Su temizleme

Su arıtma istenmeyen kimyasalları, biyolojik kirleticileri, askıda katı maddeleri(AKM) ve gazları sudan uzaklaştırma işlemidir. Amaç, belirli amaçlara uygun su üretmektir.

İsviçre, Lac de Bret’deki su arıtma tesisinin kontrol odası ve şemaları

Suyun değişen niteliklerinin bir kısmını ya da tamamını tekrar kazandırabilmek veya boşaldıkları çevrenin ekolojik özelliklerini değiştiremeyecek hale getirebilmek için uygulanan işlemlerdir.

Çoğunlukla su, insanın içme suyu tüketimi için arıtılır ve dezenfekte edilir ancak su arıtma tıbbi, farmakolojik, kimyasal ve endüstriyel uygulamalar dahil olmak üzere çeşitli başka amaçlar için de yapılabilir. Kullanılan yöntemler arasında filtreleme, çökeltme ve damıtma gibi fiziksel işlemler; yavaş kum filtreleri veya biyolojik olarak aktif karbon gibi biyolojik işlemler; flokülasyon ve klorlama gibi kimyasal işlemler; ve ultraviyole ışık gibi elektromanyetik radyasyonun kullanımı vardır.

Su arıtma, süspansiyonlu parçacıklar, parazitler, bakteri, yosun, virüsler ve mantar ‘ı kapsamanın yanında bir dizi çözünmüş ve partikül madde konsantrasyonunu azaltır.

İçme su kalitesi standartları genellikle hükûmetler veya uluslararası standartlar tarafından belirlenir. Bu standartlar, suyun kullanım amacına bağlı olarak genellikle minimum ve maksimum kirletici konsantrasyonlarını içerir.

Görsel inceleme suyun uygun kalitede olup olmadığını belirleyemez. kaynatma veya ev tipi aktif karbon filtresinin kullanımı gibi basit yöntemler, bilinmeyen bir kaynaktan gelen suda mevcut olabilecek tüm olası kirleticileri arıtmak için yeterli değildir. 19. yüzyılda tüm pratik amaçlar için güvenli kabul edilen doğal kaynak suyu bile, eğer varsa ne tür bir arıtmanın gerekli olduğunu belirlemeden önce artık test edilmelidir. Kimyasal ve mikrobiyolojik analiz pahalı olmakla birlikte, uygun saflaştırma yöntemine karar vermek için gerekli bilgileri elde etmenin tek yoludur.

2007 Dünya Sağlık Örgütü (WHO) raporuna göre, 1.1 milyar insan iyileştirilmiş içme suyu kaynağına erişememektedir; 4 milyar yıllık ishal hastalığı vakasının %88'i, güvenli olmayan su ve yetersiz sanitasyon ve hijyene atfedilirken, her yıl 1.8 milyon insan ishal hastalığından ölmektedir. DSÖ, bu ishalli hastalık vakalarının %94'ünün güvenli suya erişim de dahil olmak üzere çevrede yapılacak değişiklikler yoluyla önlenebilir olduğunu tahmin etmektedir. Klorlama, filtreler ve güneş dezenfeksiyonu gibi evde suyu arıtmak ve güvenli kaplarda saklamak için basit teknikler, her yıl çok sayıda hayat kurtarabilir. Gelişmekte olan ülkelerde su yoluyla bulaşan hastalıklar kaynaklı ölümlerin azaltılması önemli bir halk sağlığı hedefidir.

Arıtma

Tipik içme suyu arıtma süreçleri

Hedefler

Arıtmanın amaçları, sudaki istenmeyen bileşenleri gidermek ve endüstride veya tıbbi uygulamalarda içmeyi veya belirli bir amaca uygun hale getirmektir. İnce katılar, mikroorganizmalar ve bazı çözünmüş inorganik ve organik maddeler gibi kirleticileri veya çevresel kalıcı farmasötik kirleticiler gibi kirleticileri çıkarmak için çok çeşitli teknikler mevcuttur. Yöntem seçimi, arıtılan suyun kalitesine, arıtma sürecinin maliyetine ve işlenmiş sudan beklenen kalite standartlarına bağlı olacaktır.

Aşağıdaki işlemler su arıtma tesislerinde yaygın olarak kullanılan işlemlerdir. Bitkinin ölçeğine ve ham (kaynak) suyun kalitesine bağlı olarak bir kısmı veya çoğu kullanılmayabilir.

