Nedir Son Makaleler Yaşam

SUYUN BİYOLOJİK ARITIMI

Tarafından yazılmıştır admin

Çevre kirliliği, sanayi ve tarım atıklarının da eklendiği, büyük kentlerin bir ırmak büyüklüğüne varan atık sularının arıtımı önemli bir sorundur. Yeryüzündeki yaşam için zorunlu olan su toplumların sanayi ve tarım alanında gelişmeleri için de temeldir. İnsanoğlu, varoluşundan beri, suyu belli yerlerde toplayarak su kaynaklarını artırmaya ve onu arıtarak niteliğini geliştirmeye çalışmıştır. Ayrıca, kullanılmış suları sağlığa zararsız kılma tasası da, tüm eski uygarlıkların gündeminde yer almıştır.

 

SU KİRLİLİĞİ NEDİR?

Su kirliliğinin mutlak bir tanımı yoktur; tasarlanan kullanım alanına göre değişir. Su kirliliğinin önemli bir bölümü ise, insanın kullanımından ileri gelmez. Alkalik suyun, ırmak ve göl tabanlarını yıkaması sonucu kayaların ayrışması, derin su tuzluğunu doğurur. Doğal su saf değildir; damıtılmış su ise, tüketime uygun değildir. Kuşkusuz, suyun doğal kirliliğine insan etkinliklerinin neden oldukları da eklenir: Gübrelerin nitratları, deterjanların fosfatlar, insan ve hayvan dışkılarının karmaşık organik maddeleri, sanayinin organik ve mineral artıkları, tarım zararlılarına karşı kullanılan öldürücü ilâçlar…

Bu kimya fabrikasının temizleme istasyonunu gösteren bu fotoğrafta dairesel biçimli süzücü düzeneklere dikdörtgen biçimli havalandırma havuzu görülüyor.

Su kirliliğinin nedenleri, kirletici maddelerin durumuna, doğasına (organik ya da mineral maddeler) ve canlı organizmalar karşısındaki tepkisine göre sınıflandırılabilir. Bu sınıflandırma her kirletici türüne uygun arıtma yöntemlerinin belirlenmesini sağlar. Kirliliğin karmaşıklığı nedeniyle, kirleticileri birbiri arkasından yok etmek için, bir dizi yöntem uygulanması gerekir. Asıltı maddeler, bir pıhtılaşma aşamasından sonra, çökeltme, süzme, vb. gibi fiziksel yöntemlerle ayrılabilir. Eylemsiz ya da zehirli çözünmüş maddeler ise, oksitlenme, yüzerme (adsorpsiyon) vb. gibi kimyasal yöntemler uygulanabilir.

Kirliliğin önemli bir bölümünü de, biyolojik yoldan azalabilen organik maddeler oluşturur. Bunlardan kurtulmak için ise, biyolojik yol denen üçüncü bir yöntem vardır. Şimdiye dek kirliliğin, virüsler, bakteriler, maya mantarlar, algler, vb. gibi canlı nedenlerinden söz etmemiştik. Bunlar, çoğu kez dolaylı olarak, bazen kendi kendileri için de zararlı olurlar: Poliomyelit (omurilik iltihabı) ve hepatit (karaciğer iltihabı) virüsleri, tifo ve tifüs basilleri ya da kolera vibriyonu gibi. Bunlardan başka, örneğin Desulfovibrio desulfuricans bakterileri, metal kanalizasyonları aşındırıcı bir asit üretirler. Anaboena ve Oscillatoria gibi algler de akarsulara, içme suyunun tadını bozan organik bileşikler çıkarırlar. Sonuç olarak bu mikroorganizmalar kirliliğe karşı savaşta çoğu kez yararlı ve temel bir iş görürler: Koşulları iyi düzenlendiğinde, ortamla iyi uyum sağlayan ve biyolojik yoldan azalabilen kirleticilerin zararına hızla üreyen bir maya oluştururlar. Bu mikroorganizmalar, tüm güncel biyolojik arıtım çalışmalarının temelidir. Olağanüstü uyum ve değişim (mutasyon) yetenekleri de, herhangi organik bileşikleri, besleyici artıklar olarak kullanmalarını sağlar. Hiçbir canlı varlığın dayanamadığı formol ya da siyanür kökenli bileşikleri bile yok eden biyolojik temizleme gereçleri de vardır. Biyolojik arıtım yöntemlerinde kullanılan mikroorganizma kültürlerinin gelişip işlem yaptığı düzeneklere biyokatalizörler adı verilir.

BİYOLOJİK ARITIM YÖNTEMLERİ

Kirli suların biyolojik arıtım yöntemleri nelerdir? Kendiliğinden temizlenme doğal olayını artırma ve hızlandırma araştırmalarında, J.Corbett’in 1893’de İngiltere’de uyguladığı, “bakteri yatağı” adı ile anılan geliştirilmiş ilk yöntem, topraktaki kendiliğinden-temizlenmeyi kopya eder. Doğadaki aerobik (oksijen tüketen) bakteriler, volkanik kaya, kok ya da silisli çakıl taşı kitleleri üzerine yerleşerek, onlar 1-3 m kalınlıkta bir katmanla kuşatırlar. Temizlenecek su, bu katmanın oluklarından geçirilirse, bakterilerin solunumu için gereken havalandırma da sağlandığı gibi, katmanın altında biriken su da, organik kirleticilerinden yaklaşık % 90 oranında kurtulmuş olur. Ancak, bu yöntemin sakıncası, biyolojik yoldan azalmayan asıltı maddelerin birikmesi sonucu, olukların tıkanmasıdır.

