Atık Su Nasıl Arıtılır?

İnternette gezinirken aklıma geldi arattım. Bu soruya kısa ve öz bir cevabın olmadığını gördüm. Türkiye’de Çevre mühendisliği lisans programı sunan pek çok okul var ancak verilen bilgiler ders kaynaklarından ibaret. Ve hepsi aynı şeyler, aynı cümleler, aynı bakış açıları. Tasarım için adım adım hesap makinesiyle formül çözüyorsunuz. Çevre mühendisliğinin bu en önemli konusunu anlamak için daha günlük dille yazılmış şeylere ihtiyacımız var. Yoksa çözümlere odaklanıp soruların kendisini kaçırıyoruz.

Neyse.

Atık su evden çıkar, fabrikadan çıkar. Evden çıkanları önemli çünkü miktar olar çok fazlalar. Türkiye’de bir kişinin ortalama 100 litre su harcadığı kabul edilebilir. 78 milyon * 100 litre. İşte bu kadar atık su.

Peki atık su neden kötü? Bir hayvanın atığı, diğerinin besini olamaz mı (mesela gübre olarak tezek kullanılması)? Pekala olur ancak besinin fazlası da zarardır. Biz atık suyumuzu toprağa değil, denize veriyoruz. Denizdeki bakterilere, balıklara hatta konan martılara bu yem olmaz mı? Eh, olabilir elbette. Kanalizasyonun denize karıştığı yerlerde martıların doluştuğunu görmüşsünüzdür. Amma velakin, bu besin miktarı yükselirse, denizlerde, göllerde, nehirlerde çok hızlı büyüyebilen, çoğalabilen bakteriler de buna göre birden coşar. Allah der, ben burada besin buldum yiyebildiğim kadar yiyim. Zaten 2 günde nüfusu ikiye katlanabildiği için bakteri camiasında çılgın bir büyüme yaşanır. Hatta bu çılgınlık öyle bir raddeye varır ki, besinleri yakacağım diye sudaki oksijeni bitirler. Oksijensiz suda diğer canlılar yaşayamaz (balıklar vs vs) ve sudaki yaşam ciddi darbe alır. Hatta oksijeni bitirmekle de kalmazlar, su üstünde bir tabaka halinde öldükleri için derinlere ışığın gitmesini engeller ve yüzey altında fotosentez yapan bitkileri de bitirebilirler. İşte bu çılgın beslenme sonrası ölme safhasında genelde bakteriler kırmızı bir renk salarlar (tam sebebini unuttum). Ara sıra bizim haberlerde, gazetelerde çıkan, halkı allah deprem olacak diye ürperten “X Gölü Kızardı” başlıklı haberlerin sebebi de budur.

Peki biz bu suyu ne yapalım da arıtalım. Biliyorsunuz yaşamın yapıtaşlarından üçü Karbon (E yani), Azot (DNA’da var) ve Fosfor (ATP’deki P harfi) atık suda bolca olan şeyler.

Bu üçünün elimine edilmesi ile atık suyun besleyiciliği azaltılır ve bu sayede suyun verildiği ortamda bakerilerin coşması engellenir. Peki bu nasıl yapılır? Tek cümle ile cevabı. Normalde denizde gerçekleşecek bakterinin çılgın bir yemek yeme prosesi, devasa havuzlara alınır ve gerekli oksijen sağlanarak prosesin durmaması garanti altına alınır. Denizde aylar sürecek besinlerin tüketilmesi işi, havuzlarda 12 saatte biter. İşte bu kadar basit. Yani çılgın arıtma teknolojileri yok, doğada gerçekleşecek sürecin taklit edilmesi ve hızlandırılması var. Aslına bakınca çevre mühendisliğinin doğasında da bu var denebilir. Doğal döngüleri sağlamak ve insan aktivitelerinin yarattığı etkileri gidermek için bu döngüleri “hızlandırmak”.

Yemekleri yiyen bakteriler, farklı bir havuzda bekletilirler ve bakteriler dibe doğru çöker. Üstte de temizimsi su kalır.

