Su, çeşitli sanayilerin en önemli endişelerinden biridir. Bu nedenle, sağlanması, arıtılması ve geri kazanılması zorunludur. Kağıt ve karton sanayi, üretim sürecinde yüksek su tüketimi ve üretilen atık suyun kirletici etkisi nedeniyle her zaman dikkat çekmiştir.

Kağıt üretiminde atık suyun özellikleri:

Toksik olma

Üretilen atık suyun yüksek COD'u

Kimyasal kirleticilerin az ve nitelik çeşitliliği (yaklaşık 250 kimyasal madde, reçineler, ağır metaller, siyanürler, fenoller vb.)

Kağıt yapımında, hamur hazırlama, hamurun yıkanması, elenmesi ve kağıt yapımı gibi çeşitli aşamalar arasında, en önemli kirlilik kaynakları hamur hazırlama aşamasında oluşmaktadır ve bu aşama klorür ve organik bileşenleri içermektedir.

Kağıt ve karton sanayi için en uygun atık su arıtma sistemi, çevresel düzenlemelerin tam olarak incelenmesi ve kirletici türlerinin tanımlanmasından sonra seçilmektedir. Aslında, atık su arıtma yöntemleri, kirletici yükünü azaltmak için tasarlanmıştır, ancak önemli olan en iyi ve en uygun yöntemin seçilmesidir.

Kağıt ve karton sanayi kaynaklı atık suyun biyolojik arıtımında en önemli arıtma aşaması nötralizasyon işlemidir. Çünkü yüksek pH, bakterilerin büyümesini etkiler. Ardından, ilk çökelme aşamaları ile askıda kalan katı maddeler atık sudan çıkarılır ve atık suyun çeşitli aşamalardan geçmesi, bulanıklığını ve rengini azaltır.

Genel olarak biyolojik arıtma, kimyasal oksidasyonlar, koagülasyon, iyon değişim süreçleri ve yüzeysel adsorpsiyon, kağıt üretimi atık su arıtımında kullanılan en önemli aşamalardır.

Kağıt üretimi atık su arıtımında en önemli parametreler:

Bu sanayiler için farklı atık su arıtma yöntemlerini incelemeden önce, arıtılmış atık suyu değerlendirmek için bazı önemli parametrelere bakacağız. En temel göstergelerden biri, biyolojik oksijen ihtiyacı (BOD) ve kimyasal oksijen ihtiyacı (COD)dır. BOD ve COD değerleri standartların üzerinde olan arıtılmış atık suyun nehirler, kaynaklar ve diğer su ortamlarına girişi, suda bulunan çözünmüş oksijenin tüketilmesine neden olur ve bu da sucul hayvanların ve bitkilerin yaşamını tehlikeye atar. Bir diğer önemli faktör ise renktir.

Kağıt üretiminde farklı boyama ve beyazlatma süreçlerinin kullanılması nedeniyle, bu sanayilerin atık sularında yaygın kirleticiler boyalar ve çözücülerdir. Bu kimyasal ve organik bileşenler son derece toksik olabilir ve çevreyi tahrip ederek insanların ve diğer canlıların sağlığını tehlikeye atabilir. Dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli gösterge ise bulanıklık ve toplam askıda katı maddelerdir (TSS). Atık sudaki askıda maddelerin varlığı, suyun ışık geçişini engelleyerek sucul canlıların solunumunu bozabilir. Bu kirleticilerin atık sudan çıkarılması yöntemleri genellikle basit olup, uygun süreçler (çökelme, flotasyon, membran yöntemleri vb.) kullanılarak çıkarılabilir.

Diğer parametreler:

Kağıt üretimi atık su arıtımında en büyük endişelerden biri, kararlı ve dayanıklı bileşiklerdir. Bu organik bileşikler, biyolojik olarak parçalanamaz ve hatta aerobik veya anaerobik çeşitli süreçlerden sonra atık suda kalmaya devam eder. Bu maddelerin çıkarılması, uygun tamamlayıcı arıtma süreçlerinin (örneğin, tamamlayıcı oksidasyon veya elektrokoagülasyon) uygulanması ile mümkün olacaktır. Bir sonraki parametre ise sülfür içeren bileşiklerdir. Bu bileşiklerle ilgili ana sorun, ortamda bulunan sülfür azaltıcı bakterilerle reaksiyon olasılığıdır. Anaerobik koşullar, kötü kokulu H2S gazı ve diğer sülfür bileşenlerinin üretilmesine yol açabilir. Diğer önemli bir faktör ise tuzlar ve iyonik bileşiklerdir. Endüstriyel atık sularda bulunan inorganik tuzlar ve sodyum klorür gibi iyonik bileşikler, alıcı suyun tuzlu hale gelmesine ve elektrik iletkenliğinin artmasına neden olur.

