[Biyoloji] Su Ve Suyun Önemi | Suyun Vücuttaki Görevleri – Canlılar için Suyun Önemi – İçme Suyunun Kimyasal Özellikleri

Su ve Suyun Önemi

GÜNLÜK SU İHTİYACI

Bebeklerin ve Çocukların Su İhtiyacı

Yetişkinlerde vücut ağırlığının yüzde 50-60’ını su oluşturur. Bu oran normal zamanda doğmuş bebeklerde %70’e, erken doğmuş bebeklerde %80’e kadar ulaşır. Yetişkinlere oranla çocuğun vücundaki fazla su, hücreler arasında ve dolaşım sisteminde bulunur. Çocuklar yetişkinlere oranla vücutlardaki suyu daha çabuk kaybederler. Kaybedilen suyun yerine konulmaması çocuğun yaşamını tehdit edebilir.
Yaşlılar ve Su
İnsan yaşam evreleri arasında en az suyu, yaşlılık döneminde içer. Çünkü, insan beyninin yaşlandıkça, susuzluk sinyallerini gönderme oranı azalır hatta tümüyle körelir. Oysa yaşlılık döneminde suyun yaşamsal önemi büyüktür.
Sporcuların Su İhtiyacı
Kasların %70’i sudur. Hareket için gerekli olan enerjinin oluşumu, suyun bu denli yoğun olduğu bir ortamda gerçekleşir. Su eksikliğinde kaslar tam verimle çalışmazlar.
Yolculuk ve Su
Uçak yolculuğu ve dağ tırmanışları gibi yüksek rakımlarla çıkıldıkça su kaybı oranı artar. Yolculuklarda vücudun kaybettiği suyu hızla geri kazanması gerekir

İÇME SUYU STANDARTLARI

İçme sularının renksiz, berrak olması, hastalık yapıcı organizmaları, zararlı kimyasal maddeleri ihtiva etmemesi ve agresif olmaması gerekir. Sularda bu şartları sağlamak ve suda bulunması arzu edilmeyen maddelerin belirli bir seviyenin altında tutmak için çeşitli standartlar geliştirilmiştir. Bunlar arasında dikkate değer olanı Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) tarafından verilen standartlardır.

İÇME SUYUNUN NİTELİKLERİ

Su; kokusuz, renksiz, berrak ve içimi hoş olmalıdır.
Sularda fenoller, yağlar gibi suya kötü koku ve tat veren maddeler bulunmamalıdır. Su tortusuz ve renksiz olmalidir.
Su; hastalik yapan mikroorganizma ihtiva etmemelidir.
Suda bulunan vibrio cholera, salmonella typhi, hepatit virüsü gibi mikroorganizmalar sudan geçerek hastalığa sebep olurlar. İçme sularinin kesinlikle bakteriyolojik kirlilik tasımamasi gerekir.
Suda sağlığa zararlı kimyasal maddeler bulunmamalıdır.
Bazı kimyasal maddeler zehirli etki yapabilir. Arsenik, kadmiyum, krom, kurşun, civa gibi. Bunun yaninda baryum, nitrat, florür, radyo aktif maddeler, amonyum, klorür gibi maddeler sınır degerlerinin üzerinde sağlığa olumsuz etkileri olan maddelerdir. Aynı zamanda bazıları suya kirli suların karıştığının göstergesidir.
Sular kullanma maksatlarına uygun olmalıdır.
İçme suyu ve sanayide, kullanma sularında demir, manganez ve sertlik değerleri önemlilik arzeder.
Sular agresif olmamalıdır.
Sularin agresifliği, serbest karbondioksit (CO2) ile bikarbonat (HC03-) iyonunun dengede olmasından ileri gelir. Suların agresifliği boruların korozyonuna sebebiyet verir. Ayrıca boruların aşınması halinde borudan ayrılan elementler su kalitesinin bozulmasına sebep olur.

BULANIKLIK

Bulanıklık askıda katı madde içeren suların ışık geçirgenliğinin bir ölçüsüdür.
Bulanıklığın nedeni; suyun içindeki askıda maddelerden, gözle görünecek büyük tortulara kadar her şey olabilir. Kum, kil, silis, kalsiyum karbonat, demir, mangan, sülfür vb.. gibi maddeler bulanıklığa neden olurlar.
Özellikle nehir sularında yüksek olan bulanıklık, yağmurlarla taşınan topraktan veya nehire karışan evsel – endüstriyel atık sulardan kaynaklanır. Ayrıca bu kirlenme sırasında organik maddeler kadar inorganik maddeler de suya karışır. Bu maddelerin bulunması suda bakteri oluşumunu destekler. Bakteri oluşumu da suda bulanıklığı arttırır. Örnegin N,P gibi maddeleri kullanan algler büyüyerek suda bulanıklığa sebep olurlar. Aynı zamanda suda sıcaklık artışı da mikroorganizma faaliyetlerini hızlandırır.
Sonuç olarak bulanıklığın nedeni tamamen inorganik maddeler olabilecegi gibi doğadaki pekçok organik te olabilir.

