SU GÜVENLİĞİ Kimya Mühendisi Nihad DEMİREL Çevre Sağlığı Şubesi

1. SU GÜVENLİĞİKimya MühendisiNihad DEMİRELÇevre Sağlığı Şubesi 1

2. 17 Şubat 2005 Tarih ve 25730 Sayılı İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik

3. Bir dağıtım şebekesinden sağlanan İçme-kullanma amaçlı su için minimum numune alma ve analiz sıklığı

4. DEZENFEKSİYON, STERİLİZASYON • DEZENFEKSİYON Bir suyun, içerdiği patojenik mikroorganizmaların elemine edilerek, emniyetle içilebilecek hale getirilmesi. • STERİLİZASYON Suyun içerdiği bütün canlı organizmaların yok edilmesine ise (sporlar dahil) suyun sterilizasyonu denir.

5. SUYUN GÜVENLE İÇİLEBİLMESİ • Başlıca 2 grup organizmanın imhasıyla mümkündür. • 1. Bulaşıcı hastalıkların yayılmasına sebep olan patojenik bakteriler. • 2. Suya renk, koku veren ve suyun estetiğini bozan organizmalar.

6. CANLI VARLIKLARIN SUDAN AYRILMASI • Sedimantasyon ve filtrasyonda olduğu gibi fiziksel olarak • Kafi besin alamamaları dolayısıyla bakterilerin tabii ölümüyle, • Suya kimyevi maddelerin ilavesiyle, • Self pürifikasyon dediğimiz yüzeysel suların kendi kendini temizlemesiyle.

7. TOPLUMSAL AMAÇLI İÇME SUYU DEZENFEKSİYONUNDA KULLANILAN BAŞLICA DEZENFEKTANLAR Kimyasal Fiziksel Ultraviyole Radyasyon • Klor • Klor + amonyak • Klor + hipoklorit • Klor + klor dioksit • Klor + klor dioksit + amonyak nitrojen • Hipoklorit • Klor + hipoklorit + amonyak nitrojen • Klor + klor dioksit + hipoklorit • Ozon

8. YÜZEYEL SULAR İÇİN UYGULANAN GENEL SU ARITMA İŞLEMİNİN AŞAMALARI • Flokülasyon (veya koagülasyon) • Sedimentasyon (bu ilk iki işlem arıtma sonunda oluşabilecek dezenfeksiyon yan ürünlerinin miktarını da azaltır) • Filtrasyon • Dezenfeksiyon;

9. KLOR GAZININ BAZI ÖZELLİKLERİ • Sarımsı - yeşil bir gazdır. • Çok keskin bir kokusu vardır • Havadan 1.5 – 2.5 kez daha ağırdır. • Bir sıvıda kolayca yoğunlaşabilir • Kuru olduğu zaman metallere tesiri yok denecek kadar azdır. • Islak halde, metallere etkisi çok fazladır. Korozyona sebep olur. • Boğaz, burun ve dil zarlarını tahriş eder. Klor konsantrasyonu % 0.1 olan hava 5 dakika solunursa ölüme sebebiyet verir. • Sıvı klor sudan 1.5 kez daha ağırdır.

10. KLORUN SUDAKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ • 100 gram suda 10 °C ve 1 atm de ancak 1.0 gram, • 15 °C de ve 1 at de ancak 0.84 gram, • 37 °C de ise ancak 0.47 gram klor eriyebilir, fazlası erimez yine gaz halinde havaya karışır.

11. KLOR GAZININ SUDAKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ

12. İÇME SULARINDA KULLANILACAK DEZENFEKTAN MİKTARI • İçme sularında kullanılacak dezenfektan miktarı : • Dezenfeksiyon yönteminin etkileme gücü, • Organizmanın türü, • Etkileme türü, • Suyun sıcaklığı • Suyun pH değeri, • Suda çözünmüş olan organik ve inorganik maddelerin cins ve miktarlarına göre değişir

13. DEZENFEKSİYONA ETKİ EDEN FAKTÖRLER • Sudaki organizmanın cinsi ve miktarına göre kullanılacak dezenfektan maddenin cinsi ve dozu, • pH, • Sıcaklık, • Temas süresidir.

