Ozon Sistemleri

Su Arıtma Sektöründe Ozon Uygulamaları

Ozon gazı ilk önce su arıtma sektöründe dezenfeksiyon amaçlı olarak kullanılmaya başlanmıştır. İlerleyen araştırma sonuçlarıyla beraber ozon yüksek oksitleme kapasitesi nedeniyle su arıtma sektöründe birçok amaçla kullanılmaya başlanmıştır.

Ancak halen en geniş kullanımı yine su dezenfeksiyonu amacıyla olmaktadır. Çevre teknolojileriyle uğraşan Çevre Mühendislerinin bilmesi gereken konu da şudur ki;

“Ozon su arıtma sektöründe mevcut birçok dezenfeksiyon kimyasalına nazaran en güvenilir ve zannedildiği kadar yüksek yatırım gerektirmeyen bir uygulamadır. Suda diğer dezenfeksiyon kimyasalları gibi oksijenin dışında –ki bu suya pozitif katkılar sağlar- hiçbir kalıntı bırakmayan bir uygulamadır.”

Bizlere üniversitelerde verilen eğitimlerde genel dezenfeksiyon uygulaması olarak klor ve buna bağlı hesaplamalarla ilgili bilgiler verilmeye çalışılmıştır. Ancak zamanla şunu öğrendik ki su dezenfeksiyonunda klor uygulanabilecek en olumsuz uygulamadır.

Yapılan araştırmalarda suya verilen ozon gazı ile deznefeksiyonun yanı sıra sudaki istenmeyen tat, koku, bulanıklık giderimi de söz konusudur.

Ülkemizde koku ve tat giderimi konusunda yapılan uygulama ve araştırmalar kısıtlı olsada, yurtdışında bu konuda çok ileri düzeylerde araştırmalar yapılmış ve ozonun diğer tat ve koku gideriminde kullanılan materyal ve kimyasallara nazaran çok daha güvenli ve ekonomik uygulamalar olduğu görülmüştür.

Şunu da özellikle belirtmek isteriz ki kentsel yerleşimlerde su şebeke uzunluğundan ve şebekelerde oluşabilecek girişim risklerine karşın diğer dezenfektanlarla ozonun beraber kullanımı ön görülmektedir. Bunun sebebi de ozonun sudaki yarılanma ömrünün kısa olmasından ve suda herhangi bir kalıntı bırakmamasından dolayı çok az miktarda da olsa diğer dezenfektanların kullanılması gerekmektedir.

Ancak ozonla birlikte kullanılan diğer dezenfektan miktarı çok çok düşmekte buda diğer dezenfektanların olumsuz yanlarının (kalıntı bırakma, başka kimyasallara dönüsüm vb.) bertarafına katkı sağlamaktadır.

Bu konuda yurtdışı uygulamalarıda bu şekildedir.

Atıksu Arıtma Sektöründe Ozon Uygulamaları

Burada endüstrileşmenin sebepleri ve sonuçlarından bahsetmeyeceğiz. Burada dünyamızı üretimi sırasında zaten kirlettiğimiz bazı kimyasalların üretimini azaltacak yöntemden OZON uygulamasından bahsedeceğiz.

Biz Çevre Mühendisleri için dizayn, yatırım ve işletme açısından en geniş kapsamlı çalışma alanımız halen atıksu arıtma sektörüdür.

Ancak şimdiye kadar bu konularda ve özellikle de endüstriyel nitelikli atıksuların arıtılmasında hep ozon dışındaki tüm koagülasyon kimyasalları kullanılmıştır.

Halen daha ülkemizdeki atıksu arıtma sektöründe yapılan yatırımlar incelendiğinde ozon dışındaki tüm koagülantların kullanıldığı belirgin bir şekilde görülmektedir.

Özellikle kimyasal yükü (COD) yüksek olan atıksularda birkaç koagülant kullanılmaktadır. Bunlar için ayrı ayrı hazırlama, dozlama, karıştırma sistemleri dizayn edilmekte ve böylelikle de hem ilk yatırım hemde işletme maliyeti yüksek tesisler kurulmuş olmaktadır.

Ozon gazı, çok yüksek oksitleme kapasitesi nedeniyle halen kullanılmakta olan birçok koagülantın yerini almaya başlamıştır. Böylelikle ilk yatırım ve işletme maliyeti düşük sistemler dizayn etmek mümkündür.

Ozon gazının atıksu uygulamasında sadece bir ozon jeneraötürü ve temas tankı (yarılanma ömrü kısa olmasından dolayı daha küçük boyutlarda) olması dizayn için yeterlidir. Bununla birlikte kontrolü diğer kimyasallara nazaran daha kolay olan bir uygulamadır.

Özellikle tekstil, deri ve kâğıt sektörlerinde üretimin belirli aşamalarında kullanılan birçok oksitleyici ve ağartıcı özellik taşıyan kimyasallar yüksek oranlarda kullanılmaktadır.

Bu kimyasalların kullanımı yerine ozon gazı ile bu işlemlerin yapılmasıyla, atıksu arıtma tesisine gelecek organik yükünde düşürülmesi ve buna bağlı olarak yatırım ve işletme masraflarından çok büyük tasarruflar sağlanacaktır.

Atıksu arıtma tesisinin tasarımından önce bu konuda ön çalışmaların yapılması çok daha iyi sonuçlar vereceği kesindir.

Atıksu arıtmında ozon kullanımına ilişkin yapılan çalışmalar hızla artmaktadır.