BULANIKLIĞIN ÖNEMİ

Bulanıklık içme ve kullanma suyu temini için 3 ana nedenle önemlidir;
ESTETİK: İçilen suyun mutlaka berrak olması istenir. Çünkü sudaki bulanıklık, canlı faaliyetlerinin olması ile veya muhtemel bir kirli su karışması ile ilişkilendirilir ve sağlık tehlikesi mevcut olabilir. Bu nedenle içme sularında bulanıklık istenmez.
FİLTRASYON: Bulanıklığın artması suyun filtrasyon maliyetini de arttırır. Yüksek bulanıklık açık kum filtrelerini kullanılamaz hale getirebilir (yikama süreleri kısalır maliyet artar). Yüksek bulanıklık olan sularda kimyasal koagülasyonla bulanıklığa neden olan askıda maddeleri yumaklaştırarak kum filtrelerinde yakalayabiliriz.
DEZENFEKSİYON: Dezenfeksiyonun etkili olabilmesi için dezenfektanın sudaki mikroplarla tam temasının sağlanması gerekir. Ancak özellikle kanalizasyon atıklarındaki patojenler sudaki katı maddelerin içine girerek dezenfektandan kurtulabilmektedirler. Bu nedenle içme suyu olarak kullanılacak sularda bulanıklığın düşük değerlerde olması istenir.

RENK

Sularda renk; yapraklar, kozalaklı ağaç meyveleri, ağaç ve sebze artıkları gibi organik maddelerin suyla temasında çözünmeleriyle meydana gelir. Bu sular pek çok askıda madde ihtiva ederler.
Suya renk veren hücreler; tannin, hümik asit ve hümattır (ligninin parçalanmasi ile). Bazan demir suda ferrik humat formunda bulunarak yüksek renk potansiyeli olusturur.
Dogal olarak renk içeren sular negatif degerliklidir. Bu yüzden trivalent metalik iyonların (demir, alüminyum gibi) koagülasyonu ile renk arıtımı yapılabilir.
Suların organiklerden kaynaklı rengine “gerçek renk” (true color) denir. Bunun dışında özellikle yüzey sularında askıda maddelerden oluşan renk gözlenebilir. Bu da “görünen renk” tir (apparent color).

KOKU VE TAT Organik madde

Canlı organizmal faaliyetleri
Demir, mangan ve korozyonun metalik ürünleri
Fenol gibi endüstriyel atık kirliliği
Klorlama
Yüksek mineral konsantrasyonu
Çözünmüş gazlardır.

Zararli mikroorganizmaların giderilmesinde, yani dezenfeksiyonunda çeşitli yöntemler kullanılır.

Bunlar kısaca;

Klorla arıtım (tek adımlı yöntem) : Klor konsantrasyonu 1 mg/lt olacak şekilde ayarlanır. Burada su tüketime sunulmadan önce yaklaşık 35 dakika temas süresi sağlanmalıdır.
Klorla arıtım (iki adımlı yöntem) : 5-10 mg/lt olacak şekilde dozlama yapılır ve fazla klor aktif karbon filtre ile alınır.
Ozonla arıtım : Ozon suya enjeksiyonu yapilir.
Ultraviole ile arıtım : Su ultraviole cihazından geçirilir ve ultraviole ışığı bakterileri zararsız hale getirir.
Distilasyon : Su kaynatılır.
Genel olarak yukarıdaki faktörlere bağlı tat ve koku problemi içme ve kullanma suları için rahatsızlık vericidir. Bazı organik ve inorganik maddeler (aldehitler, ketonlar, sülfür içeren organik bileşikler, H2S,CH4 gibi gazlar) özellikle yeraltı, göl, su hazneleri, kanalizasyonlar gibi kapalı sistemlerde kötü kokuya sebep olurlar.
Koku konsantrasyonunu ifade etmek için asağıdaki terimler kullanılır.

ATC : Kesin Eşik Konsantrasyonu: İnsanların %100’ü tarafindan algılanabilen minimum konsantrasyon.
TDN : Eşik Koku Numarası : Konsantrasyonu ATC’ye indirebilmek için yapılan seyreltme sayısı.
TLV : Eşik Limit Değeri : 40 yıllık çalışma hayatı içerisinde insanların günde 8 saat, haftada 5 gün, yılda 50 hafta maruz kalabildiği maksimum konsantrasyon.
MAC :Maksimum Müsaade Edilebilir Konsantrasyon:Asla aşılmaması gereken maksimum konsantrasyon.
Ağızda hissedilen tat duygusu ise aslında koku, tat ve sıcaklığın bir bileşimidir. Eger su numunesi belirgin bir koku ve sıcaklık içermiyorsa, hissedilen duygu gerçek tat olarak ifade edilir. Demir, mangan, potasyum, sodyum, çinko ve klorür gibi inorganik tuzlar tadılarak belirlenebilir.
Organik maddelerden kaynaklanan tat ve koku aktif karbon filtrelerle alınabilir. Diğer koku ve tat problemleri

SUDA AZOTLU MADDELER

AZOT

Azot doğal dolanımı olan, bakteriler tarafından besi kaynagı olarak kullanılan ve kimyasal yollardan değişik oksidasyon kademelerinde bulunan ve sularda sık sık görülen bir parametredir.

