Su Arıtma Yöntemlerine Dair Detaylı Bir Kılavuz: 9 Yaygın Yöntemin Hepsini Biliyor Musunuz?

Yaygın olarak kullanılan su arıtma yöntemleri şunlardır: Tortu Filtrasyonu, Su Yumuşatma, Aktif Karbon Adsorpsiyonu, Deiyonizasyon, Ters OzmozUltrafiltrasyon, Damıtma, Ultraviyole (UV) Dezenfeksiyon ve Biyokimyasal Arıtma.

1. Sediment Filtrasyonu

Sediment filtrasyonunun amacı, su kaynağından askıda kalan partikül maddeleri veya kolloidal maddeleri uzaklaştırmaktır. Bu partiküller uzaklaştırılmazsa, daha sonraki su arıtma aşamalarında (örneğin diyaliz suyu için kullanılanlar gibi) kullanılan hassas filtrasyon membranlarına zarar verebilir veya su tedarik hatlarında tıkanmalara neden olabilir. Bu, eski ve basit bir su arıtma yöntemidir; bu nedenle, bu adım genellikle su arıtma işlemlerinde ön aşama olarak kullanılır. Ayrıca, gerekli görüldüğünde, daha büyük safsızlıkları gidermek için boru sistemine ek filtreler takılabilir. Askıda kalan partikülleri elemek için ağ filtreleri, granüler filtreler (kuvars kumu gibi) ve diğer çeşitli filtreler kullanılır. Membran FiltreFiltrenin gözenek boyutundan daha büyük olan herhangi bir parçacık etkili bir şekilde yakalanıp uzaklaştırılacaktır. Ancak bu yöntem, suda çözünmüş iyonları uzaklaştıramaz.

2. Su Yumuşatma

Sert suyun yumuşatılması, iyon değişim yönteminin kullanılmasını gerektirir. Bu yöntemin amacı, katyon değişim reçineleri kullanarak sert suda bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonlarını sodyum iyonlarıyla değiştirmek ve böylece su kaynağındaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının konsantrasyonunu azaltmaktır.

3. Aktif Karbon

Aktif karbon, odun, odun artıkları, meyve çekirdekleri, hindistan cevizi kabukları, kömür veya petrol kalıntıları gibi çeşitli malzemelerin yüksek sıcaklıkta kuru damıtılması ve karbonizasyonu ile üretilir. Üretiminden sonra, malzeme sıcak hava veya buhar kullanılarak bir aktivasyon işlemine tabi tutulmalıdır. Başlıca işlevi, molekül ağırlıkları 60 ila 1000 Dalton arasında değişen klor, kloraminler ve diğer çözünmüş organik maddeleri uzaklaştırmaktır. Aktif karbonun yüzeyi granülerdir, iç yapısı ise oldukça gözeneklidir; bu gözenekler, yaklaşık 10 nm ila 1 Å arasında değişen boyutlarda çok sayıda kılcal damar içerir. Bir gram aktif karbon, 700-1400 m²'ye kadar ulaşan bir iç yüzey alanına sahiptir; adsorpsiyon işlemi, bu kılcal damarların iç yüzeylerinde ve granüllerin dış yüzeylerinde gerçekleşir.

4. Deiyonizasyon

Deiyonizasyonun amacı, suda çözünmüş inorganik iyonları uzaklaştırmaktır. Su yumuşatma işlemine benzer şekilde, bu yöntem de iyon değişim reçinelerinin prensiplerine dayanmaktadır. Bu işlemde iki tür reçine kullanılır: katyon değişim reçinesi ve anyon değişim reçinesi. Katyon değişim reçinesi, katyonlarla değişim için hidrojen iyonlarını (H+) kullanırken, anyon değişim reçinesi anyonlarla değişim için hidroksit iyonlarını (OH-) kullanır; hidrojen iyonları ve hidroksit iyonları daha sonra birleşerek nötr su oluşturur.

5. Ters Ozmoz
Ters ozmoz, suda çözünmüş inorganik maddeleri, organik maddeleri, bakterileri, pirojenleri ve diğer partikülleri sudan uzaklaştırmak için etkili bir yöntemdir; diyaliz için kullanılan suyun arıtılmasında kritik bir bileşen oluşturur. "Ozmoz", farklı konsantrasyonlardaki iki çözeltinin yarı geçirgen bir zarla ayrıldığı bir süreci ifade eder. Çözücü zardan geçemezse, su molekülleri, her iki taraftaki konsantrasyonlar eşit olana kadar düşük konsantrasyonlu taraftan yüksek konsantrasyonlu tarafa doğru hareket eder. Bu dengeye ulaşılmadan önce, su moleküllerinin söz konusu hareketini geçici olarak durdurmak için yüksek konsantrasyonlu tarafa kademeli olarak basınç uygulanabilir; bunu başarmak için gereken basınca "ozmotik basınç" denir. Uygulanan basınç ozmotik basıncı aşarsa, su moleküllerinin hareketi yön değiştirir - yüksek konsantrasyonlu taraftan düşük konsantrasyonlu tarafa doğru akar - bu olaya "ters ozmoz" denir.

