|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ters osmoz sistemlerle mikrobiyal canlıları gidermek mümkün olmasına rağmen sadece mikrobiyal olarak emniyetli suların beslenmesi tavsiye edilir. Bununla beraber, bazı ters osmoz sistemler, yüzeysel sularda bulunan ve su ile taşınan protozoan cysts (crytosproridium ve giardia) bertaraf etmek için kullanılır.
Ters osmoz sistemler sulardaki tüm maddeleri gidermez. Karbon dioksit gibi gazlar yanında etanol gibi sıvıları ters osmoz membran arasından reddedilmeden geçer. Ters osmoz sistemlerde bazı organik maddeleri (tri halo metanlar, pestisitleri ve diğer VOC’ları) etkili olarak bertaraf etmek mümkün değildir.
Ters osmoz sistemi ile giderilen bir suya ait örnek Tablo 2’de verilmiştir.
Tablo 2. Ham Su ve Üretilen Su Kalitesi
*:Besleme suyunun sertliği önceden giderilmiş,
**:İki yatak (kuvvetli asit katyon, kuvvetli baz anyon)
Ters osmoz sistemleri son zamanlarda özellikle çok kirli atık suların arıtılmasında da ciddi olarak uygulanmaya başlanılmıştır. Zeytin karasuyu, peynir altı atık suyu, katı atık sızıntı suyu, kaplama sanayi atık suyu, tekstil sanayi atık suları, asit üretim tesisleri, gıda sanayi atık suların arıtılmasında ters osmoz sistemi kullanılmaya başlamıştır. Bu tür işletmelerde ters osmos sistemi kullanılmadan önce membranın bu tür sulara/atıksulara/elde edilecek ürünlere uygun olup olmadıkları, hangi pH aralığında çalışılırsa olumlu sonuç alınacağı, hangi verimlilikte ürün/ arıtılmış su elde edildiği, membran temizleme ve değiştirme süreleri, birim hammadde miktarına karşılık gelen maliyet ilgili firmadan mutlaka istenmelidir.
3.TERS OSMOZ PROSES
Su oda sıcaklığında (20-30 oC) doğadaki en küçük sıvı moleküllü maddelerden biridir. Ters osmoz sistemler özellikle suda çözünür halde bulanan sudan daha büyük moleküllü maddeleri reddeder. Ters osmoz sistemlerindeki yarı geçirgen membran suda çözünür halde bulunan safsızlıkları tutabilir. Ters osmoz işlemini tanımlamadan önce osmoz olayını anlamak gereklidir. Suda farklı miktarda çözünmüş maddeler içeren iki farklı konsantrasyondaki çözelti yarı geçirgen bir membranla ayrıldığı zaman osmoz olayı gerçekleşir. Bazı maddeler membran arasından geçerken bazıları reddedilir. Suda çözünmüş halde bulunan maddelerin osmotik basıncı, seyreltik bölgeden konsantre bölgeye suyu geçirerek suyun seyrelmesine neden olur (Şekil 2). Membranın iki tarafında çözeltilerin konsantrasyonu eşit olunca geçiş durur.
Ters osmoz işleminde ise konsantre bölgeye basınç uygulanarak osmoz işlemi tersine çevrilir. Yeterli basınç altında su konsantre bölgeden seyreltik bölgeye yarı geçirgen membran arasından geçer
Ters osmoz, ultra filtasyon ve mikro filtrasyon ile reddedilen kirleticiler ve aralarındaki farklar Şekil 4’de verilmiştir.
Tesr osmoz, ultra filtrasyon ve Mikro filtrasyon
Ters osmoz sistemlerinde pompalama kapasitesi ve işletme basınçları için gerekli enerji 2.4 ila 4.5 kWh/m3 ve besleme suyu akış hızı 1.2-76.2 cm/sn. arasında değişir. Levha (Plate) ve çerçeve (frame) sistemler yüksek, hollow fine fiber modeller düşük hızlarda çalışırlar. Membran yüzeyinde konsantrasyon polarizasyonunu minimize etmek için türbülans akım gereklidir.Ters ozmoz sistemlerle katyon ve anyon gibi iyonik yapılı ve boyutları 0.0001-0.001 µm olan suda çözünür halde bulunan maddeleri gidermek mümkündür.
Ters osmoz filtrasyon kapasitesi, membran özelliğine, besleme suyu sıcaklığına, işletme basıncına, bertaraf edilecek çözünmüş maddeye ve sistemin konfigürasyonuna bağlı olarak değişmektedir.
4. TERS OSMOZ SİSTEMİNDE HESAPLAMA
Osmoz, yarı geçirgen membran arasından bazı çözünmüş maddelerin geçişine müsaade eden fakat daha büyük boyutlu çözünmüş maddelerin geçişine izin vermeyen bir olaydır. Bir yarı geçirgen membranla ayrılmış iki farklı konsantrasyondaki çözeltiler, moleküller konsantrasyonu dengede tutma meylindedir. Dolayısıyla su seyreltik bölgeden konsantre bölgeye doğru akar. Bu bir basınç uygulaması ile gerçekleşir.
Bunu;
p = c*R*T
denklemi ile gösterebiliriz. Burada:
p: Osmotik basınç
T: Sıcaklık,oK
R: Gaz Sabiti (0.082 litre-bar/oK-mol)
c: Tuz iyonlarının molar konsantrasyonu toplamı
Deniz suyunun takriben 33 g/litre tuz içerdiği ve bu tuzların ağırlıklı olarak Sodyum klorür (NaCl) olduğu kabul edilirse deniz suyundaki NaCl’ın mol sayısı 33/58.5 = 0.564 mol/lt olarak hesaplanır. NaCl suda,
NaCl « Na+ + Cl-
şeklinde iyonlarına ayrışır. Yani bir mol NaCl’den iki mol iyon oluşur. Bu iyonların toplam molar konsantrasyonu;
c=2*0.564 = 1.128 mol/lt.
dir. Buna göre bir çözeltinin osmotik basıncı;
p = 1.128 (t-273)∑mi
denklemi ile hesaplanabilir. Burada: t:Sıcaklık oC, mi: Çözeltideki tüm iyonik veya iyonik olmayan bileşenlerin molaritesi toplamıdır.
Doğal sularla çalışmalarda litre başına her mg. çözünmüş madde için osmotik basınc yaklaşık olarak 0.01 psi (0.07kPa) artar.
Su sıcaklığı yaklaşık olarak 27 oC kabul edilirse osmotik basınç;
p= 1.128*0.082*300= 27.8 bar veya 27.8 kg/cm2
olarak bulunur. Deniz suyu için osmotik basınç yaklaşık olarak 25 kg/cm2 dir. Ticari membranlar yaklaşık olarak 70 kg/cm2 basınçta çalıştırılabilir.
Bir litre bir suyun membran arasından 10 metre (1000cm.) dolaşacağı kabul edilirse, buna göre gerekli iş ;
W = p*A*x
denkleminden hesaplanabilir. Burada; A*x = V: Pompalanacak suyun hacmi. W: iş ((Joule/litre) 19 Joule = 1 kg*m, 1Kcal = 4200 Joule).
W= p*V*100
Burada: W: İş (Joule (Watt*sn)), p: bar, V: litre. Buna göre yukarıdaki denklemi tekrar yazacak olursak;
W= p*V (100/3600) = p*V/36
elde edilir. Burada W nin birimi kWh, p: bar, V: m3 dır.
Ters osmoz sistemindeki pompa ile iki hacım su pompalanırken bu suyun ancak bir hacminin arıtılacağını kabul edilirse bu durumda gerçekte daha yüksek pompa basıncı uygulamak gerekir. Yani pompa ile iki hacım su pompalanırken ancak bir hacım su arıtılabilmektedir. Bu durumda, arıtılacak su için gerekli iş;
W= 2p*V /36
denklemi ile hesaplanır.
Yarı geçirgen membran arasından suyun geçebilmesi için uygulanan basıncın ters osmoz basıncından büyük olması gerekir. Bunu bir denklemle ifade edecek olursak;
Fsu = A (Δp- Δp)
yazabiliriz. Burada; Fsu: Tuz değişimi (g/cm2*sn), A: Su geçirgenlik sabiti (g/cm2-sn-atm), Δp: Membran kesitine uygulanan basınç farkı (atm). Δπ: Membran kesitine uygulanan osmotik basınç farkı (atm).
Yarı geçirgen membran arasından tuz veya çözünmüş madde geçişi;
Ftuz = B (C1-C2)
denklemi ile ifade edilir. Burada;
Ftuz : Tuz değişimi (g/cm2*sn)
B: Tuz geçirgenlik sabiti (cm/sn),
C1-C2: Membran kesitindeki konsantrasyon gradyanı (g/cm3).
Su ve çözünmüş maddelerin (tuzlar) geçirgenlik sabitleri, kullanılan membranın karakteristiğine ve kullanılan prosese bağlıdır.
Besleme suyu basıncı, çözeltinin osmotik basıncından yüksekse membran arasından suyun akışı artar. Tuzun akışı temel olarak sabit kalmakla birlikte tuz konsantrasyonu farkı ile orantılıdır. Bu yüzden ürün suyunun artan miktarı, uygulanan basınç artışı ile orantılıdır. Osmotik basınç artarken besleme suyu tuzluluğu arttığından dolayı su değişimi azalır.
5. MEMBRANLARIN REDDETME YÜZDESİ
Su içerisinde bulunan kirleticilerin ters osmoz sisteminde reddedilme yüzdesi elde edilen (arıtılan) suyun kalitesini tarif eder.
Reddetme Yüzdesi;
R = 1- Cp/Cf
denklemi ile ifade edilebilir. Burada;
Cf : Giriş suyu kirletici konsantrasyonu,
Cp: Arıtılmış suyun kirletici konsantrasyonu.
veya
Reddetme Yüzdesi = (Beslenen Suyun Kirletici Kons.-Arıtılan Suyun Kirletici Kons)/(Arıtılan Suyun Kons) *100
Reddetme oranı, besleme suyunda bulunan çözünmüş maddelerin ürün suyundaki çözünmüş maddelerin konsantrasyonuna oranıdır. Çözünmüş maddenin reddedilmesi, kullanılan membranlara, geri kazanmaya, işletme şartlarına, besleme suyu konsantrasyonuna, pH ve sıcaklığına, çözünmüş maddelerin içindeki kimyasalların değerliklerine ve diğer faktörlere bağlı olarak değişmektedir.
Geri kazanma, beslenen suyun ürüne dönüştürme yüzdesini gösterir.
Geri Kazanma= (Besleme Oranı- Tuzluluk Oranı)/(Besleme Oranı)*100
Genel olarak daha yüksek oranda geri kazanma, beslenen sudan daha yüksek oranda ürün suyu elde etmek demektir.
Çoğu evlerde ve işyerlerindeki ters osmoz sistemlerinde beslenen suyun ancak %20-30’u arıtılmış su olarak elde edilmektedir. Ters osmoz sistemlerini daha yüksek oranda çalıştırmak mümkündür. Bu durumda membran ömrünün kısalacağı unutulmamalıdır.
Reddetme akıntısında debi regülatörü, uygun şekilde ayarlanmalıdır. Besleme suyu debisi azsa geri kazanma oranı yüksektir. Eğer membranlar üzerinde oluşan kirlilikler (gözeneklerin tıkanması) giderilmemişse ters osmoz sistemi hızlı şekilde kirlenir. Besleme suyu debisi artırılırsa geri kazanma oranı düşer ve çok fazla miktarda reddedilen su kanalizasyona gider.
6. TERS OSMOZ SİSTEMLERİNDE KULLANILAN YARI GEÇİRGEN MEMBRANLAR
Besleme suyunun asiditesi, sertliği, pH’ı, sıcaklığı, askıda katı madde miktarı, çözünmüş toplam madde ve klor miktarı ters osmoz için membran seçimini etkiler.
Membran olarak selüloz asetat (CA), selüloz tri asetat (CTA), poliamid (PA), diğer aromatik poliamitler, poliüretanlar, polieter amitler ve poli üretanlar kullanılmaktadır. İnce film kompozit (TFC) membranlar bir çok farklı malzemelerden oluşan değişik polimerlerden elde edilir.
Selüloz asetat (CA) membranlar, daha fazla asetil grubu içerir. Daha fazla çözünmüş maddeyi reddeder. Daha düşük su değişimine sahiptir. CA membranlar daha ucuzdur. Besleme suyunda serbest klor konsantrasyonu 1 mg/lt. kadar olduğu zaman dahi kullanılabilir. Sürekli klorlama yapılan sistemlerde CA membranların kullanılması tavsiye edilir. CA membranlar, biyolojik reaksiyonlara uğrayarak daha kısa sürede hidrolize uğrayabilir. CA membranlar hidrofilik özelliktedir. Dolayısıyla daha az kirlenme meylindedir. CA membranlar, çok düşük veya yüksek pH’larda hızlı bir şekilde seluloza ve asetik asite dönüşür. Hidroliz olayı besleme suyunun sıcaklığının artması veya optimum pH 6 ila 8 ‘nin altında veya üstünde hızlanır. Optimum pH aralığını muhafaza etmek için besleme suyunun pH, bu ünitelerde muhafaza edilmelidir. CA membranlar takriben 30 oC gibi düşük sıcaklıklı sularda kullanılabilir.
CA membranlar bakterilere karşı dayanıklı olmadığı halde CTA membranlar bakterilere karşı dayanıklıdırlar. CTA membranlar pH 4.5 ila 8 arasında kullanılır. CTA membranların kullanıldığı sularda klor önceden bertaraf edilmelidir. Bu tür işletmelerde kloru gidermek için ya aktif karbon veya sodyum meta bisülfit kullanılır. Mümkünse kimyasal madde ilavesinden kaçınılır. Çünkü ilave edilen kimyasal maddeler membranlar üzerinde bakteri büyümesine katkıda bulunur. Piyasada en fazla kullanılan membranlardan biridir.
İnce film kompozit (TFC) membranlar, klora veya diğer oksidantlara maruz kaldıklarında bozunurlar. TFC membranlar mikrobiyolojik etkiye karşı dayanıklıdır. Yüksek pH’larda (9’dan daha büyük değerlerde) kullanılabilir. Bu membranlar pH 4 ila 11 arasında ve 45 oC gibi yüksek sıcaklıklarda hidrolize uğramadan en iyi şekilde çalıştırılabilir. TFC membranlar pahalı oldukları halde çok kuvvetli ve kararlıdırlar. Yüksek miktarda çözünmüş maddeleri reddetme meylindedir ( >%99). 1500- 2000 mg/lt. toplam çözünmüş katı madde içeren suları TFC membranlarla arıtmak mümkündür. TFC membranlar, klorlu sularda hızlı bir şekilde bozulur. Eğer ön filtrasyonla (aktif karbon gibi) klor giderilirse daha sağlıklı olarak kullanılır (Tablo 3). TFC membranlar suda çözünmüş katı maddeleri daha yüksek reddetme oranına sahiptir. Bir işletmede fazla miktarda arıtılmış suya ihtiyaç varsa TFC membranların kullanılması tavsiye edilir. TFC membranlar, genel olarak CTA membranlardan daha uzun ömürlüdür.
Sülfanatlı polisülfana (SPS) den yapılmış membranlar, klora karşı toleransı daha yüksek (CTA gibi) ve daha yüksek pH seviyelerinde (TFC’e benzer) kullanılabilir. Fakat CTA kadar düşük maliyetli ve TFC nin performansı kadar yüksek değildir. Eğer besleme suyunun sertliği düşük, pH yüksek veya nitrat (NO3-) konsantrasyonu yüksekse ters osmoz sistemlerde SPS membranların kullanılması tavsiye edilir. Özellikle yüksek miktarda kaliteli su ihtiyacı olan gıda ve içecek sanayinde geniş olarak kullanılmaktadır. SPS membranlar yağ, gres, katı yağlar ve polar solventli sulara karşı toleranslı değildir.
poliamid (PA) membranlar, pH 4-11 arasında çalışabilir. Çalışma sıcaklığı 4-35 oC’dır. Bakterilerden olumsuz etkilenmezler. Dolayısıyla atık suların arıtılmasında kullanılabilir. Serbest klordan olumsuz olarak etkilenir. Serbest kloru gidermek için başta aktif karbon olmak üzere çeşitli kimyasallar kullanılabilir.
Atık sulardaki amonyak maddesi pH ayarlaması ile iyonik faza dönüştürülebilir. Özellikle katı atık depolama tesislerinde oluşan sızıntı sularında çok yüksek miktarda amonyak bulunur.
Piyasalarda en fazla kullanılan membranlar CTA, PA ve TFC’dir. CTA membranlar, sadece 5 µm sediment ön filtrasyonu kullanılarak şartı ile atıksu arıtımında kullanılabilir.
7. ARITMADA KULLANILAN TERS OZMOZ MEMBRAN KONFİGURASYONU
Su arıtımında halihazırda dört membran konfigurasyonu kullanılmaktadır. Bunlar, tubuler, hollow fine fiber, spiral wound ve plate ve framedir.
Ters osmoz sistemlerinde kullanılan çoğu yarı geçirgen membranlar, asimetrik yoğunluklu cast polimer filmlerdir. Yani çok ince yoğunluklu bir bariyer tabakasına sahiptir. Bu tabaka 2.5 cm kalınlıkta daha gözenekli substrate ile desteklenir. Su, gözenek çapı 0.0001 µm olan membran arasından geçer. İnsan saçının çapı 100 µm olduğu unutulmamalıdır.
7.1. Tubuler Model
Tubuler modeller uzun süredir bilinmektedir. Dizaynı basit ve kolaydır. Üniversitelerde araştırma amacı ile tubuler modeller kullanılmaktadır. Çünkü bu modellerle Reynold sayısını hesaplamak ve kütle transfer sabitleri hakkında teori kurmak kolaydır. Seramik, karbon veya plastikten üretilmiş gözenekli tüplerin iç çapları 3.2 mm. ile 2.5 cm. arasında değişir. Gözenekli tüpün iç tarafı membranla kaplanmıştır. Basınçlı besleme suyu, membranın veya membran film iç tarafından girip gözenekli tüp arasından çıkarak arıtılmış su elde edilir. Tubuler modeller, türbülanslı şartlarda çalıştırıldığı için zamanla kirlenmeye karşı bir dereceye kadar dayanıklıdır. Membran üretimi yüksek maliyetli olduğu için büyük hacimli su arıtma tesislerinde kullanılmaz. Fakat küçük kapasiteli endüstride kullanılabilir. Tubuler elemanlar birim hacim başına küçük membran alanına sahiptir (Şekil 5). Tubuler modeller askıda katı maddeler için toleranslıdır. Tubuler modellerin en büyük dezavantajları, çok yer gerektirir. Membranların değişimi oldukça zor ve zaman alabilir. Büyük kapasiteliler çok enerji tüketir. Geniş iç hacminden dolayı temizlemek zor ve zahmetlidir. Tubuler dizaynını değiştirmek zor ve maliyetlidir.
Şekil 5. Tubuler Model
7.2. Spiral Wound Model
Bir zarf oluşturulmak üzere üç tarafı sızdırmaz yapılarak kapatılmış gözenekli destek levha ile ayrılmış iki düz tabaka membrandan ibarettir. Dördüncü tarafı ise arıtılmış suyu toplamak üzere gözenekli plastik boruya yapışık olarak bağlanmıştır. Bu membran zarfların iki veya daha fazlası, arıtılmış suyu toplayan gözenekli tüpe yapıştırılır ve spiral şekilde yuvarlanır. Spiral wound model, jölemsi bir ruloya benzer. Spiral modüllerin çoğu, genel olarak fiber glas kapta seri olarak bağlanır ( Şekil 6). Destek tabakaları, basınç düşüşünü minimize etmek ve daha yüksek paketleme yoğunluğu elde etmek için dizayn edilir. Yüksek basınç kararlılığındadır. Çapı 40 cm.’e kadar olanlar vardır. Spiral wound modellerin yoğunluğu 300-1000 m2/m3 arasında değişir. Ayrıca spiral- wound modüller, türbülansı ilerletmek için ekipman destekleri ile dizayn edilir. Böylece membrana karşı kütle transferi artırılabilir. Son zamanlarda geliştirilen modeller yüksek yüzey alanına sahip olduğu için endüstriyel amaçlıda kullanılmaktadır. Son zamanlarda içecek ve kağıt sanayinde geniş olarak kullanılmaktadır. Spiral wound modelleri yüksek sıcaklıklarda ve yüksek pH’larda kullanmak mümkündür. Son zamanlarda bu modelde hızlı bir gelişme gözlenmektedir.
Spiral Wound Model
7.3. Hollow Fiber Modüller
Hollow fiber modüller, silindirik sert basınçlı kapların içine bohçalanmış küçük çaplı çok sayıda membranlardan ibarettir. Bir modül üzerinde fiberler dış taraftan bastırılır. Tubuler modellerde olduğu gibi su beslemesi genellikle fiberin iç tarafından aşağı doğru yapılır. Deste içine her bir saç gibi olan fiberler U şeklinde yerleştirilir ve her iki ucu, epoksi reçine destek tıkaçla tutulmaktadır. Hollow fiber modüllerde kapiller özellikli olanlar 600-1200 m2/m3, fiber olanların ise 30.000 m2/m3 kadar yüksek paketleme yoğunluğuna sahiptir (Şekil 7). Hollow fiber modeller model hacmi başına diğerlerine göre daha yüksek membran yüzey alanına ve kapasiteye sahiptir. Belli performans kapasitesi için boyutları diğer modüllerden çok daha küçüktür. Hollow fiber modeller diğer modellerden düşük işletme maliyetine sahiptir. Dolayısıyla spiral wound modellere göre daha kısa sürede tıkanır veya kirlenir.
Hollow Fiber Moduller 7.4. Plate ve Frame Membran Modüller
Dairesel veya kare plakalar arasına sandwich edilmiş membranlardır. Plate/frame modüllerde, ara levhalar ile destekleyiciler arasına düz tabaka membranlar yerleştirilir. Yapısı basittir. Destekleyiciler, besleme suyu için akış kanalı oluşturur. Besleme suyu düz tabakadan akarak bir tabakadan diğerine geçer. Son yıllarda yeni modellerde paketleme yoğunluğu arttırılmıştır (Şekil 8. not: renkli şekil MUT firmasından temin edilmiştir.). Plate/frame membran modüllerin bakımı, sökme ve takma işlemi kolaylığından dolayı daha sağlıklı yapılabilir. Daha fazla besleme suyu verildiğinden dolayı daha fazla suyu geri kazanmak mümkündür. Dolayısıyla daha sık aralıklarla tıkanmaya neden olur. Yoğunluğu 100-400 m2/m3 arasında değişir. Son yıllarda geliştirilen yeni modellerde %25 çözünmüş katı madde içeren suları arıtan modeller geliştirilmiştir. İşletme basıncı 4500 psi’a kadar çıkarılabilmektedir. Bu modellerle metal kaplama sanayinde oluşan atık sulardan, metallerin geri kazanılmasında kullanılmaktadır.
Şekil 8. Plate/Frame Membran Modüller
Ters osmoz membran konfigürasyonu uygulamasında kullanılan modellerin mukayesesi Tablo 4’de verilmiştir.
Tablo 4. Ters Osmoz Kullanılan Modellerin Mukayesesi
8. TERS OSMOZ SİSTEMLERİN DİZAYNI
Ters osmoz sistemlerin dizaynını yapmadan önce arıtılacak sudan üç ayrı numune alınarak analizleri yapılmalıdır. Analizler membran sistemi dizaynı için gerekli kritik test parametrelerini içermelidir.
Yer altı suları, genelde kimyasal olarak kararlı olduğu için bu tür suların arıtımında planlama yapmak daha kolaydır.
Yüzeysel sular mevsimsel değişikliklerden etkilendiği için ( kuru ve ıslak mevsimler esnasında) ilave bir ön arıtma yapılması gerekebilir. Yüzeysel suları yer altı sularından daha fazla izlemek gereklidir. Çünkü ön arıtma sistemlerini etkileyebilir. Besleme suyunun kalitesindeki değişme arıtılmış suyunun kalitesini değiştirir. Pompalar, borular ve diğer aparatlar korozyona dayanıklı malzemelerden yapılmış olmalıdır.
Benzer şekilde arıtılacak atık suyun sıcaklığı, pH, asiditesi, çözünmüş katı atı madde konsantrasyonu, askıda katı atık madde konsantrasyonu ve buna benzer özellikler göz önünde bulundurularak ters osmoz sistemi seçilmelidir. Organik maddelere karşı dayanıklı membranlar ve ters osmoz sistemleri seçilerek atık sular arıtılmalıdır.
9. ÖN ARITMA
Ters osmoz membranları, çözünmüş maddeleri reddetme için düzenlenmelidir.
İyi dizayn edilmiş ön arıtma sistemleri ile membranların gözeneklerinin tıkanması azaltılarak membranların ömrünün uzatılması sağlanabilir. Bulanıklık verici askıda katı maddeler membranlara ulaşmadan önce besleme suyundan giderilmelidir. Besleme suyunda bulanıklık sürekli kontrol edilmelidir. Bulanıklık seviyesi limitleri aşarsa sistemin çalışması durdurulmalıdır. Silt ve kil gibi askıda katı maddeler membranlarda tutulduğu zaman membranların gözeneklerinin tıkanır ve kanallaşmalar oluşur. Arıtılmış suya zarar verir.
Silt Density İndex (SDI) besleme suyu kalitesinin belirlenmesinde anahtar indikatörüdür. SDI arıtılacak sudaki askıda katı madde konsantrasyonu ile membranın kirlenme potansiyelinin genel indikatörüdür. SDI arterken kirlenme potansiyeli de artar. SDI deney sonucu elde edilen değerleri, membran üretici firmaları tarafından verilmelidir. Çoğu membran üreticileri SDI15’sinin 5’den küçük olmasını isterken bazıları da 4’den küçük olmasını ister (Tablo 5).
Besleme suyunda bulanıklık değerlerinin, sınır değerlerini karşılaması tavsiye edilir. SDI ile bulanıklık arasında bir ilişki olduğu unutulmamalıdır. Bulanıklık yüksek olduğu zaman SDI’de genelde yüksektir. Düşük bulanıklı suların SDI’i 5’den daha büyük olanlar vardır (Tablo 5).
Besleme suyunda çözünür halde bulunan demir ve mangan ters osmoz membran yüzeyinde okside olabilir ve askıda katı madde olarak çökelebilir. Daha ileri olarak metallerin oksidasyonu, membranların bozunmasına neden olan oksidasyonu hızlandırır.
Membran yüzeyinde hidrojen sülfür koloidal kükürde kolayca okside olduğundan askıda katı madde haline dönüşebilir. Besleme suyundaki hidrojen sülfür klorla reaksiyona girerek kükürdün serbest hale geçerek çökelmesine neden olur. Sudaki çözünmüş oksijenin hidrojen sülfürle reaksiyonu, klorla olan reaksiyon kadar hızlı değildir. Koloidal kükürt yapışkandır ve bu yüzden membran yüzeyinden gidermek zordur. Yeraltı sularında hidrojen sülfür olabileceği unutulmamalıdır.
Besleme suyunda organik madde miktarı (TOK) olarak ölçülür. Organik maddelerin membran üzerinde birikmesi mikrobiyal kirlenmeye neden olur. Organik maddeler kontrol edilerek mikrobiyal kirlenme potansiyeli düşük seviyede tutulmalıdır. Organik maddeler mikroorganizmaların büyümesi için besi maddesi olarak kullanılır. Membran yüzeyinde kirlenmeyi minimize etmek için teklif edilen besleme suyu Tablo 5’de verilmiştir.
Tablo 5.Membran Kirlenmesini Minimize Etmek İçin Teklif Edilen Besleme Suyu
* Bazı membran üreticileri bulanıkların 0.2 NTU dan küçük olmasını ister.
**pH >7.0 ve 5-10 mg/l çözünmüş oksijen de, düşük pH ve daha düşük oksijen seviyesinde daha yüksek demir seviyeleri tolere edilebilir.
9.1. Pullanmayı Minimize Etmek İçin Ön Arıtma
Ters osmoz membranlar üzerinde pullanma oluşum potansiyelini minimize etmek için besleme suyunda pullanma oluşturucu türlerin kimyasal veya iyon değiştirme teknikleriyle giderilmesi gerekir.
Sodyum zeolit gibi iyon değiştirici kullanılarak su içerisinde bulunan ve sertliğe neden olan iki değerlikli (Ca+2, Mg+2, Ba+2, Sr+2, Fe+2) gibi maddeler iyon değiştirme prosesi ile giderilebilir. Besleme suyundaki sertlik verici maddeler sodyum ile yer değiştirirler. Dolayısıyla iyon değiştirme işleminden sonra elde edilen sudaki sodyumun konsantrasyonu artar. Ters osmoz membranlar üzerinde iki değerlikli metal iyonlarına göre tek değerlikli metal iyonları daha az tutulduğundan dolayı membran üzerinde daha az pullanma ve membran gözeneklerinde tıkanma olur.
Asitler, ters osmoz membranlar üzerinde kalsiyum karbonat oluşturma potansiyelini azaltır. Ters osmoz reddetme suyu için gerekli asit miktarı LSI veya SDSI ile tespit edilir. Antiscalent kullanılması halinde ters osmoz reddetme suyunun LSI sinin birden veya SDSI sının 0.5 den küçük olması için gerekli asit miktarı tespit edilmelidir. Antiscalent kullanılmadan asitle bu işlem yapılacaksa ters osmoz reddetme suyunun LSI< 0 olması istenir (Tablo 6).
Tablo 6 ters osmoz üzerinde scale oluşumunu minimize etmek için genel bir kural vermektedir. LSI (Langelier Saturation İndex) kalsiyum karbonat skalası oluşturma potansiyelini tespit etmek için kullanılır. Fosfat gibi anti scale kullanıldığı zaman LSI< 1 olabilir. Eğer anti scale kullanılmıyorsa LSI<0 olmalıdır. LSI tipik olarak toplam çözünmüş madde miktarı (TDS) <5000 mg/l olan sulara uygulanır. Besleme suyunda toplam çözünmüş katı madde>5000 mg/l olduğu zaman Stiff ve Davis Saturation İndex (SDSI) kullanılır. Anti scale kullanıldığı zaman SDSI<0.5 olmalıdır. Anti scale kullanılmıyorsa SDSI<0 olmalıdır.
Baryum ve strozyum maddeleri çözünürlüğü en düşük maddelerdir. Scale oluşumunu minimize etmek için besleme suyu kalitesi Tablo 6’de verilmiştir.
Asitleştirme işleminde genellikle sülfürik asit kullanılır. Kalsiyum karbonat oluşturma potansiyelini azaltmak için sülfürik asit kullanılması durumunda sülfat esaslı pullanma oluşturma potansiyeli artar. Eğer sülfürik asit ilavesiyle sülfat pullanma oluşumu artıyorsa HCI asidi uygulaması daha uygundur.
Antiscalentler, başlıca karbonat ve sülfat esaslı pullanma oluşumunu minimize etmek için ters osmoz besleme suyuna ilave edilir. Antiscalentler, fosfat ve aclylates (sodyum hekza meta bi sülfit gibi) içerir. Bu maddeler engelleme yolu ile pullanma oluşumunu minimize eder. Antiscalentler, tek başına kullanıldığı gibi kalsiyum karbonat, Ca, Ba ve Sr sülfat pullanması oluşumunu minimize etmek için asitle birlikte kullanılabilir.
Membran yüzeyinde silika kirlenmesi ile membran gözenekleri tıkanır ve su geçişi azalır. Son zamanlarda silika pullanmasının oluşumunu minimize etmek için yeni kimyasallar kullanılmaktadır. Bu maddeler ters osmoz konsantratında takriben 200 ppm kadar silika konsantrasyonlarında silika pullanma oluşumunu etkili bir şekilde önlemektedir. Verimlilik beslenen sudan suya değişir. Silikanın suda çözünürlüğü suyun pH’a ve sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Silika çözünürlüğü ile sıcaklık ve pH arasındaki ilişki Tablo 7’de verilmiştir.
Tablo 7. Silika Çözünürlüğü
Silika çözünürlüğü sıcaklık ve pH’ın bir fonksiyonudur. Spesifik işletme şartlarında doygunluk konsantrasyonunu tespit etmek için Şekil 9 kullanılabilir.
Sıcaklık ve pH’ın Fonksiyonu Olarak Silika Doygunluğu
Sertlik giderme esnasında magnezyum sertliği de gideriliyorsa silika magnezyum hidroksit çökeleği üzerinde adsorplanır. Silika çöktürülmesi suya alüminyum hidroksit ilavesi ile de başarılabilir.
Nötr pH’da silika çözünürlüğünün sıcaklığa bağlı olarak değişimi Şekil 10’da verilmiştir.
Nötr pH’da Silika Çözünürlüğü
Antiscalent dozajları, ters osmoz besleme suyunda pullanma oluşturma potansiyeline bağlı olarak 2 ila 10 ppm arasında değişir.
Ters osmoz membranlar, ters osmoz kimyasallarının %99 ‘nu reddeder. Antiscalent içeren ters osmoz reddetme suyunun bozulması genel olarak problem değildir. Fosfat içeren Anti scalentlerlı reddetme sularının soğutma kulesinde soğutma suyu olarak kullanılmasında bir mahzur yoktur.
9.2. Kirlenmeyi Minimize Etmek İçin Ön Arıtma
Besleme suyundaki askıda katı maddeleri, organik maddeleri ve mikroorganizmaları azaltmak için ters osmoz işleminden önce çeşitli teknikler kullanılır. Bunlar, mekanik ve kimyasal metotlardır. Hidrojen sülfür içeren bir suyun hem mekanik hem de kimyasal olarak arıtılması gereklidir.
Besleme suyundaki askıda katı maddeleri gidermek için filtrasyon metodu kullanılabilir. Filtre yüzeyinde 5 µm çapına kadar büyüklükteki katyonik ve anyonik iyonları tutulabilir. Filtre ünitesindeki basınç farkı 15 psi (103 kPa) ulaştığında filtre değiştirilmelidir. Filtrasyon, doğal akış ve basınçta veya üst akış konfügrasyonu ile başarılır. Tek ortamlı doğal çekişli veya basınç filtreleri için tipik servis debileri 120-180 lt/m3 , multimedya yerçekimi ve basınç filtreleri için 240-320 lt/m3 ve üst akış filtreleri için 200-400 lt/m3 dir.
Tüm ters osmoz sistemler yüksek basınçlı ters osmoz besleme pompalarının emme tarafında kartuş filtre ile donatılmıştır. Bu filtreler filtre ortamından veya zeolit reçinesinden gelen büyük partikülleri tutmak için kullanılır. Kartuş filtreler, askıda katı maddeleri ters osmoz besleme suyunda çökelmiş maddeleri giderme meylinde değildir. Kartuş filtrelerle besleme suyu içindeki boyutu 10-20 µm olan partikülleri tutmak mümkündür. Temizleme işlemi esnasında kartuş filtre üzerindeki basınç değişimi sürekli izlenmelidir. Kartuş filtre üzerindeki basınç düşüşü 10-15 psia ulaştığında kartuşlar temizlenmeli veya değiştirilmelidir.
Besleme suyundaki çözünür haldeki demir ve manganı gidermek için filtrasyon maddesi olarak mangan yeşil kum maddesi kullanılır. Mangan yeşil kumu, glauconite den elde edilmiş bir filtre ortamında kullanılır. Glauconite demir, potasyum, deniz orijinli alümino-silikat malzemeleri içerir.
Mangan yeşil kum filtrasyonunun en genel metodu sürekli rejenerayonu olarak bilinir. Bu metod kullanılarak demir ve mangan gibi metaller okside edilerek çözünür olmayan forma dönüştürülür ve mangan yeşil kum yatakta çöktürülür. Demir ve manganın oksidasyonu, potasyum permanganatın enjeksiyonunu izleyen klor enjeksiyonu ile başarılır. Eğer besleme suyunda demir 1 mg/lt’nın altında ve mangan yok ise klorla oksidasyon yeterlidir.
Besleme suyu içerisinde bakiye klor ve organik madde var ise aktif karbon kullanılarak bu maddeleri gidermek mümkündür. %95 verimlilikte organik kirleticileri absorbsiyon metodu ile giderilir. Gerçekte klorun %100’ü katalitik olarak tahrip edilebilir. Organik yükleme, 5-15 kg organik madde/100 kg aktif karbondur. Klor yükleme gerçekte sonsuzdur. Aktif karbon doygunluk noktasına ulaştığında yenisi ile yer değiştirilmelidir. Asit, kostik veya solventler kullanılarak aktif karbonun rejenerasyonu oldukça sınırlı gerçekleştirilebilir. Su buharı ile karbon filtre üzerinde mikro organizma büyümesini önlemek mümkündür. Organik maddelerin bertarafı ise mümkün değildir.
Ters osmoz besleme suyunda ön arıtma için aktif karbon kullanılmasının dezavantajı aktif karbon mikroorganizmaların büyümesi için yataklık görevi görebilir. Aktif karbon partiküller üzerinde biriken organik maddeler, mikroorganizmalar için besi maddesi olarak kullanılabilir. Karbon filtre üzerinde mikroorganizmaların büyümesi sonucu filtre boruları mikroorganizmalarla kirlenebilir. Filtredeki aktif karbon tanecikleri o kadar küçük ki bu tanecikler kartuş filtreler arasından geçebilir. Bu ince karbon tanecikler membran üzerinde birikerek gözeneklerin tıkanmasına neden olabilir.
Ters osmozdan önce deklorlama için sodyum meta bi sülfit veya aktif karbon kullanılabilir.
10. DÜŞÜK VE YÜKSEK BASINÇLI SİSTEMLER
10.1. Düşük Basınçlı Ters Osmoz ( Konut Tipi) Sistemler
Düşük basınçlı sistemler, 100 psia’den daha düşük su besleme basınçlı sistemlerdir. Evlerde kullanılan sistemler 50-70 psia basınçta çalışırlar. Bu sistemler mutfakta su besleme sistemine uygulanabilir. Bu sular evlerde genel olarak içme ve yemek pişirme suyu olarak kullanılır. Tezgah üstü sistemler, atmosferik basınçta muhafaza edilen basınçsız su depolama tanklarına sahiptir. Lavabo altı üniteler ise tank dolarken su basıncının arttığı basınçlı akümülatör depolama tankına sahiptir (Şekil 11). Bu, lavabo altı depolama tankından musluğa suyu getirmek için yeterli basıncı sağlar. Ne yazık ki bu verimliliği azaltan membrana karşı back basınç oluşturur. Bu üniteler, gerektiği yerde arıtılmış su kullanan pompalı basınçsız tanklar kullanılarak önlenebilir.
Düşük basınçlı üniteler 7.5 ile 55 litre/gün su kapasitelidir. Beslenen 7.5-15 litre sudan 3.75 litre arıtılmış su elde edilir. Besleme suyu %95 oranında arıtılabilir. Bu tesislerde litre su başına arıtma bedeli 2.7 senttir. Bakım genel olarak herhangi bir ön veya ileri filtrenin yer değiştirmesi ile gerçekleşir. Kartuş filtreler iki veya üç yılda bir değiştirilmelidir.
Düşük basınçlı ters osmoz ( konut tipi) sistemler
10.2.Yüksek Basınçlı Ters Osmoz (Ticari-Endüstriyel) Sistemler
Yüksek basınçlı sistemler seçilen membran tipine ve arıtılacak suyun durumuna (kirletici konsantrasyonuna, pH, sıcaklığa) bağlı olarak 100 psia ile 1000 psia arasında basınçta çalışır. 1100 ppm çözünmüş madde içeren bir suyu arıtmak için 200 psia basınç gereklidir. Bu sistemler yüksek kalitede su kullanan endüstriyle ve ticari işletmeler kullanılır.
Çoğu ticari endüstriyel sistemlerde gerekli su kalitesini temin etmek için paralel düzenlenmiş çok kademeli membranlar kullanılır. Birinci kademede membrandan geçirilen su ikinci ve üçüncü kademeden geçirilerek istenen kalitede su elde edilir (Şekil 12). Kuyu suyu, yüzeysel su ve belediye suyunun iki kademeli ters osmoz sistemi ile arıtımına bir örnek Şekil 13’de verilmiştir.
Yüksek basınçlı endüstriyel tesislerde 50 litre/gün’den başlayıp binlerce litre/gün kapasiteli ters osmoz sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerde sular %95 verimlilikte arıtılabilmektedir. Bu sistemler düşük basınçlı sistemlerden çok daha geniş ve daha komplike tesislerdir. Ticari ve endüstriyel tesislerin maliyeti 100 dolardan başlayarak milyonlarca dolar arasında değişir.
Çok Kademeli Model
İki Kademeli Ters Osmoz Sistemine Bir Örnek
İlaç fabrikalarında uygulanan ters osmoz sistemine bir örnek Şekil 14’de verilmiştir.
İlaç Fabrikalarında Uygulanan Ters Osmoz Sistemlerine Bir Örnek
İçecek sanayi atık suları önemli miktarda şeker içerir. Bu suların BOI değerleri de 5000 ile 20.000 arasında değişmektedir. Bu suyun içindeki şeker maddesini ters osmoz metodu ile geri kazanmak ve su içindeki organik kirliliği belli değerlerin altına indirmek mümkündür. Buna bir örnek Şekil 15’de verilmiştir.
İçecek Sanayi Atık Suyunun Ters Ozmozla Arıtımı
Ters osmoz sisteminin diyaliz merkezlerinde kullanılmasına bir örnek Şekil 16’de verilmiştir. Şehir şebeke suyu dengeleme vanasından geçtikten sonra sertlik giderme ünitesine verilir. Kalsiyum ve magnezyum iyonları giderilir. Suda önemli miktarda demir varsa sertlik ünitesinde bir kısım demir iyonu da giderilir. Suda askıda katı madde varsa sertlik giderme ünitesinden önce tekrar yıkanabilir kum filtre ünite kurularak askıda katı maddeler giderilir. Sertlik giderme işleminden sonra suda bulunması muhtemel kloraminleri ve klor’u gidermek için aktif karbon ünitesinden geçirilir. Böylece ters osmoz ünitesindeki membran üzerinde bakteri büyümesi minimize edilir. Ters osmoz ünitesinde suda bulunan çözünmüş tuzlar %90-95 oranında bertaraf edilir. Ters osmoz ile molekül ağırlığı 200 daltonun üzerindeki organik maddeler ile birlikte bakteriler ve pirogenler en az %99 oranında bertaraf edilir. Bazen suda çözünmüş halde bulunan tuzları iki kademede gidererek kabul edilebilir seviyede bir su kalitesi elde etmek mümkündür. Ters osmoz sistemlerinin devamlı çalışması tavsiye edilir. Böylece mikrobiyolojik kirlenme minimize edilebilir.
Diyaliz Merkezlerinde Kullanılan Ters Osmoz Sistemi
Diyaliz Merkezlerinde kullanılan sular ile ilgili maksimum sınır değerleri Tablo 8’de verilmiştir. Diyaliz merkezleri bu standartlara uymak ve gereğini yerine getirmek zorundadır. Aslında diyaliz merkezinde çalışanlar bu değerlerinde yüksek olduğunu iddia etmektedirler.
Tablo 8. Diyaliz MerkezlerindeKullanılan Sulara Ait Sınır Değerleri
*İstanbul’da bu değerler diyaliz merkezleri için istenen sınır değerlerinin üstündedir.
11. MEMBRANLARI TEMİZLEME ÇÖZELTİ LERİ
11.1. İnorganik Kirleticiler
Membran yüzeyinde biriken inorganik kirleticileri gidermek için kullanılan temizleme çözeltileri ya düşük pH veya chelation kullanmak için dizayn edilir. Bu temizleme kademeleri detaylı olarak aşağıda verilmiştir.
Düşük pH’lerde bir çok inorganik kirleticileri asidik çözeltilerde çözündüğünden dolayı düşük pH’lı temizleme çözeltisi membranları temizlemek için faydalı olarak kullanılır. Kirleticilerin tam olarak çözünmemesine rağmen katı çökelekler kısmen çözülebilir. Membran yüzeyinden bu maddeler giderilebilir.
HCI asidi temizleme çözeltisinin pH’nı düşürmek için sık aralıklarla kullanılır. Artan sülfat konsantrasyonu, çözünür olmayan sülfat tortuları oluşturacağından dolayı sülfürik asit (H2SO4) kullanımında dikkatli olunmalıdır. HF asit, silika polimerizasyonundan ileri gelen kirlenmeyi çözmek için kullanılır. HF aşırı derecede zararlı ve dikkatli kullanılması gerekli bir asidik maddedir.
Her membran tipi için hangi pH aralığında çalışılacağına dair bir sınırlama getirilmiştir. Bu limitler temizleme çözeltisinin sıcaklığına bağlı olarak da değişir. Üretici firmalardan bunlarla ilgili bilgi alınmalıdır.
Chelating agents : Bu kimyasal maddeler bünyelerinde çok iyonlu yapı bulundurur. Bu negatif bölgeler inorganik kirleticilerdeki pozitif iyonları bağlayan elektrik yüklü saldırganlar gibi hareket ederler. Chelating agents tam olarak kirleticideki katı yapısından dolayı pozitif iyonları çekerler. Böylece maddelerin su fazına geçmesine neden olurlar. İki genel chelating agents, sitrik asit ( C6H8O7) ve EDTA (etilen diamin tetra asetik asit (CH2N(CH2OOH2))) dır. Sitrik asit, demir bertarafında, EDTA ise Ca+2 , Ba+2, Sr+2 gibi iyonları bertaraf etmek için kullanılır. EDTA’nın %1 lik çözeltisi yeterlidir. Chelation meydana gelirken chelating molekülleri üzerinde negatif bölgeleri iyonize olmuş olarak kalmasını garanti etmek için yüksek pH aralığında çalışılır.
Süre: İnorganik maddelerin membran üzerinden sökülüp alınabilmesi için yeterli temas süresi gereklidir. Bu basittir, fakat aceleye getirilmemelidir. Temizleme süresi birkaç gün alabilir.
Sıcaklık: İnorganik kirleticilerin membran üzerinden bertarafı ile ilgili reaksiyonlar temizleme çözeltisinin sıcaklığı yükseldiği zaman çok daha hızlı gerçekleşir. Üretici firmanın membran için tavsiye ettiği sıcaklık şartları aşılmamalıdır. Özellikle düşük pH çözeltileri kullanılmışsa buna dikkat etmek gerekir. Sıcaklık limitleri, pH ekstremlerinde genel olarak oldukça düşüktür.
Membran yüzeyinde oluşan pullanmayı önlemek için birçok kimyasal kullanılmaktadır. Farklı kimyasallar için membran yüzeyi temizleme verimliliği Tablo 9.de verilmiştir.
Tablo 9. Farklı Maddelerin Membran Yüzeyi Temizleme Verimliliği
SDS: Sodyum Dodesil Sülfat
Tablo incelendiği zaman asitlerin temizleme kapasitesinin bazlara göre düşük olduğu anlaşılmaktadır. En iyi temizlemeyicilerin EDTA+NaOH, EDTA+SDS+ NaOH, EDTA+SDS+ KOH’in olduğu görülmektedir.
11.2. Organik Kirlenme ve Biyolojik Organizmalar
Organik kirlenmenin bertarafı aşağıda özetlendiği gibi yüksek pH ile katkısız deterjan bileşimi kullanımı ile başarılabilir.
Yüksek pH, organik bileşik içeren birçok doğal maddeler (karboksil asit grupları gibi) içerir. Düşük veya nötr pH’larda bu gruplar net yükü olmama sonucu hidrojen iyonu içerir. Bununla birlikte yüksek pH’larda hidrojen iyonu ayrışır ve negatif yüklü iyon oluşur. Bu yük oluşumu organik maddeleri daha çok suyu seven yapıya dönüştürür.
Yüksek pH’daki temizleme çözeltisi membranı kendi kendine değiştirecektir. Membran üzerindeki asit grupları yüksek pH’larda kendi kendine ayrışır. Daha fazla hidrofilik membran oluşur. Buda kirleticilerin kimyasal yapısına bağlı olarak membran temizlemeye yardımcı olur.
Sodyum hidroksit (NaOH) temizleme çözeltisinin pH’ını ayarlamak için kullanılır. Mümkünse yüksek pH’larda membranları temizleme de deiyonize su kullanılmalıdır. Musluk suyu fazla miktarda kalsiyum ve bikarbonat içerebilir. Bu ise pH yükseldiği zaman kalsiyum karbonat olarak çökelmeye neden olur.
Katkısız deterjanlar (sodyum dodesil sülfat gibi), çamaşırhane gibi yerlerde membran temizlemede kullanılır. Deterjanların bir ucu çok hidrofilik diğer ucu ise çok hidrofobiktir. Bu demektir ki deterjanlar, su ile reaksiyona girmeyen organik maddeleri çözmek için gidip gelme gibi hareket eder.
Bir çok jenerik deterjanlar membran temizleme amacı ile kullanılır. Bununla beraber çamaşırhanede kullanılan formilasyonu ters osmozda kullanılmamasına dikkat edilmelidir. Çünkü çamaşırhanede kullanılan deterjanlar oksitleyici içerir. Oksitleyiciler ince film kompozitlerin (polamidleri) üzerinde zararlı etki meydana getirir. Ayrıca temizleme çözeltisinde aşırı konsantrasyonda deterjan kullanılması mevcut kirlenme problemini zorlaştırır. Deterjan konsantrasyonu %1 ile 5 olmalıdır.
Bazı organik maddelerin membran yüzeyinde birikmesi ile biyolojik kirlenme başlar. Bu kirlenme koku ve tat problemine neden olur. Mikrobiyal organizmaları tahrip edici maddeler, bazı hallerde biyolojik organizmalar organik kirlenmelerde olduğu gibi yüksek pH’lı deterjan çözeltisi ile bertaraf edilir. Biyolojik organizmalar, elbette organik bileşiklerden oluşmuştur. Bununla beraber mikroorganizmaların defans mekanizmalarından dolayı membran sistemi üzerinde bunları gidermek bazı ekstra yardımlar gerektirir.
Mikrobiyal organizmaları tahrip edici kimyasallar organizmaları öldürmek ve membran üzerindeki biokütleyi ve besleme yüzeyi materyalini kırmak için kullanılır. Mikro organizmaları bertaraf edici maddeler hidrojen peroksit, sodyum hipoklorür, ozon, sodyum bisülfit, bakır sülfat, formaldehit, UV., dır. Hidrojen peroksit veya sodyum hipokloritin zayıf çözeltileri belli hallerde kullanılabilir. Bu maddeler çok kuvvetli oksitleyici olduklarından membranlara (poliamid gibi) zarar verebileceğinden dolayı dikkatli kullanılmalıdır.
Temizleme çözeltisinde çözünmeyen bir çok biyolojik kirlenmeyi durdurmak için yüksek pH’lı çözeltiler kullanılmaktadır. Bu yüzden yüksek pH’lı çözeltilerde akış oldukça önemlidir. Yeterli akış membran yüzeyindeki kirleticileri karıştırmak için mevcut olmalıdır.
Düşük pH’larda çalışan temizleyiciler olduğu gibi yüksek pH’larda kullanılan temizleyicilerde vardır. Üreticilerin tavsiyelerine uymak gereklidir.
Membran üzerinde kirlenmeyi minimize etmek için ters osmoz sisteminin sürekli çalışması tavsiye edilir.
13. ÇEŞİTLİ SANAYİLERDE ATIKSU ARITIMINDAKİ UYGULAMALAR
13.1. Deri Sanayi
Deri sanayinde bol miktarda su kullanılmaktadır. Tesiste oluşan atık su oldukça kirlidir. Alıcı ortama verilmeden önce arıtılması gereklidir. Deri sanayinde atık sular belirli klasik metotlarla ön arıtmaya tabi tutulduktan sonra ters osmos metodu uygulandığı zaman KOI %99, Azot %98.8 ve fosfor ise %100 oranında bertaraf edilebilmektedir. Arıtma sonucu oluşan arıtılmış su proseste tekrar kullanılabilmektedir.
13.2. Çelik sanayi
Çelik sanayinde oluşan atık su az miktarda organik madde içerirken 2700-3000 s/cm gibi yüksek oranda iletkenliğe sahiptir. Yüksek iletkenliğe neden olan maddeler çözünür halde bulunan ağırlıklı olarak bir ve iki değerlikli katyonlardır. Bu tür kirleticiler klasik metotlarla giderilemezler. Bu tür atık suları ters osmos metodu ile arıtmak mümkündür.
13.3. Metal Kaplama Sanayisi
Metal kaplama sanayisinde oluşan atık suların ters osmos metodu ile arıtılması ve geri kazanılması cazip hale gelmiştir. Ters osmos sistemini işletmek basit ve verimliliği oldukça yüksektir. Altın kaplama sanayinde oluşan atık sular ters osmos metoduna göre arıtılmaktadır. Benzer şekilde çinko, bakır ve krom kaplama sanayinde oluşan atık sular çöktürme işleminden sonra ters osmos metoduna göre arıtılmaktadır. Bu tür tesislerde atık suyun %95 geri kazanılabilmektedir.
13.4. Meyve Suyu Sanayisi
Meyve suyu sanayinde ters osmos metodu kullanılarak konsantre meyve suyu elde etmek mümkündür. Konsantre işlemi sonucunda oluşan su sulama amacı ile bölgede kullanılabilir.
13.5. Fosforik Asit, Sülfürik asit, Hidroklorik Asit ve Asetik asit Üretimi
Fosforik asit sülfürik asitten sonra dünyada en fazla kullanılan asittir. Bu asit en fazla deterjan sanayisinde, gıda sanayinde, diş macununda ve gübre sanayinde kullanılmaktadır. Fosforik asit genel olarak ıslak metoda göre üretilmektedir.
Fosforik asit, sülfürik asit, hidroklorik asit ve asetik asit üretimi esnasında oluşan asidi konsantre hale getirmek için ters osmos metodu kullanılmaktadır.
13.6. Zeytin Yağı Üretimi
Zeytin yağı üretimi sonucu oluşan atık suyun KOI değeri oldukça yüksektir. Yağ içindeki organik maddeleri gidermek için ters osmos metodu çeşitli ülkelerde kullanılmaktadır. Arıtma sonucu elde edilen arıtılmış suyun sulama amacı ile kullanılması mümkündür.
12. KAYNAKLAR
CRYPTOSPORİDİOSİS NEDİR?
Bu bir tür tek hücreli parazitin neden olduğu hastalığın adıdır. Günümüze kadar bunun bilinen bir tedavisi yoktu. Sözkonusu organizma, boyut olarak 3 mikron çapındadır. Bu parazit çoğu kimyasal dezenfektana ve ultraviyole ışınına karşı dayanıklıdır. Ancak 1 mikron filtre veya ters osmos membran teknolojisi ile tutulması mümkündür. RO-2A Su Arıtma Cihazı REVERSE OSMOSİS SİSTEM (RO) 5 AŞAMALI SU ARITMA CİHAZINDA bulunan membran ve filtrelerin özellikleri
1. AŞAMA SEDİMENT FİLTRE ;
Sisteme giren şebeke suyu 1.aşamada 5 mikron tortu filtreden geçirilerek süzülür.Yüksek kapasite filtre toz, parçacıklar ve pası süzer. &99,70 oranında anti-bakteriyel olup amerikan sağlık bakanlığı FDA test standartlarına uygundur. İçinde 100 saf PP fiberleri kullanılmıştır. Ürün serisinin tümü ABD’nin ANSI-NSF standart 42 – partikül azaltma sınıf II-V filtrasyon effect sınavından başarı ile geçmiştir. Kullanım Ömrü: 1500 Gal (5670 litre) 2. AŞAMA GRANÜL AKTİF KARBON FİLTRE; Tortulardan arıtılmış su bu aşamada ve 3.aşamadaki Blok Aktif Karbon Filtre ile birlikte suda bulunan klor,renk,tat ve koku veren eriyik gazlar,artıklar ve organik maddelerin arıtımı için kullanılır.Bu aktif granül karbon filtre yüksek performanslı aktive edilmiş karbondan oluşmaktadır ve klorin, koku, organik kirleticiler, böcek ilaçları ve koku ile tadı etkileyen kimyasallardan arındırır. Kullanım Ömrü: 1500 Gal (5670 litre) 3. AŞAMA BLOK AKTİF KARBON FİLTRE; 1 mikronluk tortu filtresi 100% saflıkta polipropilenden yapılmıştır. Yüksek kapasiteli bu filtre; suyunuzu toz, pas ve parçacıklardan arındırır..Aynı zamanda bu filtre membrana gidecek 1 mikrona kadar büyüklükteki partikülleri tutup TFC membranın daha uzun ömürlü olmasını sağlar.
Kullanım Ömrü: 1500 Gal (5670 litre) 4. AŞAMA MEMBRAN FİLTRE; Sudaki Mikrobiyolojik ve kimyasal arıtımı gerçekleştirir.Filmtec membaranı dünyanın en gelişmis ters osmoz membranlarının üreticisi DOW Chemical(USA) tarafından üretilmiştir. Membran, ince film komposit (TFC) Poliamid plakaların özel bir sarım tekniği ile üretilir. Gözenekleri 1 milimetrenin on milyonda biri küçüklüğünde yarı geçirgen bir zar filtredir. Suyu molekül düzeyinde filtre eder suda bulunan mikropları, bakterileri, ağır metalleri suya sertlik veren mineralleri ve tüm zararlı maddeleri arıtır. Suyu sağlıklı, yumuşak, mineral dengeli bir hale getirir. Kullanım Ömrü: 10000 Gal (37800 litre) 5. AŞAMA İNLİNE KARBON FİLTRE; Hindistan cevizi kabuğundan imal edilen inline kartuş filtre suyunuza lezzet vererek içimi hoş hale getirir. Suyun tadını etkileyecek tüm geri kalan artıklardan ve kokulardan arındırır. Suyu yumuşatıp tadını geliştirir. Mineral dengeli su bu filtreden sonra depoya gider. Kullanım Ömrü: 3000 Gal (11340 litre) Paslanmaz çelikten bağlantı sistemli
Su deposu tankı RO-132 1/4 NPT 150200 SUYUN DEZENFEKSİYONU
Suyun içindeki mikroorganizmal yaşamın kontrolü amacıyla suyun dezenfekte edilmesi şarttır. Dezenfeksiyon işleminin, bir çok şekilde gerçekleştirilmesi mümkündür. Ancak, en yaygın olarak klorlama ve ultraviyole dezenfeksiyon sistemleri kullanılmaktadır.
Klor, eskiden beri en yaygın kullanılan dezenfektandır. Yaygın kullanımında klorun ucuz bir dezenfeksiyon sistemi olmasının yanısıra, kalıcı etkiye sahip olması da önemli bir etkendir. Klor, suya karıştırıldığı anda, suyun içindeki bazı organik maddeler ve ağır metallerle reaksiyona geçer. Tüm reaksiyonlar meydana geldikten sonra, 0.5 mg/lt serbest bakiye klorun suda bırakılması, nihai kullanım noktasına kadar mikroorganizmal faaliyeti önleyecektir. Ancak klorlama yapıldıktan sonra herhangi bir noktada, serbest bakiye klorun aktif karbon sistem vasıtası ile sudan alınması, arıtma sistemi sonrasında suyu mikroorganizmal kirlenmeye açık hale getirecektir. Klorlanmış su, aktif karbon sistemden geçirilse bile, 0,1 mg/lt bakiye klorun by-pass edilmesi tavsiye edilir. Ancak, klorun, suyun içindeki bir takım organik maddelerle birleşerek, insan sağlığına zararlı kanserojen kimyasal bileşiklerin (trihalometan, kloroform vb.) oluşumuna sebebiyet verdiği bilinmektedir. Klor kullanımı kontrolsüz yapıldığı takdirde bu tip kimyasalların oluşumu mümkündür. Bu sebepten dolayı, suyun dezenfeksiyonu amacıyla değişik kimyasalların kullanımı da her geçen gün artmaktadır. Ancak günümüzde klor halen, en sık kullanılan dezenfektandır. Suyun dezenfeksiyonu amacıyla kullanılan bir diğer yöntem ise, Ultraviyole Dezenfeksiyondur. Bu yöntemde, dalgaboyu 254.7 nanometre olan ultraviyole ışınımı kullanılır. Bu ışınım, suyun içindeki mikroorganizmaların, DNA yapısında bozulmaya sebep olup, üremeyi engeller. Ultraviyole sistemler, dezenfeksiyon amacıyla, oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ancak bu sistemlerde dikkat edilmesi gereken konu, sistemin nihai kullanıma mümkün olduğunca en yakın yere konmasıdır. Ayrıca, sistemden çıkan su özellikle atmosfere açık ayrı bir üniteye girmemeli ve bekletmeden kullanılmalıdır. Ayrıca, voltaj düşümleri veya elektrik kesintilerinde, sistemin bir jeneratör sistemine bağlı olması faydalı olacaktır. Sadece yüzde 10luk bir voltaj düşümü, sistemin etkinliğini 20 oranında azaltabilmektedir. Ultraviyole sistemlerin, estetik olarak görünümü bulanık olan sularda kullanılması durumunda, suyun UV ünite öncesinde hassas partikül tutma kabiliyetine sahip tortu filtrelerinden geçirilerek bulanıklılığının giderilmesi şarttır. Zira, mikroorganizmalar, büyük partiküllerin ışınımı engellemesi sonucu, UV üniteden canlı çıkabilmektedir. UV ünitelerin ayrıca peryodik bakımı önemlidir. Senede bir kere UV lamba değişimi ve ham su kalitesine bağlı olarak, peryodik olarak kuvars cam temizliğinin yapılması çok önemlidir. Bu temizliğin yapılmaması, UV ışınım etkinliğini azaltacaktır. KLOR KANSEROJEN MİDİR? Klor bazı organik maddelerle birleştiğinde kanserojen bileşikler oluşturabilmektedir. Eğer klorlanan suda organik madde var ise, kanserojen madde oluşumu mümkündür. Bu tip kanserojen maddeler aktif karbon ile veya ters osmos demineralizasyon ile tutulabilmektedir. ÇEVRE ORMAN BAKANLIĞI
TERS OSMOZ SİSTEMLERİ
İLE
TUZLU/ATIK SULARIN ARITIMI
Prof. Dr. Mustafa ÖZTÜRK
Müsteşar Yardımcısı
(e-mail:mozturk@cevreorman.gov.tr)
Ankara-2007
1. GİRİŞ
İçme suyunun kısıtlı olduğu yerlerde deniz suyundan tatlı su elde edilmesinde ve sulardaki sertliği gidermede ters osmoz metodu kullanılmaktadır. İlaç sanayi ve laboratuarlar gibi sektörlerde ise daha kaliteli su elde etmek için ters osmoz metodu geniş olarak uygulanmaktadır.
Alternatif su kaynakları içinde arıtılmış suların işletmelerde tekrar kullanımı son yıllarda dünyada çok önemli olmuştur. Özellikle demir çelik sanayi, kaplama sanayi ve tekstil sanayinde ters osmoz metodu geniş olarak kullanılmaktadır. Meyve suyu ve salça sanayinde daha konsantre ürün elde etmek için ters osmoz metodu uygulanmaktadır.
Ters osmoz, yüksek basınçta yarı geçirgen membran arasından tuzlu su veya atıksu içinde çözünür halde bulunan maddeleri belli basınç altında geçirilerek sudaki istenmeyen maddeleri filtre etme işlemidir. Ters osmoz sistemleri, su kalitesini iyileştirmek ve atık suları arıtmak amacı ile uygulanmaktadır.
Ters osmoz sistemleri;
- Çok tuzlu deniz suyunu veya hafif tuzlu suyu içme suyuna dönüştürmek,
- Endüstriyel işletmelerde çözünmüş tuzları geri kazanmak,
- Sanayide ve içme suyunda istenen kalitede su elde etmek,
- Buhar kazanlarında kazan taşı oluşumunu önlemek,
- Sulardaki sertliği gidermek,
- Çok kirli atık suları arıtmak,
- Konsantre meyve suyu ve salca elde etmek,
- Toksin maddeleri ve mikroorganizmaları bertaraf etmek,
- Kimyasal işletmelerde daha kaliteli su kullanmak
amacı ile geniş olarak kullanılmaktadır. Özellikle içme suyunda koku, tat, renk, çözünmüş maddeleri ve sertliği gidermek amacı ile ters osmoz işlemi son yıllarda geniş bir şekilde kullanılmaktadır.
Ters osmoz sistemleri, laboratuarlar, kozmetik ve ilaç sanayi, akü üretimi, diyaliz merkezleri, fotoğrafçılık endüstrisi, batarya sanayi, buz yapımı, metal kaplama sanayi, hemodiyaliz, biyomedikal uygulamalar, alkolsüz ve alkollü içecek sanayi, cam sanayi, elektronik sanayi, tekstil sanayi, yağ üretim sanayi, hastanelerde işletme suyu ve son yıllarda ise daha kaliteli içme suyu üretiminde uygulanmaktadır. Son zamanlarda çok kirli atık su arıtımında (bitkisel yağ sanayi, çöp depolama alanı sızıntı suyu ve tekstil atık suları gibi) ve metal sanayinde bazı metallerin geri kazanılmasında ve konsantre meyve suyu, asetik asit, fosforik asit, salça gibi maddelerin konsantre olarak elde edilmesinde kullanılmaktadır. Meyve ve salça sanayinde hammadde içinde bulunan suyu buharlaştırmak için yüksek oranda enerji sarf edilmektedir. Benzer şekilde çok kirli ama az atık su üreten tesislerden çıkan atık suları arıtmak içinde ters osmoz metodu dünyada geniş olarak uygulanmaktadır. Ancak membran yüzeyinde tıkanma ve kirlenmeye yol açması sanayide kullanımını kısıtlayan en önemli faktördür.
Ters osmoz sistemleri kurulmadan önce su içersinde çözünmüş istenmeyen maddelerin ne kadar miktarda olduğu önceden tespit edilmelidir. Ters osmoz işleminden önce su içinde çökebilen yapıdaki maddeler mutlaka bertaraf edilmelidir. Ters osmoz işleminden önce ve sonra su ve atık su sürekli olarak izlenmeli, ölçülmeli ve istenen kaliteye uygun üretilip üretilmediği mukayese edilmelidir.
Ters osmoz sistemlerde yüzeysel ve yer altı gibi doğal sular, az tuzlu sular (1500- 15000 mg/lt) ve deniz suyu ( >15000 mg/lt) (tuzluluk bakımından) olmak üzere iki grup altında toplanmaktadır.
2. Ters Osmozla Reddedilen Kirleticiler
Ters osmozla su içersinde düşük moleküllü halde bulunan, mikro filtrasyon ve ultra filtrasyonla giderilemeyen, anyon ve katyon gibi iyonları gidermek mümkündür (Şekil 1). Ters osmoz işleminde kullanılan membranların gözenek çapları 0.1 nm ila 1.5 nm arasında değişir. Ters osmozla, belli yüksek moleküllü organik kirleticileri, bazı deterjanları ve spesifik pestisitleri gidermekte mümkündür. Tablo 1’de ters osmozla giderilen, anyon ve katyonlarla bazı organik bileşikler, partiküller ve pestisitlerle bu bileşiklerin her birinin reddedilme oranı, ters osmoz membranın tipine ve sistemin işletme şartlarına bağlı olarak değişmektedir. Çok küçük molekül ağırlıklı organik maddeleri ters osmozla gidermek mümkün değildir.
Şekil 1. Kirletici Boyutuna Bağlı Olarak Filtrasyon
Tablo 1. TersOsmozla Reddedilen İyonlar, Metaller, Organik Maddeler ve Pesti sitler
Ters osmoz sistemlerle mikrobiyal canlıları gidermek mümkün olmasına rağmen sadece mikrobiyal olarak emniyetli suların beslenmesi tavsiye edilir. Bununla beraber, bazı ters osmoz sistemler, yüzeysel sularda bulunan ve su ile taşınan protozoan cysts (crytosproridium ve giardia) bertaraf etmek için kullanılır.
Ters osmoz sistemler sulardaki tüm maddeleri gidermez. Karbon dioksit gibi gazlar yanında etanol gibi sıvıları ters osmoz membran arasından reddedilmeden geçer. Ters osmoz sistemlerde bazı organik maddeleri (tri halo metanlar, pestisitleri ve diğer VOC’ları) etkili olarak bertaraf etmek mümkün değildir.
Ters osmoz sistemi ile giderilen bir suya ait örnek Tablo 2’de verilmiştir.