Genel Olarak Endüstride Ozon Uygulamaları

• İstenmeyen Tat, Koku ve Rengin Giderilmesi

Yeraltı ve yüzeysel sulardaki istenmeyen tat ve kokuların kaynağı genel olarak suda bulunan organik veya sentetik organik maddelerdir. Bunların oluşumunda da bitkilerin çürümesi, bakteriyolojik aktivasyonlar, hidrojensülfit özellikle yeraltı ve yüzeysel sularda tat ve kokunun oluşmasına neden olmaktadır.

Ozonlama işlemi ile ozon tüm bu maddeleri okside ettiğinden su kalitesinde ciddi artışlar sağlamaktadır.

Yüzeysel sularda renk problemi ise bünyesinde bulunan humik, fuvik ve tannik asitler gibi organik maddelerden kaynaklanmaktadır. Bu maddeler bitkilerin parçalanmasından ve fenol benzeri bileşiklerin birikimiyle oluşmaktadır. Bu tip bileşikler ozonlama ile çok verimli bir şekilde oksitlenebilirler.

Atıksu arıtma sistemlerinde ise en zor uygulamalardan biride renk giderimidir. Bu konuda ozon en uygun çözümdür.

Yapılan araştırmalarda renk giderimi konusunda %99 verimlere ulaşılmıştır ki bu değer kullanılan diğer kimyasal yöntemlerin erişemeyeceği bir verimdir.

Özellikle tekstil, deri, kağıt endüstri atıksularında renk büyük bir problemdir.

•  İstenmeyen Maddelerin Giderilmesi

Bu konuda su sistemlerinde suda iyon halinde bulunan demir ve manganın giderilmesi için ozon uygulaması en ideal çözümdür. Ozonlama ile oksitlenen bu maddeler çökeli şeklinde uzaklaştırılırlar.

Ancak demire nazaran manganın oksitlenmesi daha zordur. Bu nedenle tasarımlarda mangan giderimi için ozon tüketimi daha yüksek alınmalıdır. Sudaki 1 mg. manganın giderimi için yaklaşık 0,87 mg ozon gereklidir. Uygulamada ise ozon miktarı suyun pH’ına, ozonun temas süresine ve sudaki diğer organik madde miktarına göre değişkenlik gösterebilir.

Sularda siyanit, siyanat ve tiyosiyanat gibi nitrojen anyonları ozonlama işlemi ile çok kolay okside olmaktadır.

Birçok organik maddeler özellikle kimyasal atıklar, fenolikler, pestisitler, deterjanlar, aromatik bileşikler, hümik asit, protein ve aminoasitlerde ozonlama ile okside olmaktadır.

Sularda diğer giderilebilen metaller ise kurşun, gümüş, kadmiyum, serium, nikel ve civadır. Bu metallerde yine aynı şekilde ozonla oksitlenerek durultma işlemiyle sudan uzaklaştırılabilirler.

•  Suların Mikrobiyolojik Yönden Arıtılması

Ozon oksidasyon kapasitesi en yüksek ve en güçlü dezenfektandır. Yüksek oksidasyon potansiyeli mikroorganizmalar üzerinde tam etki göstermektedir. Bu etki mikroorganizma hücre zarını delerek kendini göstermektedir.

Bu konudaki en önemli husus, ozonun sudaki diğer organik maddelerle reaksiyona girmesinden dolayı öncelikle bu maddeleri okside etmesi daha sonra da mikroorganizmalar üzerinde etki göstermesidir. Bu nedenle ön işlemden geçirilmiş (aktif karbon vb.) sularda uygulanacak ozon miktarı daha da düşmektedir.

• Sulardaki Organik Maddelerin Parçalanabilirliğinin Arttırılması

(COD – Kimyasal oksijen giderimindeki katkıları)

Bu konuda atıksu arıtma sistemlerinde kullanılan ozon, ön arıtma ile biyolojik arıtma arasında uygulanmasıyla atıksulardaki kimyasal yükün düşürülmesinde önemli katkılar sağlamaktadır. Böylelikle kimyasal ve biyolojik arıtmaya verilecek organik yük düşürülerek arıtma tesisi çıkış suyu kalitesinde ciddi artışlar görülmektedir.

Ozon özellikle kirlilik yükü fazla olan endüstri (tekstil, deri, süt, boya) sektörlerinde kullanımı ile yüksek oranda COD giderimi sağladığı yapılan araştırmalarda görülmüştür.

• Amonyak Gideriminde

Suda bazı faaliyetler sonucunda oluşan nitrit ozonlama işlemiyle kolaylıkla okside olarak nitrata dönüşmektedir. Ancak amonyağın ozonlama ile giderilmesi oldukça güçtür. Amonyağın ozon ile oksidasyonunda pH çok önemlidir.

Reaksiyon dengesi, pH 7 – 9’dan daha fazla olması serbest amonyağa doğru eğilim göstermekte ve belirli bir oksidasyon gözlenmektedir.

Amonyak ozon ile oksitlendiğinde önce nitrite daha sonra da nitrata yükseltgenmektedir. Gerekli şartlar sağlandığında 1 gr. amonyağın nitrit ve nitrata yükseltgenmesi için 3,05 gr ozon gereklidir.

Kısacası ozon, su ve atıksu arıtma sektöründe kullanımı ile daha verimli çalışan tesisler yapmak mümkündür.

• Klor / Klordioksit İle Dezenfeksiyon

Türkiye’de en yaygın bir şekilde kullanılan dezenfeksiyon sistemidir. Dünyada yapılan birçok araştırmalar sonucunda kötü etkileri ispatlanmış olsa da yatırım ve işletme maliyeti bakımından en ucuz yöntemdir.

Diğer yöntemlere göre dezenfeksiyon verimi daha düşüktür. İşletme maliyeti de hemen hemen aynıdır.