Toplam Katı Madde
Toplam katı madde, bir su, atık su, çamur veya benzeri numunede bulunan çözünmüş, kolloidal, askıda ve çökebilir katıların yöntemle ölçülebilen toplam miktarını ifade eden fiziksel su kalitesi parametresidir. İngilizce teknik kaynaklarda total solids adıyla ve TS kısaltmasıyla kullanılır; Türkçede TKM olarak kısaltılabilir. Sıvı numunelerde iyi karıştırılmış, filtre edilmemiş belirli bir hacim buharlaştırılır ve kalan kalıntı 103–105 °C’de sabit kütleye kadar kurutulur. Kapta kalan kuru kalıntının numune hacmine oranı toplam katı madde konsantrasyonunu verir. Parametre; doğal suların izlenmesi, atık su karakterizasyonu, çamur yoğunlaştırma ve susuzlaştırma işlemleri, katı madde kütle dengeleri ve arıtma proseslerinin değerlendirilmesinde kullanılır.[1][2]
Toplam Katı Maddenin Analitik Tanımı
Toplam katı madde, numunedeki bütün kimyasal bileşiklerin ayrı ayrı belirlenmesine dayanan bir analiz değildir. Sonuç, belirli numune hazırlama, buharlaştırma ve kurutma koşullarında kapta kalan kalıntının gravimetrik olarak tartılmasıyla elde edilir. Bu nedenle toplam katı madde, kimyasal bileşimden çok uygulanan yönteme bağlı bir parametredir.
EPA Method 160.3 toplam kalıntıyı, homojen hâle getirilmiş numunedeki çözünmüş ve askıda maddelerin toplamı olarak tanımlar. Yöntemde iyi karıştırılmış numune, önceden tartılmış bir buharlaştırma kabına aktarılır; su uzaklaştırılır ve kalıntı 103–105 °C’de kurutulur.[3]
Toplam katı madde içinde mineral iyonlar, organik maddeler, kil, silt, plankton, mikroorganizmalar, metal çökeltileri, yağ ve gresin numuneye dâhil edilen bölümü ve diğer parçacıklar bulunabilir. Ancak uçucu bileşiklerin bir bölümü buharlaştırma veya kurutma sırasında kaybolabileceğinden sonuç, numunede su dışında bulunan her maddenin mutlak toplamı değildir.
Toplam Katı Maddenin Temel Bileşenleri
Toplam katı madde, filtrasyon davranışına göre iki ana fraksiyona ayrılır:
Toplam katı madde ≈ Toplam askıda katı madde + Toplam çözünmüş katı madde
Bu eşitlik kavramsal bir kütle ilişkisidir. Toplam katı maddenin doğrudan ölçümüyle, ayrı ayrı ölçülen askıda ve çözünmüş katıların toplamı her zaman tam olarak aynı sonucu vermeyebilir. Filtre gözenek özellikleri, kolloidal parçacıkların davranışı, kullanılan kurutma sıcaklıkları, numune homojenliği ve uçucu madde kayıpları küçük veya büyük farklılıklar oluşturabilir.
| Katı madde fraksiyonu | Analitik tanımı | Yaygın ölçüm yaklaşımı |
|---|---|---|
| Toplam katı madde | Filtre edilmemiş numunenin buharlaştırılması ve kurutulması sonrasında kalan bütün ölçülebilir kalıntıdır. | 103–105 °C’de gravimetrik kurutma |
| Toplam askıda katı madde | Belirlenmiş filtreden geçmeyerek filtre üzerinde tutulan ve kurutulan katıların miktarıdır. | Filtrasyon ve 103–105 °C’de kurutma |
| Toplam çözünmüş katı madde | Belirlenmiş filtreden geçen süzüntünün buharlaştırılması ve kurutulmasıyla elde edilen kalıntıdır. | Filtrasyon ve çoğunlukla 180 °C’de kurutma |
| Çökebilir katı madde | Belirli süre içinde yer çekimiyle çöken katıların miktarıdır. | İmhoff hunisi veya gravimetrik yöntem |
| Kolloidal katı madde | Doğal çökelmeyle kolayca ayrılamayan çok küçük parçacıklardır. | Doğrudan rutin bir toplam parametre olarak ölçülmek yerine katı madde dengesi içinde değerlendirilir. |
Standard Methods 2540 D kapsamında toplam askıda katı madde, filtre üzerinde tutulan kalıntının 103–105 °C’de kurutulmasıyla belirlenir. Toplam çözünmüş katı madde ise Standard Methods 2540 C kapsamında filtrattan elde edilen kalıntının 180 °C’de kurutulmasına dayanır.[4][5]
Suda Bulunan Katı Maddelerin Kaynakları
Doğal sulardaki toplam katı madde hem jeolojik hem biyolojik kaynaklardan gelebilir. Kayaç ve minerallerin ayrışması çözünmüş kalsiyum, magnezyum, sodyum, bikarbonat, sülfat, klorür ve silis oluşturabilir. Erozyon ve yüzey akışı ise suya kil, silt, ince kum ve organik parçacık taşır.