Tablo 2. Ham Su ve Üretilen Su Kalitesi
*:Besleme suyunun sertliği önceden giderilmiş,
**:İki yatak (kuvvetli asit katyon, kuvvetli baz anyon)
Ters osmoz sistemleri son zamanlarda özellikle çok kirli atık suların arıtılmasında da ciddi olarak uygulanmaya başlanılmıştır. Zeytin karasuyu, peynir altı atık suyu, katı atık sızıntı suyu, kaplama sanayi atık suyu, tekstil sanayi atık suları, asit üretim tesisleri, gıda sanayi atık suların arıtılmasında ters osmoz sistemi kullanılmaya başlamıştır. Bu tür işletmelerde ters osmos sistemi kullanılmadan önce membranın bu tür sulara/atıksulara/elde edilecek ürünlere uygun olup olmadıkları, hangi pH aralığında çalışılırsa olumlu sonuç alınacağı, hangi verimlilikte ürün/ arıtılmış su elde edildiği, membran temizleme ve değiştirme süreleri, birim hammadde miktarına karşılık gelen maliyet ilgili firmadan mutlaka istenmelidir.
3.TERS OSMOZ PROSES
Su oda sıcaklığında (20-30 oC) doğadaki en küçük sıvı moleküllü maddelerden biridir. Ters osmoz sistemler özellikle suda çözünür halde bulanan sudan daha büyük moleküllü maddeleri reddeder. Ters osmoz sistemlerindeki yarı geçirgen membran suda çözünür halde bulunan safsızlıkları tutabilir. Ters osmoz işlemini tanımlamadan önce osmoz olayını anlamak gereklidir. Suda farklı miktarda çözünmüş maddeler içeren iki farklı konsantrasyondaki çözelti yarı geçirgen bir membranla ayrıldığı zaman osmoz olayı gerçekleşir. Bazı maddeler membran arasından geçerken bazıları reddedilir. Suda çözünmüş halde bulunan maddelerin osmotik basıncı, seyreltik bölgeden konsantre bölgeye suyu geçirerek suyun seyrelmesine neden olur (Şekil 2). Membranın iki tarafında çözeltilerin konsantrasyonu eşit olunca geçiş durur.
Şekil 2. Osmoz İşlemi
Ters osmoz işleminde ise konsantre bölgeye basınç uygulanarak osmoz işlemi tersine çevrilir. Yeterli basınç altında su konsantre bölgeden seyreltik bölgeye yarı geçirgen membran arasından geçer (Şekil 3).
Şekil 3. Ters Osmoz Sistemi
Ters osmoz, ultra filtasyon ve mikro filtrasyon ile reddedilen kirleticiler ve aralarındaki farklar Şekil 4’de verilmiştir.
Şekil 4. Tesr osmoz, ultra filtrasyon ve Mikro filtrasyon
Ters osmoz sistemlerinde pompalama kapasitesi ve işletme basınçları için gerekli enerji 2.4 ila 4.5 kWh/m3 ve besleme suyu akış hızı 1.2-76.2 cm/sn. arasında değişir. Levha (Plate) ve çerçeve (frame) sistemler yüksek, hollow fine fiber modeller düşük hızlarda çalışırlar. Membran yüzeyinde konsantrasyon polarizasyonunu minimize etmek için türbülans akım gereklidir.
Ters ozmoz sistemlerle katyon ve anyon gibi iyonik yapılı ve boyutları 0.0001-0.001 µm olan suda çözünür halde bulunan maddeleri gidermek mümkündür.
Ters osmoz filtrasyon kapasitesi, membran özelliğine, besleme suyu sıcaklığına, işletme basıncına, bertaraf edilecek çözünmüş maddeye ve sistemin konfigürasyonuna bağlı olarak değişmektedir.
4. TERS OSMOZ SİSTEMİNDE HESAPLAMA
Osmoz, yarı geçirgen membran arasından bazı çözünmüş maddelerin geçişine müsaade eden fakat daha büyük boyutlu çözünmüş maddelerin geçişine izin vermeyen bir olaydır. Bir yarı geçirgen membranla ayrılmış iki farklı konsantrasyondaki çözeltiler, moleküller konsantrasyonu dengede tutma meylindedir. Dolayısıyla su seyreltik bölgeden konsantre bölgeye doğru akar. Bu bir basınç uygulaması ile gerçekleşir.
Bunu;
p = c*R*T
denklemi ile gösterebiliriz. Burada:
p: Osmotik basınç
T: Sıcaklık,oK
R: Gaz Sabiti (0.082 litre-bar/oK-mol)
c: Tuz iyonlarının molar konsantrasyonu toplamı
Deniz suyunun takriben 33 g/litre tuz içerdiği ve bu tuzların ağırlıklı olarak Sodyum klorür (NaCl) olduğu kabul edilirse deniz suyundaki NaCl’ın mol sayısı 33/58.5 = 0.564 mol/lt olarak hesaplanır. NaCl suda,
NaCl « Na+ + Cl-
şeklinde iyonlarına ayrışır. Yani bir mol NaCl’den iki mol iyon oluşur. Bu iyonların toplam molar konsantrasyonu;
c=2*0.564 = 1.128 mol/lt.
dir. Buna göre bir çözeltinin osmotik basıncı;
p = 1.128 (t-273)∑mi
denklemi ile hesaplanabilir. Burada: t:Sıcaklık oC, mi: Çözeltideki tüm iyonik veya iyonik olmayan bileşenlerin molaritesi toplamıdır.
Doğal sularla çalışmalarda litre başına her mg. çözünmüş madde için osmotik basınc yaklaşık olarak 0.01 psi (0.07kPa) artar.
Su sıcaklığı yaklaşık olarak 27 oC kabul edilirse osmotik basınç;
p= 1.128*0.082*300= 27.8 bar veya 27.8 kg/cm2
olarak bulunur. Deniz suyu için osmotik basınç yaklaşık olarak 25 kg/cm2 dir. Ticari membranlar yaklaşık olarak 70 kg/cm2 basınçta çalıştırılabilir.
Bir litre bir suyun membran arasından 10 metre (1000cm.) dolaşacağı kabul edilirse, buna göre gerekli iş ;
W = p*A*x
denkleminden hesaplanabilir. Burada; A*x = V: Pompalanacak suyun hacmi. W: iş ((Joule/litre) 19 Joule = 1 kg*m, 1Kcal = 4200 Joule).
W= p*V*100
Burada: W: İş (Joule (Watt*sn)), p: bar, V: litre. Buna göre yukarıdaki denklemi tekrar yazacak olursak;
W= p*V (100/3600) = p*V/36
elde edilir. Burada W nin birimi kWh, p: bar, V: m3 dır.
Ters osmoz sistemindeki pompa ile iki hacım su pompalanırken bu suyun ancak bir hacminin arıtılacağını kabul edilirse bu durumda gerçekte daha yüksek pompa basıncı uygulamak gerekir. Yani pompa ile iki hacım su pompalanırken ancak bir hacım su arıtılabilmektedir. Bu durumda, arıtılacak su için gerekli iş;
W= 2p*V /36
denklemi ile hesaplanır.
Yarı geçirgen membran arasından suyun geçebilmesi için uygulanan basıncın ters osmoz basıncından büyük olması gerekir. Bunu bir denklemle ifade edecek olursak;
Fsu = A (Δp- Δp)
yazabiliriz. Burada; Fsu: Tuz değişimi (g/cm2*sn), A: Su geçirgenlik sabiti (g/cm2-sn-atm), Δp: Membran kesitine uygulanan basınç farkı (atm). Δπ: Membran kesitine uygulanan osmotik basınç farkı (atm).
Yarı geçirgen membran arasından tuz veya çözünmüş madde geçişi;
Ftuz = B (C1-C2)
denklemi ile ifade edilir. Burada;
Ftuz : Tuz değişimi (g/cm2*sn)
B: Tuz geçirgenlik sabiti (cm/sn),
C1-C2: Membran kesitindeki konsantrasyon gradyanı (g/cm3).
Su ve çözünmüş maddelerin (tuzlar) geçirgenlik sabitleri, kullanılan membranın karakteristiğine ve kullanılan prosese bağlıdır.
Besleme suyu basıncı, çözeltinin osmotik basıncından yüksekse membran arasından suyun akışı artar. Tuzun akışı temel olarak sabit kalmakla birlikte tuz konsantrasyonu farkı ile orantılıdır. Bu yüzden ürün suyunun artan miktarı, uygulanan basınç artışı ile orantılıdır. Osmotik basınç artarken besleme suyu tuzluluğu arttığından dolayı su değişimi azalır.
5. MEMBRANLARIN REDDETME YÜZDESİ
Su içerisinde bulunan kirleticilerin ters osmoz sisteminde reddedilme yüzdesi elde edilen (arıtılan) suyun kalitesini tarif eder.
Reddetme Yüzdesi;
R = 1- Cp/Cf
denklemi ile ifade edilebilir. Burada;
Cf : Giriş suyu kirletici konsantrasyonu,
Cp: Arıtılmış suyun kirletici konsantrasyonu.
veya
Reddetme Yüzdesi = (Beslenen Suyun Kirletici Kons.-Arıtılan Suyun Kirletici Kons)/(Arıtılan Suyun Kons) *100
Reddetme oranı, besleme suyunda bulunan çözünmüş maddelerin ürün suyundaki çözünmüş maddelerin konsantrasyonuna oranıdır. Çözünmüş maddenin reddedilmesi, kullanılan membranlara, geri kazanmaya, işletme şartlarına, besleme suyu konsantrasyonuna, pH ve sıcaklığına, çözünmüş maddelerin içindeki kimyasalların değerliklerine ve diğer faktörlere bağlı olarak değişmektedir.
Geri kazanma, beslenen suyun ürüne dönüştürme yüzdesini gösterir.
Geri Kazanma= (Besleme Oranı- Tuzluluk Oranı)/(Besleme Oranı)*100
Genel olarak daha yüksek oranda geri kazanma, beslenen sudan daha yüksek oranda ürün suyu elde etmek demektir.
Çoğu evlerde ve işyerlerindeki ters osmoz sistemlerinde beslenen suyun ancak %20-30’u arıtılmış su olarak elde edilmektedir. Ters osmoz sistemlerini daha yüksek oranda çalıştırmak mümkündür. Bu durumda membran ömrünün kısalacağı unutulmamalıdır.
Reddetme akıntısında debi regülatörü, uygun şekilde ayarlanmalıdır. Besleme suyu debisi azsa geri kazanma oranı yüksektir. Eğer membranlar üzerinde oluşan kirlilikler (gözeneklerin tıkanması) giderilmemişse ters osmoz sistemi hızlı şekilde kirlenir. Besleme suyu debisi artırılırsa geri kazanma oranı düşer ve çok fazla miktarda reddedilen su kanalizasyona gider.
6. TERS OSMOZ SİSTEMLERİNDE KULLANILAN YARI GEÇİRGEN MEMBRANLAR
Besleme suyunun asiditesi, sertliği, pH’ı, sıcaklığı, askıda katı madde miktarı, çözünmüş toplam madde ve klor miktarı ters osmoz için membran seçimini etkiler.
Membran olarak selüloz asetat (CA), selüloz tri asetat (CTA), poliamid (PA), diğer aromatik poliamitler, poliüretanlar, polieter amitler ve poli üretanlar kullanılmaktadır. İnce film kompozit (TFC) membranlar bir çok farklı malzemelerden oluşan değişik polimerlerden elde edilir.
Selüloz asetat (CA) membranlar, daha fazla asetil grubu içerir. Daha fazla çözünmüş maddeyi reddeder. Daha düşük su değişimine sahiptir. CA membranlar daha ucuzdur. Besleme suyunda serbest klor konsantrasyonu 1 mg/lt. kadar olduğu zaman dahi kullanılabilir. Sürekli klorlama yapılan sistemlerde CA membranların kullanılması tavsiye edilir. CA membranlar, biyolojik reaksiyonlara uğrayarak daha kısa sürede hidrolize uğrayabilir. CA membranlar hidrofilik özelliktedir. Dolayısıyla daha az kirlenme meylindedir. CA membranlar, çok düşük veya yüksek pH’larda hızlı bir şekilde seluloza ve asetik asite dönüşür. Hidroliz olayı besleme suyunun sıcaklığının artması veya optimum pH 6 ila 8 ‘nin altında veya üstünde hızlanır. Optimum pH aralığını muhafaza etmek için besleme suyunun pH, bu ünitelerde muhafaza edilmelidir. CA membranlar takriben 30 oC gibi düşük sıcaklıklı sularda kullanılabilir.
CA membranlar bakterilere karşı dayanıklı olmadığı halde CTA membranlar bakterilere karşı dayanıklıdırlar. CTA membranlar pH 4.5 ila 8 arasında kullanılır. CTA membranların kullanıldığı sularda klor önceden bertaraf edilmelidir. Bu tür işletmelerde kloru gidermek için ya aktif karbon veya sodyum meta bisülfit kullanılır. Mümkünse kimyasal madde ilavesinden kaçınılır. Çünkü ilave edilen kimyasal maddeler membranlar üzerinde bakteri büyümesine katkıda bulunur. Piyasada en fazla kullanılan membranlardan biridir.
İnce film kompozit (TFC) membranlar, klora veya diğer oksidantlara maruz kaldıklarında bozunurlar. TFC membranlar mikrobiyolojik etkiye karşı dayanıklıdır. Yüksek pH’larda (9’dan daha büyük değerlerde) kullanılabilir. Bu membranlar pH 4 ila 11 arasında ve 45 oC gibi yüksek sıcaklıklarda hidrolize uğramadan en iyi şekilde çalıştırılabilir. TFC membranlar pahalı oldukları halde çok kuvvetli ve kararlıdırlar. Yüksek miktarda çözünmüş maddeleri reddetme meylindedir ( >%99). 1500- 2000 mg/lt. toplam çözünmüş katı madde içeren suları TFC membranlarla arıtmak mümkündür. TFC membranlar, klorlu sularda hızlı bir şekilde bozulur. Eğer ön filtrasyonla (aktif karbon gibi) klor giderilirse daha sağlıklı olarak kullanılır (Tablo 3). TFC membranlar suda çözünmüş katı maddeleri daha yüksek reddetme oranına sahiptir. Bir işletmede fazla miktarda arıtılmış suya ihtiyaç varsa TFC membranların kullanılması tavsiye edilir. TFC membranlar, genel olarak CTA membranlardan daha uzun ömürlüdür.
Sülfanatlı polisülfana (SPS) den yapılmış membranlar, klora karşı toleransı daha yüksek (CTA gibi) ve daha yüksek pH seviyelerinde (TFC’e benzer) kullanılabilir. Fakat CTA kadar düşük maliyetli ve TFC nin performansı kadar yüksek değildir. Eğer besleme suyunun sertliği düşük, pH yüksek veya nitrat (NO3-) konsantrasyonu yüksekse ters osmoz sistemlerde SPS membranların kullanılması tavsiye edilir. Özellikle yüksek miktarda kaliteli su ihtiyacı olan gıda ve içecek sanayinde geniş olarak kullanılmaktadır. SPS membranlar yağ, gres, katı yağlar ve polar solventli sulara karşı toleranslı değildir.
Poliamid (PA) membranlar, pH 4-11 arasında çalışabilir. Çalışma sıcaklığı 4-35 oC’dır. Bakterilerden olumsuz etkilenmezler. Dolayısıyla atık suların arıtılmasında kullanılabilir. Serbest klordan olumsuz olarak etkilenir. Serbest kloru gidermek için başta aktif karbon olmak üzere çeşitli kimyasallar kullanılabilir.
Atık sulardaki amonyak maddesi pH ayarlaması ile iyonik faza dönüştürülebilir. Özellikle katı atık depolama tesislerinde oluşan sızıntı sularında çok yüksek miktarda amonyak bulunur.
Piyasalarda en fazla kullanılan membranlar CTA, PA ve TFC’dir. CTA membranlar, sadece 5 µm sediment ön filtrasyonu kullanılarak şartı ile atıksu arıtımında kullanılabilir.
7. ARITMADA KULLANILAN TERS OZMOZ MEMBRAN KONFİGURASYONU
Su arıtımında halihazırda dört membran konfigurasyonu kullanılmaktadır. Bunlar, tubuler, hollow fine fiber, spiral wound ve plate ve framedir.
Ters osmoz sistemlerinde kullanılan çoğu yarı geçirgen membranlar, asimetrik yoğunluklu cast polimer filmlerdir. Yani çok ince yoğunluklu bir bariyer tabakasına sahiptir. Bu tabaka 2.5 cm kalınlıkta daha gözenekli substrate ile desteklenir. Su, gözenek çapı 0.0001 µm olan membran arasından geçer. İnsan saçının çapı 100 µm olduğu unutulmamalıdır.
7.1. Tubuler Model
Tubuler modeller uzun süredir bilinmektedir. Dizaynı basit ve kolaydır. Üniversitelerde araştırma amacı ile tubuler modeller kullanılmaktadır. Çünkü bu modellerle Reynold sayısını hesaplamak ve kütle transfer sabitleri hakkında teori kurmak kolaydır. Seramik, karbon veya plastikten üretilmiş gözenekli tüplerin iç çapları 3.2 mm. ile 2.5 cm. arasında değişir. Gözenekli tüpün iç tarafı membranla kaplanmıştır. Basınçlı besleme suyu, membranın veya membran film iç tarafından girip gözenekli tüp arasından çıkarak arıtılmış su elde edilir. Tubuler modeller, türbülanslı şartlarda çalıştırıldığı için zamanla kirlenmeye karşı bir dereceye kadar dayanıklıdır. Membran üretimi yüksek maliyetli olduğu için büyük hacimli su arıtma tesislerinde kullanılmaz. Fakat küçük kapasiteli endüstride kullanılabilir. Tubuler elemanlar birim hacim başına küçük membran alanına sahiptir (Şekil 5). Tubuler modeller askıda katı maddeler için toleranslıdır. Tubuler modellerin en büyük dezavantajları, çok yer gerektirir. Membranların değişimi oldukça zor ve zaman alabilir. Büyük kapasiteliler çok enerji tüketir. Geniş iç hacminden dolayı temizlemek zor ve zahmetlidir. Tubuler dizaynını değiştirmek zor ve maliyetlidir.