Kağıt üretimi atık su kaynakları ve özellikleri:

Kağıt üretimi atık sularının birbirleriyle karşılaştırıldığında çeşitlilik ve farklılık göstermesi, bu konudaki en önemli noktalardan biridir. Süreçlerin, kullanılan malzemelerin ve ekipmanların çeşitliliği ile üretilen ürünlerin çeşitliliği nedeniyle, bu sanayi dalında üretilen atık su özellikleri oldukça geniş ve farklıdır. Aşağıdaki şekil, bu sanayilerin atık sularında bulunan en önemli kaynaklar ve yaygın kirleticileri göstermektedir.

Kağıt üretim sürecinin ilk aşamalarından biri, odunun ıslatılması ve kabuğunun soyulmasıdır. Bu aşamada üretilen atık su, diğer aşamalara kıyasla çok daha az kirletici içermektedir. Mekanik hamur hazırlama aşamasının ana uygulaması, kağıtların liflerinin mekanik olarak ayrıldığı kağıtların üretilmesidir (dergiler ve gazeteler).

Bu aşamada bulunan ana kirleticiler, suya giren askıda ve çözünmüş maddeler ile birlikte az miktarda BOD ve COD'dur. Kimyasal yöntemle hamur hazırlama sürecinde, çok büyük miktarda kimyasal madde (sodyum sülfat, reçineli sabunlar, yağ asitleri), askıda ve çözünmüş katı madde atık su akışına girmekte ve üretilen atık suyun büyük bir kısmı bu aşamaya aittir. Geri kazanım ve beyazlatma aşamaları da, çözücüler ve deterjanlar gibi çok büyük miktarda kimyasal madde, askıda ve çözünmüş maddelerin (kağıt parçaları gibi) atık su akışına girmesine neden olur.

Çoğu arıtma sisteminin ana hedefi aşağıdaki üç hedefe ulaşmaktır:

Mevcut askıda maddelerin giderilmesi

Çözünmüş kirleticilerin giderilmesi

Atık su ve üretilen sıvının toksisitesinin giderilmesi

Bu genellikle iki aşamada gerçekleştirilir. İlk olarak, yer çekimi ile bazı kirleticiler çıkarılır ve ardından ön arıtma yapılır (çökelti kullanımı ve bazı durumlarda flotasyon). İkinci aşama (ikincil arıtma) genellikle biyolojik arıtma yöntemidir.

Ön arıtma: Çökelme ile arıtma

Ayrıştırma sistemleri, yalnızca kirleticilerin ve sıvının yoğunluk farkına değil, aynı zamanda katı parçacıkların boyutuna (yeterince büyük olmalarına) da bağlıdır. Genellikle ikinci durum, büyük kütlelerin oluşturulması ve çökelme hızının artırılması ile çözülür. Çökelme havuzları, tamamen basit bir şekilde veya skimmer ve çamur toplama ekipmanları ile donatılmış tanklar olarak tasarlanabilir. Skimmerlerin görevi, su yüzeyinde bulunan köpük ve diğer hafif maddeleri toplamaktır.

Çamur toplama ekipmanları da sürekli olarak tankın dibinde çökelmiş maddeleri çamur toplama sistemine yönlendirir. Bazı çökelme sistemlerinde, akışı yönlendirmek ve akışın birimden geçişi için sakin koşullar sağlamak amacıyla baffle'lar kullanılır. Beklendiği gibi, kağıt üretim süreçlerinden elde edilen ilk çamur, büyük miktarda selüloz ve kalsiyum karbonat ve kil gibi inorganik maddeler içermektedir.

Çözücü hava ile flotasyon üniteleri

Çökelmenin yanı sıra, flotasyon da kağıt üretimi atık sularının arıtılması için başka bir yöntemdir. Yaygın olarak kullanılan sistem, çözücü hava ile flotasyon üniteleridir ya da DAF olarak bilinir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bu ekipman, hava ile doymuş bir su akışını kağıt üretim sürecinden elde edilen suya ekler. Bu akış tankın içine girdiğinde, çok küçük hava kabarcıkları çözünmüş durumdan çıkar ve yüzeye doğru hareket etmeye başlar. Bu kabarcıklar, kendilerine yapışan katı maddeleri de yüzeye getirir. Ardından, bu katı maddeler skimmerler tarafından sistemden çıkarılır.