14. KLORLAMAYA TESİR EDEN FAKTÖRLER • a) pH değeri: Klorlama düşük pH larda daha tesirlidir. • Örneğin eşdeğer dezenfeksiyon için pH 10 da, pH 5 dekinden yaklaşık 150 katı daha fazla klora ihtiyaç vardır.(Şekil 1). • Klor suyun pH değerini düşürür. • Hipoklorürler ise suyun pH değerini yükseltir. • Klorun bakteri öldürücü etkisi suda bulunduğu şekillere bağlıdır. Serbest halde hipoklorik asit (pH 6 - 7,5 değerleri arasında) ve bağlı halde de dikloramin (pH 4.4 – 6.5) değerleri arasında en etkin klor şekilleridir

15. pH a göre sudaki klor bileşikleri

16. KLORLAMAYA TESİR EDEN FAKTÖRLER • b) Sıcaklık: Sıcaklık arttıkça klorun dezenfeksiyon etkisi artar. Dezenfeksiyon hızını enzimle olan reaksiyon hızı veya hücre çeperindeki difüzyon hızı etkiler. Dezenfeksiyon hızının sıcaklıkla değişimi aşağıdaki eşitlik ile verilmiştir. • t1         E ( T2 - T1 )          E ( T2 - T1 ) • log ------- = ------------------  = ---------------- • t2        2,303.R.T1.T2       4,575.T1.T2 • T1 , T2 : Mutlak sıcaklıklar • t1 , t2 : Sabit konsantrasyonda dezenfektan kullanıldığında eşit yüzdedeki organizmaları öldürmek için gerekli zamanlar • E  : Aktivasyon enerjisi (kalori olarak) • R  : Gaz sabiti (her derece için 1,99 kalori)

17. KLORLAMAYA TESİR EDEN FAKTÖRLER • c) Temas Yüzeyi • Temas süresi arttıkça klorlama etkisi artar(Şekil 2). Ayrıca çeşitli organizmaları öldürmek için gerekli zamanlarda değişiktir. Temas süresinin etkisi aşağıdaki bağıntıyla verilmiştir.(Chick Kanunu) • dy • ------ = k (NO - y) • dt • y : parçalanan organizma sayısı • N : Zaman biriminde geri kalan organizma sayısı • NO: Başlangıçtaki organizma sayısı • k : Hız sabiti birimi

18. KLORLAMAYA TESİR EDEN FAKTÖRLER • d) Dezenfektan Konsantrasyonu : • Dezenfektan konsantrasyonunun dezenfeksiyona etkisi aşağıdaki ampirik ifade ile verilmiştir. •                   Cnt  =  Sabit • C : Dezenfektan konsantrasyonu • t : Öldürülecek organizmanın sabit bir yüzdesini öldürmek için gereken zaman • n : Seyreltme katsayısı n, 1 den büyükse dezenfektanın seyreltmekle tesirinin azalacağını gösterir. • n = 1 ise konsantrasyon ve zaman aynı önemi taşır.

19. KLORLAMA İLE İLGİLİ DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER • 1. Dezenfeksiyon işleminin gerçekleşebilmesi için serbest klorun en az 30 dakika suda kalması gerekir (temas süresi). • 2. Klorun uygulanması için en iyi aşama arıtma işlemlerinin tamamen sona erdiği, depolama veya dağıtım işleminden hemen önceki aşamadır. • 3. Yavaş kum filtrelerinden önce veya diğer mevcut biyolojik arıtım aşamalarından önce suya klor ilave edilmemelidir. Bu aşamalardan önce ilave edilen klor bu işlemlerde görev alan mikroorganizmaların ölümüne veya etkilerinin azalmasına neden olabilir.

20. KLORLAMA İLE İLGİLİ DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER • 4. Katı haldeki klor formları dezenfekte edilecek suya doğrudan atılmamalıdır. Çünkü katı klor formları genelde suda kendiliğinden erimez veya karışım haline gelmez. Bu nedenle öncelikle az miktarda suyla mekanik olarak karıştırılmalıdırlar. • 5. Normal şartlarda toplumsal kullanıma sunulan sularda bakiye klor (serbest veya aktif klor)miktarının 0.3-0.5 ppm olması yeterlidir. • 6. Suyun bulanıklığı arttıkça dezenfeksiyon için kullanılacak klor miktarı da artacaktır, ancak bu durumlarda klor miktarını arttırmak yerine öncelikle suyun bulanıklığını azaltmaya yönelik arıtma işlemlerinin uygulanması yararlı olacaktır.

21. KLORLAMA İLE İLGİLİ DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER • 7. Klor veya başka bir yöntemle yapılacak dezenfeksiyon işlemi içme ve kullanma suyu kaynaklı enfeksiyon hastalıklarının tamamen önleneceği anlamına gelmez. Su kaynaklı enfeksiyon hastalıklarının önlenebilmesi için koruma önlemleri (su havzalarının, depolama ve dağıtım sistemlerinin) her zaman için öncelikli olmalıdır. • 8. Suların uygun bir şekilde dezenfeksiyonu daima su kalitesinin dezenfeksiyon öncesi ve sonrası takip ve kontrolüne bağlıdır. Dezenfekte edilen suların düzenli olarak mikrobiyolojik analizleri yapılmalı ve sonuçlara göre gerektiğinde dezenfeksiyon işlemlerinde değişikliğe gidilmelidir.

22. KLORLAMA İLE İLGİLİ DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER • 9.Suda klor miktarının hangi sıklıkta ölçüleceği ölçümün yapılacağı birimin özelliklerine göre değişiklik gösterir. Örneğin bir arıtma tesisi işletiyorsanız sürekli klor miktarı tayini yapan sistemlere ihtiyacınız var demektir. Ancak suyunuzu, klorlamanın sürekli yapıldığı bir dağıtım sisteminden alıyor, sizin dışınızda düzenli olarak günlük kontroller yapılıyorsa ve ölçüm yapacağınız birim su deposu içermiyor veya ilave su pompalamaya ihtiyaç duyulmuyorsa normal kimyasal analizler için su numunesi gönderdiğinizde serbest klor ölçümünün yapılması yeterli olacaktır. Sonuçta genel bir yaklaşım olarak; suyunu su deposu aracılığı ile kullanan/dağıtan birimlerin tamamında günde en az iki kez (su kullanımının yoğun olduğu saatlerde) serbest klor miktarının ölçülmesi yerinde olacaktır.

23. Klorlama Dünya Sağlık Örgütü'ne göre: • İçme sularının klorlanması işleminin yaygınlaşması halk sağlığı alanındaki en önemli gelişmelerden birisi, • Halen mevcut alternatifleri arasında en güvenilir dezenfeksiyon yöntemidir.

24. Kullanılacak dezenfeksiyon yöntemini seçerken; • Dezenfekte edilecek suyun ve suyun dağıtımının yapılacağı şebeke sisteminin başlıca özellikleri hakkında bilgi sahibi olunmalıdır.

25. En Sık Kullanılan Dezenfektanların Temel Özelliklerinin Karşılaştırılması

26. İçme ve Kullanma Sularında Uygun Dezenfeksiyon Tipi Seçimi ve Ölçütleri • Sürekliliği sağlanabilmeli • Kolay uygulanabilmeli • Çabuk sonuç vermeli • Ucuz olmalı • Zehirli etkisi olmamalı • Yöntemin fiziksel ve kimyasal kirletici etkisi olmamalı • Toplum bireyleri tarafından kabul edilebilmeli • Suların renk, tat gibi özelliklerini bozmamalı • Hastalık yapıcı etkenleri bütünüyle öldürüp yok etmelidir.

27. Klorla su dezenfeksiyonu • Klor dezenfeksiyonu ve gerektiğinde amonyak ilavesi, diğer yöntemlere göre daha basit, • İşletmeye yönelik gereksinimleri ayrıntılı olarak incelenmiş ve mekanizmaları tam olarak ortaya konabilmiş durumda,

28. Klorla su dezenfeksiyonu • Kapasitelerine bakılmaksızın tüm içme suyu arıtma tesislerinde uygulanabilmekte, • Klor dışındaki yöntemlerle su dezenfeksiyonu yapılan işletmelerde de acil durumlar için yedek klorlama ekipmanı bulundurma zorunluluğu bulunmakta.

29. Klorla su dezenfeksiyonu • klor (klor gazı), • sodyum hipoklorür solüsyonu (çamaşır suyu) • katı kalsiyum hipoklorür • zayıf (~%0.8) hipoklorür solüsyonları

30. Elementer klor • En yaygın kullanılan klor formu • Basınçlı tanklarda sıvılaştırılmış gaz halinde taşınır ve depolanır • Arıtma tesislerinde genelde ortalama 50 ve 75 kg.lık klor tankları kullanılır • Çok büyük çaplı arıtma tesislerinde kullanılmak üzere 1 tonluk klor tankları da üretilmektedir

31. Elementer Klor Avantajları: • Klor formları içinde en ucuz olanıdır • Raf ömrü yoktur, yani sonsuza dek depolanabilir Dezavantajları: • Klor gazı tehlikeli bir gaz olduğundan kullanımı sırasında dikkatli olunmalı ve tecrübeli personel çalıştırılmalıdır

32. Sodyum hipoklorür veya çamaşır suyu • Sodyum hidrokside elementer klor ilave edilerek üretilir. • Genel olarak %5-15 oranında klor içerir.

