý ve manifoldlar : Enjektörden sonra yeralan hat klor çözelti hattýdýr. Tek bir enjektörden sonra, genelde birden fazla sayýda uygulama noktasý teþkil edilmektedir. Bu durum manifoldlarý gerektirir. Manifoldda yeralan vanalar ya küresel ya da diyafram tiplidir. Önerilen vana çapý 77 mm'dir. Klor gazýnýn debisinin ölçümünde, gazýn debisine göre silindirik skalalý cam tüpte hareket eden küresel bir top kullanýlýr. Difüzörler : Baþarýlý bir klor uygulamasý ancak uygun tasarýmlanmýþ klor difüzörleri ile yapýlabilir. Genelde, iki tip difüzör vardýr; bir boru hattýna veya bir açýk kanal içerisine klor veren difüzörler. Boru hattý þeklindeki difüzörler uygulama noktasýnda yeterli ilk karýþýmý saðlayacak þekilde tasarýmlanýr. Küçük çapa sahip hatlarda dozlama borunun merkezinden yapýlmalýdýr. Daha büyük çaplarda ise boru enkesit alaný dikkate alýnmalýdýr. Büyük tesislerde, herbir enjektör için bir difüzörün uygulanmasý önerilmektedir.

Temas tanklarýnýn birincil amacý, bakteri konsantrasyonunun istenen deðerlere düþmesi için gerekli alýkonma süresinin saðlanmasýdýr. Temas tankýndaki akým koþullarý piston akýma yaklaþmalýdýr. Alýkonma süresi 15 dakikanýn altýna inmemeli, tercihan 30 dakika olmalýdýr. Çýkýþ suyundaki artýk klor konsantrasyonu 5 mg/L'nin altýna inmemelidir. Temas tanký dar ve uzun bir yapýda olmalýdýr. Yön deðiþmeler kýsa çevrintilerin oluþmasýna neden olur. Bu durumlarda yönlendiriciler kullanýlabilir. Klor temas tanklarý dairesel olarak planlanmamalýdýr. Uzun bir hatta sahip deþarj sistemleri de temas tanký olarak kullanýlabilirler, ancak bu durumda kalýntý klorun kontrolu mümkün deðildir. Dezenfeksiyon sürecinin sonuçlarýný izlemek amacý ile, temas tanký çýkýþýna kalýntý klor konsantrasyonunu ölçen bir cihaz konur. Cihaz yüksek ve düþük kalýntý klor konsantrasyonlarýnda alarm verir.

Günümüzdeki son uygulamalarda, çýkýþ suyundaki kalýntý kloru ve çýkýþ suyu debisini ölçen ve temas tanký giriþindeki klor dozunu ona göre ayarlayan tam otomatik kontrol sistemleri tesis edilmektedir. Klorlama iþleminin tasarýmýnda ilk basamak gerekli maksimum klor gereksinimini saptamaktýr. Ön, ara ve son klorlama iþlemleri için gerekli miktarlar ayrý ayrý saptanmalýdýr. Dezenfeksiyon için gerekli klor miktarý seçilecek ekipmanýn özelliklerini belirler ve arýtýlacak suyun özellikleri ile de ilgilidir. Gerekli klor dozu istenen bakteri giderimini saðlamalýdýr. Serbest kalýcý klor ile arýtýlan yüksek derecede nitrifiye olmuþ çýkýþ suyu, 1 birim amonyak için 10 birim klor gerektirir. Toplam atýksu debisi içerisinde % 10 ila 25 oranýnda endüstriyel atýksu varsa, gerekli klor dozu en az iki katýna çýkarýlmalýdýr. Atýksuyun hipokloritler ile dezenfeksiyonu klor gazý kadar etkilidir. Hipokloritlerin taþýnmasý, temini ve kullanýmýnda ortaya çýkan potansiyel tehlikelere karþý daha büyük bir özen gösterilmelidir. Bunun yanýnda hipokloritler daha ucuzdur.