Klinoptilolit ile evsel atık sulardan gübre etkin maddelerin giderim ve geri kazanım olanağının incelenmesi

Atıksularda nütrient kontrolü günden güne önem kazanmaktadır. Öte yandan azot ve fosfor, canlı yaşamı için gerekli bir besin kaynağı olmakla birlikte, su ortamında fazla miktarda bulunması ötrofikasyon başta olmak üzere önemli sorunlara yol açabilmektedir. Azot ve fosfor, atıksulardan genel olarak biyolojik prosesler ile giderilmektedir. Bu konuda alternatif yöntemlerden biri de hem giderim hem geri kazanım açısından potansiyel arz eden adsorpsiyon/iyon değişimi yöntemidir. Evsel atıksularda kirletici olarak bulunan azot ve fosfor, aynı zamanda potasyum ile birlikte bitkiler için gerekli bir besin kaynağıdır. Bu çalışmada amaç, evsel atıksulardan bitkilerin besi maddesi olarak kullanabileciği azot, fosfor ve potasyumu doğal bir zeolit türü olan klinoptilolit ile adsoprsiyon/iyon değişimi yöntemiyle ayırma veriminin belirlenmesi ve özellikle bu gübre etkin maddelerin geri kazanım olanağının değerlendirilmesidir. Çalışma kapsamında, Türkiye'de önemli bir rezerv oluşturan Bigadiç ve Gördes klinoptiloliti kullanılmıştır. Çalışmanın amacı doğrultusunda ilk olarak kesikli izoterm deneyleri ile iyi bir katyon değiştirici olan klinoptilolitin amonyum ve potasyumu tutma kapasitesi belirlenmiştir. Bu kapsamda maksimum tutma kapasitesini belirlemek amacıyla öncelikle sentetik olarak hazırlanmış çözeltiler kullanılmış daha sonra klinoptilolitin evsel atıksudaki amonyum ve potasyumu tutma kapasitesi belirlenerek izoterm model sınamaları yapılmıştır. Evsel atıksuda Bigadiç ve Gördes klinoptilolitlerinin amonyum tutma kapasiteleri 25 mg NH4+/L denge konsantrasyonu için uygun model olan Langmuir izoterm modelleri ile hesaplandığında sırasıyla; 5.62 ve 10.2 mg NH4+/g klinoptilolit olarak bulunmuştur. Benzer şekilde evsel atıksuda 12 mg K+/L denge konsantrasyonu için uygun model olan Langmuir izoterm modelleri ile hesaplandığında klinoptilolitin potasyum tutma kapasitesi sırasıyla; 3.98 ve 10.5 mg K+/g klinoptilolittir. Sonuç olarak, Gördes klinoptilolitinin iyon değişim kapasitesinin Bigadiç'e göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Daha sonra sürekli sistem deneylerine geçilmiştir. Bu deneylerde evsel atıksu kullanılarak gübre etkin maddelerin kapasitesi daha yüksek olan Gördes klinoptiloliti üzerine aktarımı sağlanmış ve sistemin arıtma/ayırım açısından davranışı izlenmiştir. Sürekli sistem deneylerinde otomatik numune alıcı ile kolon çıkışından sürekli numune alınmış ve zamana göre sıvı faz konsantrasyonları belirlenerek amonyum için kırılma noktası eğrileri çizilmiştir. Aynı zamanda klinoptilolit kolonu çıkışında düzenli olarak pH, elektriksel iletkenlik, potasyum ve ortofosfat konsantrasyon değişimleri izlenmiştir. İkinci aşamada ise, evsel atıksudan klinoptilolite yüklenmiş gübre etkin maddelerin, uygulamadaki sulama ya da yağışı benzetmek amacıyla, şebeke suyu kullanılarak, desorpsiyon yöntemiyle klinoptilolit üzerinden salınarak geri kazanılma potansiyeli değerlendirilmiştir. Arıtmadan çıkan doymuş klinoptilolitten, desorpsiyon yöntemiyle, amonyum geri kazanımının % 86-94 arasında olduğu bulunmuştur. Ayrıca idrardaki amonyumun klinoptilolit kullanılarak geri kazanımı çalışmalarıyla kıyaslandığında, her iki durumda da aynı miktarlarda amonyum geri kazanımı elde edildiği ortaya konmuştur. Yüksek oranda potasyum tutulmasına karşın, tutulan potasyumun geri kazanımının % 10'un altında olduğu saptanmıştır. Yapılan sınırlı deneylerde ise, fosfor için % 20'lere varan tutulma tespit edilirken önemli bir geri kazanım olmadığı belirlenmiştir. Sonuç olarak bu yöntem, arıtma sonrası doymuş klinoptilolitin kimyasal rejenerasyonla tekrar kullanımına alternatif olarak tarımsal amaçlı kullanımı konusunda olumlu ipuçları vermiştir.