Bu araştırma, Ürdün'ün Amman kentindeki beş oto yıkama istasyonundan alınan atıksuyun çöktürme, flotasyon, kum filtrasyonu ve zeolit adsorpsiyonundan oluşan dört aşamalı bir sistemle arıtılmasını inceliyor. Her istasyondan beş örnek alınmış; alkalinite, kalsiyum sertliği (CH), toplam sertlik (TH), toplam katı madde (TS), toplam çözünmüş katı madde (TDS), toplam askıda katı madde (TSS), kimyasal oksijen ihtiyacı (COD), biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD), yağ-gres (O&G), kurşun (Pb), çinko (Zn) ve metilen mavisi aktif maddeler (MBAS) gibi parametreler arıtmanın farklı aşamalarında ölçülmüştür. Kaynak tablodaki son çıkış değerleri, ölçülen birçok kirleticinin ham atıksuya göre belirgin biçimde düştüğünü ve araştırmacıların karşılaştırma için kullandığı JS 893/2021 sınırlarının altında kaldığını göstermektedir. Bununla birlikte MBAS giderim oranları, optimum sıcaklık/pH bilgisi ve ekonomik analiz girdileri arasında kaynak içi tutarsızlıklar bulunduğundan sonuçların özellikle bu alanlarda dikkatli yorumlanması gerekir.

En çarpıcı değişimlerden biri yağ ve gres konsantrasyonunda görülmektedir: çalışmanın Tablo 3'ünde ham oto yıkama atıksuyunda 23.365 mg/L olarak verilen O&G değeri zeolit adsorpsiyonu sonrasında 6 mg/L'ye düşmektedir. COD 640 mg/L'den 98,2 mg/L'ye, TSS 1.330 mg/L'den 126,4 mg/L'ye, toplam sertlik 860 mg/L'den 56 mg/L'ye ve kalsiyum sertliği 580 mg/L'den 53 mg/L'ye inmektedir. BOD ise 19,8 mg/L'den 7,37 mg/L'ye düşmektedir. Bu sonuçlar, çok aşamalı fiziksel arıtma ile zeolit adsorpsiyonunun birlikte kullanıldığı deney düzeneğinde güçlü bir kirletici azaltımı olduğunu göstermektedir.

Çalışmanın yeniden kullanım sonucu ise daha dar bir çerçevede değerlendirilmelidir. Araştırmacılar arıtılmış suyu Ürdün'ün geri kazanılmış atıksu standardıyla karşılaştırmakta ve yeniden kullanımın mümkün olduğunu savunmaktadır; ancak çalışma uzun dönemli tam ölçekli işletme performansı, zeolit yatağının doygunluk ve rejenerasyon davranışı veya kapsamlı mikrobiyolojik güvenlik doğrulaması sunmamaktadır. Bu nedenle deney, uygulanabilir bir arıtma yaklaşımına dair kanıt üretmektedir; her koşulda güvenli ve uzun süreli saha yeniden kullanımı kanıtı olarak yorumlanmamalıdır.

Araştırmanın temel sorusu nedir?

Oto yıkama atıksuları; deterjanlar, askıda ve çözünmüş katılar, organik yük, yağ-gres ve bazı ağır metalleri birlikte taşıyabilmektedir. Araştırmanın temel sorusu, bu karma atıksu akımının görece basit fiziksel işlemler ile doğal zeolit adsorpsiyonunun bir araya getirildiği bir sistemde yeterince arıtılıp arıtılamayacağıdır.

Çalışma bu soruyu özellikle su kıtlığının önemli olduğu Ürdün bağlamında ele almaktadır. Araştırmacılar, oto yıkama tesislerinden çıkan suyun doğrudan atılması yerine arıtılarak tekrar oto yıkamada veya sulamada kullanılabilecek alternatif bir su kaynağına dönüştürülmesini hedeflemektedir.

Örnekler nereden ve nasıl toplandı?

Aralık 2023'te Amman'daki beş oto yıkama istasyonu ziyaret edilmiştir. Çalışmaya göre her istasyondan beş atıksu örneği alınmış ve farklı örnekleme zamanlarından elde edilen ölçümlerin ortalama değerleri kullanılmıştır. Araştırmacılar ayrıca deneysel ölçümlerin doğruluk ve tekrarlanabilirliğini artırmak amacıyla deneylerin en az üç kez yürütüldüğünü belirtmektedir.