Şekil 5. Tubuler Model
7.2. Spiral Wound Model
Bir zarf oluşturulmak üzere üç tarafı sızdırmaz yapılarak kapatılmış gözenekli destek levha ile ayrılmış iki düz tabaka membrandan ibarettir. Dördüncü tarafı ise arıtılmış suyu toplamak üzere gözenekli plastik boruya yapışık olarak bağlanmıştır. Bu membran zarfların iki veya daha fazlası, arıtılmış suyu toplayan gözenekli tüpe yapıştırılır ve spiral şekilde yuvarlanır. Spiral wound model, jölemsi bir ruloya benzer. Spiral modüllerin çoğu, genel olarak fiber glas kapta seri olarak bağlanır ( Şekil 6). Destek tabakaları, basınç düşüşünü minimize etmek ve daha yüksek paketleme yoğunluğu elde etmek için dizayn edilir. Yüksek basınç kararlılığındadır. Çapı 40 cm.’e kadar olanlar vardır. Spiral wound modellerin yoğunluğu 300-1000 m2/m3 arasında değişir. Ayrıca spiral- wound modüller, türbülansı ilerletmek için ekipman destekleri ile dizayn edilir. Böylece membrana karşı kütle transferi artırılabilir. Son zamanlarda geliştirilen modeller yüksek yüzey alanına sahip olduğu için endüstriyel amaçlıda kullanılmaktadır. Son zamanlarda içecek ve kağıt sanayinde geniş olarak kullanılmaktadır. Spiral wound modelleri yüksek sıcaklıklarda ve yüksek pH’larda kullanmak mümkündür. Son zamanlarda bu modelde hızlı bir gelişme gözlenmektedir.
Şekil 6. Spiral Wound Model
7.3. Hollow Fiber Modüller
Hollow fiber modüller, silindirik sert basınçlı kapların içine bohçalanmış küçük çaplı çok sayıda membranlardan ibarettir. Bir modül üzerinde fiberler dış taraftan bastırılır. Tubuler modellerde olduğu gibi su beslemesi genellikle fiberin iç tarafından aşağı doğru yapılır. Deste içine her bir saç gibi olan fiberler U şeklinde yerleştirilir ve her iki ucu, epoksi reçine destek tıkaçla tutulmaktadır. Hollow fiber modüllerde kapiller özellikli olanlar 600-1200 m2/m3, fiber olanların ise 30.000 m2/m3 kadar yüksek paketleme yoğunluğuna sahiptir (Şekil 7). Hollow fiber modeller model hacmi başına diğerlerine göre daha yüksek membran yüzey alanına ve kapasiteye sahiptir. Belli performans kapasitesi için boyutları diğer modüllerden çok daha küçüktür. Hollow fiber modeller diğer modellerden düşük işletme maliyetine sahiptir. Dolayısıyla spiral wound modellere göre daha kısa sürede tıkanır veya kirlenir.
Şekil 7. Hollow Fiber Moduller
7.4. Plate ve Frame Membran Modüller
Dairesel veya kare plakalar arasına sandwich edilmiş membranlardır. Plate/frame modüllerde, ara levhalar ile destekleyiciler arasına düz tabaka membranlar yerleştirilir. Yapısı basittir. Destekleyiciler, besleme suyu için akış kanalı oluşturur. Besleme suyu düz tabakadan akarak bir tabakadan diğerine geçer. Son yıllarda yeni modellerde paketleme yoğunluğu arttırılmıştır (Şekil 8. not: renkli şekil MUT firmasından temin edilmiştir.). Plate/frame membran modüllerin bakımı, sökme ve takma işlemi kolaylığından dolayı daha sağlıklı yapılabilir. Daha fazla besleme suyu verildiğinden dolayı daha fazla suyu geri kazanmak mümkündür. Dolayısıyla daha sık aralıklarla tıkanmaya neden olur. Yoğunluğu 100-400 m2/m3 arasında değişir. Son yıllarda geliştirilen yeni modellerde %25 çözünmüş katı madde içeren suları arıtan modeller geliştirilmiştir. İşletme basıncı 4500 psi’a kadar çıkarılabilmektedir. Bu modellerle metal kaplama sanayinde oluşan atık sulardan, metallerin geri kazanılmasında kullanılmaktadır.
Şekil 8. Plate/Frame Membran Modüller
Ters osmoz membran konfigürasyonu uygulamasında kullanılan modellerin mukayesesi Tablo 4’de verilmiştir.
Tablo 4. Ters Osmoz Kullanılan Modellerin Mukayesesi
8. TERS OSMOZ SİSTEMLERİN DİZAYNI
Ters osmoz sistemlerin dizaynını yapmadan önce arıtılacak sudan üç ayrı numune alınarak analizleri yapılmalıdır. Analizler membran sistemi dizaynı için gerekli kritik test parametrelerini içermelidir.
Yer altı suları, genelde kimyasal olarak kararlı olduğu için bu tür suların arıtımında planlama yapmak daha kolaydır.
Yüzeysel sular mevsimsel değişikliklerden etkilendiği için ( kuru ve ıslak mevsimler esnasında) ilave bir ön arıtma yapılması gerekebilir. Yüzeysel suları yer altı sularından daha fazla izlemek gereklidir. Çünkü ön arıtma sistemlerini etkileyebilir. Besleme suyunun kalitesindeki değişme arıtılmış suyunun kalitesini değiştirir. Pompalar, borular ve diğer aparatlar korozyona dayanıklı malzemelerden yapılmış olmalıdır.
Benzer şekilde arıtılacak atık suyun sıcaklığı, pH, asiditesi, çözünmüş katı atı madde konsantrasyonu, askıda katı atık madde konsantrasyonu ve buna benzer özellikler göz önünde bulundurularak ters osmoz sistemi seçilmelidir. Organik maddelere karşı dayanıklı membranlar ve ters osmoz sistemleri seçilerek atık sular arıtılmalıdır.
9. ÖN ARITMA
Ters osmoz membranları, çözünmüş maddeleri reddetme için düzenlenmelidir.
İyi dizayn edilmiş ön arıtma sistemleri ile membranların gözeneklerinin tıkanması azaltılarak membranların ömrünün uzatılması sağlanabilir. Bulanıklık verici askıda katı maddeler membranlara ulaşmadan önce besleme suyundan giderilmelidir. Besleme suyunda bulanıklık sürekli kontrol edilmelidir. Bulanıklık seviyesi limitleri aşarsa sistemin çalışması durdurulmalıdır. Silt ve kil gibi askıda katı maddeler membranlarda tutulduğu zaman membranların gözeneklerinin tıkanır ve kanallaşmalar oluşur. Arıtılmış suya zarar verir.
Silt Density İndex (SDI) besleme suyu kalitesinin belirlenmesinde anahtar indikatörüdür. SDI arıtılacak sudaki askıda katı madde konsantrasyonu ile membranın kirlenme potansiyelinin genel indikatörüdür. SDI arterken kirlenme potansiyeli de artar. SDI deney sonucu elde edilen değerleri, membran üretici firmaları tarafından verilmelidir. Çoğu membran üreticileri SDI15’sinin 5’den küçük olmasını isterken bazıları da 4’den küçük olmasını ister (Tablo 5).
Besleme suyunda bulanıklık değerlerinin, sınır değerlerini karşılaması tavsiye edilir. SDI ile bulanıklık arasında bir ilişki olduğu unutulmamalıdır. Bulanıklık yüksek olduğu zaman SDI’de genelde yüksektir. Düşük bulanıklı suların SDI’i 5’den daha büyük olanlar vardır (Tablo 5).
Besleme suyunda çözünür halde bulunan demir ve mangan ters osmoz membran yüzeyinde okside olabilir ve askıda katı madde olarak çökelebilir. Daha ileri olarak metallerin oksidasyonu, membranların bozunmasına neden olan oksidasyonu hızlandırır.
Membran yüzeyinde hidrojen sülfür koloidal kükürde kolayca okside olduğundan askıda katı madde haline dönüşebilir. Besleme suyundaki hidrojen sülfür klorla reaksiyona girerek kükürdün serbest hale geçerek çökelmesine neden olur. Sudaki çözünmüş oksijenin hidrojen sülfürle reaksiyonu, klorla olan reaksiyon kadar hızlı değildir. Koloidal kükürt yapışkandır ve bu yüzden membran yüzeyinden gidermek zordur. Yeraltı sularında hidrojen sülfür olabileceği unutulmamalıdır.
Besleme suyunda organik madde miktarı (TOK) olarak ölçülür. Organik maddelerin membran üzerinde birikmesi mikrobiyal kirlenmeye neden olur. Organik maddeler kontrol edilerek mikrobiyal kirlenme potansiyeli düşük seviyede tutulmalıdır. Organik maddeler mikroorganizmaların büyümesi için besi maddesi olarak kullanılır. Membran yüzeyinde kirlenmeyi minimize etmek için teklif edilen besleme suyu Tablo 5’de verilmiştir.
Tablo 5.Membran Kirlenmesini Minimize Etmek İçin Teklif Edilen Besleme Suyu
* Bazı membran üreticileri bulanıkların 0.2 NTU dan küçük olmasını ister.
**pH >7.0 ve 5-10 mg/l çözünmüş oksijen de, düşük pH ve daha düşük oksijen seviyesinde daha yüksek demir seviyeleri tolere edilebilir.
9.1. Pullanmayı Minimize Etmek İçin Ön Arıtma
Ters osmoz membranlar üzerinde pullanma oluşum potansiyelini minimize etmek için besleme suyunda pullanma oluşturucu türlerin kimyasal veya iyon değiştirme teknikleriyle giderilmesi gerekir.
Sodyum zeolit gibi iyon değiştirici kullanılarak su içerisinde bulunan ve sertliğe neden olan iki değerlikli (Ca+2, Mg+2, Ba+2, Sr+2, Fe+2) gibi maddeler iyon değiştirme prosesi ile giderilebilir. Besleme suyundaki sertlik verici maddeler sodyum ile yer değiştirirler. Dolayısıyla iyon değiştirme işleminden sonra elde edilen sudaki sodyumun konsantrasyonu artar. Ters osmoz membranlar üzerinde iki değerlikli metal iyonlarına göre tek değerlikli metal iyonları daha az tutulduğundan dolayı membran üzerinde daha az pullanma ve membran gözeneklerinde tıkanma olur.
Asitler, ters osmoz membranlar üzerinde kalsiyum karbonat oluşturma potansiyelini azaltır. Ters osmoz reddetme suyu için gerekli asit miktarı LSI veya SDSI ile tespit edilir. Antiscalent kullanılması halinde ters osmoz reddetme suyunun LSI sinin birden veya SDSI sının 0.5 den küçük olması için gerekli asit miktarı tespit edilmelidir. Antiscalent kullanılmadan asitle bu işlem yapılacaksa ters osmoz reddetme suyunun LSI< 0 olması istenir (Tablo 6).
Tablo 6 ters osmoz üzerinde scale oluşumunu minimize etmek için genel bir kural vermektedir. LSI (Langelier Saturation İndex) kalsiyum karbonat skalası oluşturma potansiyelini tespit etmek için kullanılır. Fosfat gibi anti scale kullanıldığı zaman LSI< 1 olabilir. Eğer anti scale kullanılmıyorsa LSI<0 olmalıdır. LSI tipik olarak toplam çözünmüş madde miktarı (TDS) <5000 mg/l olan sulara uygulanır. Besleme suyunda toplam çözünmüş katı madde>5000 mg/l olduğu zaman Stiff ve Davis Saturation İndex (SDSI) kullanılır. Anti scale kullanıldığı zaman SDSI<0.5 olmalıdır. Anti scale kullanılmıyorsa SDSI<0 olmalıdır.
Baryum ve strozyum maddeleri çözünürlüğü en düşük maddelerdir. Scale oluşumunu minimize etmek için besleme suyu kalitesi Tablo 6’de verilmiştir.
Asitleştirme işleminde genellikle sülfürik asit kullanılır. Kalsiyum karbonat oluşturma potansiyelini azaltmak için sülfürik asit kullanılması durumunda sülfat esaslı pullanma oluşturma potansiyeli artar. Eğer sülfürik asit ilavesiyle sülfat pullanma oluşumu artıyorsa HCI asidi uygulaması daha uygundur.
Antiscalentler, başlıca karbonat ve sülfat esaslı pullanma oluşumunu minimize etmek için ters osmoz besleme suyuna ilave edilir. Antiscalentler, fosfat ve aclylates (sodyum hekza meta bi sülfit gibi) içerir. Bu maddeler engelleme yolu ile pullanma oluşumunu minimize eder. Antiscalentler, tek başına kullanıldığı gibi kalsiyum karbonat, Ca, Ba ve Sr sülfat pullanması oluşumunu minimize etmek için asitle birlikte kullanılabilir.
Membran yüzeyinde silika kirlenmesi ile membran gözenekleri tıkanır ve su geçişi azalır. Son zamanlarda silika pullanmasının oluşumunu minimize etmek için yeni kimyasallar kullanılmaktadır. Bu maddeler ters osmoz konsantratında takriben 200 ppm kadar silika konsantrasyonlarında silika pullanma oluşumunu etkili bir şekilde önlemektedir. Verimlilik beslenen sudan suya değişir. Silikanın suda çözünürlüğü suyun pH’a ve sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Silika çözünürlüğü ile sıcaklık ve pH arasındaki ilişki Tablo 7’de verilmiştir.
Tablo 7. Silika Çözünürlüğü
Silika çözünürlüğü sıcaklık ve pH’ın bir fonksiyonudur. Spesifik işletme şartlarında doygunluk konsantrasyonunu tespit etmek için Şekil 9 kullanılabilir.
Şekil 9. Sıcaklık ve pH’ın Fonksiyonu Olarak Silika Doygunluğu
Sertlik giderme esnasında magnezyum sertliği de gideriliyorsa silika magnezyum hidroksit çökeleği üzerinde adsorplanır. Silika çöktürülmesi suya alüminyum hidroksit ilavesi ile de başarılabilir.
Nötr pH’da silika çözünürlüğünün sıcaklığa bağlı olarak değişimi Şekil 10’da verilmiştir.
Şekil 10. Nötr pH’da Silika Çözünürlüğü
Antiscalent dozajları, ters osmoz besleme suyunda pullanma oluşturma potansiyeline bağlı olarak 2 ila 10 ppm arasında değişir.
Ters osmoz membranlar, ters osmoz kimyasallarının %99 ‘nu reddeder. Antiscalent içeren ters osmoz reddetme suyunun bozulması genel olarak problem değildir. Fosfat içeren Anti scalentlerlı reddetme sularının soğutma kulesinde soğutma suyu olarak kullanılmasında bir mahzur yoktur.
9.2. Kirlenmeyi Minimize Etmek İçin Ön Arıtma
Besleme suyundaki askıda katı maddeleri, organik maddeleri ve mikroorganizmaları azaltmak için ters osmoz işleminden önce çeşitli teknikler kullanılır. Bunlar, mekanik ve kimyasal metotlardır. Hidrojen sülfür içeren bir suyun hem mekanik hem de kimyasal olarak arıtılması gereklidir.
Besleme suyundaki askıda katı maddeleri gidermek için filtrasyon metodu kullanılabilir. Filtre yüzeyinde 5 µm çapına kadar büyüklükteki katyonik ve anyonik iyonları tutulabilir. Filtre ünitesindeki basınç farkı 15 psi (103 kPa) ulaştığında filtre değiştirilmelidir. Filtrasyon, doğal akış ve basınçta veya üst akış konfügrasyonu ile başarılır. Tek ortamlı doğal çekişli veya basınç filtreleri için tipik servis debileri 120-180 lt/m3 , multimedya yerçekimi ve basınç filtreleri için 240-320 lt/m3 ve üst akış filtreleri için 200-400 lt/m3 dir.
Tüm ters osmoz sistemler yüksek basınçlı ters osmoz besleme pompalarının emme tarafında kartuş filtre ile donatılmıştır. Bu filtreler filtre ortamından veya zeolit reçinesinden gelen büyük partikülleri tutmak için kullanılır. Kartuş filtreler, askıda katı maddeleri ters osmoz besleme suyunda çökelmiş maddeleri giderme meylinde değildir. Kartuş filtrelerle besleme suyu içindeki boyutu 10-20 µm olan partikülleri tutmak mümkündür. Temizleme işlemi esnasında kartuş filtre üzerindeki basınç değişimi sürekli izlenmelidir. Kartuş filtre üzerindeki basınç düşüşü 10-15 psia ulaştığında kartuşlar temizlenmeli veya değiştirilmelidir.
Besleme suyundaki çözünür haldeki demir ve manganı gidermek için filtrasyon maddesi olarak mangan yeşil kum maddesi kullanılır. Mangan yeşil kumu, glauconite den elde edilmiş bir filtre ortamında kullanılır. Glauconite demir, potasyum, deniz orijinli alümino-silikat malzemeleri içerir.
