Havaalanı Atıksularının Arıtılması
Airport Wastewater Treatment

Ulaşım sektörünün en önemli ve vazgeçilmez sektörlerinden birisi havacılık endüstrisidir. Gerek iç gerekse dış hat taşımacılığındaki artış, havacılık sektöründe hem ulusal hem de uluslararası bir rekabete neden olmaktadır. Söz konusu bu rekabet ve talep artışı, kaliteli hizmet anlayışını da beraberinde getirmektedir. Dünya ekonomisinin en hızlı gelişen temel endüstriyel sektörlerinden birisi olan havacılık sektöründeki bu potansiyel gelişme; ekonomik, turistik ve sosyal faydalarının yanında, doğrudan ya da dolaylı olarak çevre kirliliğine neden olmaktadır.

Havaalanlarında, özellikle uçak gövde yıkama, kaplama ve boyama gibi çeşitli proses işlemleri neticesinde meydana gelen atıksular, yüksek miktarda temizleme kimyasalı, yağ ve gres (Y&G), jet yakıtı, hidrolik sıvısı, boya kalıntıları ve ağır metal ihtiva etmektedir. Proses işlemleri neticesinde meydana gelen bu atıksuların doğrudan alıcı su ortamına verilmesi, alıcı su ortamı üzerinde son derece toksik etki göstermekte ve yüksek miktarda biyokimyasal oksijen ihtiyacına (BOİ) neden olmaktadır. Bu toksik maddelerin sedimentlerde birikmesi uzun vadeli kirlenmeye yol açmaktadır. Ayrıca bu zehirli maddeler, oksijen transferini engelleyerek balık ölümlerine de sebep olmaktadır. Örneğin, bir milyon litre (bin metre küp) içme suyu kaynağına yalnızca bir litre atık yağ deşarjı ile söz konusu su kaynağı kullanım dışı kalmaktadır [1]. Havalanlarında özellikle uçak gövde yıkama, motor bakım, parça temizleme gibi işlemler neticesinde oluşan atıksular, bir çok kirletici parametrenin bir arada bulunduğu non-homojen toksik sulardır. Bu atıksuların düzensiz ya da kontrolsüz bir şekilde alıcı su ortamlarına deşarjı, kirliliğin daha geniş bir alana yayılmasına sebep olmaktadır. Bu durum çevre açısından; alıcı ortamdaki kirlilik yükünün artışı, mikrobiyal aktivitenin engellenmesi, ekolojik dengenin bozulması, yeraltı sularının kirlenmesi ve toprağın biyolojik yapısının tahrip edilmesi gibi istenmeyen sonuçlar meydana getirmektedir.

Havalanlarında parça yıkama işlemlerinden kaynaklanan atıksular, oldukça yüksek miktarda kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), yağ ve gres (Y&G), askıda katı madde (AKM) konsantrasyonlarına sahiptir. Kış aylarında havaalanlarında ve uçak foseptiklerinde kullanılan buzlanmayı önleyici (de/anti icing) ve koku giderici kimyasallar da çevre açısından son derece toksik özelliktedir [2]. Bunun yanında metal kaplama, pas giderme, bakır kaplama/sıyırma işlemleri sonucunda çıkan atıksular siyanür (CN), krom (Cr), kurşun (Pb) ve çinko (Zn) gibi toksik metaller ihtiva etmektedir. Ayrıca, boyama işlemlerinden kaynaklanan atıksular organik solventler, fenol ve kresol içermektedir. Bu maddeler su kaynaklarında istenmeyen tad ve koku oluşuma sebep olmakta ve çamur çürütme işlemlerinde bakteriyel aktiviteyi engellemektedir. Havaalanlarında uçakların ve diğer hizmet araçlarının temizlenmesi sonucunda oluşan atıksular yağ, gres ve/veya deterjan içermektedir. Özellikle atıksudaki yağ ve gres tabakası, arıtma tesislerinin koagülasyon ve flokülasyon ünitelerindeki pıhtılaştırıcıların verimini olumsuz yönde etkilemekte ve aynı zamanda ekipmanlarda tıkanmalara sebep olmaktadır [3].

Uçak yıkama işlemi (Şekil 1) neticesinde oluşan atıksuların karakteristik özellikleri yıkama teçhizatına ve prosedürlerine, kullanılan deterjanın miktarına ve türüne, yıkama suyunun sıcaklığına, uçak tipine ve büyüklüğüne bağlı olarak değişim göstermektedir. Tablo 1'de bazı hava kuvvetleri üslerindeki çeşitli uçak tiplerine göre yıkama suyu değişim miktarları ve yıkama süreleri yaklaşık olarak verilmiştir [5]. Harcanabilecek yıkama suyu hacmi ile uçak büyüklüğü arasında bir ilişki kurulabilmesi amacıyla, Şekil 2'de örnek olarak tipik bir C-130 askeri nakliye uçağının boyutları gösterilmiştir [6]. Yıkama suyunun özelliği, yıkama işlemi sonucunda oluşan atıksudaki toksik metal içeriği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Örneğin yıkama işleminde korozif suların kullanılması, özellikle bakır ve galvanize borularda ve yıkama suyu tesisatında ağır metallerin çözünmesine sebep olmaktadır. Bunun sonucunda da üretilen atıksudaki ağır metal konsantrasyonu artmaktadır. Havaalanlarında, uçakların jet ve turboprop motorları ve motor bileşenleri genellikle ayrı olarak yıkanmaktadır. Bu motorların yıkanması sonucunda oluşan atıksu hacmi 75–150 litre arasında değişmektedir. Motor yıkama işlemi neticesinde oluşan atıksu hacmi düşük olsa da bu sulardaki ağır metal konsantrasyonu oldukça yüksektir. Örneğin, C-130 askeri nakliye uçağının motor yıkama işleminde üretilen atıksular yüksek miktarda nikel (Ni) ve kadmiyum (Cd) ihtiva etmektedir [5].

Tablo 1. Çeşitli uçak tiplerine göre bazı üslerdeki yıkama süresi ve yıkama çıkış suyu miktarları [5]

Hava Üssü Uçak Tipi Yık. Süresi (saat) Yık. Suyu (Litre)

Kirtland C-130 7 15141

McChord C-130 4 1136

Yokota C-130, C-9 8 1514

Elmendorf C-130, F-15 2 2271

Tyndall F-15 6 1892

Luke F-16 4 757

Keflavik HH-60, F-15 3 1324

Eilson KC-135R 8 1892

Randolph T-1 4 30282

Laughlin T-37, T-38, T-1 2-3 7570

Şekil 1. Bir askeri uçağın basınçlı su ile yıkama işlemi (bkz sayfa 43) [4]

Şekil 2. Tipik bir C-130 askeri nakliye uçağının boyutları [6]

Havaalanlarından kaynaklanan atıksularda bulunan asidik ve alkali maddelerin, yağ ve gresin arıtma tesisindeki diğer tasfiye birimleri ve özellikle biyolojik arıtma ünitesi üzerindeki olumsuz etkilerini bertaraf etmek amacıyla öncelikle mutlaka bir ön arıtma işlemine tabi tutulması gerekmektedir. Bu tip atıksuların ön arıtma işlemine tabi tutulması, ikincil arıtma kademeleri üzerindeki kirlilik yükünün azaltılmasını sağlayacak, aynı zamanda tesiste üretilen çamur miktarını da düşürecektir. Özellikle bu atıksuların dengeleme havuzlarında toplanmasından önce mutlaka ön arıtımı yapılmalıdır. Havaalanı atıksularının arıtımı; fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtma tekniklerinin veya üçüncül tip arıtma teknolojilerinin çeşitli kombinasyonları ile gerçekleştirilebilir. Fiziksel arıtma işlemleri; dengeleme havuzları, ızgara sistemleri, kum tutucular, çökelme havuzları, yüzdürme sistemleri, çözünmüş hava flotasyonu ve ağırlık prensibine dayanan ayırma sistemleri gibi bir çok farklı üniteyi içermektedir. Kimyasal arıtma işlemleri ise özellikle pH nötralizasyonu işlemi, yağ ve gres emülsiyonlarının parçalanması, askıda ve kolloidal katıların koagülasyonu ve flokülasyonu, siyanür oksidasyonu, krom giderimi ve ağır metallerin çeşitli kimyasal maddelerin ilavesi ile çöktürülmesi gibi işlemlerden meydana gelmektedir. Oluşan atıksulardaki organik bileşikler de biyolojik arıtma prosesleri ile giderilebilmektedir. Biyolojik arıtma prosesi, özellikle aktif çamur sistemi ve damlatmalı filtreler gibi bir çok tasfiye yöntemi ile sağlanmaktadır. Üçüncül tip arıtma işlemleri için de iyon değiştirme, hava ile sıyırma ve adsorpsiyon gibi çeşitli metodlar uygulanmaktadır.