33. Hipoklorür Solüsyonu Avantajları: • Elementer klora göre daha az zararlı ve daha az tehlikelidir • Çalışan personelin kısa süreli eğitimi yeterlidir Dezavantajları: • Raf ömrü sınırlıdır • Suya katıldığında inorganik yan ürünler (klorat, klorür ve bromat) oluşabilir • Korozif etkisi fazladır ve bir çok kimyasala göre daha fazla özen gösterilmesi gerekir • Elementer klordan daha pahalıdır

34. Kalsiyum hipoklorür • Genelde küçük kapasiteli su arıtma tesislerinde kullanılan bir klor formudur. • Beyaz ve katıdır. • Yaklaşık %65 oranında klor içerir. • Ticari olarak granüler veya tablet şeklinde temin edilebilir.

35. Kalsiyum Hipoklorür Avantajları: • Sodyum hipoklorürden daha dayanıklıdır ve raf ömrü daha uzundur • Çalışan personelin kısa süreli eğitimi yeterlidir Dezavantajları: • Kullanım öncesi hazırlama aşamasında daha çok işlem gerektirir • Hazırlanan stok solüsyonlarda oluşabilen partiküller doz ayarlamasını güçleştirebilir • Elementer klordan daha pahalıdır • Yangın ve patlama tehlikesi olabilir • Suya katıldığında inorganik yan ürünler (klorat, klorür ve bromat) oluşabilir

36. Zayıf (~%0.8) hipoklorür solüsyonları • Yaygın olmamakla birlikte bazı işletmeler tarafından kullanılan hipoklorür jeneratörleri tuzlu su ve klor kullanarak zayıf (~%0.8) hipoklorür solüsyonları üretmektedir. • Bu jeneratörler arıtma tesislerinde bulunmakta ve taşıma ve depolama masraflarını düşürmeyi hedeflemektedir

37. Zayıf Hipoklorür Solüsyonları Avantajları: • Depolanan ve taşınan kimyasal madde miktarında azalma meydana gelir Dezavantajları: • Bakım ve idamesi daha zordur • Kurulum maliyeti yüksektir • İşletme maliyetleri genelde ticari hipoklorür solüsyonlarından yüksektir • Tuz miktar ve kalitesinin sürekli kontrolü gerekir • Üretilen zayıf hipoklorür solüsyonları nedeniyle suya daha fazla kimyasal madde verilir • Suda oluşan dezenfeksiyon yan ürünlerinin takibi zordur • Tüm sistemin kontrol ve yürütülmesi daha zor ve pahalıdır

38. Kloraminler • Belirli miktarlardaki klor ve amonyağın sulu ortamda birleştirilmesi ile elde edilirler. • Klora göre daha güçsüz olduklarından genelde primer dezenfektan olarak kullanılmazlar. • Ortamda uzun süre bozunmadan kalabilirler.

39. Kloraminler • Sıklıkla uzun dağıtım şebekelerinde serbest klor ihtiyacını karşılamak üzere ikincil (rezidüel) dezenfektan olarak kullanılırlar. • Diğer bir tercih nedeni de dezenfeksiyon sonrasında oluşan yan ürünlerin klorlamaya göre daha az olmasıdır. • Tat ve koku giderici özelliklerinden dolayı da tercih edilirler.

40. Klor dioksit (ClO2) • Arıtma tesislerinde kullanımdan hemen önce hazırlanır • Jeneratörlerinin bir çoğu sodyum klorür ile elementer kloru kullanarak klor dioksit oluşturur. • Klora dayalı bir dezenfektan olmakla birlikte hemen tüm özellikleri klordan farklıdır.

41. Klor dioksit (ClO2) • Sıvı şekli sıvı içerisinde çözünmüş gaz şeklindedir • Çözünürlüğü pH'dan fazla etkilenmez, uçucu bir bileşiktir ve içinde çözünmüş halde bulunduğu sıvıdan kolayca ayrılabilir. • Güçlü bir dezenfektan olmasının yanı sıra en çok tercih edilen oksidandır; • Suya ilave edildiğinde oksidasyon özelliğine sahip bir yan ürün oluşmasına neden olur

42. Klorla su dezenfeksiyonunun üstünlükleri • Bilinen patojen mikroorganizmaların birçoğuna etkilidir ve bunları tamamen yok eder veya üremelerini engeller. • Suyun işlendiği tesisten kullanıcıya ulaştığı çeşmeye kadar sürekli dezenfeksiyon sağlayan tek yöntemdir. • (Ozon ve ultraviyole primer dezenfektan dır ve rezidüel dezenfeksiyon sağlamazlar.)