İşin daha da güzeli, bir kere bu düzene alışan bakteriler idmanlı hale gelir ve daha fazla yemek yemeye başlarlar. Normalde bu bakterileri çöktürdükten sonra atmanız gerekirken, tekrar sisteme verirseniz daha yüksek performans elde edebilirsiniz. Dolayısı ile bir bakteri devridaim sistemi kurmuş olursunuz. İşte sürekli devridaim ettirilen bu bakterilerle dolu suya “aktif çamur” denir. Bizim anladığımız şekilde vıcık bir katı-sıvı karışımı değildir yani, çamur dendiğine bakmayın.

Peki bu arıtımı sağlayan bakteriler nereden geldi? Aslında atık suyun içinde geliyorlar diyebiliriz. Ancak şunu dikkate almak lazım, sırf atık suların içinde geliyorlar ve siz bu suyu tesise alıyorsunuz diye arıtma başlayacak diye bir kaide yok. Tesisler inşa edildikten sonra bir devreye alma (start-up) aşamasından geçerler. Bu süre içerisinde öncelikle bakteri kültürü geliştirmeye başlanır ve yukarıda bahsettiğim çamur devridaimi kararlı hale getirilir.

Şimdi bu basit bir açıklaması oldu. Bundan sonra daha da detaylanacak olaylar. Örneğin akıllara şu sorular gelebilir.

Karbon azot ve fosfor dedik de bunların hepsi bir anda mı arıtılıyor?

Hayır, maalesef öyle bir durum yok. Şöyle düşünelim. Bünyemiz, bir doku veya hücre üretecekken belli bir miktar karbon, azot ve fosfora ihtiyaç duyuyor. Örneğin bir hücre için 100 karbon, 5 azot ve 1 fosfor molekülü gerekiyor. Dolayısıyla insanların atıklarının bu oranda oluşmasını beklersiniz.

Keşke öyle olsaydı.

Evlerde kullanılan temizlik maddeleri, deterjanlar, tüketilen gıdalar, şampuanlar hepsi atık sudaki bu dengenin bozulmasına, mesela fosforun oranının artmasına sebep olurlar. Dolayısı ile tesise gelen atık suda bakterilerin büyümek ihtiyaç duyacağından fazla fosfor olabilir ve arıtma sağlanamayabilir. İşte işler biraz da bundan sonra karışıyor. Neyse o konuya girmeyeceğiz.

Peki bu suyu arıtırken büyüyen bakteriler ne oluyor?

Dediğim gibi bu büyüyen bakteriler çöktürüldükten sonra tekrar kullanılmak üzere arıtma tankına geri gönderiliyor. Ancak elbette hepsi değil. Örneğim siz günde X litre atık su arıtıp Y kilo bakteri üretiyorsanız, bu Y kilo bakterinin tamamını geri göndermezsiniz. Basit bir ifadeyle, bir süre sonra o tank sırf bakteri ile dolar taşar ve atık suyu alacak yer kalmaz. Dolayısı ile Y kilo bakterinin bir miktarı her zaman fazla çamur olarak sistemden atılır. Bu oluşan çamurun ne kadarı atılacak, ne kadar sisteme geri dönecek hepsi sistemin çalışmasını etkileyecek faktörlerdir. (Bunu daha sonra inceleyelim, “çamur yaşı” adı altında).

Fazla çamur ne yapılıyor?

Güzel bir soru da bu. En büyük yanılgı, suyu temizledim ben işimi güzel yaptım yanılgısıdır. Bugün bu görüş “sürdürülebilirlik” gibi “yaşam döngüsü analizi” gibi zımbırtılarla değiştirilmek üzere. Zira sizin suyu temizlemeniz ortalıktan kirliliği kaldırmadı. Sadece kirliliğin formunu değiştirdi. Önceden elinizde bir atık su vardı ve onu temizlediniz. Şimdi ise elinizde bir bakteri topluluğu var ve onunla ne yapacağınızı iyi belirlemeniz lazım. O bakterileri alıp çöplüğe atmanın çevreye herhangi bir faydası yok. Onların da canlı olduğunu ve bir besleyiciliğe, bir enerjiye sahip olduğunu göz önüne alabilirsiniz. İçerisindeki azot ve fosforun gübrelemede fayda sağlayacağını düşünüp toprağa serebilir veya kompost yapabilirsiniz. Veya suyunu sıkıp geri kalan bakteri posasını yakmaya gönderebilirsiniz. Ya da komple anaerobik bir ortamda bu bakterileri çürütebilirsiniz. Bu sayede ortaya çıkan metan gazını ise ısı-elektrik üretiminde kullanabilirsiniz.