Sağlıktaki Uygulamalar: Özel Su ve Musluk Suyu
Temel ihtiyacımız olan su, temin edilişinden tüketimine kadar olan aşamada yeterince hijyenik değil ise sağlığımız için büyük tehdit oluşturur. Tüketilen suyun arıtılmadan atık su olarak dışarıya deşarj edilmesi de ayrı bir tehdit unsurudur.
Hastane Atıksuyu
Hastane atıksuları laboratuarlar, araştırma birimleri, ameliyathaneler, poliklinikler ve ilaç kullanımı gibi pek çok kaynaktan gelen makro ve mikro kirleticileri içermektedir. Tedavi ve sterilizasyon amacıyla kullanılan kimyasal maddeler, farmasotikler ve kişisel bakım ürünleri (PPCP’ler), solventler, radyonükleidler, endokrin bozucular, dezenfektanlar ve ağır metaller hastaneler yoluyla kanalizasyon sistemlerine karışmaktadırlar. Bu tür mikro kirleticileri atıksulardan gidermek için konvansiyonel atıksu arıtma sistemleri yetersiz olduğundan ileri arıtma sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.
Özellikle PPCP’ lerin gideriminde adsorpsiyon ve iyon değiştirme gibi kimyasal yöntemlerin yanı sıra ileri oksidasyon prosesleri ile membran filtrasyon prosesleri gelecek vaat etmektedir. Yüksek organik madde gideriminin yanı sıra arıtımı zor olan atıklara uygulanabilmesi, düşük çamur üretimi, çıkış suyunun yüksek kalitede dezenfeksiyonu ve düşük alan ihtiyacı membran proseslerinin önemli avantajlarıdır.
Hastane atıksularında makro ve mikro kirleticiler
Hastane atıksularında mikron boyutunda bulunan ve metabolize olmaları zor olan mikro kirleticilerin yanı sıra daha büyük boyutta bulunan ve arıtma tesislerinde giderimleri daha kolay olan kirleticiler makro kirleticiler olarak gruplandırılabilirler.
Makro Kirleticiler:
- Fizikokimyasal Makro Kirleticiler
Bilinen fizikokimyasal parametreler sudaki organik kirliliğin göstergesidir. Hastane çıkış sularının temel fizikokimyasal parametreleri BOİ5, KOİ, AKM ve TKN olup, karakterizasyon için sadece bu parametreler yeterli değildir. Belirli periyotlarda AKM’den dolayı önemli bir ekotoksisite seviyesi oluştuğunu görğlmektrdir. Ayrıca hastanelerdeki aktivitelere bağlı olarak gün içinde önemli dalgalanmalar meydana gelmektedir. Bu dalgalanmalar, vardiya değişimi, temizlik ve bakım, ameliyathane temizliği, gece faaliyetleri gibi hastane aktiviteleriyle ilişkilidir.
- Mikrobiyolojik Makro Kirleticiler
Suların değişik amaçlarla kullanımında mikrobiyolojik kalitenin bilinmesi gereklidir. Patojenik bakteri ve virüslerin ayrı ayrı tayini zaman ve maliyet gerektirdiğinden sulardaki fekal kirlenme biyolojik ve kimyasal indikatörler ile tayin edilir. Biyolojik indikatörler toplam koliformlar, fekal koliformlar, fekal streptokoklar ve anaerobik bakterilerdir. Toplam koliformlar, aerobik ve fakültatif anaerobik, gram negatif, sporsuz, çubuk şeklindeki bakterilerdir.
Mikro Kirleticiler:
Biyoparçalanabilirlikleri çok zor olan mikro kirleticilerin en önemli kaynağı hastane atıksularıdır. Aynı zamanda hayvan çiftliklerinde, tarımda ve veterinerlikte kullanılan tedavi amaçlı, büyüme düzenleyici ilaçlar ve gübreler de etkili olmaktadır (Kümmerer, 2001). Mikro kirletici sınıflarına göre hastane atıksularında tespit edilen kirleticiler; analjezikler, antibiyotikler, antikonvülzanlar, sitostatikler, hormonlar, β-Blokerler, ICM, AOX, ağır metaller (Hg, Pt, Gd vb.), antihipertansifler, antihistaminler, yağ düzenleyiciler, deterjanlar/antiseptikler, uyarıcılar, klorofenoller, serbest klor reaktifleri ve ağartma maddeleri veya organik iyot içeren röntgen kontrast maddeleri gibi teşhisler ilgili diagnostikler ve aromalardır.
- Farmasotikler ve Kişisel Bakım Ürünleri (PPCP’ ler):
Hastane atıksularında tahmin edilen bazı antibiyotik konsantrasyonları; β-lactam antibiyotikleri için 20-80 µg/L, siprofloksasin için 2-83 µg/L aralığında ölçülmüştür. Belediye atıksularında ise bu değer 50 µg/L’ye yaklaşmaktadır. Tedavi ve koruma amaçlı en önemli grup olan tetrasiklinler de atıksuya yüksek oranlarda karışan yarı ömrü yüksek antibiyotiklerdir. Bazı antibiyotikler de arıtma tesislerinde bulunan aktif çamura adsorplanarak, biyolojik arıtmada bozukluk ve dirence neden olabilmektedir. Farmasotikler içerisinde sitostatikler, hücre gelişimini durduran ve hasta idrarında yüksek oranda bulunan ilaçlardır. Çevre ve insandaki risk potansiyeli açısından bakıldığında sitostatikler ilaçların en önemli grubudur.
Hastanelerde anestezi için organik floro/kloro bileşikleri kullanılmaktadır. Bu bileşikler atmosfere yayılarak ozon tabakasının incelmesi ve küresel ısınmaya sebep olurlar. İnvazif anestezi için ise alkil fenol bileşikleri kullanılmaktadır. Bunlar atıksulara karışmakta olup en önemlisi propofol’ dür.
- Radyoaktif Maddeler ve AOX’ ler:
Hastanelerde röntgen filmi çekimlerinde ve kanser, guatr gibi bazı özel hastalıkların tedavilerinde radyoaktif maddelerin kullanıldığı bilinmektedir. Sterilizasyonda kullanılan dezenfektanlar ile teşhis ve tedavi amacıyla hastalara verilen birçok ilaç gerek hastane içinde gerekse hastane dışında idrar yoluyla atıksulara karışmaktadır.
- Dezenfektanlar:
Dezenfektanlar geniş miktarlarda hastanelerde yüzey, alet ve cilt dezenfeksiyonunda kullanılmaktadır. Hastanenin boyutuna ve tüketime göre drenaj ağlarındaki dezenfektan konsantrasyonu 2-200 mg/L arasındadır. Arıtma tesislerinde kolay parçalanan alkoller ve aldehitler ile parçalanması daha zor klorofenoller gibi klor içeren bileşikler dezenfektan etken maddesi olarak kullanılmaktadır.
- Metal ve Ağır Metaller:
Ağır metaller, atomik ağırlığı 63,5-206 arasında değişen, yoğunluğu 5gr/cm3 ’ ten büyük elementlerdir. Bu gruba Pb, Cd, Cr, Fe, Co, Cu, Ni, Hg, As, Pt ve Zn olmak üzere 60’tan fazla metal dahildir. Hastane laboratuarları atıksularında bulunan metal ve ağır metal iyonları en önemli mikro kirletici grubudur. Bu kirleticilerin büyük çoğunluğu arıtma sistemlerindeki biyolojik aktiviteyi rahatlıkla inhibe edebilecek kabiliyete sahiptir. Ağır metallerin ekolojik ve insan sağlığı açısından sorun teşkil etmesi, onların biyolojik bozulmaya uğramamasından ve taşınabilir kirleticiler olmasından ileri gelir.
- Endokrin Bozucular:
Su kalitesi ile ilgili gelişmiş ülkelerde son yıllarda gündeme gelen kirleticiler arasında endokrin sistemini bozabilecek kimyasallar da yer almaktadır. İkincil atıksu arıtımı ile yeterli olarak giderilemeyen bu kirleticiler için üçüncül arıtım (çoğunlukla membran prosesleri veya aktif karbon adsorpsiyonu) gerekmekte, bu da atıksu geri kazanım maliyetlerini artırmaktadır. Arıtım sırasında biyolojik veya fizikokimyasal bozunmalarla da orjinal bileşikten belki daha tehlikeli yan ürünler veya metabolitler de oluşabilmektedir. Alıcı ortamlara deşarj edilen bu kirleticiler nihai olarak besin zincirine kadar ulaşmaktadır.
Hastane atıksularının arıtma seçenekleri
Hastane atıksuyu arıtımı için çeşitli senaryoların geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Bu senaryolar 4 grupta incelenebilir:
1- Çevreye direkt deşarj,
2- Belediye atıksu arıtma tesislerinde birlikte arıtım,
3- Yerinde atıksu arıtımı ve sonrasında çıkış suyunun çevreye deşarjı,
4- İlk olarak yerinde ve sonra belediye atıksu arıtma tesisinde arıtım.
- Fizikokimyasal Arıtma:
Fizikokimyasal arıtma proseslerinin başlıcalarından olan koagülasyon-flokülasyon ve flotasyonun uygulama alanları; kanalizasyon sistemlerine deşarj öncesi endüstriyel atıksuların ön arıtımı, kentsel atıksuların ön ve üçüncül arıtımı ve içme suyu arıtma tesisleridir.
- Biyolojik Arıtma:
Hastane atıksularının arıtımında biyolojik arıtımın rolü büyüktür. Ancak birincil biyolojik arıtım bunun için yeterli değildir.
