Su ve atık su arıtma tesisleri (AAT’ler) atık suyu hanelerden, kurumlardan, ticari kuruluşlardan ve endüstrilerden ve bazen de kentsel alanlardan gelen yağmur suyu akışından alır. Atık su arıtma tesisleri, büyük katı döküntülerin giderilmesine odaklanırken, besin ve organik malzeme konsantrasyonunu azaltır. Bunu tamamlamak için fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerin bir kombinasyonu kullanılır. Bazı tesisler ayrıca atık sudaki partikül malzeme miktarını azaltmak için disk filtre veya membran biyoreaktör (MBR) kullanan son bir arıtma içerir. Tipik olarak, bir atık su arıtma tesisi üç ana adıma bölünür;
• Birincil arıtma
• İkincil arıtma
• Üçüncül arıtma
Genellikle, kaba eleme, kum çıkarma ve büyük nesnelerin öğütülmesini içerebilen, sürecin sonraki aşamalarını engelleyebilecek katı malzemeleri çıkarmak için bir ön işlem uygulanır. Birincil arıtma, çökelebilir organik ve inorganik katıları gidermek için sedimantasyon ve sıyırma kullanır ve biyokimyasal oksijen ihtiyacını ve yağ ve gresi ortadan kaldırmanın yanı sıra, toplam askıda katıların % 50-70 oranında giderilmesine ulaşabilir.
İkincil işlem, artık organik ve askıda katıların uzaklaştırılmasına odaklanır. Genellikle aktif çamur, damlatma filtreleri ve dönen biyolojik kontaktörler gibi biyolojik arıtmalar uygular. Bazı tesisler, nitrojen, fosfor, ilave askıda katı maddeler, refrakter organikler, ağır metaller ve çözünmüş katıları gidermek için üçüncül veya gelişmiş bir işlem uygulamaktadır. Günümüzde büyük miktarlarda mikro plastiklerin çevreye deşarj edilmesine AAT’lerin katkısı yazarlar arasında hala bir tartışma konusudur. Ayrıca, veri toplamak ve yorumlamak için uygulanan metodolojide standardizasyon eksikliği, su sistemlerindeki mikroplastik kirlilik ile AAT’ler arasındaki bağlantı hakkında ortak bir anlayışa ulaşmayı daha zor hale getirmektedir.
Yayınlanan çalışmalara göre, tatlı su sistemleri için üç ana kirlenme yolu vardır: Atık su arıtma tesislerinden deşarj edilen atık su, yüksek yağış olayları sırasında atık su kanalizasyonlarının taşması ve tarım arazisine uygulanan çamurdan kaynaklanan yüzey akışıdır. Okyanuslardaki mikroplastiklerin yaklaşık% 80’inin kara kökenli kaynaklardan ve% 18’inin de su ürünleri yetiştiriciliği veya balıkçılık endüstrilerinden geldiği tahmin edilmektedir. Ziajahromi ve arkadaşlarına göre, arazi bazlı kaynaklar kentsel yüzey akışını ve WWTP’lerden gelen atık su deşarjını içermektedir.
Araştırmacılar göre girişten gelen mikroplastiklerin çoğu, katı sıyırma ve çamur çökeltme işlemlerinin uygulandığı birincil arıtma bölgelerinde çıkarılır. 2016’da yayınlanan bir çalışmada, Güney Kaliforniya’daki üçlü ve ikincil bitkilerden atık su deşarjları araştırıldı. Atık su arıtma tesislerinin her adımında mikroplastiklerin kaderini ve yollarını anlamanın önemi vurgulanmıştır. Arıtma süreci boyunca farklı noktalarda toplanan numuneler için, her adımda mikroplastiklerin varlığını belirlemek için 400 ile 45 μm arasında ağ boyutuna sahip birleştirilmiş bir elek yığını kullanılarak filtrasyon işlemi uygulanmaktadır. Üçlü bitkiler için, atık su deşarjının önemli bir mikroplastik kaynağı olmadığı görülmüştür. Diğer yandan, ikincil atıklar için mikroplastikler mevcuttu ve okyanusların ve yüzey suyunun kirlenmesine katkıda bulunabilir.
Avustralya‘da Ziajahromi tarafından yürütülen bir başka çalışma, atık suyun bileşimini birincil, ikincil ve üçüncül arıtma boyunca araştırılmıştır. Bu çalışma, her bir ilgili işlem adımında litre başına 0.28, 0.48 ve 1.54 mikroplastik tespit etti. Dayachenko ve arkadaşları her yaklaşık 4 litre atıkta 0.09 partikül varlığını gözlemledi, ancak bu sayı, ıslak peroksit oksidasyonu kullanan ABD’de bir WWTP’nin pik akışında 0.64 partiküle ulaşabilirdi. Parçacıkların çoğu ikincil olarak sınıflandırıldı ve mikro boncukların varlığı toplamın yalnızca % 10’unu oluşturmaktaydı.
Estahbanati ve Fahrenfeld, ABD’de tatlı su ortamındaki mikro plastik kirliliğe AAT’lerin katkısını araştırdı. Bir Atık Su Arıtma Tesisindeki MMP’nin mekânsal dağılım modeline ilişkin bir çalışmada, arıtma süreci boyunca ikincil mikro plastiklerin ana varlığı gözlenmiştir, ancak birincil mikro plastik konsantrasyonunun AAT’nin akış aşağısında arttığı fark edilmiştir. Ziajahromi’ye göre, partikül sayısı pek tehdit edici görünmese de, bu tesisler tarafından günlük olarak arıtılan ve boşaltılan muazzam miktardaki su göz önüne alındığında, bu sayılar çok büyük bir mikro plastik miktarını temsil etmektedir.