Mangan yeşil kum filtrasyonunun en genel metodu sürekli rejenerayonu olarak bilinir. Bu metod kullanılarak demir ve mangan gibi metaller okside edilerek çözünür olmayan forma dönüştürülür ve mangan yeşil kum yatakta çöktürülür. Demir ve manganın oksidasyonu, potasyum permanganatın enjeksiyonunu izleyen klor enjeksiyonu ile başarılır. Eğer besleme suyunda demir 1 mg/lt’nın altında ve mangan yok ise klorla oksidasyon yeterlidir.
Besleme suyu içerisinde bakiye klor ve organik madde var ise aktif karbon kullanılarak bu maddeleri gidermek mümkündür. %95 verimlilikte organik kirleticileri absorbsiyon metodu ile giderilir. Gerçekte klorun %100’ü katalitik olarak tahrip edilebilir. Organik yükleme, 5-15 kg organik madde/100 kg aktif karbondur. Klor yükleme gerçekte sonsuzdur. Aktif karbon doygunluk noktasına ulaştığında yenisi ile yer değiştirilmelidir. Asit, kostik veya solventler kullanılarak aktif karbonun rejenerasyonu oldukça sınırlı gerçekleştirilebilir. Su buharı ile karbon filtre üzerinde mikro organizma büyümesini önlemek mümkündür. Organik maddelerin bertarafı ise mümkün değildir.
Ters osmoz besleme suyunda ön arıtma için aktif karbon kullanılmasının dezavantajı aktif karbon mikroorganizmaların büyümesi için yataklık görevi görebilir. Aktif karbon partiküller üzerinde biriken organik maddeler, mikroorganizmalar için besi maddesi olarak kullanılabilir. Karbon filtre üzerinde mikroorganizmaların büyümesi sonucu filtre boruları mikroorganizmalarla kirlenebilir. Filtredeki aktif karbon tanecikleri o kadar küçük ki bu tanecikler kartuş filtreler arasından geçebilir. Bu ince karbon tanecikler membran üzerinde birikerek gözeneklerin tıkanmasına neden olabilir.
Ters osmozdan önce deklorlama için sodyum meta bi sülfit veya aktif karbon kullanılabilir.
10. DÜŞÜK VE YÜKSEK BASINÇLI SİSTEMLER
10.1. Düşük Basınçlı Ters Osmoz ( Konut Tipi) Sistemler
Düşük basınçlı sistemler, 100 psia’den daha düşük su besleme basınçlı sistemlerdir. Evlerde kullanılan sistemler 50-70 psia basınçta çalışırlar. Bu sistemler mutfakta su besleme sistemine uygulanabilir. Bu sular evlerde genel olarak içme ve yemek pişirme suyu olarak kullanılır. Tezgah üstü sistemler, atmosferik basınçta muhafaza edilen basınçsız su depolama tanklarına sahiptir. Lavabo altı üniteler ise tank dolarken su basıncının arttığı basınçlı akümülatör depolama tankına sahiptir (Şekil 11). Bu, lavabo altı depolama tankından musluğa suyu getirmek için yeterli basıncı sağlar. Ne yazık ki bu verimliliği azaltan membrana karşı back basınç oluşturur. Bu üniteler, gerektiği yerde arıtılmış su kullanan pompalı basınçsız tanklar kullanılarak önlenebilir.
Düşük basınçlı üniteler 7.5 ile 55 litre/gün su kapasitelidir. Beslenen 7.5-15 litre sudan 3.75 litre arıtılmış su elde edilir. Besleme suyu %95 oranında arıtılabilir. Bu tesislerde litre su başına arıtma bedeli 2.7 senttir. Bakım genel olarak herhangi bir ön veya ileri filtrenin yer değiştirmesi ile gerçekleşir. Kartuş filtreler iki veya üç yılda bir değiştirilmelidir.
Şekil 11. Düşük basınçlı ters osmoz ( konut tipi) sistemler
10.2.Yüksek Basınçlı Ters Osmoz (Ticari-Endüstriyel) Sistemler
Yüksek basınçlı sistemler seçilen membran tipine ve arıtılacak suyun durumuna (kirletici konsantrasyonuna, pH, sıcaklığa) bağlı olarak 100 psia ile 1000 psia arasında basınçta çalışır. 1100 ppm çözünmüş madde içeren bir suyu arıtmak için 200 psia basınç gereklidir. Bu sistemler yüksek kalitede su kullanan endüstriyle ve ticari işletmeler kullanılır.
Çoğu ticari endüstriyel sistemlerde gerekli su kalitesini temin etmek için paralel düzenlenmiş çok kademeli membranlar kullanılır. Birinci kademede membrandan geçirilen su ikinci ve üçüncü kademeden geçirilerek istenen kalitede su elde edilir (Şekil 12). Kuyu suyu, yüzeysel su ve belediye suyunun iki kademeli ters osmoz sistemi ile arıtımına bir örnek Şekil 13’de verilmiştir.
Yüksek basınçlı endüstriyel tesislerde 50 litre/gün’den başlayıp binlerce litre/gün kapasiteli ters osmoz sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerde sular %95 verimlilikte arıtılabilmektedir. Bu sistemler düşük basınçlı sistemlerden çok daha geniş ve daha komplike tesislerdir. Ticari ve endüstriyel tesislerin maliyeti 100 dolardan başlayarak milyonlarca dolar arasında değişir.
Şekil 12. Çok Kademeli Model
Şekil 13. İki Kademeli Ters Osmoz Sistemine Bir Örnek
İlaç fabrikalarında uygulanan ters osmoz sistemine bir örnek Şekil 14’de verilmiştir.
Şekil 14.İlaç Fabrikalarında Uygulanan Ters Osmoz Sistemlerine Bir Örnek
İçecek sanayi atık suları önemli miktarda şeker içerir. Bu suların BOI değerleri de 5000 ile 20.000 arasında değişmektedir. Bu suyun içindeki şeker maddesini ters osmoz metodu ile geri kazanmak ve su içindeki organik kirliliği belli değerlerin altına indirmek mümkündür. Buna bir örnek Şekil 15’de verilmiştir.
Şekil 15. İçecek Sanayi Atık Suyunun Ters Ozmozla Arıtımı
Ters osmoz sisteminin diyaliz merkezlerinde kullanılmasına bir örnek Şekil 16’de verilmiştir. Şehir şebeke suyu dengeleme vanasından geçtikten sonra sertlik giderme ünitesine verilir. Kalsiyum ve magnezyum iyonları giderilir. Suda önemli miktarda demir varsa sertlik ünitesinde bir kısım demir iyonu da giderilir. Suda askıda katı madde varsa sertlik giderme ünitesinden önce tekrar yıkanabilir kum filtre ünite kurularak askıda katı maddeler giderilir. Sertlik giderme işleminden sonra suda bulunması muhtemel kloraminleri ve klor’u gidermek için aktif karbon ünitesinden geçirilir. Böylece ters osmoz ünitesindeki membran üzerinde bakteri büyümesi minimize edilir. Ters osmoz ünitesinde suda bulunan çözünmüş tuzlar %90-95 oranında bertaraf edilir. Ters osmoz ile molekül ağırlığı 200 daltonun üzerindeki organik maddeler ile birlikte bakteriler ve pirogenler en az %99 oranında bertaraf edilir. Bazen suda çözünmüş halde bulunan tuzları iki kademede gidererek kabul edilebilir seviyede bir su kalitesi elde etmek mümkündür. Ters osmoz sistemlerinin devamlı çalışması tavsiye edilir. Böylece mikrobiyolojik kirlenme minimize edilebilir.
Şekil 16. Diyaliz Merkezlerinde Kullanılan Ters Osmoz Sistemi
Diyaliz Merkezlerinde kullanılan sular ile ilgili maksimum sınır değerleri Tablo 8’de verilmiştir. Diyaliz merkezleri bu standartlara uymak ve gereğini yerine getirmek zorundadır. Aslında diyaliz merkezinde çalışanlar bu değerlerinde yüksek olduğunu iddia etmektedirler.
Tablo 8. Diyaliz MerkezlerindeKullanılan Sulara Ait Sınır Değerleri
*İstanbul’da bu değerler diyaliz merkezleri için istenen sınır değerlerinin üstündedir.
11. MEMBRANLARI TEMİZLEME ÇÖZELTİ LERİ
11.1. İnorganik Kirleticiler
Membran yüzeyinde biriken inorganik kirleticileri gidermek için kullanılan temizleme çözeltileri ya düşük pH veya chelation kullanmak için dizayn edilir. Bu temizleme kademeleri detaylı olarak aşağıda verilmiştir.
Düşük pH’lerde bir çok inorganik kirleticileri asidik çözeltilerde çözündüğünden dolayı düşük pH’lı temizleme çözeltisi membranları temizlemek için faydalı olarak kullanılır. Kirleticilerin tam olarak çözünmemesine rağmen katı çökelekler kısmen çözülebilir. Membran yüzeyinden bu maddeler giderilebilir.
HCI asidi temizleme çözeltisinin pH’nı düşürmek için sık aralıklarla kullanılır. Artan sülfat konsantrasyonu, çözünür olmayan sülfat tortuları oluşturacağından dolayı sülfürik asit (H2SO4) kullanımında dikkatli olunmalıdır. HF asit, silika polimerizasyonundan ileri gelen kirlenmeyi çözmek için kullanılır. HF aşırı derecede zararlı ve dikkatli kullanılması gerekli bir asidik maddedir.
Her membran tipi için hangi pH aralığında çalışılacağına dair bir sınırlama getirilmiştir. Bu limitler temizleme çözeltisinin sıcaklığına bağlı olarak da değişir. Üretici firmalardan bunlarla ilgili bilgi alınmalıdır.
Chelating agents : Bu kimyasal maddeler bünyelerinde çok iyonlu yapı bulundurur. Bu negatif bölgeler inorganik kirleticilerdeki pozitif iyonları bağlayan elektrik yüklü saldırganlar gibi hareket ederler. Chelating agents tam olarak kirleticideki katı yapısından dolayı pozitif iyonları çekerler. Böylece maddelerin su fazına geçmesine neden olurlar. İki genel chelating agents, sitrik asit ( C6H8O7) ve EDTA (etilen diamin tetra asetik asit (CH2N(CH2OOH2))) dır. Sitrik asit, demir bertarafında, EDTA ise Ca+2 , Ba+2, Sr+2 gibi iyonları bertaraf etmek için kullanılır. EDTA’nın %1 lik çözeltisi yeterlidir. Chelation meydana gelirken chelating molekülleri üzerinde negatif bölgeleri iyonize olmuş olarak kalmasını garanti etmek için yüksek pH aralığında çalışılır.
Süre: İnorganik maddelerin membran üzerinden sökülüp alınabilmesi için yeterli temas süresi gereklidir. Bu basittir, fakat aceleye getirilmemelidir. Temizleme süresi birkaç gün alabilir.
Sıcaklık: İnorganik kirleticilerin membran üzerinden bertarafı ile ilgili reaksiyonlar temizleme çözeltisinin sıcaklığı yükseldiği zaman çok daha hızlı gerçekleşir. Üretici firmanın membran için tavsiye ettiği sıcaklık şartları aşılmamalıdır. Özellikle düşük pH çözeltileri kullanılmışsa buna dikkat etmek gerekir. Sıcaklık limitleri, pH ekstremlerinde genel olarak oldukça düşüktür.
Membran yüzeyinde oluşan pullanmayı önlemek için birçok kimyasal kullanılmaktadır. Farklı kimyasallar için membran yüzeyi temizleme verimliliği Tablo 9.de verilmiştir.
Tablo 9. Farklı Maddelerin Membran Yüzeyi Temizleme Verimliliği
SDS: Sodyum Dodesil Sülfat
Tablo incelendiği zaman asitlerin temizleme kapasitesinin bazlara göre düşük olduğu anlaşılmaktadır. En iyi temizlemeyicilerin EDTA+NaOH, EDTA+SDS+ NaOH, EDTA+SDS+ KOH’in olduğu görülmektedir.
11.2. Organik Kirlenme ve Biyolojik Organizmalar
Organik kirlenmenin bertarafı aşağıda özetlendiği gibi yüksek pH ile katkısız deterjan bileşimi kullanımı ile başarılabilir.
Yüksek pH, organik bileşik içeren birçok doğal maddeler (karboksil asit grupları gibi) içerir. Düşük veya nötr pH’larda bu gruplar net yükü olmama sonucu hidrojen iyonu içerir. Bununla birlikte yüksek pH’larda hidrojen iyonu ayrışır ve negatif yüklü iyon oluşur. Bu yük oluşumu organik maddeleri daha çok suyu seven yapıya dönüştürür.
Yüksek pH’daki temizleme çözeltisi membranı kendi kendine değiştirecektir. Membran üzerindeki asit grupları yüksek pH’larda kendi kendine ayrışır. Daha fazla hidrofilik membran oluşur. Buda kirleticilerin kimyasal yapısına bağlı olarak membran temizlemeye yardımcı olur.
Sodyum hidroksit (NaOH) temizleme çözeltisinin pH’ını ayarlamak için kullanılır. Mümkünse yüksek pH’larda membranları temizleme de deiyonize su kullanılmalıdır. Musluk suyu fazla miktarda kalsiyum ve bikarbonat içerebilir. Bu ise pH yükseldiği zaman kalsiyum karbonat olarak çökelmeye neden olur.
Katkısız deterjanlar (sodyum dodesil sülfat gibi), çamaşırhane gibi yerlerde membran temizlemede kullanılır. Deterjanların bir ucu çok hidrofilik diğer ucu ise çok hidrofobiktir. Bu demektir ki deterjanlar, su ile reaksiyona girmeyen organik maddeleri çözmek için gidip gelme gibi hareket eder.
Bir çok jenerik deterjanlar membran temizleme amacı ile kullanılır. Bununla beraber çamaşırhanede kullanılan formilasyonu ters osmozda kullanılmamasına dikkat edilmelidir. Çünkü çamaşırhanede kullanılan deterjanlar oksitleyici içerir. Oksitleyiciler ince film kompozitlerin (polamidleri) üzerinde zararlı etki meydana getirir. Ayrıca temizleme çözeltisinde aşırı konsantrasyonda deterjan kullanılması mevcut kirlenme problemini zorlaştırır. Deterjan konsantrasyonu %1 ile 5 olmalıdır.
Bazı organik maddelerin membran yüzeyinde birikmesi ile biyolojik kirlenme başlar. Bu kirlenme koku ve tat problemine neden olur. Mikrobiyal organizmaları tahrip edici maddeler, bazı hallerde biyolojik organizmalar organik kirlenmelerde olduğu gibi yüksek pH’lı deterjan çözeltisi ile bertaraf edilir. Biyolojik organizmalar, elbette organik bileşiklerden oluşmuştur. Bununla beraber mikroorganizmaların defans mekanizmalarından dolayı membran sistemi üzerinde bunları gidermek bazı ekstra yardımlar gerektirir.
Mikrobiyal organizmaları tahrip edici kimyasallar organizmaları öldürmek ve membran üzerindeki biokütleyi ve besleme yüzeyi materyalini kırmak için kullanılır. Mikro organizmaları bertaraf edici maddeler hidrojen peroksit, sodyum hipoklorür, ozon, sodyum bisülfit, bakır sülfat, formaldehit, UV., dır. Hidrojen peroksit veya sodyum hipokloritin zayıf çözeltileri belli hallerde kullanılabilir. Bu maddeler çok kuvvetli oksitleyici olduklarından membranlara (poliamid gibi) zarar verebileceğinden dolayı dikkatli kullanılmalıdır.
Temizleme çözeltisinde çözünmeyen bir çok biyolojik kirlenmeyi durdurmak için yüksek pH’lı çözeltiler kullanılmaktadır. Bu yüzden yüksek pH’lı çözeltilerde akış oldukça önemlidir. Yeterli akış membran yüzeyindeki kirleticileri karıştırmak için mevcut olmalıdır.
Düşük pH’larda çalışan temizleyiciler olduğu gibi yüksek pH’larda kullanılan temizleyicilerde vardır. Üreticilerin tavsiyelerine uymak gereklidir.
Membran üzerinde kirlenmeyi minimize etmek için ters osmoz sisteminin sürekli çalışması tavsiye edilir.
13. ÇEŞİTLİ SANAYİLERDE ATIKSU ARITIMINDAKİ UYGULAMALAR
13.1. Deri Sanayi
Deri sanayinde bol miktarda su kullanılmaktadır. Tesiste oluşan atık su oldukça kirlidir. Alıcı ortama verilmeden önce arıtılması gereklidir. Deri sanayinde atık sular belirli klasik metotlarla ön arıtmaya tabi tutulduktan sonra ters osmos metodu uygulandığı zaman KOI %99, Azot %98.8 ve fosfor ise %100 oranında bertaraf edilebilmektedir. Arıtma sonucu oluşan arıtılmış su proseste tekrar kullanılabilmektedir.
13.2. Çelik sanayi
Çelik sanayinde oluşan atık su az miktarda organik madde içerirken 2700-3000 s/cm gibi yüksek oranda iletkenliğe sahiptir. Yüksek iletkenliğe neden olan maddeler çözünür halde bulunan ağırlıklı olarak bir ve iki değerlikli katyonlardır. Bu tür kirleticiler klasik metotlarla giderilemezler. Bu tür atık suları ters osmos metodu ile arıtmak mümkündür.