- İleri Oksidasyon Prosesleri (İOP):
Atıksulardan farmasotik gideriminde kullanılan ileri oksidasyon prosesleri %90’nın üzerinde giderim verimi sağlamaktadır. Bazı antibiyotikler (trimetoprim, sulfametoksazol, klaritromisin, eritromisin, roxitromisin gibi), antienflamatuar bileşikler (diklofenak, indomethazin gibi) ve kas kasılmasını önleyen antikonvülzanlar moleküler ozona karşı reaktiftir. Fakat anksiyete etken maddesi diazepam, analjezik ibuprofen, gibi bileşikler ise ozona karşı dirençlidir. İleri oksidasyon prosesleri ile arıtımda verimi etkileyen faktörler; farmasotik bileşiklerin konsantrasyonu ve bozunma derecesi, oksidasyon dozu, atıksu kalitesi parametreleri ve işletme şartlarıdır.
Ozon tabanlı gelişmiş oksidasyon prosesleri (O3/H2O2, O3/UV), fenton tipi prosesler ve fotokimyasal İOP genellikle fotonla başlatılan karbon-halojen bağlarının bölünmesini ve serbest hidroksillerin oluşumunu artırdığı için sadece ozonlamadan daha etkilidir. Bundan dolayı hastane atıksularındaki kalıcı maddelerin giderimi için bu tür sistemler önerilmektedir.
- Dezenfeksiyon:
Atıksuların dezenfeksiyonunda klorun kullanımı oldukça yaygındır. Ancak klorla dezenfeksiyonda, istenmeyen dezenfeksiyon yan ürünleri (DBP) oluşmaktadır. Ayrıca koliform veya patojenik bakterilere göre toleransları çok yüksek olan virüslerin dezenfeksiyonla giderimi daha düşüktür. Hastane atıksularının dezenfeksiyonunda enfekte hastalık nedeni olan patojenik mikroorganizmaların yayılımını önlemek amacıyla kullanılan bir diğer dezenfektan madde ise sodyum hipoklorittir.
- Ekilmiş Sulak Alanlar İle Doğal Arıtma:
Bu tür sistemler fotoliz, bitki alımı, mikrobiyal bozulma ve toprağa emilimi içeren bir dizi mekanizma aracılığıyla hastane kaynaklı farmasotiklerin giderimini amaçlamaktadır. Yatay ve düşey yüzeyaltı akışa dayalı bu sistemlerde aerobik, anaerobik ve anoksik şartlarda bitki kökleri ile kirleticiler giderilmektedir.
- Membran Filtrasyon:
Membran filtrasyonu, partikül maddelerin, kolloidlerin, büyük moleküllerin, iyonların, askıda katı maddelerin ve çözünmüş maddelerin ayırımı amacıyla kullanılan bir teknolojidir. Membranlarla ayırma işlemi büyük ölçüde süzüntü bileşenleri ve membran materyali arasında fiziko-kimyasal etkileşimlere bağlı olup en yüksek seçiciliğe sahip ayırma prosesleri ile ilişkilidir.
-Mikrofiltrasyon ve Ultrafiltrasyon:
Gözenek çapları 0,01-5 µm arasında değişen, membran filtrasyon tekniklerinden biri olan MF membranlarında ayırma işlemi elek mekanizmasına dayanır ve büyüklüğü gözenek çapından daha fazla olan maddeler membran tarafından tutularak sudan ayrılır. Daha çok partiküllerin ve mikroorganizmaların gideriminde kullanılır.
-Nanofiltrasyon ve Ters Ozmoz:
Hastane atıksularında yoğun olarak bulunan farmasotiklerin %90 oranında giderimini sağlayan bir diğer filtrasyon prosesi nanofiltrasyon (NF)’ dur. NF ile atıksu; adsorpsiyon, elekten geçirme ve elektrostatik itme aşamalarından geçmektedir. NF ile giderim verimi atıksudaki mikro kirleticilerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, membran özellikleri ve membranların işletme şartlarıyla ilişkilidir. NF membranlar sıvı akımında küçük organik kirleticileri ve çok değerlikli iyonları kolaylıkla ayırabilir.
NF, 200-1000 gr/mol arasında moleküler cut-off değeri gösterdiğinden, özellikle UF ve TO arasında atıksuların arıtımında gelecek vaat etmektedir. TO prosesi ise, sudan çözünmüş türlerin ve tek değerlikli iyonların uzaklaştırılmasında etkili bir prosestir.
-Membran Biyolojik Reaktörler:
Yüzey ve içme suları, evsel ve endüstriyel atıksu arıtımında MBR’ ların dünyada her geçen gün önemi artmaktadır. MBR, konvansiyonel aktif çamur sistemi ve ileri membran teknolojisinin iyi bir entegrasyonu olduğu için, çamur ve hidrolik alıkonma süresi kontrolünü ve reaktörde biyokütlenin yüksek konsantrasyonda tutunmasını sağlar. MBR hastane atıksularının arıtımında anahtar bir role sahip olduğundan yüksek miktarda mikroorganizma giderimi de sağlar