İncelenen beş istasyonda mevcut bir atıksu arıtma ünitesi bulunmadığı belirtilmektedir. Bu durum, önerilen sistemin çalışmanın örneklemindeki tesisler için sonradan eklenebilecek bir arıtma zinciri olarak değerlendirilmesine yol açmıştır.

Hangi parametreler incelendi?

Çalışma, arıtmanın farklı aşamalarında pH, alkalinite, kalsiyum sertliği, toplam sertlik, toplam katı madde, toplam çözünmüş katı madde, toplam askıda katı madde, COD, BOD, yağ ve gres, ağır metaller ve MBAS gibi fiziksel, kimyasal ve biyolojik gösterge olarak kullanılan parametreleri ölçmektedir.

Kaynakta COD için ASTM D1252-06, pH ve iletkenlik için ASTM D5464-11, alkalinite için ASTM D1067-11, TDS/TSS için ASTM D5907-10, sertlik için ASTM D1126-12, ağır metal analizi için ASTM D3977-97 ve MBAS için ASTM D2330-02 yöntemleri listelenmiştir.

Arıtma zinciri nasıl çalışıyor?

Önerilen sistem dört ana arıtma aşamasından oluşmaktadır: çöktürme, flotasyon/aerasyon, kum filtrasyonu ve zeolit adsorpsiyonu. İlk aşamalarda büyük partiküller ile yağ-gres yükünün azaltılması, son adsorpsiyon aşamasında ise özellikle çözünmüş kirleticilerin ve yüzey aktif madde göstergelerinin daha ileri düzeyde azaltılması amaçlanmaktadır.

Zeolit adsorpsiyonu nasıl test edildi?

Kaynakta adsorban miktarları 0,1 g, 0,5 g ve 1,0 g olarak verilmiştir. Karışımlar 5, 30, 60 ve 120 dakika boyunca çalkalanmış; yöntem bölümünde deney sıcaklıkları 25, 35 ve 45 °C, pH ise 6,8 olarak belirtilmiştir. İşlem sonrasında numuneler filtrelenmiş ve kalan SDBS-MBAS düzeyi ölçülmüştür.

Burada önemli bir kaynak tutarsızlığı bulunmaktadır: yöntem bölümü adsorpsiyon testlerini 25, 35 ve 45 °C'de açıklarken özet ve sonuç bölümü en iyi koşulu 20 °C olarak vermektedir. Benzer biçimde özet pH 6,8 derken sonuç bölümü pH 7 ifadesini kullanmaktadır. Bu nedenle 20 °C ve pH 7 değerleri yöntem ayrıntılarıyla tam olarak uzlaştırılamamaktadır.

Türkiye açısından ne ifade ediyor?

Bu çalışma Ürdün'deki beş oto yıkama istasyonuna ve Ürdün'de kullanılan su kalitesi karşılaştırma kriterlerine dayanmaktadır. Dolayısıyla sonuçların Türkiye'deki oto yıkama tesislerine sayısal olarak doğrudan aktarılması doğru değildir. Atıksuyun deterjan bileşimi, ham su sertliği, günlük debi, işletme şekli, yeniden kullanım hedefi ve uygulanacak yerel su kalite kriterleri yeniden ölçülmelidir.

Buna karşılık çalışmanın ortaya koyduğu çöktürme → flotasyon → kum filtrasyonu → adsorpsiyon yaklaşımı, Türkiye'de yapılacak yerel arıtılabilirlik deneyleri için test edilebilir bir proses şeması sunmaktadır. Uygulanabilirlik kararı için yerel numunelerle pilot çalışma, zeolit kapasite ve doygunluk testleri, mikrobiyolojik analizler ve yerel ekonomik hesaplama gerekir.

Çalışma neyi destekliyor?