Azot Türleri:

NH3-N : Amonyak Azotu

Org-N : Organik Azot

NO2–N : Nitrit Azotu

NO3–N : Nitrat Azotu

Amonyak (NH3): Amonyak dogal sularda genellikle amonyum azotu (NH4) halinde bulunur ki buna serbest veya tuz halindeki amonyak denir. Sularda amonyak, kimyasal ve fiziksel olaylar veya mikroorganizma faaliyetleri sonucunda oluşur. Kimyasal ve fiziksel olaylar sonucunda oluşan amonyağın sağlığa zararı yoktur. Ancak mikroorganizma faaliyetleri sonucunda oluşan amonyak organik madde kaynaklı olma ihtimali bakımından tehlikelidir. 0.5 ppm’den büyük değerde amonyak kirliliğin belirtisidir.

Nitrit (NO2-1) : İçme suyunda kesinlikle istenmez. Güneş ışığı ve bazı bakteriler nitratları nitrite dönüştürür.

Nitrat (N03-) : Azotlu organik bileşiklerin son yükseltgenme ürünleridir. Kuyu sularında nitrat genelde daha fazla bulunur. Özellikle bebeklerde blue-baby denilen hastalığa neden olur. Vücudu morarmaya baslayan bebeklerde bu hastalık ölüme dahi neden olabilir.

Nitratlar suya topraktan geçmiş olabilir. Fakat amonyak ve nitritten kaynaklıysa tedbir alınmalıdır. Çünkü nitritlerin mevcudiyeti suda kirlenmeyi ifade eder. Nitritler yüksek miktarda organik madde ile bulunursa daha büyük bir kirlenme söz konusudur. Amonyak ta bazı bakteri türlerinin çoğalmalarına sebep olur ki bunlar suya kötü koku verirler.
Bu azot türleri alıcı ortama aşırı miktarlarda verildiklerinde organizmalar tarafından kullanılırlar. Bu alıcı ortam içerisinde ötrofikasyona (alg patlaması sonucu oksijen azlığı) sebep olur. Biriktirme haznelerinde alg patlamasını önlemek için hazneye giren N,P,C konsantrasyonlarını azaltmak ve ışığı kontrol etmek gerekir. Ayrıca haznedeki algleri çeşitli kimyasal maddelerle öldürmek te çözüm yollarından biridir. Ancak haznedeki canlı hayatı da göz önünde bulundurulmalıdır.

NİTRİFİKASYON

Nitrifikasyon ve denitrifikasyon nitrojenin su ekosistemindeki döngüsüne dayanan proseslerdir;
Nitrifikasyonun gerçekleşmesinden sorumlu doğal nitrifikasyon bakterileri; Nitrosomanas ve nitrobakter dediğimiz iki tip
organizmadan oluşur.

AZOT GİDERME METODLARI

Nitrifikasyon ve denitrifikasyon ile biyolojik tasfiye

* Damlatmalı filtrelerle tasfiye
* Yeraltı suyunun suni olarak beslenmesi veya kuyularla çekilmesi
* Kırılma noktası klorlanması
* Yüksek pH’ta havalandırma
* İyon değiştirme
* Reverse-Osmosis

SU KİRLİLİĞİ

KİRLİ SUİçerisinde insan sağlığına zararlı, patojen mikroorganizmalar bulundurmaktadır. Kirli suyun çeşitli yollarla içme ve kullanma sularına karışması ve sulamada kullanılması sonucunda tifo, dizanteri, sarılık, kolera vb. bulaşıcı hastalıklara yol açmaktadır. Bu sebeple içme ve kullanma sularının ilgili kurum ve kuruluşlarca sürekli kontrol edilmesi, kirlenme sebeplerinin ortadan kaldırılması ve dezenfekte edilmesi sağlanmalıdır.

SU KİRLİLİĞİNİN NEDENLERİ

Canlılarla su arasındaki ilişki su ekolojisinin konusudur. Su yağış olarak yeryüzüne dönerken havada eriyik halinde bulunan bir takım gazlar, inorganik maddeler ve radyoaktif elementleri içerisine alır. Ayrıca toprak altına süzüldüğü sırada bir takım inorganik maddelerle karışır. Başı endüstriyel atıklar yer üstü süzüntüler, tarım ilaçlarıve böcek ilaçları suya karışabilir. Toprak çatlaklarından lağım suları karışabilir. Suyun bu kadar kirlenme olasılığına karşı bazı temizlenme mekanizmaları da vardır. Doğa suyun içerisindeki organik ve inorganik maddeleri fiziksel, kimyasal, biyolojik ve mekanik
bir takım etkilerle yok etmeye çalışır. Bazı kaynaklarda buna suyun otoepürasyonu da denir.

ENDÜSTRİYEL KİRLENME

Bir takım endüstri kuruluşlarının atıkları arıtılmadan akarsulara verilecek olursa bu akarsularda canlıların üremesini olanaksız hale getirebilir. Kimi zaman bu atıkların toprağa gömülmeleri, yağmur suları ve sızıntılarla yer altı sularının kirlenmesine yol açabilir. Çünkü bu atıkların bir kısmı toksik bileşikler, çözücüler ve tuzları içerebilir.
Enerji santralları, çelik fabrikaları, kağıt fabrikaları, rafineri ve otomobil fabrikaları çevreye toksik madde katılımına yol açabilecek endüstriyel kuruluşların başlıcalarını oluşturmaktadır.