Bu yöntem, yerini yavaş yavaş “etkinleştirilmiş balçık” yöntemine bırakmıştır. Bu yüzyılın başında, yine İngiltere’de, E. Ardern ve W.Lockett’in buldukları bu yöntem ise daha çok ırmaklardaki kendiliğinden temizlenmeyi kopya eder. Temizlenecek suyun sürekli olarak beslediği bir havuzda, bir araya gelerek topaklar biçimini alan ve böylece bir tür balçık oluşturan bir bakteri kültürü geliştirilir. Havalandırma bölümü denen bu havuz karıştırılarak ve havalandırılarak, bakteri topaklarının asılı olarak kalmaları ve oksijen almaları sağlanır. Sonra, arınmış su ve bakteri topakları karışımı, ikinci bir süzücü düzeneğe gönderilir. Burada toplanan balçığın bir bölümü, sistemin iyi işlemesi için gereken bakteri miktarını sağlamak üzere, yeniden havalandırma havuzuna katılır. Fazlası, öbür temizleme artıklar ile birlikte boşaltılır. Havalandırma havuzunun karıştırılması ve havuza oksijen verilmesi, ya dipten hava üflenmesi ile ya da yüzey şarktan ile sağlanır.

Balçık yönteminin de, teknik ve ekonomik sorunları vardır. Örneğin, biyolojik yoldan azaltılabilen kirleticilerin tüketimi hızlı olarak yapılamamaktadır. Temizlenecek suyun havalandırma havuzunda kalış süresi, sudaki artıkların derişimine, sıcaklığa, karıştırma ve havalandırma biçimine göre değişir. Kullanılmış kent suları için iki saat ile yirmi dört saat arasında bir süre gerekirken, kirleticilerce çok derişik olan sanayi artığı suların temizlenmesi ise günlerce sürer. Öte yandan, balçığın çok yavaş çökelmesi sonucu, uzun süre oksijensiz kalma tehlikesi ile karşılaşmadan, ikinci süzücü düzenekte ulaşılabilen etkin bakteri derişimi çok düşük olur. Dolayısıyla havalandırma havuzuna yeniden katılan balçık da düşük derişimi olur. Etkinleştirilmiş balçıkta çeşitli zararlı mikroorganizmaların bulunması ise başka bir sorundur. Kimi sanayi artıklarında (süt sanayii, sebze ve meyve konserveciliği, şeker sanayii vb.) bol miktarda bulunan şeker de bu mikroorganizmaların gelişimini kolaylaştırır. Son olarak, çökeldikten sonra, havalandırma havuzuna yeniden katılmayan balçığın oluşturduğu büyük biyolojik kütleden mutlaka kurtulmak gerekir. Bu biyolojik kütlenin susuzlaştırma ve kokusuzlaştırma aygıtlarında işlenmesi, bu pahalı arıtım yönteminin maliyetinin % 60’ını tutmaktadır. Ayrıca, arıtım tesislerinde yer alacak çok büyük yapılar da çok pahalıya çıkmaktadır.

YENİ ARITIM TEKNİKLERİ

Arıtma tesislerinin boyutları nasıl küçültülebilir; çok fazla olan balçık üretimi nasıl azaltılabilir; bakteri kültürlerine oksijen sağlama işleminin çok enerji harcaması zorluğundan nasıl kurtulunabilir? Organik kirletici maddeleri yok etmek yerine, onlardan yararlanılabilir mi? vb. gibi birçok soruna çözüm aranmaktadır.

Şimdiye dek açıklamaya çalıştığımız su arıtım yöntemlerindeki, aerobik bakteri kültür ortamlarına oksijen sağlama ile ilgili teknik ve ekonomik sorunlarla karşılaşmamak için, kirli su çukurlarının (fosseseptique) da ilkesi olan anaerobik (oksijen kullanmayan) mikroorganizmalardan yararlanılabilir. Bakteri biyokimyasındaki son gelişmelerle yeniden gündeme gelen bu imkân, 1980’den beri arıtım tekniklerini çok değiştirmiştir. Bu “anaerobik yöntem”, enerji tasarrufu ve artık biyolojik kütlenin azalmasını sağladığından başka, metan da üretir. Elde edilen metan ise arıtılarak toplanıp, enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Önce 1950’li yıllarda İsveç’te geliştirilmiş olan metanlaştırma yolu ile anaerobik arıtım, tüm dünyada ve özellikle Avrupa’da 1970’li yılların sonlarında yoğun araştırmaların konusu olmuştur.

Ancak, su arıtımı araştırmacıları, bakterileri tümüyle değiştirmek yerine, çok daha yalın olacağından, verilen bir bakteri topluluğunun davranışını değiştirme yolunu seçebilirler. Bu yöntemde, aerobik mikroorganizmalara, kısa ama yinelenen anaerobik “şoklar” uygulanır. Bu şartlarda, etkinleştirilmiş balçıklarda birlikte yaşayan Acinetobacter ve Moraxella türü kimi bakteriler hızla çoğalırlar ve polifosfat tanecikleri biçiminde önemli miktarlarda fosfor biriktirirler. Böylece kullanılmış kent sularının içerdiği fosfatlar % 80’lere varan oranlarda yok edilebilirler. Aynı ilkeye göre, başka tür bakteriler kullanarak da nitratlar yok edilebilir.

Sonuç olarak bakteriler dünyasındaki bu kısa gezimizden anlaşıldığı gibi, eski biyolojik yöntemlerin çağdaşlaştırılması sonucu bulunan biyoteknolojiler, suların arıtımı için yeni araçlar sağlamıştır. Bunlar bilinen fiziksel ve kimyasal yöntemlerle birlikte, hem onlarla yarışarak, hem de onları tamamlayarak kullanılmalıdır. Çevre korunması, ancak bu şartlarda gerçekleşebilir.

 

 

KAYNAK: Bilim ve Teknoloji

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: