Kimyasal atık sulardaki kirliliğin azaltılması için renk giderimi sürecinde renk giderici kimyasallar kullanılmaktadır. Hızlı nüfus artışı ve sanayileşme sonucu yaşadığımız küresel iklim değişikliği tatlı su kaynaklarımızın kullanımında bazı sınırlamalar getirmektedir. Özellikle endüstriyel atık suların yeterince arıtılmadan alıcı ortama deşarj edilmesi sonucunda yıllık toplam yağışın havzalar arası dengesiz dağılımı, nüfus ve endüstrinin belirli havzalarda kontrolsüz yoğunlaşması sebebiyle zaten sınırlı olan tatlı su kaynaklarımız kirlenmekte, azalmakta ve kullanılamaz hale gelmektedir. Son dönemde Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği‘nde (SKKY) yapılan ilaveler ile tekstil, gıda, kağıt ve kimya gibi endüstriler için alıcı ortamı korumak amacıyla renk parametresi‖ yeni bir atık su kirletici parametresi olarak tanımlanmıştır.

Dünyada Atık Sularda Renk Giderimi

Alıcı ortama deşarj edilen endüstriyel atık suda renk kontrolünün ulusal ve uluslararası önemi her geçen gün artmakta olup, renk parametresi ve limit değeri Avrupa Birliği (AB), İngiltere, Hindistan, Çin gibi ülkelerde uzun zamandır uygulanmaktadır. Renkli atık suların doğrudan alıcı ortama deşarjı, ilgili su kütlesinde ışık geçirgenliğinin azalmasına bağlı olarak fotosentetik aktiviteleri olumsuz etkilemekte ve zamanla ortamdaki çözünmüş oksijen konsantrasyonunu azaltmaktadır. Aynı zamanda boyar maddelerin ve yan ürünlerinin doğaya zehirli etkileri ve insanlar üzerindeki mutajenik ve kanserojenik etkilerinden dolayı arıtılmaları zorunludur. Bu sebeple, çözünmüş organik katı madde(ÇOK), askıda katı madde (AKM) gibi kirletici parametrelerin yanı sıra renk parametresinin de kirletici bir parametre olarak kabul edilmesi kaçınılmazdır.

Renk Giderimi Standardı

Pt-Co renk metodu bir renk ölçüm yöntemidir ve 1982‘de Kimyager ―Allen Hazen‖ tarafından geliştirilmiştir. Bu metot sulardaki renklilik seviyelerini belirlemek ve değerlendirmek için geliştirilmiştir. O zamandan günümüze kadar sarı tonlarda renk içeren numunelerin renk değerlerinin belirlenmesi için kullanılmıştır. Bu metoda göre numunenin rengi, konsantrasyonu 5 109G083 NOLU TÜBİTAK KAMAG PROJESİ EL KİTABI, 2013 bilinen renkli çözeltilerle görsel olarak karşılattırılarak belirlenir. Karşılaştırma özel, kalibre edilmiş, renkli cam disklerle de yapılabilir. Pt-Co metodu, renk ölçümünde standartlaşmış yaygın kullanılan bir metottur. Kloroplatinat iyonunun sebep olduğu 1 mg platin/L renk birimidir. Özel durumlarda dalga boylarını eşlemek için kobalttan platine kadar oranlar farklılık gösterebilir. Renk tonları ile ilgili verilen oranlar genellikle doğal suların renklerini belirlemede başarılıdır.

Pt-Co renk metodu, içilebilir suların ve doğal olarak suyun yapısında bulunan maddelerin sebep olduğu rengin belirlenmesinde kullanışlıdır. Yoğun renkli endüstriyel atık sularda uygulanamamaktadır. Endüstriyel atıkların karıştığı yoğun renkli suların bulunması durumunda, renk tonları platin-kobalt standartlarından uzaklaşabilir ve standart metot ile karşılaştırma yapmak çok zor veya imkansız olabilir. Bu gibi sular için farklı renk ölçüm metotları kullanılmalıdır. Renk giderici kimyasallar kullanılmadan önce bu ölçümlerin dikkatlice yapılması gerekmektedir.

Tekstil Endüstrisinde Renk Gideriminde Uygulanan Teknolojiler

Tekstil atık sularında rengin gideriminde birçok fizikokimyasal ve biyolojik prosesler kullanılmaktadır. Bu prosesler genel olarak incelendiğinde, biyolojik yöntemler fiziksel ve kimyasal yöntemlere göre ekonomik ve çevre dostu olması bakımından avantajlıdır. Ancak, yapılan çalışmalarda bu renk giderim proseslerinden sadece tek birinin kullanılmasının çoğu kez yeterli olmadığı, birçok yöntemin bir arada kullanımının teknik ve ekonomik olarak daha uygun olduğu gösterilmiştir. Tekstil proseslerinden kaynaklanan atık sulardan rengin giderilmesinde tercih edilen anaerobik biyolojik arıtma prosesinde rol alan anaerobik mikroorganizmalar, toksik şok yüklemelere karşı oldukça duyarlıdırlar. Bu durum renk giderimini yavaşlatan bir etkidir. Biyolojik arıtım verimini olumsuz yönde etkileyen, ağır metaller, sülfit, sülfür, tuzlar ve diğer bileşenler gibi birçok parametre mevcuttur.

Deri Endüstrisi Atıksularında Renk ve Arıtılması

Deri endüstrisi atıksularından çevreye deşarj edilen boyarmaddeler, yeraltı sularından içme sularına veya sulama vasıtasıyla sebze ve meyvelere kadar ulaşabilmaktedir. Fakat kompleks yapıdaki renk verici maddelerin atıksudan giderilmesi çoğu zaman zor olmaktadır. Tek başına bir proses renk giderimi için yeterli olmamakla birlikte birkaç prosesin kombinasyonu kullanılmaktadır.

  • Kimyasal-kimyasal
  • Kimyasal-biyolojik
  • Kimyasal-fiziksel

Renk giderimi için uygulanan prosesler sırasında ortaya çıkan yan ürünler de bazen ana bileşiklerden daha zararlı ve toksik özellikte olabilir. Deri endüstrisi atıksularının arıtılması için birçok farklı metot üzerinde çalışmıştır. Deri endüstrisi atıksularının arıtımı için kullanılan biyolojik yöntemler genellikle tek aşamalı veya çift aşamalı uzun havalandırmalı aktif çamur proseslerini veya ardışık anaerobik-aerobik arıtma proseslerini içermektedir. Üçüncül arıtma prosesleri olarak genellikle basınçlı kum filtreleri ve aktif karbon filtreleri tercih edilmektedir. Fakat kimyasal koagülasyon veya aerobik arıtma gibi konvansiyonel arıtma prosesleri deri endüstri atıksularından rengin giderilmesinde yetersiz kalmaktadır.

Gıda ve İçecek Endüstrisi Atıksularında Renk ve Arıtılması

Gıda ve içecek endüstrileri içerisinde en fazla renkli atıksu üreten endüstrilerinin başında maya ve alkollü içecek üretimi yapan fabrikalar gelmektedir.

  • Maya Üretimi Sırasında Oluşan Renkli Atıksular ve Arıtılması

Maya üretimi süresince hammadde olarak kullanılan melasın temizlenmesinde, sterilize edilmesinde, fermantasyon prosesinin her aşamasında ve sonrasında, filtreleme, karıştırma, ekstrüzyon-kesme aşamalarında ve üretim alanlarının, donanımın temizliğinde önemli ölçüde ve yüksek kalitede su kullanılmaktadır. Dolayısıyla, büyük miktarlarda su tüketimine bağlı olarak gıda  ve içecek endüstrilerinde özellikle de maya endüstrisinde büyük miktarlarda atıksu oluşmaktadır

Maya üretimi yapan fabrikalar yüksek ve düşük kirlilik yüküne sahip iki tipte atıksu üretmektedir. Yüksek kirlilik yüküne sahip olan atıksudaki başlıca kirlilik bileşenleri KOİ ve renktir. Bu endüstride hammadde olarak kullanılan Şeker pancarı melasları yüksek moleküler ağırlıklı, melanoidin tipinde, koyu kahverengi renkli, biyolojik olarak zor parçalanabilir organikleri içermektedir. İçerisinde melas gibi yüksek oranda renk içeren atıksular göl nehir, deniz gibi alıcı ortamlara deşarj edildiğinde, alıcı ortamların bulanıklılığını artırarak, güneş ışığının suyun içerisine girişini azaltırlar. Bunun sonucunda sudaki yaşam, fotosentez aktivitesi ve buna bağlı olarak çözünür oksijen konsantrasyonunun azalması nedeniyle zarar görmektedir. Yüksek oranda renk veren bu bileşiklerin arıtma süreçlerinde parçalanması oldukça zordur. Maya endüstrisi atıksularından anaerobik-aerobik arıtma kombinasyonu sonrasında KOİ giderimi büyük ölçüde sağlanmış olsa bile, atıksudaki renk ve koku tamamıyla giderilememektedir.

  • Alkollü İçecek Üretimi Sırasında Oluşan Renkli Atıksular ve Arıtılması

Alkollü içecek üretimi yapan fabrikaların atıksuları oldukça yüksek BOİ5 (35000-60000 mg/L) ve KOİ(60000-100000 mg/L) içeriğine, yüksek renk (180000-220000 Pt-Co) ve düşük pH değerine ( <4,0-4,5) sahiptir. Şeker üretim proseslerinde yan ürün olarak oluşan melas düşük maliyetli olmasından dolayı alkollü içecek üretimi yapan fabrikalarda hammadde olarak kullanılmaktadır. Bu fabrikaların atıksuları genelde kahverengi görünümlü organik maddeler içermektedir. Alkollü içecek üretimi yapan fabrikaların atıksularındaki kahverengi renk melanoidin denilen yüksek moleküler ağırlıktaki (5000-40000 Da) biyopolimerlerden kaynaklanmaktadır. Melanoidinler oldukça dirençli bileşikler olduğundan konvansiyonel biyolojik arıtma metotları (anaerobik çürütme, anaerobik lagünler, aktif çamur prosesi vb.) ile bu atıksulardan rengin tamamen giderilmesi mümkün değildir.

Bu yüzden mikrobiyal renk giderim metotları (mantarlar ve bakterilerin kullanılması) ile fiziko-kimyasal metotlar (koagülasyon, nanofiltrasyon, elektrokoagülasyon ve elektro fenton ve aktif karbon adsorpsiyonu) alkollü içecek üretimi yapan fabrikaların atıksularından renk giderimi için uygulanmaktadır.