Yüzey sularında toplam katı maddeyi artırabilen başlıca doğal süreçler şunlardır:
- Toprak ve kıyı erozyonu
- Şiddetli yağış ve taşkınlar
- Akarsu yatağındaki sedimentin yeniden hareketlenmesi
- Alg ve plankton çoğalması
- Bitkisel artıkların parçalanması
- Kayaç ve minerallerin çözünmesi
- Kurak dönemlerde buharlaşma yoluyla tuzların yoğunlaşması
İnsan faaliyetleri de toplam katı madde yükünü artırabilir. Evsel ve endüstriyel atık su deşarjları, inşaat sahaları, madencilik, tarımsal yüzey akışı, yol drenajı, kanalizasyon taşmaları ve erozyon kontrolü yetersiz arazi kullanımı önemli kaynaklardır. EPA, toplam katı madde ölçümünün arıtma tesisi deşarjları, tarımsal faaliyetler, inşaat, ormansızlaşma ve yüzey akışının etkilerini izlemek için kullanılabileceğini belirtmektedir.[1]
Çözünmüş ve Parçacık Hâlindeki Bileşenler
Toplam katı madde sonucu yalnızca görünür tortuları kapsamaz. Berrak görünen bir su, önemli miktarda çözünmüş mineral içerdiği için yüksek toplam katı maddeye sahip olabilir. Benzer biçimde düşük mineralizasyonlu ancak çok bulanık bir yüzey suyu, askıda katılar nedeniyle yüksek değer gösterebilir.
Toplam çözünmüş katıların başlıca bileşenleri arasında Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, HCO₃⁻, SO₄²⁻, Cl⁻, NO₃⁻ ve çözünmüş silis bulunur. USGS, doğal sulardaki çözünmüş katıların hem organik hem inorganik çözünmüş maddelerden oluştuğunu ve jeoloji, iklim, buharlaşma, yer altı suyunun yaşı ve insan faaliyetlerinden etkilendiğini belirtmektedir.[6]
Askıda fraksiyon ise kil, silt, plankton, algler, organik artıklar, bakteriyel floklar, metal hidroksitler ve diğer parçacıkları içerebilir. Ağır parçacıkların bir bölümü kısa sürede çökerken ince kolloidler günlerce askıda kalabilir.
Toplam Katı Madde Analizinin Prensibi
Toplam katı madde tayini kütle farkına dayanan gravimetrik bir analizdir. Temel olarak önceden kurutulmuş ve tartılmış bir kaba bilinen hacimde numune alınır. Numunedeki su buharlaştırılır, kalan madde 103–105 °C’de sabit kütleye kadar kurutulur, desikatörde soğutulur ve yeniden tartılır.
Boş kap ile kurutulmuş kalıntı bulunan kap arasındaki kütle farkı, analiz edilen numune hacmindeki toplam katı madde miktarını verir. Standard Methods 2540 B, iyi karıştırılmış su numunelerinin önceden tartılmış kaplarda 103–105 °C’de sabit kütleye kadar kurutulmasını esas alır.[2]
Analizde Kullanılan Temel Ekipman
- 103–105 °C’de sabit sıcaklık sağlayabilen kurutma fırını
- En az 0,1 mg hassasiyetli analitik terazi
- Porselen, platin veya yüksek silisli cam buharlaştırma kapları
- Nem tutucu içeren desikatör
- Buhar banyosu veya kontrollü ön buharlaştırma sistemi
- Numune hacmini doğru ölçebilen pipet veya mezür
- Kapları taşımak için temiz maşa veya uygun tutucu
- Heterojen numuneler için karıştırma veya homojenleştirme ekipmanı
Analitik terazinin bulunduğu ortam titreşimden, hava akımından ve hızlı sıcaklık değişimlerinden korunmalıdır. Sıcak kap doğrudan teraziye yerleştirilmemeli; önce desikatörde terazi sıcaklığına kadar soğutulmalıdır.