43. Klorla su dezenfeksiyonunun üstünlükleri • Yan ürünleri en çok incelenen dezenfektandır • Tat ve koku kontrolü sağlar, içme sularında kötü koku ve tada neden olabilen çok sayıdaki doğal organik maddeyi okside eder. • Vejetasyon sonucu meydana gelen sülfidleri ve kokuları ortadan kaldırır.

44. Klorla su dezenfeksiyonunun üstünlükleri • Biyolojik büyümeyi kontrol altına alır, • Klor kimyasal kontrol sağlar, suda bulunabilecek hidojen sülfiti, amonyak ve diğer nitrojenli bileşikleri parçalar , • Ekonomik katkı sağlar , • İçme suları dışında rekreasyon amacıyla kullanılan (havuz, kaplıca vb. gibi) suların dezenfeksiyonunda da kullanılabilir.

45. Rezidüel (İkincil-artık) klorlama • Sular kullanıcılara ulaştırılmak üzere dağıtım sistemine verildiğinde veya depolandığında çeşitli nedenlerle tekrar mikroorganizmalarla kontamine olabilir ve mikrobiyolojik olarak sağlığı tehdit edecek derecede kalitesi değişebilir.

46. Rezidüel (İkincil-artık) klorlama • Arıtma tesisinden suyun çıkmasını müteakip suyun çeşitli nedenlerle tekrar mikrobiyolojik olarak kontamine olmasını engellemek için yapılan klorlama işlemine rezidüel klorlama adı verilir. • Klor dışında hiçbir dezenfektanın rezidüel koruyuculuğu yoktur. • Temel yaklaşım suyun dağıtım şebekesinde kaldığı sürece 0.3-0.5 ppm serbest klor içermesidir.

47. Depo sularının ve depodan çıkan suların klorlanması • Suya dezenfeksiyon amacıyla ilave edilen klorun bir miktarı suda bulunan organik ve inorganik maddeler tarafından tutulur. • Buna 'aslan payı' adı verilir. • Suda istenilen klor miktarına ulaşmak için bu miktarın üzerinde klor kullanılmalıdır.

48. Aslan payı hesaplanması • Öncelikle %1'lik aktif klor solüsyonu hazırlanır(Stok Çözelti). • Su numunesinden 9 ml alınır ve üzerine 1 ml stok çözeltiden konulur ve hafifçe karıştırıldıktan sonra ağzı kapalı olarak 30 dakika kadar bekletilir. • Eğer su numunesinin içinde organik madde bulunmuyorsa komparatörle ölçüm yapıldığında klor miktarının 1 mg (1 ppm) olarak bulunması gerekir. • Komparatörle elde edilen sonuç 1 ppm değerinden çıkarılır, elde edilen değer su numunesinin aslan payıdır.

49. KLOR DOZAJI HESAPLARI • Toz halindeki klorlu dezenfektanlardan eriyik hazırlanması için önce az suda eritilerek macun yapılır. Sonra suyun geri kalan kısmı ilave edilerek 20 dakika ışıksız yerde beklenir ve üstteki sıvı kısım sifone edilerek kullanılır.                                                   •    D X L • Kullanılacak hipoklorit (gr) = -------------------------- •                                                % Hipoklorit x 10 • D : Dozaj mg / lt • L : Su litre olarak

50. POMPALANAN BİR SUYA KATILACAK KLOR DOZAJI HESABI • Dakikada 378.5 litrelik bir su akımı için % 1 lik hipoklorit eriyiğinden dakikada 180 damla damlatılarak 0.3 mg / lt lik bir dozaj elde edilmektedir. • ÖRNEK : Küçük bir su tesisi 492.05 litre su basıyor. İstenen klor dozajı 0.3 mg / lt dir. % 2 lik bir hipoklorit eriyiği kullanılıyor, dakikada kaç damla damlatan bir cihaz kullanılmalıdır ? • % 1 lik için  180 damla ise • %  2   lik  için     180 / 2  =  90 damla  damlatılması  gerekir. • %  2   lik       378.5     litre   için       90 damla   ise • % 2    lik       492.05   litre   için       X     " • ------------------------------------------------------------------ • 90 x 492,05 • ---------------------- = 117 damla /  dakika = 5.85 gr (20 damla   =  1 gr  =  1  mL) • 378