Robin Hood Uluslararası Havaalanı'nın (Doncaster Sheffield, United Kingdom) apron ve pist yüzeyindeki buzlanmayı önleyici (de/anti icing) kimyasalların ve uçak foseptiklerinin arıtılmasında ControlStar®'ın önerdiği ardışık grup reaktör sistemi (Sequencing Batch Reactor, SBR) ve bunu izleyen hızlı karbon filtre (Rapid Gravity Carbon Filter, RGCF) sistemi kullanılmaktadır [7]. Söz konusu proseste SBR sistemindeki biyo-oksidasyon işleminden sonra, RGCF'de katı maddelerin ve çözünmüş organiklerin giderimi gerçekleşmektedir. Güney Kore'deki In-Cheon Uluslararası Havaalanı'ndaki atıksu arıtma tesisinde aktif karbon filtrasyonu, dezenfeksiyon ve ileri biyolojik nütrient giderimi uygulanmaktadır [8]. Albany Uluslararası Havalanı'nında (New York) buzlanmayı önleyici kimyasalları ihtiva eden atıksuların arıtılmasında anaerobik (havasız) akışkan yataklı reaktör sistemi (Anaerobic Fluidized Bed Reactor, AFBR) kullanılmaktadır [9]. JFK Havaalanında (New York) yüksek miktarda Methyl tert-Butyl Ether (MtBE) kimyasal maddesi ile kontamine olmuş yeraltı sularının arıtılmasında, Hydroxyl Systems tarafından önerilen arıtma sistemi Kasım 1999'dan beri kullanılmaktadır (Not: MtBE kimyasalı hakkında ayrıntılı bilgi için Ref. [10]'a bakılması tavsiye edilmektedir). Bu sistemde arıtma prosesi, birbirini izleyen üç kademeden meydana gelmektedir. Birinci modülde yağ ve su ayırma, askıda katı maddelerin (AKM) giderilmesi ve emülsiyon kırma işlemleri gerçekleştirilmektedir. İkinci modül ise çözünmüş organiklerin giderilmesi amacıyla ileri oksidasyon teknolojisi (Advanced Oxidation Technology, AOT) ve biyolojik arıtma sistemlerinin bir kombinasyonu şeklinde tasarlanmıştır. Bu modülde MtBE oksidasyonu amacıyla ozon ve hidrojen peroksit kullanılmaktadır. MtBE oksidasyonu neticesinde yan ürün olarak aseton meydana gelmektedir. Son kademede ise askıda büyüme (attached-growth) prensibine göre çalışan biyoreaktör sistemi ile bir önceki modülde yan ürün olarak meydana gelen aseton biyolojik olarak parçalanmakta ve çıkış kalitesi standardına ulaşılmaktadır. Söz JFK Havalanında uygulanan arıtma sistemine ait akım şeması Şekil 3'te gösterilmiştir [11].

Şekil 3. JFK Havaalanında MtBE ile kontamine olmuş yeraltı sularının arıtılmasında kullanılan arıtma sistemi akım şeması [11]

Şekil 4'te, metal kaplama ve pas giderme gibi işlemler sonucunda oluşan kromlu (Cr) atıksulardan kromik asidin geri kazanılması ve bu atıksulardan kimyasal olarak krom giderilmesine ait örnek akım şemaları verilmiştir. Şekil 5'te ise yine çeşitli kaplama işlemleri neticesinde meydana gelen siyanürlü (CN) atıksuların alkali klorlama metodu ile arıtılmasına ait örnek bir akım şeması gösterilmiştir [3].