Numune Alma ve Saklama
Toplam katı madde analizinde en önemli aşamalardan biri temsil edici numune almaktır. Katı parçacıklar dibe çökebilir, yüzebilir veya numune kabının duvarına yapışabilir. Bu nedenle numunenin küçük bir bölümünün analiz edilmesi, homojenleştirme yeterli değilse büyük hataya yol açabilir.
Numune kabı, askıda katıların yüzeye tutunmasını en aza indirecek cam, plastik veya uygun fluoropolimer malzemeden seçilmelidir. Numune dondurulmamalı ve mikrobiyolojik değişimleri azaltmak için soğukta tutulmalıdır. Standard Methods 2540 B’nin NEMI özetinde numunenin 6 °C veya altında, donmadan saklanması ve mümkün olan en kısa sürede analiz edilmesi belirtilmektedir.[2]
Alt numune alınmadan önce kap içeriği homojen hâle getirilmelidir. Şiddetli karıştırma büyük flokları parçalayabileceği veya hava kabarcıkları oluşturabileceği için numune yapısına uygun bir yöntem kullanılmalıdır. Yağ ve gres içeren numunelerde yüzen tabakanın dâhil edilip edilmeyeceği analiz amacına göre önceden belirlenmelidir.
Yaprak, dal, taş, balık veya numune matrisini temsil etmeyen iri maddelerin dâhil edilmesi sonuçta büyük değişiklik oluşturabilir. Bunların çıkarılması durumunda karar ve uygulama analiz kayıtlarında belirtilmelidir.[3]
Analiz Basamakları
- Temiz buharlaştırma kabı 103–105 °C’de kurutulur.
- Kap desikatörde soğutulur ve analitik terazide tartılır.
- Numune dikkatlice homojenleştirilir.
- Beklenen katı madde düzeyine göre uygun hacimde numune kaba aktarılır.
- Numune sıçramaya neden olmayacak biçimde buharlaştırılır.
- Kalıntı 103–105 °C’de kurutulur.
- Kap desikatörde soğutulur ve tartılır.
- Kurutma, soğutma ve tartım işlemleri sabit kütle elde edilene kadar tekrarlanır.
- Boş kap ile kuru kalıntılı kap arasındaki kütle farkından toplam katı madde hesaplanır.
Numune doğrudan sıcak fırına yerleştirildiğinde kaynama ve sıçrama oluşabilir. Özellikle yüksek katı içeren atık sularda kontrollü ön buharlaştırma yapılması numune kaybını azaltır. Kalıntı kabın küçük bir alanında kalın tabaka oluşturursa suyu hapsedebilir ve sabit kütleye ulaşmayı geciktirebilir.
Hesaplama Yöntemi
Sıvı bir numunedeki toplam katı madde konsantrasyonu şu eşitlikle hesaplanır:
Toplam katı madde, mg/L = (A − B) × 1000 / V
Burada:
- A, kurutma sonrasında kap ile kuru kalıntının toplam kütlesidir, mg.
- B, boş ve hazırlanmış kabın kütlesidir, mg.
- V, analiz edilen numune hacmidir, mL.
Hesaplama Örneği
Boş kabın kütlesi 52.430,0 mg, kurutma sonrasında kap ile kalıntının toplam kütlesi 52.497,5 mg ve kullanılan numune hacmi 250 mL olsun.
Kuru kalıntı kütlesi = 52.497,5 − 52.430,0 = 67,5 mg
Toplam katı madde = 67,5 × 1000 / 250
Toplam katı madde = 270 mg/L
Bu değer, analiz edilen filtre edilmemiş numunenin bir litresinde yöntemle ölçülebilen yaklaşık 270 mg kuru kalıntı bulunduğunu gösterir. Sonuç bu kalıntının ne kadarının çözünmüş, askıda, organik veya mineral olduğunu tek başına açıklamaz.