Ön arıtma

1. Pompalama ve muhafaza – Suyun çoğunluğu kaynağından pompalanmalı veya borulara veya tutma tanklarına yönlendirilmelidir. Suya kirleticilerin eklenmesini önlemek için, bu fiziksel altyapı uygun malzemelerden yapılmalı ve kazara bulaşma olmayacak şekilde inşa edilmelidir.
2. Eleme (ayrıca elek filtresi) – Yüzey suyunun arıtılmasındaki ilk adım, sonraki arıtma adımlarını engelleyebilecek çubuklar, yapraklar, çöpler ve diğer büyük parçacıklar gibi büyük kalıntıları temizlemektir. Çoğu derin yeraltı suyunun diğer arıtma adımlarından önce elemeye ihtiyacı yoktur.
3. Depolama – Nehirlerden gelen su, doğal biyolojik arıtmanın gerçekleşmesini sağlamak için birkaç gün ile birkaç ay arası sürelerde kıyı rezervuarlarında depolanabilir. Bu, özellikle arıtma yavaş kum filtresileri ile yapılıyorsa önemlidir. Depolama rezervuarları ayrıca kısa süreli kuraklıklara karşı bir tampon görevi görür veya kaynak nehirdeki geçici kirlilik olaylarında su temininin sürdürülmesine izin verir.
4. Ön klorlama – Birçok tesiste, boru tesisatı ve tanklarda kirletici organizmaların büyümesini en aza indirmek için gelen su klorlanmıştır. Olası olumsuz kalite etkileri nedeniyle (aşağıdaki klora bakınız), bu büyük ölçüde durdurulmuştur.

pH ayarı

Saf suyun pH değeri 7'ye yakındır (ne alkali ne de asidik). Deniz suyu, 7.5 ila 8.4 (orta derecede alkali) arasında değişen pH değerlerindedir. Tatlı su, drenaj havzası veya akifer jeolojisine ve kirletici girdilerin (asit yağmuru) etkisine bağlı olarak geniş çapta değişen pH değerlerine sahip olabilir. Su asidik ise (7'den düşük), su arıtma işlemleri sırasında pH'ı yükseltmek için kireç, soda veya sodyum hidroksit eklenebilir. Kireç ilavesi kalsiyum iyonu konsantrasyonunu arttırır böylece su sertliğini yükseltir. Yüksek asidik sular için, cebri çekme (İngilizce:forced draft) gaz gidericiler, sudaki çözünmüş karbon dioksiti alıp pH'ı etkili bir şekilde yükseltir. Suyu alkali hale getirmek pıhtılaştırma ve flokülasyon proseslerinin etkili bir şekilde çalışmasına yardımcı olur ve ayrıca kurşun'un kurşun borulardan ve boru bağlantılarındaki kurşundan lehim çözünme riskini en aza indirmeye yardımcı olur. Yeterli alkalinite, suyun demir boruları aşındırıcılığını da azaltır. Asit (karbonik asit, hidroklorik asit veya sülfürik asit) bazı durumlarda pH'ı düşürmek için alkali sulara eklenebilir. Alkali su (pH 7.0'ın üzerinde), sıhhi tesisat sisteminden gelen kurşun veya bakırın suda çözülmeyeceği anlamına gelmez. Metal yüzeyleri korumak ve toksik metallerin suda çözünme olasılığını azaltmak için suyun kalsiyum karbonatı çökeltme yeteneği pH, mineral içeriği, sıcaklık, alkalinite ve kalsiyum konsantrasyonunun bir fonksiyonudur.

Sudaki tuzun ayrıştırılması

Su, yaşam için en temel gereksinim. Buna karşın yaklaşık 900 milyon kişinin temiz suya erişimi yok. Her yıl yaklaşık 3.6 milyon insan kirli su kullanımı sonucu yakalandıkları hastalıklardan ötürü ölüyor. Dünya’nın varlıklı kesimlerinde insanlar henüz susuzluk ile tanışmamış olsalar bile temiz su kaynaklarının hemen hemen her yerde hızla tükendiği birçok çalışma tarafından belirtiliyor. Bu su kıtlığına karşı en temel çözümlerden biri tuzlu suyun arıtılması olarak görülüyor. Zira Dünya’da bulunan suyun sadece %0.014’ü içilebilir kaynaklar iken, yaklaşık %97.5’i tuzlu. Sahip olduğumuz bu bol kaynağı kullanabildiğimiz takdirde su sorununu uzun bir süre ortadan kaldırabiliriz.

Su arıtma yöntemleri uzun yıllardır araştırılıyor ve yüksek hacimlerde su üretmek için pek çok uygun tekniğe sahibiz. Buna karşın sadece iki teknik piyasalara ~%85 oranında hakim bulunuyor. Günümüzde tuzlu suyu arıtmak için kullanılan belli başlı yöntemleri Dünya'da kurulu tesis gücüne şöyle sıralayabiliriz:

• Düşük Basınç ile Buharlaştırma Multi-stage Flash (MSF) %44
• Ters Osmoz Reverse Osmosis (RO) %42
• Electrodialysis (ED) %6
• Multi-effect distillation (MED) %4
• Vapor compression (VC) %4

Bu yöntemlere ek olarak tarihsel açıdan ilk damıtma sistemlerinden olan Havuz tipi Damıtma da halen araştırma konuları arasındadır.

Çözülmesi gereken sorunlar

Deniz suyu arıtmak beraberinde birkaç sorun getiriyor. Örneğin yüksek hacimde arıtma yapabilen tesisler büyük miktarda enerjiye ihtiyaç duyuyorlar. Bu yüzden enerji konusunda ciddi sorun yaşayan ülkelerde tuzlu su arıtma tesisleri kurmak bir hayli zor. Dahası fosil yakıt kullanan tesisler sera gazı salınımına ciddi katkılarda bulunuyor. Küresel sera gazı salınımıyla tetiklenen iklim değişikliği ise karşılığında temiz su kaynaklarını tehdit ediyor.

Bir başka ciddi sorun arıtmadan sonra çıkan atık su ile yaşanıyor. Arıtılan sudan geriye tuz ve mineral oranı yüksek atık su kalıyor ve tesisler bu atık suyu doğaya geri veriyorlar. Az miktarda salınan atık su çevreye bir zarar vermeden doğaya karışıyor. Fakat yaygın bir şekilde arıtma yapılan bir bölgede bu atık suyun önlem alınmadan çevreye salınması mümkün değil. İşlenmesi veya saklanması ise fazladan iş gücü ve yatırım gerektiriyor. Dolayısıyla su kıtlığını çözebilecek miktarda tuzlu su arıtabilmek için atık suyun yönetimi önemli bir konu.

Tüm bu olumsuzluklara rağmen deniz suyunun arıtılması, var olan su kıtlığı karşısında gerçek bir çözüm. Araştırma ve geliştirmeye aktarılacak yeterli bütçelerle atık suyun idaresi için uygun çözümler bulunabilir. Yenilenebilir enerji alanındaki gelişmeler sayesinde enerji ihtiyacını karşılamak için fosil yakıtlardan vazgeçilebilir. Kısa vadedeki en iyi çözüm ise insanları su tasarrufu konusunda bilinçlendirmek. Bu sayede aşırı nüfus artışı, küresel ısınma, tutumsuz kaynak kullanımı yüzünden yarattığımız su kıtlığını çözmek için bilime umut bağlamamız gerekmeyebilir.

Sudaki diğer maddelerin ayrıştırılması

Tuzun sudan ayırılması dışında suda bulundan diğer maddelerin ayıklanması için bir dizi başka işlemler uygulanır. Bu işlemleri şu şekilde özetleyebiliriz:

• Nanofiltrasyon
• Ultrafiltrasyon
• Ultraviole su arıtma yöntemi
• Aktif karbon su arıtma yöntemi
• Kumfiltreli arıtma yöntemi
• Demineralizasyon
• Ters Osmoz

Su arıtma sistemlerinde kullanılan filtre çeşitleri

1. Membran filtre: Membran filtrasyon, sıvıyı yarı geçirgen bir membran kullanılarak iki akışkana ayıran basit bir teknolojidir. Membran filtreler sadece içerisinden su molekülleri geçebilecek küçük zarlara sahip bir filtre çeşididir.
2. Sediment filtre: Sıkıştırılmış kâğıttan yapılan bu filtre suyun içerisinde bulunan çamur, pas ve kum gibi partiküllerin filtrelenmesi için kullanılır.
3. Post karbon veya tatlandırıcı filtre: Su arıtma sistemlerindeki son aşama olan bu filtre genellikle Hindistan cevizinden imal edilir. Bu filtre suyun tadını yumuşatarak içim kalitesini artırır.
4. Karbon filtre: Blok veya aktif olarak çeşitleri olan bu filtre genel anlamda suda bulunan klor ve bileşiklerini, deterjan ve sanayi atıkları, hoş olmayan koku ve tat oluşturan organik maddeleri temizler.
5. Detox filtre: Dağınık halde bulunan su moleküllerini sıralayan bu filtre, suyun molekül yapısını küçülterek hücre emilimini maksimum seviyeye çıkarırken, biriken toksinlerin vücuttan atılmasını kolaylaştırır.
6. Alkali filtre: Suyun PH seviyesini yükseltir. Bu filtrede suya magnezyum, sodyum, potasyum gibi mineraller eklenir.
7. Mineral filtre: Suyun içerisinde eksik olan mineralleri takviye eder.
8. Manyetik filtre: Manyetik dalgalarla içinden geçen sudaki kireç moleküllerini parçalayarak bir daha birleşmemelerini sağlayan su arıtma ve kireç önleme sistemlerinin genel adıdır.

Bkz

• Kirli su arıtma
• Su arıtım sistemleri