6. Ultrafiltrasyon
Ultrafiltrasyon, yarı geçirgen bir membran kullanması bakımından ters ozmoza benzer; ancak, membran gözenek boyutu nispeten büyük olduğundan (tipik olarak 10 ila 200 angstrom (Å) arasında değişir), iyonların uzaklaştırılmasını kontrol edemez. Sadece bakteri, virüs, pirojen ve partikül maddeleri uzaklaştırabilir, ancak suda çözünen iyonları filtreleyemez. Ultrafiltrasyonun temel işlevi, ters ozmoz için bir ön arıtma adımı olarak hizmet etmek ve böylece ters ozmoz membranının bakteriyel kontaminasyonunu önlemektir. Ayrıca, su arıtma sistemlerinde, boru içindeki suyun bakterilerle kirlenmesini önlemek için bir son arıtma adımı olarak da kullanılabilir. Tipik olarak, ultrafiltrasyon membranının etkinliği, giriş ve çıkış arasındaki basınç farkı gözlemlenerek izlenir; aktif karbon filtrelerine benzer şekilde, biriken safsızlıkları gidermek için membran periyodik olarak geri yıkama işlemiyle temizlenir.

7. Damıtma
Damıtma, eski ama etkili bir su arıtma yöntemidir. Uçucu olmayan tüm safsızlıkları giderebilir; ancak uçucu kirleticileri ortadan kaldıramaz. İşlem, arıtılmış suyu tutmak için büyük depolama tankları gerektirir; ironik bir şekilde, bu depolama tankları ve bunlarla ilişkili boru hatları genellikle önemli bir yeniden kirlenme kaynağı görevi görür. Sonuç olarak, bu yöntem genellikle hemodiyaliz uygulamalarında kullanılan suyun arıtılması için kullanılmaz.

8. Ultraviyole (UV) Dezenfeksiyonu
UV dezenfeksiyonu, su arıtımında en yaygın kullanılan yöntemlerden biridir. Diğer bazı tekniklerin aksine, UV dezenfeksiyonu herhangi bir ikincil kirletici madde üretmez ve yeni nesil dezenfeksiyon teknolojisi olarak sınıflandırılır. Geniş spektrumlu etkinliği, düşük işletme maliyetleri, uzun hizmet ömrü, yüksek işleme kapasitesi ve kirlilik yaratmayan yapısıyla öne çıkan UV dezenfeksiyonu, gelişmiş Batı ülkelerinde giderek yaygınlaşan bir dezenfeksiyon yöntemi haline gelmiştir. Sterilizasyon mekanizması, bakterilerdeki nükleik asitleri (yaşam için gerekli genetik materyal) bozarak üremelerini imkansız hale getirmeyi içerir. Bu süreçte yer alan önemli bir reaksiyon, nükleik asit moleküllerindeki pirimidin bazlarının dimerizasyonudur. Tipik olarak, bu, düşük basınçlı cıva deşarj lambaları (mikrop öldürücü lambalar) tarafından yapay olarak üretilen 253,7 nm'lik belirli bir dalga boyunda ultraviyole (UV) enerjisi kullanılarak elde edilir. UV mikrop öldürücü lambaların çalışma prensibi, floresan lambalarla aynıdır; Ancak, floresan lambaların aksine, tüpün içi floresan fosforla kaplanmamıştır ve tüpün kendisi, ultraviyole radyasyon için yüksek geçirgenlik oranına sahip kuvars camdan yapılmıştır. Genel olarak, UV sterilizasyon cihazları, uygulamalarına göre üç tipe ayrılır: ışınlama tipi, daldırma tipi ve akış tipi sistemler.

9. Biyokimyasal Yöntemler
Biyokimyasal su arıtma yöntemleri, atık suda bulunan organik maddeleri parçalayarak ve dönüştürerek zararsız maddelere dönüştürmek ve böylece arıtılmış suyu saflaştırmak için çeşitli doğal olarak oluşan bakteri ve mikroorganizmalardan yararlanır. Bu biyokimyasal arıtma yöntemleri genel olarak aktif çamur prosesi, biyofilm prosesleri, biyolojik oksidasyon kuleleri, karasal arıtma sistemleri ve anaerobik biyolojik su arıtma yöntemleri olarak sınıflandırılabilir.
Biyokimyasal su arıtımının tipik işlem akışı şu şekildedir: Ham Su → Izgara Elekleri → Dengeleme Tankı → Temaslı Oksidasyon Tankı → Çökeltme Tankı → Filtrasyon → Dezenfeksiyon → Arıtılmış Atık Su.