Çamur ve Yarı Katı Numunelerde Toplam Katı Madde
Çamur, sediment, biyokatı ve susuzlaştırılmış çamur keki gibi numunelerde toplam katı madde genellikle yaş kütlenin yüzdesi olarak raporlanır. EPA Method 1684, su ve atık su arıtma proseslerinden ayrılan çamurlar ile susuzlaştırılmış çamur keklerinde toplam, sabit ve uçucu katı fraksiyonlarının belirlenmesini kapsar.[7]
Yaş kütle esasına göre toplam katı yüzdesi şu şekilde hesaplanır:
Toplam katı madde, % = Kuru katı kütlesi / Yaş numune kütlesi × 100
Örneğin 25,00 g yaş çamurun kurutulması sonucunda 1,75 g kuru kalıntı elde edilirse:
Toplam katı madde = 1,75 / 25,00 × 100 = %7,0
Numunenin yaklaşık nem oranı ise şu şekilde hesaplanabilir:
Nem, % = 100 − 7,0 = %93,0
Yüzde olarak verilen toplam katı madde değerinin yaş kütle esasına mı, kuru kütle esasına mı göre hesaplandığı raporda açıkça belirtilmelidir. Çamur yönetiminde “yüzde katı” ifadesi çoğunlukla yaş çamurun kütlesi içindeki kuru katı oranını anlatır.
Sabit ve Uçucu Katı Fraksiyonları
103–105 °C’de elde edilen toplam kuru kalıntı daha sonra yaklaşık 550 °C’de kızdırılırsa sabit ve uçucu katı fraksiyonları belirlenebilir:
Toplam katı madde = Sabit katı madde + Uçucu katı madde
Kızdırma sonrasında kapta kalan bölüm sabit katı madde, kızdırma sırasındaki kütle kaybı ise uçucu katı madde olarak raporlanır. Uçucu katı madde organik içeriğin, sabit katı madde ise mineral veya kül içeriğinin yaklaşık göstergesi olarak kullanılabilir.
Bu ayrım kesin bir organik-inorganik analizi değildir. Kızdırma sırasında bazı mineral tuzları parçalanabilir, kristal suyu kaybolabilir veya uçucu inorganik bileşikler uzaklaşabilir. Bazı dirençli organik maddeler ise tamamen yanmayabilir. EPA Method 160.4, kızdırma kaybının organik madde hakkında yalnızca yaklaşık bilgi sağladığını belirtmektedir.[8]
Analitik Girişimler ve Hata Kaynakları
Toplam katı madde tayini basit bir tartım işlemi gibi görünse de numunenin yapısı ve laboratuvar koşulları sonucu önemli ölçüde etkileyebilir.
| Hata veya girişim | Sonuca olası etkisi | Kontrol yaklaşımı |
|---|---|---|
| Yetersiz homojenleştirme | Alt numunede gereğinden fazla veya az parçacık bulunmasına neden olur. | Aktarım boyunca uygun karıştırma sürdürülmelidir. |
| Parçacıkların kaba yapışması | Numune kabında katı kaldığı için düşük sonuç oluşabilir. | Uygun kap seçilmeli ve bütün numune bölümü nicel olarak aktarılmalıdır. |
| Kaynama ve sıçrama | Katı kaybı nedeniyle düşük sonuç verir. | Numune kontrollü sıcaklıkta önceden buharlaştırılmalıdır. |
| Higroskopik kalıntı | Havadan nem alınması sonucu yüksek tartım oluşabilir. | Desikatörde soğutulmalı ve hızlı tartılmalıdır. |
| Kalıntıda su tutulması | Sabit kütleye ulaşılmadan tartım yapılırsa yüksek sonuç verir. | Kurutma-soğutma-tartım döngüsü tekrarlanmalıdır. |
| Kalın kabuk oluşumu | Kabuk altında su hapsolabilir. | Daha küçük numune hacmi veya geniş yüzeyli kap kullanılmalıdır. |
| Uçucu organik maddelerin kaybı | Gerçek katı içeriğine göre düşük sonuç oluşturabilir. | Sonucun yöntemle tanımlanmış kuru kalıntı olduğu belirtilmelidir. |
| Bikarbonatın karbonata dönüşmesi | CO₂ kaybı nedeniyle kütle değişimi meydana gelir. | Kurutma sıcaklığı ve süresi standartlaştırılmalıdır. |
