Sulardaki Bakteri ve Virüslerin Morötesi Işınlar ve Hidrojen Peroksitle Giderilmesi

Sulardaki Bakteri ve Virüslerin Morötesi Işınlar ve Hidrojen Peroksitle Giderilmesi
Yazar : Dr. Ufuk ALKAN

Bakteri ve virüs gideriminde etkili olan morötesi radyasyonu, son yıllarda içme suyu ve atıksu arıtımında kimyasal dezenfektanlara alternatif bir metot olarak kullanılmaya başlanmıştır. Kanserojenik yan ürünler oluşturmaması ve düşük maliyetli olması, morötesi dezenfeksiyonunun kullanımını cazip hale getirmektedir. Morötesi radyasyonu; mikroorganizmaların hücrelerinde önemli değişliklere neden olarak onları etkisiz hale getirmektedir.



Morötesi ışınları bu işi hücre duvarından nüfuz edip DNA çoğalmasını engelleyerek yapmaktadır. Sularda dezenfeksiyon için gerekli olan morötesi (UV) ışın miktarı, suyun UV geçirimine ve mikroorganizmaların direncine bağlı olarak değişmektedir. UV geçirimi düşük olan suda, mikroorganizmalara ulaşan UV ışını miktarı da az olmaktadır. Sertlik, demir, askıda katı madde ve hümik madde miktarı sulardaki UV geçirimini etkileyen parametrelerdir.



Hayvansal ve bitkisel materyallerin ayrışması ile oluşan hümik maddeler doğal sularda bulunan en önemli UV ışını emicileridir. Hümik maddeler, yüksek molekül ağırlığına sahiptirler ve normal şartlarda mikroorganizmalar tarafından bozunması zordur.



Hümik madde içeren sulara UV dezenfeksiyonu uygulanırken hümik maddelerin olumsuz etkilerinin ortadan kaldırılabilmesi için son yıllarda ileri oksidasyon prosesleri uygulanmaya başlanmıştır. Içme sularının dezenfeksiyonunda hidrojen peroksit tek başına kullanıldığında, mikroorganizmaların etkisiz hale getirilmesi, meydana gelen serbest oksijen radikalleri sayesinde gerçekleşmektedir.



Ancak etkili bir bakteri ve virüsleri etkisiz hale getirmek için yüksek konsantrasyonlar ve uzun temas süreleri gerekmektedir. Bu sebeple hidrojen peroksit, içme suyu arıtımında daha çok UV radyasyonu ile birlikte kullanılmaktadır.



Yüksek dozlardaki UV radyasyonu, sulardaki hümik maddeleri ayrıştırabilmekte ve böylece sulardaki çözünmüş organik karbon (ÇOK) miktarı da azalmaktadır. Fakat dezenfeksiyon amacıyla daha düşük dozlarda uygulanan UV radyasyonu, tek başına içme sularının ÇOK miktarında herhangi bir değişikliğe sebep olmamaktadır. Oysa hümik karakterdeki sulara, UV dezenfeksiyonu sırasında hidrojen peroksit ilave edilmesiyle meydana gelen OH radikalleri ile, kısa temas sürelerinde bile renk giderimi sağlanabilmektedir.



Böylece dezenfeksiyon verimi arttırılabilmektedir. Uludağ Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü`nde yaptığımız çalışmada, içme sularının UV ve hidrojen peroksitle dezenfeksiyonu sırasında hümik maddelerin etkisi incelenmiştir. Farklı konsantrasyonlarda hümik asit içeren sularda toplam koliformların giderim değerleri belirlenmiştir. Ayrıca farklı konsantrasyonlarda hümik asit içeren suların, UV/hidrojen peroksit dezenfeksiyonu sonrası oluşabilecek yeniden bakteriyel çoğalma potansiyeli araştırılmıştır.