Mikro plastik Kirliliğini Önlemedeki Zorluklar
Önleme konusunda mikro plastik kirliliğin araştırılmasıyla ilgili birçok zorluk vardır. Bilim camiasının bu konuya olan ilgisi artmış ve yayınlanmış çalışmaların sayısı artmış olsa da, mikro plastik olarak kabul edilebilecek şeyin sağlam bir tanımının olmaması, farklı araştırmalarda elde edilen sonuçların karşılaştırılmasını zorlaştırmaktadır. Ayrıca çalışmalarda uygulanan metodolojiler arasında farklılıklar vardır; bu nedenle sonuçlar her zaman kendi aralarında karşılaştırılabilir değildir.
Pratik uygulama söz konusu olduğunda, su kütlelerinde mikro plastik kirliliği önlemenin zorluklarından biri, bu tür malzemeleri atık su tesislerinde etkin bir şekilde tutan teknolojinin eksikliğidir. Birçok araştırma, mikro plastiklerin nihai atık su üzerindeki varlığını analiz etmeye odaklanmıştır; Atık su arıtma tesislerinin her adımında bu mikroplastiğin kaldırılmasıyla ilgili ayrıntılar hala bilinmemektedir. Önceki bir çalışmada, küçük kapasiteli atık su arıtma tesislerinde mikroplastiklerin çok yüksek oranda uzaklaştırıldığı gözlemlenmiştir. Ancak, yüksek oranda uzaklaştırılsa bile, küçük miktarlar su kütlelerine boşaltılır ve çevreye zararlı sonuçlara neden olmaya devam etmektedir.
Beljanski ve diğerlerine göre, mikroplastikleri atık su arıtımı sırasında etkili bir şekilde çıkarabilen mevcut teknolojiler vardır, ancak bunlar pahalı olabilir, mevcut tesislere kurulması zor olabilir ve yalnızca yüksek kalite standartları gerekli olduğunda kullanılır. Membran biyoreaktörler, çapraz akış filtrasyonu kullanan, yalnızca suyu ve küçük partikülleri dağıtan birincil ve ikincil arıtmadan sonra bir örnektir. Bu teknolojinin bir başka dezavantajı, yüksek enerji talebi ve dolayısıyla daha yüksek işletme maliyetidir. 2016’da yayınlanan bir çalışmada Beljanski ve ark. Kolay retrofiltrasyon özelliğine sahip düşük maliyetli, enerji açısından verimli bir sistemin tasarımını araştırmıştır. Tıkanma, retrofiltrasyon kapasitesi ve kısa süreli dayanıklılık açısından iki farklı filtre ortamı araştırılmıştır.
Kanada‘da, arıtma sürecinde membran teknolojisini kullanan birçok tesis vardır, ancak bunun özellikle mikroplastik uzaklaştırma için bir rol olduğu bildirilmemiştir. Diğer yerlerde yapılan önceki çalışmalar, membran proseslerinin nihai atık sudaki mikro plastik miktarını azaltabileceğini göstermiştir, ancak yüksek uygulama maliyeti nedeniyle kullanımının ekonomik fizibilitesine ilişkin birçok soru vardır. 2016 yılında Michielssen ve ark. küçük antropojenik küçük parçaların (SAL) kaldırılmasında üç AAT’deki farklı birim süreçlerin verimliliğini değerlendirdi. Numunelerin alındığı tesisler, son adım olarak ikincil arıtma (aktif çamur) veya üçüncül arıtma (granüler kum filtrasyonu) ve ayrıca mikro filtrasyon ile arıtmayı bitiren pilot bir membran biyoreaktör sistemi kullanılmıştır.
Mikro plastiklerin varlığı, tehlikeli bir çevresel sorun haline gelmektedir. Sorunun bir kısmı, nispeten parçalanmış yapıları, küçük boyutları ve çok çeşitli potansiyel kaynakları nedeniyle mikro plastiklerin tam kaynağını belirlemenin zor olabileceği gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Mikro plastikler, alışılmadık derecede yüksek konsantrasyonlara sahip siteler tarafından yansıtılan bir endişe ve gelecekte daha da yüksek konsantrasyon olasılığı olan çevre için bir tehdit haline gelmiştir. Sonuç olarak, söz konusu uzun vadeli riskleri özetleyen araştırma çalışmalarının mevcudiyetinden önce bile, küresel bir girişimin parçası olarak mikro plastiklerin kullanımı ve ardından salınması büyük ölçüde azaltılmalıdır.
İzleme programları, mikro plastik kirliliğin önlenmesi ve yönetiminde anahtar rol oynayabilir. Ülkelerin çoğunluğu ise, su kaynaklarında biriken mikro plastiklerin birincil kaynaklarını araştırmak için stratejik bir yaklaşım veya bunların belirli özelliklerini etkili bir şekilde ele alma yöntemleri geliştirmemişlerdir. Bazı kar amacı gütmeyen kuruluşlar, bu endişeleri küresel olarak, özellikle erişilmesi zor veya izole yerlerde izlemek ve sorgulamak amacıyla çeşitli bölgelerden veri toplama ve araştırma taahhüdünde bulunmuştur.
Araştırmacıların, mikro plastik uygulamalarını en aza indirmek için pratik bir strateji sağlayabilecek bir çaba üzerinde işbirliği yapması gerekir. Birkaç araştırma projesi, mikro plastiklerin nihai atık su ile ilgili etkilerini incelemiş olsa da, atık su arıtma tesisinin her ayrı adımı sırasında mikro plastik uzaklaştırmada yer alan belirli dinamikler hala bilinmemektedir.
Kaynakça:
https://www.researchgate.net/publication/330096833_Microplastics_in_wastewater_treatment_plants_Detection_occurrence_and_removal
https://www.mdpi.com/2073-4441/12/4/1085/pdf
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu