HAM SUYUN ARITILMASI
Suyun içeriğinde bulunan safsızlıkları yukarıda da belirtildiği gibi üç ana başlık altında toplaya biliriz.
a ) Askıda katı maddeler ( kıl , kum , çamur vs. )
b ) Çözünmüş katı maddeler ( sertlik , alkalinite , silis , demir vs. )
c ) Çözünmüş gazlar ( oksijen , karbon dioksit vs. )
Yukarıda üç ana madde halinde belirtilen safsızlıkların , ham sudan arıtılarak buhar kazanları , sıcak ve kızgın su kazanları , soğutma kule devreleri, kapalı ısıtma ve sogutma devreleri ile klima santrallerinde kullanılabilecek hale getirilmesine ham suyun ön ıslahı
( tasfiyesi ) denilmektedir.
Bu ön ıslah işlemi toplam şartlandırma programının en temel şartlarından biri olup , tüm programın başarılı bir şekilde uygulana bilmesinde çok önemlidir.
Genel itibari ile günümüzde ön ıslah işlemlerinde kullanılan yöntemler aşağıdaki gibi
Sıralandırılabilir.
a ) Kum ve mekanik tortu Filtrelere ( sudaki askıda katı maddelerin alınması )
b ) Aktif karbon filtreleri ( sudaki bakiye klor , organik maddeler ile rengin alınması)
c ) Su yumuşatma üniteleri ( reçine ile sertliğin alınması )
d ) Dealkalization ünüteleri ( reçine ile alkalitenin ve sertliğin alınması )
e ) Reverse Osmose Cihazları ( Membran filtreler ile sudaki çözünmüş katı maddelerin
% 80 – 90 oranında alınması )
f ) Demineralization üniteleri ( reçine ile sudaki çözünmüş katı maddelerin % 90 – 95
oranında alınması)
g ) Mixsed-bed üniteleri ( reçine ile sudaki çözünmüş katı maddelerin % 95 – 100
oranında alınması.)
A ) KUM VE MEKANİK TORTU FİLTRELERİ ; Kum ve mekanik tortu filtreleri suyun bünyesinde çözünmemiş halde bulunan kum , kil , çamur gibi askıdaki katı maddelerin alınmasında kullanılır.
Askıda katı maddelerin alınması kum filtrelerinde , suyun filtre içerisine konulan çeşitli çaplardaki kum ve çakıl katmanlarında geçirilmesi ile yapılır. Kum filtrelerinde rejenerasyon işlemi basınç farklarına bağlı olarak cihaz çıkışındaki öngörülen basıncın altına düştüğünde cihaz ters yıkamaya alınarak içerisindeki dolgu maddelerini kirleten maddeler dışarıya atılma sureti ile yapılır. Kum filtreleri daha yüksek su debileri ile çalışılan sistemlerde tercih edilir.
Mekanik filtrelerde ise filtrasyon adındanda anlaşılacağı gibi mekanik filtreler ile yapılmaktadır.Bu filtrelerde de rejenerasyon yine kum filtrelerinde olduğu gibi basınca bağlı olarak filtrelerin ters yıkaması , değiştirilmesi gibi çeşitli metotlar ile yapıla bilir.
Her iki filtre türünde de halihazırda hem manuel hemde otamatik ( basınç , debi , hacim, veya zaman kontrollü ) sistemler bulunmaktadır.
B ) AKTİF KARBON FİLTRELERİ ; Aktif karbon filtreleri , amacına ve kullanılan karbon cinsine bağlı olarak sudaki bakiye kloru , organik maddeleri ve ayrıca renk ve koku gibi suyun kalitesini etkileyen safsızlıkları almak amacı ile kullanılır. Aktif karbon filtrelerinin rejenerasyonları çıkış suyu değerlerine bağlı olarak ve kullanım amacına göre ters yıkama , buhar ile aktivasyon veya toz aktif karbon ilavesi ile yapılır.
C ) SU YUMUŞATMA ÜNİTELERİ ; Su yumuşatma üniteleri sudaki toplam sertliğin
( Kalsiyum – Cu ve Magnezyum – Mg ) alınarak yumuşak su ( toplam sertli = 0 ) üretilmesi amacı ile kullanılır . Su yumuşatma suyu çıkışı ( yumuşak su ) ile ham su arasındaki tek
farklılık toplam sertlik değerinde olacağı unutulmamalıdır , çünkü yumuşatma cihazının tek fonksiyonu toplam sertliği sıfırlamasıdır. Su yumuşatma üniteleri , tasfiye cihazı veya permatit diye de adlandırılır .
Su yumuşatmada kullanılan temel madde SODYUM ( Na ) formundaki Kuvvetli Katyonik Reçinedir .Bir su yumuşatma cihazındaki işlem , cihaza verilen ham sudaki ( sert su ) toplam sertliğin ( Kalsiyum – Ca ve Magnezyum – Mg ) reçine tarafından tutulması şeklindedir.
( HCO3 )2 ( HCO3 )
Ca (SO4 ) + Na R >>>>>>>>>>>>> Ca R + Na ( SO4 )
Mg ( CI ) 2 Mg R + ( CI )
Yukarıda görülen bu işlem Reçineye ( R )bağlı olan Sodyum iyonlarının tamamıyla tükenmesine ve cihaz çıkışında tekrar sert su verilmeye başlamasına kadar devam eder.
Yumuşatma cihazından tekrar yumuşak su alınabilmesi için cihazın rejenerasyon ( tuzlama ) işlemine tabi tutulması gerekir. Bir yumuşatma cihazının rejenerasyona alınması için birincil gösterge cihaz çıkışındaki toplam sertlik değerinin yükselmesidir , gerektiğinde cihazdan geçen su miktarı da dikkate alınabilir ( giriş suyu sertliği sabit ise ) ancak cihazın devrede olduğu gün veya saat yanıltıcı olabilir. Rejenerasyon işlemi üç safhada yapılmaktadır.
1 ) Ters yıkama ; Bu bölümde cihaza normal akış yönünün tersinden yani alttan yukarıya doğru su verilerek reçineler üzerinde birikmiş olan kirliliklerin atılması ve reçinenin kabarması sağlanır. ( Ters akışkan yataklar hariç ) Bu işlem zaman zaman mümkün ise hava kullanılarak da yapılmalıdır , bu sayede reçinenin kabarması ve suyun reçine yatağında yol yapması sağlanır.
2 ) Tuz ile rejenerasyon ; su yumuşatma cihazlarında kullanılan reçineler için rejenerant olarak tuz ( NaCI ) kullanılır. Bu sayede reçineye gerekli olan Sodyum ( Na )
takviye edilmiş olur.
Ca R + NaCI >>>>>>>>> Na R + CaCI
Mg R + NaCI >>>>>>>>> Na R + Mgcı
Genel olarak rejenerasyon işleminde 100 – 250 gr NaCI / 1 Lt reçine olarak tuz kullanılır.
3 ) Durulama ; Tuz ile rejenerasyon bittikten sonra cihazdaki normal su akışı yönünde su akışı sağlanarak reçine kolunu içindeki klorür fazlalığı dışarı atılır.
Yukarıda belirtilen tüm bu işlemler bitirildikten sonra cihaz işletmeye alınmadan önce , çıkış suyundaki toplam sertlik , iletkenlik veya klorür miktarı kontrol edilmeli ve sisteme su daha sonra verilmelidir. Bu kontrol sırasında toplam sertlik ‘‘ 0 ’’ , iletkenlik ve klorür
değerleri ham su iletkenlik ve klorür değerleri ile eşit olmalıdır.
D ) DEALKALİZATİON ÜNİTELERİ ; Ham su içeriğinde bulunan alkalinitenin alınması için kullanılan reçineli ünitelerdir. Bu üniteler genel itibari ile dealkalizition kolunu , karbondioksit degazörü ve yumuşatma kolonu olmak üzere üç bölümden oluşur.
Dealkalization kolunda sudaki alkaliniteyi oluşturan bikarbonatlar ( HCO3 ) , Hidrojen formundaki katyonik reçine vasıtası ile % 80 – % 90 mertebesinde alınırlar. Bu işlem sonucunda karbonik asit (H2CO3 ) ve karbondioksit ( CO2 ) gazı ortaya çıkar ve su pH değeri 2,5 – 3,5 seviyelerine düşer.
Karbondioksit degazörü vasıtası ile ortaya çıkan karbondioksit ortamdan uzaklaştırılır ve buraya yapılan kostik ( Sodyum hidroksit – NaOH ) ilavesi ile pH 6,5 – 7,5 civarına çıkarılır.
Yumuşatma kolunun vasıtası ile de sudaki toplam sertlik alınarak sisteme yumuşak su verilmesi sağlanır.
Dealkalization ünitesi çıkışında , alkalinite ve alınan alkalinite miktarına bağlı olarak toplam çözünmüş katı ( TDS ) ve iletkenlik değerlerinde ham suya nazaran daha düşük değerler tesbit edilecektir.
E ) REVERSE OSMOSİS ( TERS OSMOZ ) ÜNİTELERİ ; Şayet saf su ile içeriğinde çözünmüş katı madde oranı yüksek olan bir su ( konsantre su ) ortadan yarı geçirgen bir membranla ayrılmış bir kaba konur ise saf su membranı aşarak konsantre su tarafına geçmeye başlar bu geçiş olayına osmoz denir.
Şayet konsantre su tarafından bu geçişi önleyecek ve her iki taraftaki suyu dengeleyecek şekilde bir basınç uygulanır ve geçiş durdurulur ise bu basınca da osmotik basınç adı verilir . Bu basınç saf suyun konsantre suya geçişindeki basınca eşittir.
Konsantre su tarafından bir basınç uygulanır ve konsantre suyun saf su tarafından geçişi sağlanır ise bu olaya ters osmoz denir .
Ters osmoz cihazlarında da yukarıdaki teknik ile ham su membran filtrelerden geçirilerek ham su içeriğindeki toplam çözünmüş katı maddeler % 80 – 90 oranında alına bilir. Reverse osmose sisteminde giriş suyu ham su ise antiscalant ( kireç önleyici ) dozajına özellikle dikkat edilmelidir.Diğer dikkat edilecek nokta ise giriş suyundaki serbest ( bakiye ) klorun , aktif karbon filtre veya kimyasallar ile alınmış olmasıdır . Bu iki nokta membranların ömürleri açısından çok önemlidir . Reverse osmoz ünitesi çıkış su iletkenliği max. 50 s/ cm dir.
SU ARITIMINDA REVERSE OSMOZ
Su arıtma tekniklerinden biri olan reverse osmoz yakın bir geçmişten itibaren Türkiyede de bir çok tesiste kullanılmaya başlanmıştır. Osmoz doğada kendiliğin gerçekleşmektedir. Bitkiler bu yöntemle topaktan su almaktadırlar.Artık birçok içme suyu tesisinde de Reverse osmoz tekniği kullanılarak % 99,9 oranında arıtım sağlanmaktadır. İthalatçılar ve üreticiler bireysel tüketiciler için hem az yer kaplayan ve de kullanışlı tezgahaltı Reverse osmoz lar getirmektedir.
30 yıl öncesine kadar membran prosesleri çevre teknolojisi açısından pek önemli gözükmüyordu. Ancak farklı ayırma prensiplerine ve mekanizmalarına sahip çok sayıda membran prosesinin geliştirilmesi ve bunların partiküllerden moleküllere kadar değişken çeşitli boyuttaki maddelerin ayrılmasına çözüm getirmeleri ile birlikte , membran prosesler su ve atık su arıtımında çok önemli bir konuma gelmiştir.
Membranlar, karışım halindeki pek çok maddenin ayrılması maksadıyla kullanılır. Ayırma olayı iki ana gurupta toplanır. Birincisi ; çözünmüş maddelerin ayrımı , ikincisi tutulmak istenen partiküler maddelerin ayrılmasıdır. Membran, belirli türlerin hareketlerini kısıtlayan metal, inorganik veya organik polimerlerden yapılan geçirgen veya yarı geçirgen bir malzemedir. Bu membranlar , gaz ayrımı , katı/sıvı ve sıvı/sıvı ayrımı gibi amaçlar için kullanılır. Genel olarak;
- Sıvılardan ve gazlardan mikron boyutundaki partiküllerin filtrasyonu.
- Sıvılardan kolloidlerin ve büyük ölçekli moleküllerin ayrımı.
- Sadece iyonik türlerin ayrımı.
- Sulardan veya diğer sıvılardan bütün askıda katı veya çözünmüş maddelerin ayrımı.
I faz besleme, II faz ise , süzüntü fazı olarak adlandırılır. Ayırma işlemi, membranın birinci fazdaki bir bileşeni, öteki bileşen veya bileşenlerden daha kolay bir şekilde diğer tarafa geçirmesi esasına dayanır. Membrandan gelen akım iki kısma ayrılır. Bunlar , membrandan geçen ve membrandan geçmeyen akımdır. Membrandan geçen akım süzüntü, geçmeyen akım ise konsantre akımı olarak adlandırılır.
Membranların performansı ,akı ve alıkoyma veya seçicilik olarak adlandırılan terimler ile adlandırılır. Akı, membran tarafından alıkoyulan kısmın ölçüsüdür. Seçicilik ise membrandan geçenlerin ölçüsüdür. İdeal bir membranda, yüksek seçicilik veya alıkoyma ile yüksek akı veya geçirimlilik istenir. Akı, m3/m2x gün veya lt/m2xsaat gibi birimlerle ifade edilir. Reverse osmozda saf su elde ederken atıksu da oluşmaktadır. Atıksu miktarı sistem dizaynı , su kalitesi , ön filtrasyon gibi parametrelere bağlıdır. Bu oran % 50 den % 25 e kadar değişebilmektedir.
Osmoz , aralarında bir yarı geçirgen membran bulunan , farklı iyon derişimine sahip iki çözeltinin osmatik basınç vasıtasıyla iyon derişimlerini eşitlemeleridir. iyon derişimlerinin eşitlenmesi , derişimi düşük olan çözeltiden derişimi yüksek olan çözeltiye sıvı transferi ile sağlanır. Bu sıvının geçiş hızı sudaki toplam çözünmüş katı madde miktarı, basınç , sıcaklık gibi parametrelere bağlıdır. Reverse osmoz da sıvının membrandan geçebilmesi için bir güce ihtiyacı vardır. Bu da genelde yüksek basınç pompaları ile sağlanmaktadır. Membran üzerindeki 5Ao(2*10-6) büyüklüğündeki gözeneklerden sadece saf olarak iyonlarıdan ayrılmış su geçerken demir , silis, bakteriler, organik maddeler, ağır metaller gibi maddeler tutularak atık su ile atılır. Reverse osmoz sistemlerinde tüm iyonlar tutulduğundan ürün suyunda ph düşmektedir bu sebeple tüm osmoz ürün suyu hatları korozyona karşı paslanmaz yapılmalıdır.
Reverse osmoz öncesi filtrasyonun önemi,
Reverse osmoz sistemlerinde iyi bir ürün suyu elde etmek ve işletme maliyetlerini düşürmek için en önemli konu osmoz öncesi filtrasyonun çok iyi olması gerekmektedir. Reverse Osmoz yapılacak tesisde kuyu suyu analizi çok iyi bir şekilde yapılmalı ve bu sonuçlara göre ön filtrasyon seçilmelidir. Unutulmamalıdır ki problemli veya çalıştırılamayan birçok Reverse osmoz tesislerine bakıldığında mutlaka ön filtrasyonlarında bir eksik görülmektedir. Bu eksikliklerde sonuçta reverse osmos sisteminde maliyetin büyük bir kısmını oluşturan membranlarda hasarlara sebep olmaktadır.
İyi bir ön filtrasyon aşamaları:
- Seperatör filtre
- Ozon jeneratörü veya Ultraviyole
- Klor dozajı
- Basınçlı Kum filtreleri
- Basınçlı Aktif karbon filtreler
- Yumuşatma cihazı
- Sediment filtreler (1 , 5 micron)
SU ARITIMINDA REVERSE OSMOZ Membran,
Reverse osmoz da kullanılan yarı geçirgen zara verilen isimdir. Birçok çeşidi vardır. Su karakterine göre membran türü belirlenir. Membranların TFC (thin film composite) , CTA ( cellulos three asetat ) gibi türleri mevcuttur. TFC türü membranlar klora karşı yapısı bozulduğundan ön arıtım olarak aktif karbon filtre yapılması gerekmektedir.
Arıtma Oranları ;
Asbest %98-99 Kurşun %96-98
Arsenik %94-96 Kalsiyum %95-98
Alüminyum %96-98 Krom %96-98
Amonyum %90-95 Kadmiyum %95-98
Bikarbonat %90-95 Magnezyum %95-98
Bakır %97-98 Nitrat %90-95
Baryum %96-98 Nikel %97-99
Brom %90-95 Potasyum %94-97
Bakteri %99 Potasyum %94-97
Borat %50-55 Radyoaktivite %93-97
Cıva %95-97 Silis %92-95
Çinko %97-99 Siyanür %92-95
Demir %97-98 Silikat %94-96
Florür %93-95 Sülfat %97-98
Fosfat %98-99 Sodyum %89-90
Gümüş %95-97
Klorür %90-95
HAM SU VE ÇEŞİTLİ ARITILMIŞ SU ÖZELLİKLERİ
( mg / 1 , diğer şekilde belirtilmemiş ise )
| Madde | Birim | Ham Su | Filtrasyon | Yumusatma | Reverse Os. | Demineralization |
| Kalsiyum | CaCO3 | 51,5 | 51,5 | 1,0 | 0 | 0 |
| Magnezyum | “ | 19,5 | 19,5 | 1,0 | 0 | 0 |
| Sodyum | “ | 18,6 | 18,6 | 87,6 | 1-2 | 1-2 |
| Potasyum | “ | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 0 | 0 |
| Toplam Katyon | “ | 91,4 | 91,4 | 91,4 | 1-2 | 1-2 |
| Bicarbonat | “ | 56,8 | 56,8 | 56,8 | 0 | 0 |
| Karbonat | “ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Hidroksit | “ | 0 | 0 | 0 | 0 | 1-2 |
| Sulfat | “ | 21,8 | 21,8 | 21,8 | 1-2 | 0 |
| Klorür | “ | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 0 | 0 |
| Nitrat | “ | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0 | 0 |
| Toplam Anyon | “ | 91,4 | 91,4 | 91,4 | 1-2 | 1-2 |
| Demir | Fe | 0,16 | 0,16 | 0,16 | 0 | 0 |
| Silis | SiO2 | 9,0 | 9,0 | 9,0 | 1-2 | 0,01 |
| PH | 6,5-7,5 | 6,5-7,5 | 6,5-7,5 | 5,0-7,0 | 7,0-9,0 | |
F ) DEMİNERALİZATİON ÜNİTELERİ ; Suyun içeriğindeki anyon ve katyonlarının alınarak suyun toplam çözünmüş katı madde yükünü % 90 – 95 oranında azaltabilen reçineli sistemlerdir. Sistem çıkışında elde edilecek suda istenilen niteliklere göre zayıf ve kuvvetli katyon ( Hidrojen- H formu ) zayıf ve kuvvetli anyon reçinelerin ( Hidroksit – OH formu ) çeşitli kombinasyonları ve Karbon dioksit degazöründen oluşur.
Katyonik reçinelerin konulduğu katyon kolonları vasıtası ile sudaki toplam sertlik , Kalsiyun , Magnezyum , Demir gibi katyonlar alınır , Anyonik reçinelerin konulduğu anyon kolonları vasıtası ile sudaki Sülfat , Silis , Klorür gibi anyonlar alınır.
Demineralization sistemlerinde katyon kolonları rejenerasyonda asit ( Hidroklorik veya Sülfirik asit ) , anyon kolonların rejenerasyonunda ise kostik kullanılır . Demineralization ünitesi çıkış su iletkenliği max. 5 s / cm dir.
G ) MİXEDBED ÜNİTELERİ ; Suyun içeriğindeki anyon ve katyonların alınarak suyun toplam çözünmüş katı madde yükünü % 95 – 100 oranında azaltabilen katyonik ve anyonik reçinelerin birlikte bulunduğu reçineli sistemlerdir.
Mixedbed ünitesinin içindeki Katyonik reçinelerin vasıtası ile toplam sertlik , Kalsiyum Magnezyum , Demir gibi katyonlar alınır , Anyonik reçinelerin vasıtası ile sudaki Sülfat , Silis , Klorür gibi anyonlar alınır.
Mixedbed sistemleri rejenerasyonunda hem asit ( Hidroklorür veya Sülfirik asit ) hem de kostik kullanılır . Mixedbed ünitesi çıkış su iletkenliği max. 1,0 s / cm dir.
HAM SU VE ÇEŞİTLİ ARITILMIŞ SU ÖZELLİKLERİ
( mg / 1 , diğer şekilde belirtilmemiş ise )
Madde Birim HamSu Filtrasyon Yumuşatma Reverse Os. Demineralization
Kalsiyum CaCO3 51,5 51,5 1,0 0 0
Magnezyum ’’ 19,5 19,5 1,0 0 0
Sodyum ’’ 18,6 18,6 87,6 1-2 1-2
Potasyum ’’ 1,8 1,8 1,8 0 0
Toplam katyon ’ 91,4 91,4 91,4 1-2 1-2
Bikarbonat ’’ 56,8 56,8 56,8 0 0
Karbonat ’’ 0 0 0 0 0
Hidroksit ’’ 0 0 0 0 1-2
Sülfat ’’ 21,8 21,8 21,8 1-2 0
Klorür ’’ 12,0 12,0 12,0 0 0
Nitrat ’’ 0,8 0,8 0,8 0 0
Toplam anyon ’’ 91,4 91,4 91,4 0 0
Demir Fe 0,16 0,16 0,16 0 0
Silis SiO2 9,0 9,0 9,0 1-2 0,01
PH 6,5-7,5 6,5-7,5 6,5-7,5 5,0-7,0 7,0-9,0