• İncelenen Amman örneklerinde çok aşamalı arıtmanın birçok fiziksel ve kimyasal kirleticiyi önemli ölçüde azalttığını.
• Zeolit adsorpsiyonu aşamasının özellikle sertlik, COD, BOD, yağ-gres ve bazı yüzey aktif madde göstergelerinin azaltılmasına önemli katkı sağladığını.
• Tablo 3'te verilen son çıkış değerlerinin araştırmacıların kullandığı JS 893/2021 karşılaştırma sınırlarının altında kaldığını.
• Araştırmacıların varsayımlarına dayalı LCCA hesabının olumlu ekonomik sonuçlar verdiğini.

Çalışma neyi kanıtlamıyor?

• Sistemin bütün oto yıkama atıksularında aynı performansı vereceğini.
• Uzun dönemli tam ölçekli tesis işletmesinde aynı giderim oranlarının korunacağını.
• Zeolitin doygunluk, rejenerasyon ve uzun dönem değiştirme davranışını.
• Kapsamlı mikrobiyolojik güvenliği veya patojen giderimini; çalışmanın sunulan sonuç tablolarında doğrudan mikrobiyolojik patojen ölçümü bulunmamaktadır.
• MBAS için tek ve tartışmasız bir toplam giderim yüzdesini; kaynak içinde birbirleriyle uyuşmayan değerler bulunmaktadır.
• Ürdün dışında aynı ekonomik geri ödeme ve fayda/maliyet sonuçlarının oluşacağını.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Deney düzeneğinin teknik ayrıntıları

Çöktürme ünitesi için kaynakta 60 × 20 × 20 cm boyutlarında cam bir tank kullanıldığı ve suyun yaklaşık 24 saat çökelmeye bırakıldığı belirtilmektedir. Çöktürme sonrasında su flotasyon ve aerasyon tankına, ardından kum filtrasyonuna ve son olarak kesikli zeolit adsorpsiyonuna aktarılmıştır.

Kum filtresinde kullanılan ortamın temel özellikleri 0,05 mm kum tane çapı, 1,5 mm çakıl tane çapı, 2,65 özgül ağırlık, 0,82 yatak porozitesi ve 35 cm kum derinliği olarak verilmiştir. Metinde hidrolik hız 10 m³/m²/saat olarak belirtilmektedir.

Kaynak, adsorpsiyon izotermlerinin incelendiğini ifade etmesine rağmen sunulan sekiz sayfalık çalışma içerisinde ayrıntılı Langmuir, Freundlich veya benzeri izoterm parametre tabloları verilmemektedir. Bu nedenle makalede kaynağın sunmadığı adsorpsiyon parametreleri oluşturulmamıştır.

Ham su ile son arıtma çıkışı nasıl değişti?

Aşağıdaki tablo, çalışmanın Tablo 3'ündeki ham oto yıkama atıksuyu ile son zeolit adsorpsiyon çıkışını yan yana gösterir. Değerler yeniden hesaplanmış deney sonuçları değil, kaynak tablodan doğrudan aktarılmış değerlerdir.

MBAS birim notu: Kaynağın Tablo 3 başlığı MBAS değerlerini “%SDBS” olarak gösterirken Şekil 6'nın ekseni ve açıklaması bunları mg/L olarak tanımlamaktadır. Bu nedenle yukarıdaki MBAS satırında birim özellikle kesinleştirilmemiştir.

Hangi aşama hangi kirleticide öne çıktı?

Çöktürme aşaması, çalışmanın kendi giderim satırlarına göre başlangıçtaki katı yükün azaltılmasında belirgin rol oynamıştır. Kaynak; çöktürme sonrasında TS için %62, TSS için %76 ve Pb için %46 giderim bildirmektedir. Kalsiyum sertliği için %62, toplam sertlik için %52 ve COD için %25 değerleri de bu aşamada verilmektedir.

Flotasyonun özellikle yağ ve gres üzerinde etkili olması hedeflenmiştir. O&G değeri 20.117 mg/L'den 15.087 mg/L'ye düşmektedir ve çalışma bu aşama için yaklaşık %25 giderim bildirmektedir.

Son zeolit adsorpsiyonu aşaması birçok parametrede önemli ek düşüş sağlamıştır. Örneğin COD 295 mg/L'den 98,2 mg/L'ye, toplam sertlik 400 mg/L'den 56 mg/L'ye, kalsiyum sertliği 210 mg/L'den 53 mg/L'ye ve yağ-gres 15.033 mg/L'den 6 mg/L'ye inmektedir.

MBAS sonucunda neden özel bir dikkat gerekiyor?

MBAS çalışmanın ana hedeflerinden biridir; ancak kaynak bu parametre için birbirini tam olarak doğrulamayan birkaç sayı sunmaktadır. Tablo 3'te MBAS sırasıyla 32,2 → 30,5 → 27,6 → 19,0 → 1,05 olarak verilirken, aynı tabloda zeolit aşamasının giderimi %55,28 olarak yazılmıştır. Metin ise toplam sistem giderimini %93,42 olarak tanımlamaktadır. Özet ayrıca SDBS'nin 2,5 mg/L'den 1,25 mg/L'ye indiğini belirtmektedir.

Kaynak tablodaki 32,2 ile 1,05 değerleri doğrudan kullanılarak yapılan basit aritmetik kontrol yaklaşık %96,74 ham-su/son-çıkış farkına; yalnız 19,0 ile 1,05 arasındaki son aşama yaklaşık %94,47 farka karşılık gelmektedir. Bunların hiçbiri tabloda verilen %55,28 veya metindeki %93,42 ile tam olarak uyuşmamaktadır. Bu nedenle Verianla bu çalışmadan tek bir “kesin MBAS giderim yüzdesi” türetmemektedir.

Kaynak içindeki diğer sayısal tutarsızlıklar

Ekonomik analiz ne söylüyor?

Araştırmacılar önerilen sistem için bir yaşam döngüsü maliyet analizi gerçekleştirmiştir. Tablo 4'te ilk yatırım 1.200 USD, yıllık işletme ve bakım maliyeti 180 USD, yıllık gelir/tasarruf 1.980 USD, sistem ömrü 10 yıl, iskonto oranı %10 ve hurda/yeniden satış değeri 150 USD olarak alınmıştır.

Kaynakta net bugünkü değer için verilen denklem şu biçimdedir:

\[ NPV = \sum \left(\frac{RS-OMC}{(1+DR)^2}\right)-II+\frac{SV}{(1+DR)^2} \]

Geri ödeme süresi için:

\[ PP = \frac{II}{\sum(RS-OMC)} \]

Fayda/maliyet oranı için:

\[ BCR = \frac{\sum RS}{II+\sum OMC} \]

Burada II ilk yatırımı, OMC yıllık işletme ve bakım giderlerini, RS yıllık gelir veya su faturası tasarrufunu, LD sistem ömrünü, DR iskonto oranını ve SV yeniden satış/hurda değerini ifade etmektedir.

Çalışma bu girdilerle NPV'yi 11.024 USD, IRR'yi %149,98, geri ödeme süresini yaklaşık 1 yıl ve BCR'yi yaklaşık 5,28 olarak raporlamaktadır.

Bununla birlikte ekonomik bölümde önemli bir doğrulanabilirlik sorunu vardır. Metin, sistemin aylık 165 USD'lik su faturasının yaklaşık %60'ını tasarruf edeceğini belirtirken Tablo 4 yıllık tasarrufu 1.980 USD olarak kullanmaktadır. 1.980 USD, 165 USD × 12 ayın tamamıdır; %60'ı ise 1.188 USD'dir. Ayrıca filtre ortamının değiştirme sıklığı aynı bölümde önce 8 ay, daha sonra 10 ay ve tekrar 8 ay olarak yazılmıştır. Denklemlerde “CWW sistemi” yerine bazı yerlerde açıklanmayan “SFS” kısaltması kullanılmaktadır. Bu nedenle çalışmanın ekonomik sonuçları yazarların bildirdiği sonuçlar olarak aktarılmalı, bağımsız olarak doğrulanmış mali fizibilite değerleri gibi ele alınmamalıdır.

Sonuçların bilimsel sınırı

Deney, incelenen beş Amman oto yıkama istasyonunun atıksuları üzerinde çok aşamalı fiziksel arıtma ve zeolit adsorpsiyonunun güçlü kirletici azaltımı sağlayabildiğini göstermektedir. Özellikle son çıkıştaki COD, TSS, sertlik, yağ-gres ve kurşun değerleri kaynak tablodaki ham değerlere göre belirgin biçimde düşmektedir.

