Floculants: Atık su arıtma sürecinde vazgeçilmez bir anahtar bağlantı

Su arıtma profesyonelleri için flokülantlar hem günlük bir araç hem de teknik bir dönüm noktasıdır. "Adını bilmek"ten "eylem mekanizmasını ve eşleşen mantığını anlamaya" geçiş, bir mühendisin operatörden uzmana evrimini işaret eder. Mevcut flokülant türleri ve bunların nasıl ayırt edileceği ve doğru bir şekilde nasıl kullanılacağı, birçok kişinin kafasını karıştıran bir konudur. Bugün, flokülantlarla ilgili bilgileri kısaca tanıtacağız.

 Flokülantlar şu anda atık su arıtmada en yaygın kullanılan kimyasallardır. Suda dağılmış partiküllerin çökelme stabilitesini ve polimerizasyon stabilitesini azaltabilen veya ortadan kaldırabilen ve bu dağılmış partiküllerin pıhtılaşmasına ve topaklanmasına neden olan maddelerdir.

 Flokülantlar Nasıl Çalışır

1. Sudaki kolloidal partiküller, küçük boyutları, yüzey hidrasyonları ve elektriksel yükleri ile karakterize edilir ve bu da onlara yüksek bir stabilite kazandırır. Flokülantlar suya eklendiğinde, yüklü kolloidlere hidrolize olurlar ve çevredeki iyonlarla bir elektrik çift katmanlı yapı oluştururlar.
2.  Dozlamadan sonra hızlı karıştırma yöntemi, sudaki kolloidal safsızlık partikülleri ile flokülantın hidroliziyle üretilen miseller arasındaki çarpışma şansını ve sıklığını artırmak için kullanılır. Sudaki safsızlık partikülleri önce flokülantın etkisi altında stabilite kaybeder, daha sonra daha büyük partiküller halinde bir araya gelir ve son olarak çökelir veya yüzer.
3.  Sudaki safsızlık partiküllerinin, çift katman sıkıştırma ve yük nötrleştirme gibi mekanizmalarla stabilite kaybederek flokülant ile etkileşime girmesi ve mikro-floklar oluşturması süreci, pıhtılaşma olarak adlandırılır. Mikro-flokların, köprüleme malzemeleri ve su akışı karıştırma etkisi altında bir araya gelerek floklar oluşturması ve bunların adsorpsiyon, köprüleme ve süpürme pıhtılaşması gibi mekanizmalarla büyük floklara dönüşmesi süreci ise topaklanma olarak adlandırılır.
4.  Karıştırma, pıhtılaşma ve topaklanmanın kombinasyonuna pıhtılaşma-topaklanma denir. Karıştırma işlemi genellikle bir karıştırma tankında tamamlanırken, pıhtılaşma ve topaklanma reaksiyon tankında meydana gelir.

 Flokülant Türleri - (Katyonik, İyonik Olmayan, Anyonik)

Flokülantlar, taşıdıkları elektriksel yük türüne göre geniş ölçüde kategorize edilir. Üç ana tür vardır:

•  Katyonik Flokülantlar: Bunlar pozitif yük taşır ve negatif yüklü partiküllerle bağlanmada etkilidir. Genellikle sudaki askıda katı partiküller negatif yüklü olduğunda veya belirli kirleticilerin yükünü nötralize etmek için pozitif bir yüke ihtiyaç duyulduğunda kullanılırlar.
• İyonik Olmayan Flokülantlar: Bunlar elektriksel yük taşımaz ve tipik olarak az veya hiç yüklü partikül içermeyen sularda kullanılır. İyonik olmayan flokülantlar, geniş bir pH ve tuzluluk aralığında stabiliteleri nedeniyle tercih edilir.
• Anyonik Flokülantlar: APAM gibi anyonik flokülantlar negatif yük taşır ve genellikle pozitif yüklü veya nötr askıda partikül içeren suların arıtılmasında etkilidir. Özellikle yağ ve gres gibi organik maddelerin uzaklaştırılması ve pH'ın hafif asidik ila nötr olduğu durumlarda uygundurlar.

 Kullanıcılar, atık suyun özelliklerine göre makul seçimler yapabilirler. Flokülantların ve atık su arıtma ekipmanlarının birlikte kullanılması, arıtma verimliliğini artırabilir ve atık su arıtma zorluklarını etkili bir şekilde çözebilir.

 Flokülantlar Nasıl Bilimsel Olarak Seçilir

Doğru flokülantı seçmek, basit bir deneme yanılma değil, sistematik bir bilimsel karar verme sürecidir. Öncelikle aşağıdaki noktalara dayanır:

•  Su Kalitesi Analizi: Atık suyun pH'ı, alkalinite, askıda katı madde konsantrasyonu ve doğası ve zeta potansiyeli öncelikle analiz edilmelidir. Örneğin, yüksek pH, alüminyum bazlı flokülantların verimliliğini etkileyebilir; genellikle negatif yüklü olan organik çamurun arıtılması için katyonik flokülantlar tercih edilir.
• Kavanoz Testi: Bu, en temel ve önemli adımdır. Farklı flokülant türlerinin ve dozajlarının flok büyüklüğü, çökelme hızı ve süpernatant berraklığı gibi parametreler üzerindeki etkilerini karşılaştırmak için laboratuvarda çok kürekli bir karıştırıcı kullanılarak testler yapılır ve böylece en uygun çözüm belirlenir.
• Arıtma Süreciyle Uyumluluk: Farklı ayırma süreçleri, floklar için farklı gereksinimlere sahiptir. Örneğin, flotasyon süreçleri hafif ve kabarık floklar gerektirir, bu da yüksek yük yoğunluklu flokülantları uygun hale getirirken, sedimantasyon süreçleri ağır ve kompakt floklar gerektirir, bu da yüksek molekül ağırlıklı flokülantları tercih edilir hale getirir.
• Genel Maliyet Düşüncesi: Sadece kimyasalın birim fiyatını değil, aynı zamanda arıtılan suyun ton başına maliyetini de dikkate almak önemlidir. Bazen, daha düşük dozajı ve daha iyi arıtma sonuçları nedeniyle daha pahalı ancak yüksek verimli bir flokülant, daha düşük bir genel maliyete sahip olabilir.

 Flokülantlar, yüksek standartta deşarj, enerji tasarrufu, tüketim azaltma ve kaynak kullanımı elde etmek için modern atık su arıtma sistemlerinde yardımcı bir kimyasaldan temel bir teknolojik araca dönüşmüştür. Belediye atık su arıtma tesislerinden çeşitli endüstriyel atık su arıtma istasyonlarına kadar, bunların hassas uygulaması hem çevresel hem de ekonomik faydalarla doğrudan ilişkilidir. Gelecekte, artan su kalitesi gereksinimleriyle birlikte, yeşil ve çevre dostu flokülantların (modifiye edilmiş doğal polimerler gibi) ve akıllı dozaj sistemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması, bu alanda sürekli gelişim için önemli yönler haline gelecektir.