| Yağ ve gres | Homojen alt numune almayı ve sabit kütleye ulaşmayı zorlaştırabilir. | Analiz amacına uygun homojenleştirme uygulanmalıdır. |
| Kirli kap veya laboratuvar tozu | Kalıntı kütlesini yapay biçimde artırabilir. | Yöntem blankı ve temiz çalışma koşulları kullanılmalıdır. |
Yüksek kalsiyum, magnezyum, klorür veya sülfat içeren mineralce zengin suların kuru kalıntıları higroskopik olabilir. NEMI’nin Standard Methods 2540 B özetinde bu tür numunelerde daha uzun kurutma, doğru desikatör kullanımı ve hızlı tartım gerekebileceği belirtilmektedir.[2]
Kalite Güvence ve Kalite Kontrol
Toplam katı madde sonuçlarının karşılaştırılabilir olması için laboratuvarın kalite kontrol programı bulunmalıdır. Temel kontroller şunlardır:
- Her analiz serisinde yöntem blankı kullanılması
- Belirli sayıda numunenin tekrar analiz edilmesi
- Analitik terazinin doğrulanması ve kalibrasyonu
- Kurutma fırınının sıcaklık dağılımının kontrol edilmesi
- Buharlaştırma kaplarının önceden sabit kütleye getirilmesi
- Desikatördeki nem tutucunun düzenli değiştirilmesi
- Numune hacmi ve tartım kayıtlarının izlenebilir biçimde tutulması
- Sabit kütle koşulunun yöntem gereklerine göre doğrulanması
Duplikat sonuçlar arasında büyük fark bulunması çoğunlukla numune heterojenliğine, yetersiz karıştırmaya veya tartım hatasına işaret eder. Heterojen çamur numunelerinde tek bir küçük alt numunenin bütün akımı temsil etmesi zor olabileceğinden örnekleme planı analiz kadar önemlidir.
Kullanılan Birimler
| Birim | Kullanım alanı | Açıklama |
|---|---|---|
| mg/L | İçme suyu, yüzey suyu ve düşük katılı atık su | Birim hacimdeki kuru katı kütlesini ifade eder. |
| g/L | Yoğun atık su ve sıvı çamur | Yüksek katı konsantrasyonlarında kullanılır. |
| kg/m³ | Mühendislik ve kütle dengesi hesapları | Sayısal olarak g/L ile eşdeğerdir. |
| % yaş kütle | Çamur, sediment ve yarı katı numuneler | Yaş numunenin kütlesi içindeki kuru katı yüzdesidir. |
| mg/kg | Katı ve biyokatı numuneleri | Belirli kütledeki numuneye göre katı veya bileşen miktarını gösterir. |
| kg/gün | Arıtma tesisi kütle yükleri | Konsantrasyon ile günlük debiden hesaplanan katı madde yüküdür. |
Sıvı akımlardaki günlük toplam katı madde yükü şu şekilde hesaplanabilir:
Toplam katı yükü, kg/gün = Toplam katı madde, mg/L × Debi, m³/gün / 1000
Örneğin toplam katı madde konsantrasyonu 800 mg/L, günlük debi 5000 m³/gün ise:
Toplam katı yükü = 800 × 5000 / 1000 = 4000 kg/gün
Konsantrasyon tek başına toplam yükü göstermez. Yağışlı havada atık su seyrelerek konsantrasyon düşebilirken debinin yükselmesi günlük katı yükünü artırabilir.
İçme Suyu Açısından Değerlendirme
Toplam katı madde içme suyunda tek başına belirli bir sağlık kirleticisinin konsantrasyonunu göstermez. Yüksek değerin etkisi katı maddelerin çözünmüş veya askıda olması ve kimyasal bileşimine göre değişir.
Çözünmüş mineral tuzları tat, iletkenlik, sertlik, taşlaşma ve korozyon davranışını etkileyebilir. Askıda parçacıklar ise bulanıklık, renk, sediment ve dezenfeksiyon performansıyla ilişkili olabilir. Ancak toplam katı madde sonucu arsenik, nitrat, kurşun veya mikroorganizmaların ayrı konsantrasyonlarını açıklamaz.
İçme suyu değerlendirmelerinde toplam katı madde yerine çoğunlukla toplam çözünmüş katı madde, bulanıklık, elektriksel iletkenlik ve belirli kimyasal parametreler ayrı ayrı ölçülür. Bu nedenle yüksek toplam katı madde bulunduğunda kaynağın çözünmüş mineral mi, askıda sediment mi yoksa organik katılar mı olduğu belirlenmelidir.
Yüzey Suları ve Sucul Ekosistemler
Askıda katıların artması suyun ışık geçirgenliğini azaltabilir, fotosentezi sınırlayabilir ve su sıcaklığının değişmesine katkıda bulunabilir. Çöken sedimentler balık yumurtalarını, bentik yaşam alanlarını ve taban organizmalarını örtebilir. İnce parçacıklar balıkların solungaçlarında fiziksel strese neden olabilir.
Askıda katılar bazı metallerin, fosforun, pestisitlerin ve hidrofobik organik kirleticilerin taşınmasında yüzey görevi görebilir. Bununla birlikte parçacık üzerinde bir kirleticinin bulunması, tamamının biyolojik olarak kullanılabilir olduğu anlamına gelmez. Etki parçacık türüne, kirleticinin bağlanma biçimine, pH’a ve su kimyasına bağlıdır.
Yüksek çözünmüş katı miktarı ise sucul canlıların ozmotik dengesini etkileyebilir. Etkinin büyüklüğü toplam konsantrasyondan çok iyon bileşimine ve canlı türünün toleransına bağlıdır.[1]
Atık Su Arıtımındaki Önemi
Atık su tesislerinde toplam katı madde; giriş suyu karakterizasyonu, ön arıtma, biyolojik proses, çamur yoğunlaştırma, çürütme, susuzlaştırma ve nihai bertaraf aşamalarında kullanılır. Ancak her proses için aynı katı madde parametresi uygun değildir. Havalandırma havuzlarında çoğunlukla toplam askıda katı ve uçucu askıda katı, çamur hatlarında ise yüzde toplam katı ve yüzde uçucu katı izlenir.
Giriş Atık Suyu
Giriş toplam katı madde değeri kanalizasyondan gelen çözünmüş ve parçacık hâlindeki bütün katı yükü hakkında genel bilgi sağlar. Kum, organik parçacıklar, çözünmüş tuzlar ve kolloidler aynı değere katkıda bulunabilir. Yüksek toplam katı madde, endüstriyel deşarj, kanalizasyon içine sediment girişi veya düşük su kullanımıyla ilişkili olabilir.
Çamur Yoğunlaştırma
Yoğunlaştırma prosesinin amacı çamurdaki suyun bir bölümünü uzaklaştırarak yüzde toplam katı maddeyi yükseltmektir. Giriş ve çıkış çamurlarının yüzde katı değerleri, yoğunlaştırıcı performansının ve sonraki proseslere gönderilen hacmin değerlendirilmesini sağlar.
Çürütme
Anaerobik ve aerobik çürütmede toplam katı maddeyle birlikte uçucu katı madde de ölçülür. Organik katıların biyolojik dönüşümü sırasında uçucu fraksiyon azalırken sabit mineral fraksiyonun önemli bölümü sistemde kalır. Yalnızca toplam katı azalması çürütme performansını açıklamak için yeterli değildir.
Susuzlaştırma
Santrifüj, bant filtre pres, vidalı pres ve diğer susuzlaştırma ekipmanlarında çamur keki yüzde toplam katı maddeyle değerlendirilir. Daha yüksek kuru madde oranı genellikle taşınacak su miktarını ve çamur hacmini azaltır. Ancak kek kalitesi, polimer tüketimi, katı yakalama verimi ve süzüntü kalitesiyle birlikte değerlendirilmelidir.
EPA’nın çamur örnekleme rehberi, çamurun katı içeriğinin viskoziteyi, pompalanabilirliği, numune temsilini ve laboratuvar analizindeki matris etkilerini önemli ölçüde değiştirdiğini belirtmektedir.[9]
Toplam Katı Maddenin Giderilmesi
Toplam katı madde tek bir maddeden oluşmadığı için bütün fraksiyonları aynı prosesle giderilemez. Askıda katılar fiziksel ve fizikokimyasal yöntemlerle, çözünmüş katılar ise iyon veya molekül ayırma yöntemleriyle azaltılır.
