Header Reklam

Su Arıtma ve Hazırlama Sistemleri

05 Ocak 1995 Dergi: Ocak-1995

Su, insanın doğa ile ilişkisinde çok önemli bir yere sahiptir. Eski çağlardan beri insanlar suyu değişik amaçlar için kullanmışlar ve bunun için doğadaki su kaynaklarına hükmetmek istemişlerdir.

Zaman içinde bu su kaynaklarına hükmetmek insanlar için yeterli olmuş ve bu kaynaklardan elde edilen suyun kullanım amacına göre ıslah edilmesi gerçeği ortaya çıkmıştır. Bu amaçla çok çeşitli metodlar kullanılmış olup, son yüzyılda, özellikle teknolojideki büyük ilerleme, su hazırlama dediğimiz ve istenen su kalitesinin elde edilmesini sağlayan sistemlerin ortaya çıkmasını sağlamıştır.

Su hazırlama sistemleri çok değişik alanlarda istenilen su özelliklerini sağlamak amacıyla kurulurlar. Bu sistemlerin en çok kullanıldığı sistemler aşağıda belirtilmiştir.

1- Kazan ve Türbine suları (Güç istasyonları)

2- Soğutma sulan

3- İçme ve kullanma suları

4- Endüstriyel proses suları

Şimdi de kısaca yukarıda belirttiğimiz sahalarda neden su hazırlama sistemleri kurulması gerektiği yani neden yüksek saflıkta su gereksinimi olduğunu inceleyelim.

1- Kazan ve türbin suları (Güç istasyonları):

Isıtma amaçlı kullanılan ve buhar elde edilen sistemlerde kullanılmak için yüksek saflıkta suya ihtiyaç vardır. Şayet bu tip sular kullanılmazsa türbine ve kazanların bakım maliyetleri yükselir ve sürekli ekipman değişme ihtiyacı doğar. Su içindeki çözünmüş minerallerden dolayı yüksek iletkenliğe, korozif (klorür, sülfat) ve kazan taşı yapıcı (kalsiyum, magnezyum, silicat) özelliklere sahiptir. Bu özelliklere sahip sular su hazırlama işlemlerinden geçirilmelidir. Kazanlarda hazırlanmış besleme suyu, kazandan gelen kondens suyu ile birleşir ve tamamlama suyu olarak kazana geri gönderilir.

Kazan besleme suyu kazanlarda çökmeyi ve korozyonu önlemek amacıyla mutlaka arıtılmalıdır. Kazanlarda izin verilen maximum besleme suyu değerleri buhar basıncıyla bağlantılıdır. Yüksek basınçlı kazanlar daha yüksek kalitede arıtılmış su ile beslenmelidirler. Besi suyuna ayrıca çökmeyi önleyici, fazla oksijeni bağlayıcı ve nötralizas-yon kimyasalları dozlanmalıdır. Bi işlevi aynı anda gören kimyasal mevcuttur.

2-Soğutma suları:

Açık devre ve kapalı devre soğutma sularında kullanılacak olan suyun arıtmadan geçirilerek hazırlanması gerekir. Soğutma sistemlerinde besi suyu korozyon, taşlaşma, birikinti ve biyolojik kirliliği önlemek amacıyla antılmalıdrr.

3-İçme ve kullanma suları:

Su hazırlama sistemlerinin en çok kullanıldığı alanlardan bir tanesi de içme ve kullanma sularıdır. İçme suları için belirlenmiş olan standart değerlere ulaşmak için ham suyun kirlilik değerlerine göre farklı arıtma tesisleri kurmak mümkündür. İçme ve kullanma sularında arıtma işlemleri aşağıdaki amaçlar için yapılır:

-          Su sıcaklığının düşürülmesi veya yükseltilmesi,

-          Renk, bulanıklık, tat ve koku giderilmesi,

-          Demir ve Mangan giderilmesi,

-          Amonyum (NH+) 4 giderilmesi,

-          Gaz transferi,

-          Asitlerden temizleme,

-          Su sertliğinin düşürülmesi,

-          Sudaki korozif özelliğin giderilmesi,

-          Tuzluluğun giderilmesi,

-          Zararlı kimyasal maddelerin giderilmesi,

4- Endüstriyel proses suları:

Çeşitli endüstriler proseslerinde kullanmak için yüksek kalitede suya ihtiyaç gösterirler. Bu endüstrilerin başlıcaları arasında Kimya, Ecza, Metal endüstrileri sayılabilir. Kimya endüstrisinde yüksek kalitede su temizleme, durulama ve üretim aşamalarında kullanılır. Su kalitesi ağırlıklı olarak iletkenlikle ölçülür. Deiyonizasyon ve membran teknolojisi ağırlıklı olarak kullanılır. Metal endüstrilerinde özellikle boya öncesi yüzey hazırlama hatlarında demineralize su ile durulama yapılır. Ağırlık olarak demineralize su sistemleri kullanılır. Bu sistemler vasıtasıyla aynı suyu devrettirerek kullanmak mümkündür. Demineralizas-yon sistemlerinden geçirilen sular önce demineralize su banyosunda kullanılıp daha sonra fosfat durulama banyosunda da kullanılırlar ve tekrar demineralizasyon sisteminden geçirilirler.

Yukarıda su hazırlama sisteminin genellikle hangi amaçlar için kullanıldığını kısaca inceledik. Şimdi de bu sistemlerin neler olduğunu inceleyelim.

Su hazırlama sistemi için uygun sistemi seçmeden önce ham su kalitesi ile ilgili komple analiz değerlerinin belirlenmesi gerekir. Gerekli olan sistem istenen su özellikleriyle ham su özellikleri karşılaştırılarak belirlenir. Genellikle sular çeşitli seviyeler-deki aşağıdaki kirleticileri içerirler:

-Partiküller, organikler, tortu oluşturan tuzlar, Demir- Mangan oksitler, dezenfektanlar (klorin, kloraminler), organik ve inorganik kolloidler, asitler ve bazlar, mikroorganizmalar, pyrogenler, inorganik tuzlar.

-Yukarıdaki kirleticiler ham suyun kaynağına göre değişirler. Yüzey suları partiküller, askıda kolloidler ve organikler açısından zengindir. Yeraltı sularında bu kirleticiler daha azdır. Buna karşın sertlik (Kalsiyum ve Magnezyum tuzları) ve Alkalinite (Bikarbonatlar) yeraltı suyunda yüksektir. Ham su analizleri ve istenen su özellikleri gözönüne alınarak yapılan seçimde ağırlık olarak kullanılan su hazırlama sistemlerini 3 ana başlıkta toplayabiliriz.

1- Ön arıtma sistemleri

2- Ana arıtma grupları

3- Son arıtma sistemleri

1- Ön Arıtma Sistemleri:

Bu sistemler arasında kum filtresi, aktif karbon filtresi, korbon filtreleri, yumuşatma, organik madde giderimi, kartuş filtrasyon ve kimyasal madde ilavesini sayabiliriz. Ön arıtma sistemleri çok önemlidir. Suyun Rever-se Osmosis veya Demineralizasyon gibi ana arıtma sistemine gelmeden önce mümkün olabildiğince temizlenmesi öngörülür.

a) Kartuş filtreler: Membran bazlı bütün ana arıtma sistemleri 5-10 mikrondan büyük parti-küllerin tutulması için kartuş filtrasyona ihtiyaç gösterirler. Çünkü partiküller pompa çarklarına ve sistemin diğer ünitelerine zarar verebilirler. Membranlara ulaşan iri partiküller tıkanmaya sebep olurlar ve sistemin performansını düşürürler. Kartuş filtreler suyun kirliliğine göre çeşitli zaman aralıklarında değiştirilirler.

b)Kum Filtreleri:Partikül tutmak için kullanılan bir yöntemdir. Kartuş filtreler kadar hassas olmamasına karşın geri yıkamayla temizlenebilmesi sürekli kullanılabilmesini sağlar.

c)Aktif Karbon Filtresi:Karbon ön arıtımı spesifik organikleri ve toplam organik karbonu (TOC) gidermek için kullanılır. Granüler aktif karbon aynı zamanda serbest klor gidermek için kullanılır. Serbest klor Reverse Osmosis membranları için zararlıdır.

d)Yumuşatma Sistemleri: Yumuşatma sistemleri sudaki sertliği gidermek için kullanılır. Sertlik esas itibariyle sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarından ileri gelmektedir. Demir, mangan, çinko, kurşun gibi iki değerlikli metal iyonları da suya sertlik verirler. Ancak bunlar sularda önemli miktarlarda bulunmazlar. Sertlik, geçici sertlik (karbonat sertli ği) ve kalıcı sertlik (karbonat olmayan sertlik) olmak üzere iki şekilde ortaya çıkar. Geçici sertlik, suyun ısıtılması suretiyle giderilebilir. Suyun sertliğinin çeşitli mahzurları vardır.

Bunlar:

-Sert sularda sabun sarfiyatı fazladır, sabun geç köpürür. Suyun içinde bulunan kalsiyum ve magnezyum, sabunların bileşiminde bulunan sodyum ve potasyum ile yer değiştirerek tamamen sarfedildikten sonra sabun köpürür.

- Sert sular ısıtma tekniği bakımından uygun değildir. Bilhassa sıcak su tesisatı, buhar kazanları gibi tertibata ait boruların kısa zamanda kireçtaşı bağlamasıyla kesitlerinin daralmasına sebep olur.

-Sert suların kullanıldığı dokuma sanayiinde boyaların dokular içerisine tam olarak nüfuz etmesi güçleşir.

-Sert sular mutfak işleri bakımından da elverişli değildir.

Sertlik giderme metotları içinde en çok kullanılan iyon değiştirme yöntemidir. İyon değiştirme bir iyonun diğer bir iyonla yer değiştirmesidir.

2- Ana Arıtma Grupları:

a) Reverse Osmosis Sistemler'

Reverse Osmosis sistemleri ağırlıklı olarak kuyu ve deniz suyundan içme suyu ede etmek amacıyla kullanılır. Ancak fabrikalardan arıtılmış proses suyunun geri kazanılmasında, kazan besi suyu sağlamada ve su hazırlanması gereken pek çok alanda da yoğun olarak kullanılır. Son 15 yıl içinde elektronik, ecza, güç santralleri, genel kimya endüstrisi hemodiyaliz prosesi için yüksek kalitede su üretmek amacıyla da kullanılmaktadır. Sudaki iyonik kirlilikleri, partikülleri ve kolloidleri, organikleri, mikroorganizmaları ve pyrogenic maddeleri gidermedeki yüksek kapasitesi -"debiyle Reverse Osmosis sistemi ;u anmanda en önde gelen sistemlerdir. Reverse Osmosis sistemleri çok iyi bir ön filtrasyon grubuna sahip olmalıdırlar. Kum filtreleri, aktif karbon filtreleri yerine göre kullanılabilir. Ön filtrasyondan sonra kartuş filtrelerde hassas süzme yapılır. Böylece Reverse Osmosis membranlarına göre 1-5 mikrondan büyük partiküllerin girmesine izin verilmez. Hassas filtrasyondan sonra yüksek basınçlı pompa vasıtasıyla su Modüllerin içine yerleştirilmiş membranlara basılır. Eğer gerekiyorsa pH ayarı yapılmalıdır. Şayet analiz sonuçlarına göre membranlarda çeşitli kimyasalların reaksiyona girme ve depozit oluşturma ihtimaline karşı Antiscale denen ve depozit yapmayı önleyici kimyasal dozlanır. Membranlara yüksek basınçla verilen suyun kirli kısmı membran içinde ayrılırken, temiz su ayrı bir hattan kullanıma verilir. Re-verse Osmosis sistemlerinde sisteme verilen suyun bir dönüşüm oranı vardır. Örneğin çok tuzlu sularda %50 geri dönüşüm oranı söz konusudur. Yani sisteme 10 m-^ besleme suyu verildiğinde 5 m3 temiz su alınırken 5m3 konsantre tuzlu atıksu atılır. Arıtılmış atıksu PERMEATE olarak adlandırılır. Genellikle besleme suyu onsantrasyonunun 2 katı kirlilikte ^lan konsantre tuzlu suya ise BRINE adı verilir. BRINE ve PERMEATE debileri sürekli olarak sistemdeki de-bimetreler vasıtasıyla okunur. Membranlar zamanla kirlenirler ve yıkanmaları gerekir. Yıkama işleminin yapılması gerekliliği BRINE (tuzlu atıksu) miktarının artıp PERMEATE (temiz su) miktarının azalmasıyla belirlenir ve bu durumda Re-verse Osmosis sistemi otomatik olarak membran yıkama fazına geçer. Membranlar Asit Baz sabunlarla yıkanırlar ve tekrar eski verimlerine ulaşırlar. Membran ömürleri ortalama 3 yıldır. Bu süreden sonra debi kapasitesi düşer.