Bununla birlikte kaynak, tam ölçekli uzun dönem saha işletmesi, zeolitin adsorpsiyon kapasitesinin zamanla tükenmesi, medya rejenerasyonu, yatak kırılma eğrileri veya uzun süreli bakım performansı hakkında veri sunmamaktadır. Çalışmada patojenlere ilişkin doğrudan bir mikrobiyolojik analiz tablosu da bulunmamaktadır. Bu nedenle yalnız ölçülen parametrelerin standart karşılaştırmasından hareketle bütüncül sağlık güvenliği sonucu çıkarılmamalıdır.

Kaynak ve Yöntem Notu

Tam özgün çalışma adı: Sustainable surfactant removal and wastewater reuse in carwash systems using natural zeolite

Yazarlar ve sıra: Kharabsheh R.M., Awad A.A., Alhusban M.A. ve Bdour A.

Eş katkı/eş birinci yazarlık: Kaynakta belirtilmemiştir.

Sorumlu yazar: Bdour A.

Kurumlar: R&I Centre for the Conservation of Biodiversity and Sustainable Development (CBDS), Faculty of Forestry and Natural Environment Engineering, Universidad Politécnica de Madrid, İspanya; Middle East University, Faculty of Engineering and Design, Civil Engineering Department, Amman, Ürdün; Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, The Hashemite University, Ürdün.

DOI: 10.30955/gnj.06505

Dergi: Global NEST Journal

Cilt / sayı / makale: 27(1), 06505

Kaynak türü ve hakemlik: Hakemli özgün araştırma makalesi.

PDF'deki yayın bilgisi: Received 22/07/2024; Accepted 26/11/2024; Available online 28/11/2024. PDF'nin kendi bibliyografik satırı çalışmayı 2024 olarak göstermektedir.

Resmî yayın bağlantısı:Global NEST Journal — makale sayfası

Lisans/telif notu: İncelenen PDF “Copyright © 2024 Global NEST – All rights reserved” ibaresini taşımaktadır. Bu nedenle bu Verianla sürümünde kaynağın özgün grafik ve şekilleri bire bir kopyalanmamış; bilimsel veriler HTML tablolar ve çalışmaya dayanarak hazırlanmış açıklayıcı Verianla Live süreç gösterimiyle sunulmuştur.

Finansman: Kaynakta ayrı ve açık bir finansman beyanı bulunmamaktadır. Teşekkür bölümünde araştırmacılar Jordan University'deki meslektaş ve personele destekleri için teşekkür etmekte ve çalışmanın kısmen üniversite kaynakları kullanılarak gerçekleştirildiğini belirtmektedir.

Veri erişilebilirliği: İncelenen sürümde ayrı bir veri erişilebilirliği beyanı bulunmamaktadır.

Çıkar çatışması: İncelenen sürümde ayrı bir çıkar çatışması beyanı bulunmamaktadır.

CRediT/yazar katkıları: İncelenen sürümde ayrı bir CRediT veya ayrıntılı yazar katkı beyanı bulunmamaktadır.

Temel yöntemsel sınırlılıklar: Çalışma beş Amman oto yıkama istasyonundan alınan örneklerle sınırlıdır. Uzun dönemli tam ölçekli saha doğrulaması, zeolit yatağı ömrü ve rejenerasyon performansı sunulmamaktadır. MBAS değerleri ve giderim oranları, optimum sıcaklık/pH bilgileri, yeniden kullanım standardının yılı ve LCCA girdilerinde kaynak içi tutarsızlıklar bulunmaktadır. Mikrobiyolojik patojen giderimine ilişkin doğrudan sonuç tablosu sunulmadığından yeniden kullanım güvenliği yalnız çalışmada ölçülen parametreler çerçevesinde yorumlanmalıdır.

İçerik yöntemi: Bu Verianla makalesindeki bilimsel deney, yöntem, sayısal bulgu ve sınırlılıklar yüklenen çalışmaya dayanmaktadır. Dış kaynaklardan yeni deneysel sonuç veya bilimsel mekanizma eklenmemiş; dış doğrulama yalnız bibliyografik kimlik ve yayın durumunun kontrolünde kullanılmıştır.