| Yöntem | Başlıca etkilediği fraksiyon | Sınırlaması |
|---|---|---|
| Izgara ve elek | İri askıda katılar | İnce ve çözünmüş maddeleri gidermez. |
| Kum tutucu | Yoğun kum ve mineral parçacıklar | Hafif organik katılarda etkisi sınırlıdır. |
| Çöktürme | Çökebilir askıda katılar | İnce kolloidler ve çözünmüş maddeler kalabilir. |
| Koagülasyon ve flokülasyon | Kolloidal ve ince askıda katılar | Kimyasal çamur oluşturur. |
| Kum veya çok katmanlı filtrasyon | İnce askıda parçacıklar | Çözünmüş tuzları genel olarak gidermez. |
| Mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon | Askıda ve kolloidal katılar | Çözünmüş mineral iyonların çoğu geçebilir. |
| Kimyasal çöktürme | Çökelebilir çözünmüş iyonlar | Kimyasal tüketimi ve çamur oluşumu vardır. |
| İyon değişimi | Seçilen çözünmüş iyonlar | Rejenerasyon atığı oluşturur ve askıda katıları gidermez. |
| Nanofiltrasyon ve ters ozmoz | Çözünmüş iyonlar ile çok ince parçacıklar | Ön arıtma, basınç ve konsantre yönetimi gerekir. |
| Damıtma | Uçucu olmayan çözünmüş ve askıda maddeler | Enerji tüketimi ve yoğun kalıntı oluşumu yüksektir. |
Biyolojik arıtma çözünmüş organik maddeleri yeni biyokütleye ve gaz ürünlerine dönüştürebilir. Bu işlem sırasında çözünmüş organik yük azalırken askıda biyokütle oluşur. Biyolojik arıtmanın toplam katı madde üzerindeki net etkisi, oluşan çamurun son çöktürme veya membranla ne ölçüde ayrıldığına bağlıdır.
Aktif karbon bazı çözünmüş organik bileşikleri adsorplayabilir; ancak toplam çözünmüş mineral tuzlarını genel olarak gidermez. Sediment filtresi ise çözünmüş katı maddeyi azaltmadan yalnızca parçacık fraksiyonunu düşürür.
Dolaylı Ölçümlerle Karıştırılmaması
Toplam katı madde doğrudan gravimetrik yöntemle belirlenen bir parametredir. Bulanıklık veya elektriksel iletkenlik ölçümünden evrensel bir katsayıyla güvenilir biçimde hesaplanamaz.
- Bulanıklık, parçacıkların ışığı saçmasına dayanır ve çoğunlukla askıda fraksiyonla ilişkilidir.
- Elektriksel iletkenlik, çözünmüş iyonların elektrik taşıma kapasitesini gösterir.
- TDS ölçerler, çoğunlukla iletkenlikten tahmini çözünmüş katı değeri üretir.
- Toplam katı madde, çözünmüş ve askıda fraksiyonların birlikte kurutulup tartılmasıyla belirlenir.
Belirli bir kaynak için gravimetrik sonuçlarla bulanıklık veya iletkenlik arasında yerel bir ilişki kurulabilir. Ancak parçacık yapısı ve iyon bileşimi değiştiğinde bu ilişki geçerliliğini kaybedebilir.
Benzer Terimlerden Farkları
| Terim | Tanım | Toplam katı maddeden farkı |
|---|---|---|
| Toplam çözünmüş katı madde | Filtrattan kurutma yoluyla elde edilen çözünmüş kalıntıdır. | Askıda ve çökebilir parçacıkları kapsamaz. |
| Toplam askıda katı madde | Filtrede tutulan ve kurutulan parçacıkların konsantrasyonudur. | Çözünmüş maddeleri kapsamaz. |
| Çökebilir katı madde | Belirli süre içinde yer çekimiyle çöken katılardır. | Askıda katıların yalnızca çöken bölümünü temsil eder. |
| Sabit katı madde | Kuru kalıntının yaklaşık 550 °C’de kızdırılmasından sonra kalan bölümdür. | Toplam katının kül oluşturan fraksiyonudur. |
| Uçucu katı madde | Kuru kalıntının kızdırma sırasında kaybettiği kütledir. | Organik içerik için yaklaşık gösterge sağlar. |
| Toplam organik karbon | Organik bileşiklerde bulunan karbon miktarıdır. | Gravimetrik katı miktarı değil, karbon esaslı kimyasal bir parametredir. |
| Bulanıklık | Parçacıkların ışığı saçması sonucu oluşan optik özelliktir. | Kütle konsantrasyonu değildir ve NTU veya FNU ile ölçülür. |
| Toplam sediment konsantrasyonu | Su-sediment karışımındaki sedimentin özel numune alma ve analiz yöntemleriyle belirlenen miktarıdır. | Toplam katı maddeyle aynı numune hazırlama yöntemine dayanmaz. |
Türkiye’de Laboratuvar Uygulaması
Türkiye’de su ve atık su numunelerinde toplam katı madde tayininde Standard Methods 2540 B gravimetrik yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Halk Sağlığı Genel Müdürlüğünün analiz rehberinde toplam katı madde analizi 103–105 °C’de SM 2540 B yöntemiyle listelenmiştir.[10]
Dokuz Eylül Üniversitesi Çevre Mühendisliği Atık Su Laboratuvarı da su ve atık su için toplam katı madde tayinini gravimetrik SM 2540 B yöntemi kapsamında göstermektedir.[11]
Mevzuat, izin veya resmî izleme amacıyla yapılacak analizlerde laboratuvarın akreditasyon kapsamı, kullanılan yöntem sürümü, numune matrisi, raporlama sınırı ve ölçüm belirsizliği doğrulanmalıdır. Toplam katı madde için verilen işletme hedefleri, toplam askıda katı madde deşarj sınırlarıyla birbirinin yerine kullanılmamalıdır.
İşletme Verilerinin Yorumlanması
Toplam katı madde sonucunun doğru yorumlanabilmesi için tek bir sayı yerine fraksiyonların ve proses koşullarının birlikte değerlendirilmesi gerekir. Aynı toplam katı değerine sahip iki numunenin birinde çözünmüş tuzlar, diğerinde askıda organik katılar baskın olabilir.
İzleme programlarında aşağıdaki parametreler toplam katı maddeyle birlikte değerlendirilebilir:
- Toplam askıda katı madde
- Toplam çözünmüş katı madde
- Sabit ve uçucu katı madde
- Bulanıklık
- Elektriksel iletkenlik
- Toplam organik karbon
- Kimyasal ve biyokimyasal oksijen ihtiyacı
- Debi ve günlük katı madde yükü
- Çamur hatlarında yüzde kuru madde
- Susuzlaştırma süzüntüsündeki askıda katı madde
Toplam katı maddenin yükselmesi tek başına arıtma tesisinin başarısız olduğunu veya suyun sağlık açısından tehlikeli olduğunu göstermez. Değişimin hangi fraksiyondan kaynaklandığı, önceki sonuçlarla ilişkisi, numune alma koşulları ve suyun kullanım amacı birlikte incelenmelidir.
Kaynaklar
- U.S. Environmental Protection Agency. 5.8 Total Solids. Monitoring and Assessment.
- National Environmental Methods Index. Standard Methods 2540 B: Total Solids Dried at 103–105°C. NEMI.
- U.S. Environmental Protection Agency. Method 160.3: Residue, Total, Gravimetric, Dried at 103–105°C. U.S. EPA, 1971.
- National Environmental Methods Index. Standard Methods 2540 D: Total Suspended Solids Dried at 103–105°C. NEMI.
- National Environmental Methods Index. Standard Methods 2540 C: Total Dissolved Solids Dried at 180°C. NEMI.
- U.S. Geological Survey. Chloride, Salinity, and Dissolved Solids. U.S. Geological Survey, 2019.
- U.S. Environmental Protection Agency. Method 1684: Total, Fixed, and Volatile Solids in Water, Solids, and Biosolids. Draft, 2001.
- U.S. Environmental Protection Agency. Method 160.4: Residue, Volatile, Gravimetric, Ignition at 550°C. U.S. EPA, 1971.
- U.S. Environmental Protection Agency. POTW Sludge Sampling and Analysis Guidance Document. U.S. EPA, 1989.
- T.C. Sağlık Bakanlığı Halk Sağlığı Genel Müdürlüğü. 2025 Yılı Fiyat Tarifeleri ve Analiz Bilgileri Rehberi. Halk Sağlığı Genel Müdürlüğü, 2025.
- Dokuz Eylül Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü. Atık Su Laboratuvarı. Dokuz Eylül Üniversitesi.