EVSEL KİRLENME

Evsel kirlenme etkenlerinin başında lağım ve çöpler gelir. Lağımlar genellikle insan dışkı ve idrarını içermektedir. Günümüzde geliştirilen bazı araçlar çöplerin öğütülerek lağım sularına verilmesini sağlamaktadır. Büyük oranda organik atığın su kaynaklarımıza girmesi bakteri miktarının artımına neden olur. Organik maddelerin bakteriler tarafından parçalanması ise oksijen kullanımını artırır. Sonuçta ortamda bulunan oksijen miktarının azalmasına bağlı olarak sularda yaşayan canlılar ölür.
Deterjanlar bir diğer evsel kirlenme nedenidir. Deterjanların içerisinde bol miktarda fosfat ve nitratlar bulunabilir. Fosfat ve nitratların artması sularda alglerin artmasına neden olur. Alglerin aşırı derecede artması ise suların içerisindeki biyolojik dengenin bozulmasına yol açar. Sonuçta ortamdaki besin miktarı azalır. Bu azalım sonunda üreyen alglerin bile ölmesine neden olabilir.

TARIMSAL KİRLENMELER

Tarımda üretimi artırmak amacıyla kullanılan kimyasal gübreler, böceklerle savaşmakla kullanılan bir takım kimyasal zehirler yağmur suları ile toprak atına geçerek yer altı sularının kirlenmesine neden olabilir. Akıntılarla akarsulara ulaşan bu kimyasal maddeler akarsulardaki canlı hayatının sona ermesine neden olabilir.
Civa, kurşun ve diğer ağır metalleri bulunduran bir çok insektisit bulunmaktadır. Bunların içerisinde söz konusu maddeleri en aza indirmek için çaba harcanmasına rağmen hayvan ve bitki zinciri içerisinde bu kimyasal maddelerin yoğunluğunun ve miktarının artması söz konusu olabilmektedir. Buna biyolojik birikim ya da biyolojik yoğunlaşma (biyological magnification) denmektedir. Başlangıçta düşük miktarda alınan kimyasal maddeler canlıların vücudunda ve belirli dokularda birikerek çok yüksek miktarlara ulaşabilmektedir. DDT ve bazı civalı bileşikler, radyoaktif bazı maddeler buna örnek verilebilir.

AZOT VE FOSFORUN YOL AÇTIĞI KİRLİLİK

AZOT

Yüzeysel sulara karışan azot yükleri temel olarak aşağıdaki kaynaklardan ileri gelmektedir.
a. Doğal kaynaklardan
b. Evsel kaynaklardan
c. Endüstriyel kaynaklardan
d. Tarımsal kaynaklardan

AZOT’UN YOL ACTIGI KİRLİLİK

Azot, canlıların yapısını oluşturan temel elementlerden biridir. Gerek canlı bünyesinde, gerek besin maddelerinde ve gerekse ölü organizmalarda bulunan azot, doğada azot döngüsü içerisinde sürekli dinamik bir haldedir. Evsel atıksular ülkemizde su ortamına çoğunlukla doğrudan karışmaktadır. Evsel atıksuya kişi başına 8-15 g/gün azot katkısı bulunmaktadır. Endüstriyel tesislerden de endüstri türüne bağlı olarak önemli miktarda azot, su ortamına verilebilmektedir. Azot yükü veren başlıca endüstri kuruluşları; gübre, nitroselüloz, gıda, deri,bira ve su endüstrileri ve mezbahalardır. Nitrat iyonları topraktan kolaylıkla yıkanarak suya geçmekte, böylece tarımsal drenaj suyu içerisinde önemli miktarda nitrat iyonu bulunmaktadır. Tarım yapılan arazilerden her yıl önemli düzeylerde azot, doğal su kaynaklarına karışmaktadır.

Yüzeysel sulardan temin edilen içme sularında amonyum konsantrasyonunun yüksek olması halinde birçok güçlükle karşılaşılmaktadır. İçme suyunun temini amacıyla kullanılacak olan yüzeysel sularda amonyum konsantrasyonun 0.2-1.5 mg/1 arasında olması istenmektedir.

İçme sularında nitrat konsantrasyonları 4.5 mg/1 düzeyini aştığında sağlık problemleri çıkmaktadır. Yüksek NO3 konsantrasyonlarında, yetişkinlerde barsak, sindirim ve idrar sistemlerinde iltihaplanmalar görülmektedir. İçme sularındaki yüksek nitrat konsantrasyonları bebeklerde methaemoglobin hastalığına neden olmaktadır. Altı aydan küçük bebeklerde mide asitleri oluşturmaktadır.

Ayrıca balıklar ve diğer su hayvanları için nitratın toksite sınırı 3-13 g/1, nitritin 20-30 mg/1’dir. Daha yüksek değerler balık ve diğer canlılarda olumsuz etkilere yol açmaktadır.

Amonyak, keskin kokulu, renksiz bir gaz olup, suda yaşayan canlılar üzerinde zehir etkisi yapmaktadır. Amonyak çoğu sularda biyolojik aktif bir bileşiktir ve azot içeren organik maddenin biyolojik olarak ayrışması sonucu meydana gelmektedir. Suda çözündüğünde amonyağın bir kısmı su ile reaksiyona girer ve amonyum iyonları oluşur. Amonyum iyonu ise amonyak kadar toksik bir etkiye sahip değildir. (Train 1973) Sudaki serbest NH3, balıklarda merkezi sinir sistemi ile kan dolaşımını olumsuz yönde etkilemektedir. 0.2-2 mg/1 arasındaki NH3 konsantrasyonlarının balıklar için zararlı olduğu bildirilmiştir.

FOSFOR’UN YOL ACTIGI KİRLİLİK

Sulu sistemlerde fosfor, bu sistemlerde mevcut olan çok yönlü ve karmaşık kimyasal dengelerin anahtar elemanlarından biridir. Sularda fosfor çeşitli fosfat türleri şeklinde bulunur ve gerek doğal su ortamlarında gerekse su ve atıksu arıtımında gerçekleşen çok sayıdaki reaksiyona girer. Fosfor nedeniyle ortaya çıkan su kirlenmesinin temel kaynağının %83’lük bir payla endüstri ve kanalizasyon atık suları olduğu bildirilmektedir. Kentsel kökenli kanalizasyon sularındaki fosfatların ise % 32-70’i deterjanlardan kaynaklanmaktadır. Bu verilere göre, tarım alanlarındaki yoğun yağışlardan sonra oluşan yüzey akışlarla fosfor taşınmasının, oransal olarak diğer kirletici kaynaklara göre çok daha az olduğu söylenebilir. Yüksek düzeydeki fosforun akarsu, göl ve denizlere ötrofikasyona yol açtığı bilinmektedir. Çeşitli kaynaklardan yüzey sularına ulaşan fosfatlar suyun oksijen bakımından zengin üst kısımlarında bulunan alg ve diğer yeşil bitkilerin aşırı miktarda ve suyun anaerobik karakterli üst kısmına çökelen alg ve diğer yeşil bitki artıklarında bir artış meydana gelmektedir. Ötrofikasyonun yanı sıra toprak erozyonu sonucunda baraj ve göletlere ulaşan aşırı düzeydeki fosfat, kompleksler halinde çökerek bu yapıların kullanma ömürlerinden daha önce dolmasına ve kullanılamaz hale gelmesine neden olmaktadır.

BİYOKİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI

Biyokimyasal Oksijen ihtiyacı (BOİ) aerobik koşullarda mikroorganizmaların sudaki organik maddeleri ayrıştırmaları için gerekli oksijen miktarı olarak tanımlanmaktadır.Biyokimyasal parçalanma veya organik maddelerin dönüşümü birbirinden kesin olarak ayrılmayan 2 aşamada oluşur.
İlk aşamada organik bileşikler inorganik bileşiklere dönüşür.Nitrifikasyon olarak adlandırılan 2. aşamada,azotlu organik bileşiklerden oluşan amonyum,nitrit ve nitrata yükseltgenir.

BOİ ÖLÇÜM ESASLARI

Bir su örneğinin biyokimyasal oksijen ihtiyacı, sadece organik maddenin kısıtlı olduğu ve atmosferden oksijen alamayacağı koşullarda, karanlıkta ve 20°C sabit sıcaklıkta, 5 gün süreyle bekletilen bir miktar örnek içindeki karbonlu organik maddelerin yükseltgenmesiyle oluşan, çözünmüş oksijen konsantrasyonundaki düşüşe eşdeğerdir. Su örneğindeki organik maddelerin mikroorganizmalarca kararlı hale getirilmesi sırasında uyulan koşulların deneyden deneye tekrarlanabilecek biçimde düzenlenmesi ve yakından denetlenmesi gerekmektedir.

KİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI

Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ), su örneğinin asidik ortamda kuvvetli bir kimyasal oksitleyiciyle oksitlenebilen organik madde miktarının oksijen eşdeğeri cinsinden ifadesidir. KOİ, organik maddelerin türleri arasında ayırım yapmadığı için kollektif bir parametredir.
Evsel ve endüstriyel kirlilikten kaynaklanan organik ve inorganik maddelerin tayininde kullanılır.Yüzey sularında;kirletilmemiş sularda KOİ konsantrasyonu 20mg/L civarında iken,atık su deşarjı yapılan sularda 200mg/L ve üzerindedir.Endüstriyel atık sularda ise 100-10000mg/L olabilmektedir.

KOİ TAYİN YÖNTEMİ

KOİ, bir su örneğindeki organik maddenin, yüksek sıcaklıkta (150°C) konsantre sülfürik asit içinde potasyum dikromat ile gümüş katalizör yardımıyla CO2 ve H2O ya oksitlenmesi yoluyla ölçülmektedir.
Bu yükseltgeyici ortamda, azotlu organikler NH’e dönüşmektedir. KOİ deneyinde amonyak oksitlenmemektedir. Organik maddenin dikromatla (Cr2O7) yükseltgenmesi %95-98 verimle gerçekleşmektedir.

ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN

Aerobik ortamlarda yaşayan organizmaların çoğalmalarında ve bunların enerji üreten metabolik faaliyetlerinde çözünmüş oksijene gerek duyulmaktadır. Doğal sular ve atıksularda bulunan çözünmüş oksijen konsantrasyonu fiziksel, kimyasal biyokimyasal aktivitelere bağlıdır. Sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu sıcaklık ve tuzluluğun bir fonksiyonu olup; bu parametreler ile ters orantılıdır.
Su kirlenmesi ve atıksu arıtma tesislerinin kontrollerinde çözünmüş oksijen önemli bir parametredir. Çözünmüş oksijen ölçümü korozyon kontrolünde de kullanılmaktadır. Organik madde ölçümü için kullanılan biyokimyasal oksijen ihtiyacı parametresi çözünmüş oksijen ölçümüne dayanmaktadır. Kimyasal oksijen ihtiyacı parametresi ise çözünmüş oksijen cinsinden ifade edilmektedir.
Çözünmüş oksijen iyodimetrik olarak tayin edilir.Metodun esası;Suda fiziksel,kimyasal ve biyokimyasal reaksiyonlara bağlı olarak çözünen oksijenin titrimetrik tayinine dayanır.

KOAGÜLASYON VE YUMAKLAŞTIRMA

FİZİKSEL ARITMA İŞLEMLERİ

Ham sular içinde doğal olarak çeşitli büyüklükte katı partiküller bulunabilir.fiziksel arıtma işlemleri bu taneciklerin cinsi ve boyutuna göre değişir.fiziksel arıtma işlemleri beş grup altında toplanabilir;

1)ızgaradan geçirme
2)sedimentasyon
3)kuagülasyon

Su içinde yüzen 5mm’den daha büyük parçalar bir ızgara veya elekten geçirilerek mekanik olarak tutulabilir.
Çapı 50µm den daha büyük olan tanecikler ise sedimentasyon havuzlarında çok uzun olmayan bir süre bekletilerek çökeltilebilir.

10µm çaplı katı partiküller su içinde uzun süre askıda kalabilir.
10-1µm den daha küçük çaplı katı partiküller ise kolloidal haldedir.
Bu tanecik boyutlarına göre saflaştırma yöntemleri(kuagülasyon gibi) kullanılır.

İNCE IZGARA: İnce ızgaralar, içmesuyu arıtma tesislerinde giriş yapısında bulunur. Barajdan iletim hattıyla gelen yosun, tahta, bez gibi büyük parçaları tutmak için kullanılır. Izgaralarda tutulan atıklar mekanik olarak ızgaradan alınır, band konveyör, burgu konveyör veya hidrolik konveyörler vasıtasıyla ızgaradan uzaklaştırılır

Dizayn Kriterleri:

IZGARALAR

Su içerisinde bulunan kaba maddelerin pompa, boru ve teçhizata zarar vermemesi; diğer arıtma kısımlarına gelen yükün hafifletilmesi veya yüzücü kaba maddelerin sudan ayrılması gibi amaçlarla ızgaralar kullanılır. Izgara yapıları çubuk aralıklarına göre ince ve kaba ızgaralar; temizleme şekline göre ise, elle veya mekanik yolla temizlenen ızgaralar olarak sınıflandırılır.
Izgaralarda tutulan maddeler arıtma tesisi sahasında depolanamazlar. Evsel katı artıklar ile birlikte yakma, depolama kompostlaştırma ve benzeri metodlarla bertaraf edilirler.

Biyolojik Arıtma Uygulamaları

Aktif çamur:

Aktif çamur sistemi dengeleme, havalandırma, çöktürme ve dezenfeksiyon ünitelerinden oluşmaktadır. Aktif çamur tekniğine göre çalışan sistemler uygulamada en çok kullanılan sistemlerdir. Aktif çamur kolloidal çözünmüş maddelerin mikroorganizmalar ile çökebilir biyolojik floklara dönüştürüldüğü prosestir ve bu proseste havalandırma havuzu içindeki mikroorganizmaların askıda tutulması esastır. Biyolojik arıtma ünitesi havalandırma sonucu, organik maddelerin askıda büyüyen mikroorganizmalar tarafından parçalanması prensibiyle çalışır. Askıda büyüyen mikroorganizmalar suyun içerisinde bulunan organik maddeleri parçalayarak H2O ve CO2’ ye çevirirler. Mikroorganizmaların organik maddeleri oksitlemesi sonucu organik maddeler ya okside olur, yada biyokütleye dönüşür. Havalandırma havuzunda gereken arıtma veriminin sağlanması amacıyla havuz içerisinde faaliyet gösteren mikroorganizma sayısını (MLSS) sabit bir değerde tutmak gerekmektedir. Bu nedenle biyokütlenin bir kısmı çöktürme kademesinde fazla çamur olarak sistemden atılırken diğer kısmı havalandırma bölümüne geri devrettirilir. Aktif çamur sistemlerinde bakteriler en önemli mikroorganizmalardır. Çünkü organik maddelerin parçalanmasından sorumludurlar. Aktif çamur sistemlerinin dizaynında çeşitli parametreler kullanılır. Bu parametrelerden bazıları çamur yükü, çamur yaşı ve bekletme süresidir.

KİMYASAL OKSİDASYON

1.Oksidasyon proseslerinin genel tanıtımı :
Kimyasal oksidasyon bileşiğin oksidasyon halinin arttığı bir prosestir. Kimyasal indirgenme de,bileşiğin oksidasyon halinin azalması olarak tanımlanır. Basit anorganik oksidasyon-indirgenme (redoks) reaksiyonları için,oksidasyon,elektron kaybına indirgenmede elektron kazanımına eşdeğerdir.

Bu tanım organik reaksiyonlara doğrudan uygulanmaz. Organik bileşiklerin oksidasyonunda aşağıdaki reaksiyonlar gerçekleşir:

1) Oksijen ilavesi
2) Hidrojenin uzaklaştırılması 3)Elektronların uzaklaştırılması

Su ve atık su arıtımında kimyasal oksidasyonun kullanılmasının amacı ise istenmeyen kimyasal maddelerin zararsız veya sakıncası olmayan hale dönüştürülmesidir. Çoğunlukla oksidasyon işlemi son aşamaya kadar sürdürmek uygun değildir. Örneğin toksik bir madde olan fenol istenirse CO2 ve H2O’a kadar da oksitlenebilir. Ancak koşulların ayarlanmasıyla ara kademelerde de zararsız oksidasyon ürünleri elde edilebilir. Eğer bu ara ürünler gerçekten zararsız iseler daha ileri oksitlemeye zaman ve ekonomi açısından gerek yoktur. Bu nedenlerle, atık su ve içme suyu arıtımında kimyasal oksidasyon işlemi istenmeyen maddelerin ve bazı toksik bileşiklerin sudan giderilmesi amacı ile kullanılır. Bu tür oksidasyon ile arıtılabilir maddeler şunlardır.

1)Anorganik maddeler ( Mn+2, Fe+2, S-2,CN-,SO3-2)
2)Organik maddeler ( fenoller,aminler,hümik asitler ve diğer renk , tad koku oluşturan bileşikler bakteriler ve algler ve toksik bileşikler)

Kimyasal oksidasyon prosesi ilk kez 18. yüzyıl başlarında kullanıldı. Oksidasyon, en basitinden suyun havalandırılması ile yapıldı. Ancak bu Uygulama 19. yüzyılın son yarısına kadar pek yaygın değildi. Bu dönemde havalandırma işlemi su ve atık su arıtımında önem kazandı ve arıtma işleminde daha etkili oksidasyon maddeleri kullanılmaya başlandı. Neticede ozon, permanganat, klor, klordioksit, gibi daha güçlü oksidasyon maddeleri bulundu. Ozon ilk kez 1982’de Fransa da kullanılmaya başlandı. Bugün avrupa da yüzlerce su arıtma tesisinde ozon arıtma ve dezenfeksiyon amacı ile kullanılmaktadır. Potasyum permanganat ilk kez 1913 de amerika da kullanıldı ve son yıllarda yaygın bir kullanım alanı buldu. Esas olarak tad koku kontrolü Fe ve Mn giderme amacı ile su arıtma tesislerinde kullanılmaktadır.Klor dioksit
Amerika da ilk kez 1947 de sulardaki fenol bileşiklerini gidermek için uygulandı ve bugün 150 den fazla “su arıtma tesisinde” kullanılmaktadır.Klor endüstriyel atık sulardaki siyanürün ve içme sularındaki demir ve manganın oksidasyonu
için kullanılır.

Diğer bir güçlü oksidasyon maddesi de H2O2 dir. Ancak pahalı oluşu nedeni ile arıtma tesislerinde yaygın olarak kullanılmaz. Ancak bazı endüstriyel atık suların arıtımında özel hallerde, kullanımı vardır. Atık suların, gamma ışınları ile radyasyonu esnasında oluşan bazı kısa ömürlü radyoaktif kökler de oksitleyici olarak kullanılırlar.

2) Su ve atık su arıtımında kullanılan oksidasyonmaddeleri ve oksidasyon proseslerinin kısıtları:
Biyolojik oksidasyonlar dışında, oksidasyon proseslerinin günümüzdeki kullanımı ekonomik nedenlerle çok kısıtlıdır. Bu nedenle bazı özel haller için evsel ve endüstriyel atık su arıtımında, üçüncül arıtma tesislerinde ve içme suyu arıtımında kullanımları çok kısıtlıdır.

Su ve atık su arıtımı için uygun oksitleyici maddeyi seçerken dikkat edilmesi gereken hususları şu şekilde sıralayabiliriz:

1) Arıtma verimi
2) Fiyat
3) Taşıma ve saklama kolaylığı
4) Kendisinden önceki veya sonraki arıtma kademeleri ile uyumu
5) Oksidasyon işleminin mekanizması

Bu hususları sağlayan oksidasyon maddeleri ise aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz:

1) Oksijen veya hava
2) Ozon
3) Hidrojen peroksit
4) Potasyum permanganat
5) Klor veya hipokloritler
6) klordioksit

3)Kimyasal oksidasyonunun prensipleri :
Oksidasyon denilince akla ilk gelen oksijenle yanma reaksiyonudur:
C + O2 CO2
CH3OH + CuO HCHO + Cu
Ancak bunun yeterli olmadığını aşağıdaki oksitlenme reaksiyonları ortaya koymaktadır.Bu nedenle redoks reaksiyonlarını elektron alışverişi ile açıklayan daha genel teoriler geliştirilmiştir.Buna göre “elektron alıcı madde” oksitleyici madde, “elektron verici madde” ise indirgeyici madde olmaktadır. örneğin ;
2 Fe+2 + MnO2 + 2H2O + 2OH- Mn+2 + 2 Fe(OH)3
reaksiyonunda Fe+2, mangandioksit karşısında indirgendir. Buna karşılık Fe+3, hidrojen sülfürü aşağıdaki reaksiyona göre elemental kükürde oksitler:
2Fe+3 + H2S 2Fe+2 + S0 + 2 H+

4) Kimyasal oksidasyona katalizörlerin etkisi :
Suda çözünmüş oksijen ile oksidasyonda Fe+2 iyonlarının redoks reaksiyonunu katalizlediği bilinmektedir:
2Fe+2 + ½ O2 + 5 H2O 2 Fe(OH)3 + 4 H+
Su arıtma proseslerinde en çok kullanılan homogen katalizör Cu dır. Oksidasyon reaksiyonlarında silika , killer , metal oksitler ve aktif karbon gibi haterojen katalizörlerin de rol oynadığı sanılmaktadır.

5) Kimyasal oksidasyona pH nın etkisi :

Aşağıdaki nedenlerden herhangi biri dolayısı ile oksidasyon hızları pH dan etkilenebilir :

1. Tüm reaksiyonun serbest enerjisindeki değişimler
2. Reaktiflerin , reaktivitesindeki değişimler
3. OH- veya H3O+ iyonlarının katalizör etkisi
Bu etkiler ; siyanürün , siyanata permanganat ile oksidasyonunda görülebilir.
pH = 12-14 sınırında
2 MnO4- + CN- + 2OH- 2 MnO4-2 + CNO- + H2O bu reaksiyon sadece bu pH sınırında geçerlidir.

6) Oksijen ile Kimyasal Oksidasyon :
Atık su ve içme suyu arıtımında oksijenin kimyasal oksidasyon işlemlerindeki kimyasal oksidasyon maddesi olarak rolü çok önemlidir. Oksijen etkili ve ucuz bir oksidanttır ve hava ile birlikte arıtma tesislerinde kolaylıkla verilebilmektedir.

Havalandırma işlemi genellikle arıtma tesislerinde şu amaçlarla kullanılır:

1. Sudaki karbondioksit , hidrojen sülfür, metan ve düşük sıcaklıkta kaynayan bazı organik bileşikler gibi maddeleri sudan uzaklaştırmak.
2. Fe+2 ve Mn+2 nin oksidasyon ile uzaklaştırılması
3. Tad ve koku gidermek.

Oksijenlendirme, katalizör mevcut olmadğında çok uzun reaksiyon süresi gerektirmesi gibi bir dezavantaja sahiptir.
Su arıtımında havalandırmanın en önemli uygulaması Fe+ ve Mn+2 oksidasyonudur. Ferro iyonunun oksidasyonu pH a çok bağımlıdır ve pH 6,5 da çok yavaş gerçekleşir. pH=6,9 da ve pH=7,2 de PO2=0,2 atm ve 20 oC HCO3- tamponlu suda Fe+2 nin Fe+3 e % 90 oranında dönüşümü için gereken reaksiyon süreleri 43 dak ve 8 dakikadır .

7) Ozon ile kimyasal oksidasyon :
İçme sularının arıtımında uzun süredir, atık suların arıtımında ise son 20 yıldır kullanılmaktadır. Su arıtımında ozonun tercih edilmesinin nedenleri şunlardır :

1. Güçlü bir oksitleyicidir. Doğal sulardaki ve atık sulardaki organik maddeler ve mevcut mikroorganizmalarla kolayca reaksiyona girer.
2. Suda tad ve koku bırakmaz.
3. Havanın oksijeninden elektrik enerjisi yardımı ile üretilir. Elde edilişi kolaydır en büyük sakıncası fiyatıdır. Klasik su arıtma tesislerinde , ideal olarak uymadığı belirlenmiştir. Çünkü açık kanallardaki suya doğrudan verilemez. Gazın tercihen; sudaki çözünürlüğünü arttırmak kayıpları önlemek toksik ve korrozif ozon/oksijen karışımlarını önlemek üzere hafif bir basınç altında verilmesi gerekmektedir.

Genel olarak ozon, arıtma tesislerinde aşağıdaki amaçlarla kullanılır:

1. Renk giderme
2. Tad ve koku giderme
3. Dezenfeksiyon
4. Fe ve Mn giderme
5. Fenol oksidasyonu
6. Siyanür oksidasyonu

Ozon, normal sıcaklıklarda ve basınçlarda gaz halindedir ve K.N = -111,9 oC dir.
Ozonun sudaki çözünürlüğü ortamın sıcaklığına ve gaz fazdaki ozonun kısmi basıncı PO3 e bağlıdır. Ozon hem gaz halde hemde çözelti fazda ayrışmaya uğrar. Ayrışma genellikle sıcaklıkla artar ve katı alkaliler, metaller, metal oksitler karbon gibi çeşitli maddeler tarafından bu ayrışma katalizlenir.

Adsorpsiyon
Bir yüzey veya ara kesit üzerinde bir maddenin birikmesi ve derişiminin artması olarak tanımlanmaktadır.Tanımda kullanılan bu ara yüzey bir sıvı ile gaz, katı veya bir başka sıvı arasındaki temas yüzeyi olabilir.

Başka bir tanımlama ile adsorpsiyon ,yüzeye saldırma kuvvetlerinden dolayı moleküllerin yüzeye yapışması olayıdır.

Kaynak: Kadim Dostlar ™ Forum

Bu içerik 02.04.2008 tarihinde Hale tarafından, Fizik - Kimya - Biyoloji Konu Anlatımları bölümünde paylaşılmıştır ve 10487 kez okunmuştur. Bu içeriğin devamında incelemek isteyebileceğiniz 6 adet mesaj daha bulunmaktadır.

[Biyoloji] Su Ve Suyun Önemi | Suyun Vücuttaki Görevleri - Canlılar için Suyun Önemi - İçme Suyunun Kimyasal Özellikleri orjinal içeriğine ulaşmak için tıklayın ...