Elde edilen sonuçlar temas süresi arttıkça bakteri gideriminin de arttığını göstermektedir. Özellikle hümik madde içermeyen suların yüksek UV dozlarında dezenfeksiyonu ile elde edilen giderim oldukça yüksek değerlere ulaşmıştır. Buna karşın, hümik asit konsantrasyonunun artışı ile UV/H2O2 dezenfeksiyonu sonrası elde edilen giderimler azalmıştır. Hümik asit içermeyen suda en yüksek UV dozu uygulaması sonrası belirlenen bakteri giderimi, en düşük UV dozu uygulaması sonucu elde edilen bakteri gideriminden 4-5 kat daha fazladır.



İçme sularının dezenfeksiyonunda UV radyasyonu kullanılmasının birçok avantajı olmasına rağmen, dağıtım sistemlerinde dezenfeksiyon sürekliliğinin sağlanamaması, suya ilave kimyasalların eklenmesini gerektirmektedir. Bu çalışmada UV radyasyonu ile birlikte H2O2 kullanılarak dezenfeksiyon sürekliliğinin sağlanması amaçlanmış, bu nedenle dezenfeksiyondan sonra oluşabilecek yeniden çoğalma potansiyeli belirlenmiştir. Dezenfeksiyon işleminin hümik asit içeren sularda daha az etkili olduğu açıkça görülmektedir.



İçme sularının UV ışını ile dezenfeksiyonunda ham suyun özellikleri büyük önem taşımaktadır. Özellikle askıda katı madde ve hümik madde içeriği dezenfeksiyon veriminin düşmesine neden olmaktadır. Hümik asit içeren sulara UV radyasyonu uygulanmasıyla UV ışınının büyük bir kısmı humus molekülleri tarafından emilmektedir. Dolayısıyla humik asit varlığında mikroorganizmaları etkisizleştiren UV ışını yoğunluğu azalmaktadır. Çalışmadan elde edilen bulgular UV/H2O2 prosesinin hem organik madde oksidasyonunda hem de dezenfeksiyonda etkili olduğunu göstermektedir.



Mikroorganizmaların etkisizleştirilmesinde OH radikallerinin yanı sıra UV ışınının ve H2O2 bozunumuyla oluşan serbest oksijen radikalinin de etkisi söz konusudur. UV/H2O2 dezenfeksiyonunun hemen sonrasında örneklerde belirli sayılarda toplam koliform bulunduğu tespit edilmiştir . Ancak 24 saatlik karanlık inkübasyonu sonunda örneklerdeki bakterilerin tamamı etkisiz hale gelmiş ve su örneklerindeki toplam koliform tamamen kaybolmuştur. Drogui ve arkadaşlarının yaptığı araştırmada hidrojen peroksitin suda 20 saat kalabildiği, bakterilerin ise 5 saatten az bir sürede önemli oranda azaldığı tespit edilmiştir.



Serbest oksijen radikalleri hücre zarından geçerek hayati merkezlere ulaşmış ve tamamen hücre yıkımına neden olmuştur. UV/H2O2 uygulamasının, gerek etkin bakteri giderimi sağlaması, gerekse kısa temas sürelerinde bile hidroksil radikalleri yardımıyla hümik asitleri okside etmesi bu prosesin ön dezenfeksiyonda kullanımını cazip hale getirmektedir. Böylelikle klorlama sonrasında meydana gelebilecek kanserojenik dezenfeksiyon yan ürünlerinin oluşumu kontrol altına alınabilecektir.



Bu çalışma sonucunda H2O2 varlığında gerçekleştirilen UV dezenfeksiyonu ile etkin bir bakteri gideriminin elde edildiği, ancak sudaki humik asitlerin özellikle yüksek konsantrasyonlarda toplam koliform giderimini olumsuz etkilediği belirlenmiştir. Bu tür dezenfeksiyon prosesleri sonrasında dezenfeksiyon etkisinin devam etmesi için klorun ikincil dezenfektan olarak kullanılması önerilmektedir. Bu durum dağıtım sisteminde mikroorganizmaların yeniden çoğalmasının kontrol altına alınması açısından önem taşımaktadır.