Kağıt üretimi atık sularının arıtılması

DAF sistemleri, çok büyük miktarda katı madde içeren atık suların arıtılması için en ekonomik yöntemlerden biridir (5000 – 300 miligram/litre). DAF sistemlerinin doğru ve etkili kullanımı ile birlikte uygun koagülanlar ve flokülantlar kullanarak, askıda katı maddelerin %80 ile %95'ini ve ayrıca mürekkep parçacıkları, lipofiller, kolloidal parçacıklar vb. gibi diğer kirleticileri kağıt üretimi atık sularından çıkarabilirsiniz.

İkincil arıtma: Aktif çamur

Atık sulardan organik maddelerin giderilmesi için en yaygın yöntem (yüz yılı aşkın bir süredir) havalandırma ve çamurun bir kısmının sürecin başına (sistem girişi) geri döndürülmesini içeren aktif çamur sistemidir. Aşağıdaki şekil, bu yöntemde kullanılabilecek bir arıtma ünitesinin şematik görünümüdür.

Daha yüksek verimlilik gerektiğinde veya yer çekimi ile arıtma havuzları için gerekli alan mevcut olmadığında, membran biyoreaktörleri (MBR) veya diğer hareketli veya sabit yataklı biyoreaktörler kullanılabilir. Ayrıca, çamurun kum filtresi ile ayrılması gerektiği durumlarda, mikrofiltrasyon (MF) veya ultrafiltrasyon (UF) kullanıldığında, MBR sistemleri bulking ile ilgili sorunlar yaşamayacaktır. Ayrıca, biyolojik süreçlerde membran yöntemlerinin kullanılması, reaktörlerin daha yüksek katı yoğunlukları ile çalışmasına ve dolayısıyla daha az biyolojik çamur üretilmesine ve organik maddelerin parçalanmasının iyileşmesine yol açar. Bu faktörler, hidrolik kalma süresinin azalmasına neden olur.

Çamurun yoğunlaştırılması

Biyolojik arıtma süreçleri sırasında üretilen ikincil çamur, esasen biyolojik hücrelerden ve bunların parçalanma ürünlerinden oluşmaktadır, bu nedenle su ile ayrılması oldukça zordur. Bu tür çamurlarda her biyolojik hücre, suyun bir balonu gibi işlev görmektedir. Bu çamurlardaki suyun yeterince sıkıştırılmaması sorununu gidermek için en yaygın yöntemlerden biri, daha çok lifli maddelerden oluşan birincil çamur ile ikincil çamurun karıştırılmasıdır. Bu, daha fazla suyun sıkıştırılmasına olanak tanıyan bir karışım elde etmemizi sağlar.

İkincil çamurda katı miktarını artırmak için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bu, taşınmayı kolaylaştırır, verimli kullanım sağlar veya daha kolay bertaraf edilmesini sağlar. Bu yöntemler, çökelti havuzunun dibinden çamur toplanması (scraper'lar aracılığıyla), çeşitli sıkıştırma ekipmanlarının ve santrifüjlerin kullanımıdır; bunlar arasında en etkili olanı vida presidir (MDSP).

Tamamlayıcı arıtma

Birçok durumda, çevre koruma ajansı tarafından belirlenen deşarj standartlarına ulaşmak için tamamlayıcı arıtma yöntemlerinin kullanılması gerekmektedir. Özellikle, kağıt üretiminde beyazlatma ve renk giderme süreçlerinde üretilen atık sularda bulunan biyolojik olarak parçalanmaya karşı dirençli renkli bileşikler, önceki iki arıtma aşamasından sağlıklı bir şekilde geçerek atık sudan çıkarılmazlar. Bu alanda kullanılan bazı önemli tamamlayıcı arıtma yöntemleri arasında koagülasyon, aktif karbon ile adsorpsiyon, ileri oksidasyon sistemleri (tamamlayıcı), membran teknolojileri, elektrokoagülasyon vb. bulunmaktadır.

Kağıt ve karton üretiminde atık su arıtımı

Mekanik Mühendisliği Fakültesi öğrencilerinin Damafin şirketine bilimsel ziyareti

Brosür nedir ve ne gibi avantajları vardır?

CNC torna nedir?

Halı çiğ 123 nedir?