b) Demineralizasyon Sistemleri (İyon değiştirme) iyon değiştirme, bir iyonun diğer bir iyonla yer değiştirmesidir. Bu işlem için reçineler kullanılır. Reçineler Katyon değiştirici reçine ve anyon değiştirici reçine ve bunların kombinasyonu olabilirler. Katyon değiştirme veya Baz değiştirme, pozitif bir iyonun diğer bir pozitif iyonla yer değiştirmesi olup, tabii sularda katyonlar, Ca++, Mg++, Na+, H+, Fe++ ve Mn++ gibi Anyon dğğiştirme veya asit değiştirme; negatif bir iyonun yani anyonun, diğer bir negatif iyonla yer değiştirmesi olup, tabii sularda anyonlar genel olarak Cl, SO4, NCh gibi maddelerdir.

Reçineli katyon değiştiriciler, sülfonatlarla çevrilmiş polistrenlerin sentetik organik polimerlerdir. Bunlar daneli ve boncuğa benzer şekilde imal edilirler. Bunların kimyasal formülleri Na2R ve H2R ile gösterilirler. Na2R sodyum devresindeki işletmeye göre bir iyon değiştiricidir. H2R ise hidrojen devresindeki işletmeye göre bir iyon değiştiricidir. Sodyum devresinde rejenerasyon (yani reçinelerin yenilenmesi) NaCl ile, hidrojen devresinde iyon değiştiricilerin I-^R'nin yenilenmesi asitle yapılmaktadır.

İyon değiştirme için ana olarak 2 metot kullanılır. Bunlar Ayrı yatak ve Karışık yataktır. Ayrı yataklarda katyon ve anyon reçineler ayrı basınçlı tanklara yüklenirler. Bu tanklar aside mukavim olmalıdır. İşletme sırasında su önce katyonik reçinelerden sonrada anyonik reçinelerden geçer. Reçineler zamanla tıkanırlar, bu yüzden asic1 ve kostikle rejenere edilmeleri gerekir. Demineralize su sistemleri rejenerasyondaki kimyasal madde gideri, yıkama suyu miktarı, ön arıtma gerekliliği, rejenerasyon suyu nötrali-zasyon gözönüne alınarak farklı tiplerde dizayn edilebilirler.

3- Son Arıtma Sistemleri:

Son kademe arıtma sistemleri organik, partiküller bakteri çözünmüş gazlar ve ionların arıtılmasında kullanılır. Saf su elde etmek için son kademedir. Bu sistemler içinde Ultra-filtrasyon (Partikül ve bakteri giderimi), Ultraviole (Bakteri kontrolü) Ultraiole- Ozone (Organik giderimi) ve gaz giderme sistemleri sayılabilir.

 

Kordal KÖSEOĞLU /ARITIM MÜHENDİSLİK