Şekil 4. Kromik asit geri kazanımı ve kromlu atıksuların kimyasal arıtımı [3]

Şekil 5. Alkali klorlama metodu ile siyanürlü atıksuların tasfiyesi [3]

Havalanı atıksularının arıtımında, söz konusu tasfiye sistemlerinden en yüksek verimin alınabilmesi için atıksuların karakterizasyonu detaylı bir şekilde analiz edilmeli ve istenen çıkış kalitesi göre en uygun ve en ekonomik arıtma sistemi tasarlanmalıdır. Söz konusu arıtma ünitelerinin periyodik bakımlarının yapılması, personel eğitiminin sağlanması ve belirlenen sıklıklarla alınan numunelerin analizi ile sistem performasının izlenmesi, sürdürülebilir bir arıtma açısından son derece önemlidir. Bu amaçla, havalanları içinde atık miktarının minimizasyonu amacıyla Kirlilik Önleme Politikası (Pollution Prevention Policy) oluşturulmalı ve özellikle atıkların kaynakta azaltılması amacıyla bir atık yönetim hiyerarşisi geliştirilmelidir [12]. Bunun yanında, çeşitli proses tiplerinde yapılabilecek bazı modifikasyonlar (örneğin sıcaklık, basınç, bekletme süresi ve ekipman değişiklikleri, otomasyon sisteminin uygulanması) ile oluşacak atık miktarının azaltılması ve geri kazanım imkanlarından daha fazla faydalanmak amacıyla yeni ve ekonomik proses tipleri araştırılmalıdır.

REFERANSLAR

[1] Recycling İstanbul (2004), www.recyclingistanbul.com/?sayfa=haber_detay&id=19

[2] Dinçer, A.R., Yüzbaşıoğlu, Ç. (2004) “Havaalanı Atıksuları Proses Profili ve Karakterizasyonu”, Çevre 2004, 1. Ulusal Çevre Kongresi, Ekim 13-15, Available online: public.cumhuriyet.edu.tr/~cevre2004/pdf/537-543.pdf

[3] US. Department of Transportation Federal Aviation Administration (1991) “Management of Airport Industrial Waste”, AC No: 150/5320-15, Available online: www.faa.gov/airports_airtraffic/airports/ resources/advisory_circulars/media/150-5320-15/150_5320_15.PDF

[4] Hydro Engineering, Inc. (2004) “Aircraft Washing Systems and Hanger Modifications”, Available online: http://www.hydroblaster.com/images/KULIS3-2004-33_000.JPG

[5] Department of the Air Force (1999) “Engineering Technical Letter (ETL) 99-1 (Change 1): Treatment and Disposal of Aircraft Washwater Effluent”, Available online: www.afcesa.af.mil/userdocuments/ publications/ETL/ETL%2099-1.PDF

[6] Federation of American Scientists, FAS (2000) Available online: http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/c-130.htm

[7] Controlstar® Systems, Downloads, Report on Robin Hood Airport, Available online: http://www.controlstar.com/downloads/emailRHA.pdf

[8] Water Technology, In-Cheon International Airport Wastewater Treatment Plant, South Korea, Available online: http://www.water-technology.net/project_printable.asp?ProjectID=215

[9] Gibson, T. (2004) “Progressive Engineer, Let the Bugs Do the Work”, Available online: http://www.progressiveengineer.com/PEWebBackissues2002/PEWeb%2030%20Sep%2002-2/Albany.htm

[10] ATSDR (Agency For Toxic Substances And Disease Registry) (1997) “Methyl tert-Butyl Ether (MTBE)”, Available online: http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts91.html#bookmark02

[11] Hydroxyl Systems, Industrial, MtBE Groundwater,

Available online: http://www.hydroxyl.com/brochures/Hydroxyl-MtBE-CaseStudy.pdf

[12]USA Department of Defence (1998) “Nondomestic Wastewater Control and Pretreatment Design Criteria”, MIL-HDBK-1005/17, Available online: www.afcesa.af.mil/ces/cesc/wastewater/1005_17.PDF