13.3. Metal Kaplama Sanayisi
Metal kaplama sanayisinde oluşan atık suların ters osmos metodu ile arıtılması ve geri kazanılması cazip hale gelmiştir. Ters osmos sistemini işletmek basit ve verimliliği oldukça yüksektir. Altın kaplama sanayinde oluşan atık sular ters osmos metoduna göre arıtılmaktadır. Benzer şekilde çinko, bakır ve krom kaplama sanayinde oluşan atık sular çöktürme işleminden sonra ters osmos metoduna göre arıtılmaktadır. Bu tür tesislerde atık suyun %95 geri kazanılabilmektedir.
13.4. Meyve Suyu Sanayisi
Meyve suyu sanayinde ters osmos metodu kullanılarak konsantre meyve suyu elde etmek mümkündür. Konsantre işlemi sonucunda oluşan su sulama amacı ile bölgede kullanılabilir.
13.5. Fosforik Asit, Sülfürik asit, Hidroklorik Asit ve Asetik asit Üretimi
Fosforik asit sülfürik asitten sonra dünyada en fazla kullanılan asittir. Bu asit en fazla deterjan sanayisinde, gıda sanayinde, diş macununda ve gübre sanayinde kullanılmaktadır. Fosforik asit genel olarak ıslak metoda göre üretilmektedir.
Fosforik asit, sülfürik asit, hidroklorik asit ve asetik asit üretimi esnasında oluşan asidi konsantre hale getirmek için ters osmos metodu kullanılmaktadır.
13.6. Zeytin Yağı Üretimi
Zeytin yağı üretimi sonucu oluşan atık suyun KOI değeri oldukça yüksektir. Yağ içindeki organik maddeleri gidermek için ters osmos metodu çeşitli ülkelerde kullanılmaktadır. Arıtma sonucu elde edilen arıtılmış suyun sulama amacı ile kullanılması mümkündür.
OZONİZASYON NEDİR?
Klorlama yerine kullanılabilen ve klorlamadan çok daha etkili bir dezenfeksiyon yöntemidir. Ancak yerinde üretilmesi ve pahalı bir yöntem olması kullanımını sınırlandırmaktadır. Avantajı, kanserojen kamyasal madde oluşumunun olmayışıdır RO İÇME SUYU ARITMA SİSTEMİ
Ters ozmoz cihazları, 5 kademeli filtrasyonu, 12 lt lik muhafaza tankı ve özel musluğu ile aileniz ve işletmeniz için adeta bir memba kaynağıdır.Şehir şebeke suları genellikle içme suyu standartlarını sağlarlar.
Suda bulunan klor, çamur sızıntıları ve depolarımızdaki kirlilik nedeniyle hem tad olarak hem de psikolojik olarak içime uygun değildir. Eviye altı RO sistemi ile mevcut şebeke suyunuzdaki deterjanlar, ağır metaller, kimyasal toksinler, radyoaktif partiküller, virüsler, mikroplar ve kansere yol açan diğer kirleticileri arıtarak siz ve çocuğunuz için güvenle içime uygun saf, temiz ve lezzetli içme suyu hazırlar.
Arıtılmış suyunuzu ister özel musluğundan kullanabilir, ister buzdolabınızın sebiline, buz makinanıza veya çay-kahve makinanıza bağlantı yapabilirsiniz
___Öncelikle ön filtre kartuşu ile suda bulunan 5 mikron büyüklüğündeki tortular tutulur.
___Su, bu kademede aktif karbon blok filtreye gelir. Olumsuz anlamda tat, koku ve renk yaratan organik maddeler ve klor aktif karbonun yüksek yüzey alanına sahip yapısı sayesinde filtre edilir. ___Hassas filtre kartuşu ile suda bulunan 1 mikron büyüklüğündeki tortular tutulur. Böylece ozmoz membranının verimli çalışması ve uzun ömürlü olması sağlanır.
___Daha sonra, cihaz üzerindeki pompa vasıtasıyla basınçlandırılan su Ters Ozmoz membranına gelir. Üzerinde milimetrenin milyonda biri mertebesinde gözenekler bulunan yarı geçirgen zardan oluşan membran tarafından filtre edilerek suda çözülmüş halde bulunan kurşun, civa, nitrat gibi ağır metaller ve virüs, bakteri, kireç, çeşitli kimyasallar gibi kirleticilerin tamamından arındırılarak size ideal bir içme suyu sunar
___Yüksek derecede filtre edilmiş su tatlandırıcı filtreye gelerek burada yumuşak ve zevkli bir içim için zenginleştirilir.
Tüm bu kademelerden geçerek içime hazırlanan su, 12 litrelik ve daha yuksek kapasiteli muhafaza tankında depolanarak istediğiniz zaman özel musluğundan hizmetinize sunulur
İçme Suyu Sağlık Açısından Çok Ciddi Bir Konudur ?
Dünyada en fazla insan ölümlerine neden olan 10 faktörden birini, kirli sular oluşturuyor. Bu sıralamada sular, AIDS gibi ölümcül hastalıkların bile üzerinde yer alıyor. Kaynak Su Almak Ne Kadar Mantıklı? Kaynak suları çevre kirliliğinin tehdidi altındadır. Klorlanmadığı için riskli, beklediği için daha da riskli, bayatlayabilir ve bakteri üretebilir. Basında kaynak suları ile ilgili çıkan haberler sizleri hiç rahatsız etmiyor mu ? Reverse Osmosis Sistemi Nasıl Arıtır? Suyun içerisinde eriyik halde bulunan organik ve inorganik maddeler, tuzlar, ağır metaller, virüsler ve baterilerin zararlı olanları dışarı atılarak dengeli mineral yapısı ile suyun özü elde edilir. Yani " SAĞLIKLI İÇME SUYU". Kendi Suyunuzu Kendiniz Üretin İçtiğiniz suyu kendiniz üretin. Sadece içmek için değil, tüm sıcak ve soğuk içeceklerinizde de hesap yapmadan kullanabilirsiniz Ekonomik ve güvenli olan bu sistem ile musluk suyundan sağlıklı su elde edilmektedir. 365 Gün 24 Saat Suyunuz Hazır Her an elinizin altındadır. Bitecek endişesine, sipariş verme yada taşıma zahmetine katlanmanıza gerek yoktur. ARITILMIŞ SU, para ile satın alacağınız suya göre bedavadır. Aşağıdaki tablodan bunu kıyaslayabilirsiniz...
SERT SU NEDİR?
Suyun sertliği, evsel, ticari ve endüstriyel kullanımlarda en çok rastlanan problemdir. Suya sertlik veren mineraller daha çok suda çözünmüş olarak bulunan kalsiyum ve magnezyum mineralleridir. FR (FRANSIZ SERTLİĞİ) NE DEMEKTİR?
Fransız sertliği (Fr) veya mg/lt CaCO3 ülkemizde yaygın olarak sertlik sınıflandırmasında kullanılan birimlerdir. Suyun içindeki sertlik iyonlarının konsantrasyonunu tanımlamada kullanılır. 1 Fr derecesi 10 mg/lt CaCO3 sertliğine eşittir. SERT SU NE GİBİ PROBLEMLERE SEBEP OLUR? Sert suyun zararları çok kısa olarak aşağıdaki gibi verilebilir. Sert su ile evsel kullanımlarda daha fazla sabun ve temizlik ürünü kullanılır. Sert su değdiği her noktada temizlenmesi çok zor olan sabun çökeleklerine neden olur. Sudaki sertlik zamanla kendiliğinden veya su ısıtıldığında hızla çözünürlüğünü kaybeder ve geçtiği yüzeylere yapışmaya başlar. Su borularının içi hızla dolar, su basıncı ve akışı azalır. Suyun ısıtıldığı yüzeylerde daha da artan kireçlenme, yalıtkanlığa sebep olur ve elektrik tüketimini artırır. Kalorifer tesisatındaki kireçlenme yakıt tüketiminin artmasına sebep olur. Sabun çökeleği banyo veya duş sonrasında insan derisine yapışır. Deri gözeneklerini tıkar ve saç tellerini kaplayarak sertleştirir. Deriye yapışan bu kütle, bakteri üremesi için elverişli bir ortam yaratır. Sertlik mineralleri yemeklerde istenmeyen bir tat verir. Sert su ile yapılan buz buğulu bir görünümde olur. SU, SERT İSE YUMUŞATMAK İÇİN NE YAPILABİLİR? Suyunuz eğer 10 Fr üzerinde sertlikte ise mutlaka yumuşatılması gereklidir. Suyu yumuşatmanın en pratik yolu iyon değiştirici reçine kullanmaktır. İyon değiştirici reçineli sistemler genelde sodyum iyonları ile sertlik iyonlarını yer değiştirterek çalışırlar. Proses esnasında su reçine tanecikleri arasından süzülerek geçer. Reçine tanecikleri üzerindeki elektrik yükü sodyum iyonlarını reçine taneciği üzerinde tutar. Ancak, reçine taneciklerinin aynı zamanda sertlik minerallerini tutma kabiliyeti de vardır. Reçine taneciklerinin sertlik minerallerini tutma kabiliyeti sodyum iyonlarını tutma kabiliyetine göre daha fazladır. Bu şekilde iyon değişimi gerçekleşir. Belli miktarda sert su reçine yatağından geçtikten sonra, reçine tanecikleri tamamıyla, sertlik mineralleriyle kaplanır. Bu durumda sertlik minerallerinin tutulması son bulur. Sertlik iyonlarının tekrar sudan tutulabilmesi için reçine taneciklerinin sertlik minerallerinden kurtarılarak tekrar sodyum taneciklerinin bağlanması gereklidir. Bu işleme rejenerasyon adı verilir. Rejenerasyon esnasında tuzlu su reçine tankına verilir ve reçine sodyuma doyurulur. Reçine tankında biriken yüksek konsantrasyondaki sodyum iyonları sertlik iyonlarını reçine taneciklerinden ayırır. Reçine daha sonra temiz su ile durulanarak, fazla tuz ve sertlik mineralleri tanktan atılır. Reçine tankı tekrar sertlik iyonlarını tutmaya hazır durumdadır. YUMUŞATMA ÜNİTELERİNDE REJENERASYON KONTROLÜ NASIL YAPILIR? Genelde iki tip kontrol mekanizması vardır. Zaman kontrollü: Kontrol grubu üzerindeki zaman saati vasıtası ile rejenerasyon kontrolü yapılır. Tank içinde iki rejenerasyon arası zaman aralığında yumuşatılacak su miktarına yeterli olacak kadar reçine bulunmalıdır. Sayaç Kontrollü: Kontrol grubu bir su sayacına bağlıdır. Reçinenin yumuşatabileceği kadar su miktarı kontrol grubuna tanımlanır. Tank içinden belirlenen miktarda su geçtiğinde cihaz rejenerasyona geçmek üzere sinyal alır. Genelde iki depo arası sistemlerde kullanılır. YUMUŞAK SU İLE YIKANIRKEN DERİ ÜZERİNDEKİ KAYGANLIĞA NE SEBEP OLUR? Sertlik minerallerinin sudan alınması sabunun köpürmesini ve temizlik yapmasını kolaylaştırır. Yumuşak su ile banyo yapılırken, sabun çökeleği oluşumu yoktur. Deri üzerindeki kayganlık ise, doğal ve deri için faydalı olan insan derisi yağıdır. YUMUŞATILMIŞ SU DAHA BERRAK BUZ YAPAR MI? Yumuşak suda bulunmayan sertlik minerallerinin buzun kalitesi ile ilgisi yoktur. Buzun kalitesi doğrudan suyun içindeki çözünmüş iyonlarla ilgilidir. Buz yapmada en kaliteli su ters osmos ünite ile elde edilir. Diğer arıtma sistemleri ancak buz yapımında kısmi iyileştirme sağlar. Kaliteli buzun yapılabileceği suyun maksimum TDSi, 150 mg/ltdir. YUMUŞATILMIŞ SUYUN İÇİNDEKİ SODYUMUN SAĞLIĞA ZARARI VAR MIDIR? Normal sağlıklı insanlar için problem yoktur. Ancak, sodyum kısıtlamalı diyetli hastalarda dikkat edilmesi gereklidir. Çünkü yumuşatma sistemlerinde özellikle 30 Fr seviyesinden daha sert suların yumuşatılması esnasında fazla miktarlarda sodyum iyonu verilmektedir. DOĞAL YUMUŞAK SU İLE YAPAY YUMUŞATILMIŞ SU ARASINDA NE FARK VARDIR? Doğal yumuşak sular genel olarak asidik yapıya sahiptir ve çok az çözünmüş mineral içerir. Bu da suyu korozif yapar. Yumuşatıcılar vasıtası ile yumuşatılmış sular ise, bazik karakterde olup, orta derecede çözünmüş mineral içerir. Bu tip suların, önemli bir korozif etkisi yoktur. YUMUŞATILMIŞ SU İLE BAHÇE SULAMAK DOĞRU MUDUR? Ham su sertliği 30 Fr üzerinde olan suların yumuşatıldıktan sonra bahçe sulamada kullanımı sakıncalıdır. Çünkü su sertliği yükseldikçe suya verilen sodyum miktarı da artmaktadır. Sodyum ise, bitki ve otların sulama suyunda bulunması sakıncalı olan bir parametredir. Sodyum açısından zengin sularla sulanan otlar sarımsı renkte olur. HER TÜRLÜ SU KAYNAĞI SULAMADA KULLANILABİLİR Mİ? Sulama amaçlı kullanılan suların TDS değerinin yüksek olmaması istenir. Hassas bitkilerin sulamasında 500 mg/Lt TDS, üst limittir. 1000 - 2000 mg/Lt TDS içeren suların ise hassas olmayan bitkilerin sulanmasında kontrollü olarak kullanımına izin verilebilmektedir. TDS açısından fazla zengin sularla sulanan toprak zaman içinde üzerinde bitki yeşermez duruma gelir. TERS OSMOS İÇME SUYU SİSTEMLERİNİN BAKIMA İHTİYACI VAR MIDIR?
Sistem içindeki partikül filtreler ve aktif karbon filtrelerin belli bir ömrü vardır ve periyodik olarak değiştirilmelidirler. Genellikle bu filtrelerin yılda bir değiştirilmesi yeterlidir. Değişim sıklığı, ham su kalitesi ve arıtılan su miktarına göre değişebilir. Ters osmos membran ise düzenli bakım ile en az 3-4 sene dayanacaktır. Membran değişim zamanının gelip gelmediği konusunda uzmana danışılması gereklidir. TERS OSMOS SİSTEMDE TUTULAN MİNERALLERE İNSAN VÜCUDUNUN İHTİYACI YOK MU? İnsan vücudunun bazı minerallere ve vitaminlere olan ihtiyacı doğrudur. Ancak, bu minerallerin istenen seviyede alınması için en doğru yol iyi ayarlanmış bir diyettir. Sözkonusu faydalı mineraller suda o kadar az miktarlarda mevcuttur ki, bir insanın günlük mineral ihtiyacını ne kadar çok su içerse içsin karşılayabilmesi mümkün değildir TERS OSMOS İÇME SUYU SİSTEMLERİNİN BAKIMA İHTİYACI VAR MIDIR?
Sistem içindeki partikül filtreler ve aktif karbon filtrelerin belli bir ömrü vardır ve periyodik olarak değiştirilmelidirler. Genellikle bu filtrelerin yılda bir değiştirilmesi yeterlidir. Değişim sıklığı, ham su kalitesi ve arıtılan su miktarına göre değişebilir. Ters osmos membran ise düzenli bakım ile en az 3-4 sene dayanacaktır. Membran değişim zamanının gelip gelmediği konusunda uzmana danışılması gereklidir. TERS OSMOS SİSTEMDE TUTULAN MİNERALLERE İNSAN VÜCUDUNUN İHTİYACI YOK MU? İnsan vücudunun bazı minerallere ve vitaminlere olan ihtiyacı doğrudur. Ancak, bu minerallerin istenen seviyede alınması için en doğru yol iyi ayarlanmış bir diyettir. Sözkonusu faydalı mineraller suda o kadar az miktarlarda mevcuttur ki, bir insanın günlük mineral ihtiyacını ne kadar çok su içerse içsin karşılayabilmesi mümkün değildir LAVABO VE TUVALETLERDEKİ KIRMIZI LEKELER NEDEN KAYNAKLANIR VE NASIL
GİDERİLİR? Kırmızı lekeler suyun içindeki demiri gösterir. Suda demir çok çeşitli şekillerde bulunabilir. Giderilmesi ancak klor dozajı veya ozonizasyon ve ardından çöktürme ya da filtrasyon ile mümkündür. Çözünmüş demir aynı zamanda yumuşatma sistemi ile de giderilebilir. LAVABO VE TUVALETLERDEKİ MAVİ-YEŞİL RENK NEDEN KAYNAKLANIR VE NASIL GİDERİLİR? Mavi-yeşil renkli lekeler suda bakır olduğunu gösterir. Su yumuşatma ünitesi ile giderimi mümkündür. SUDA KURŞUN NE ANLAMA GELİR? Kurşun insan sağlığı için ciddi bir risktir. Suya kurşun kurşunlu borulardan ve contalardan karışabilir. Kurşun insanlarda, hipertansiyon, duyma zorluğu, anemi, böbrek hastalığı ve zeka kaybı yapar. Kurşunun sudan giderilmesi ancak ters osmos ünite veya su yumuşatma ünitesi ile mümkündür İÇME SUYUNDA KANSEROJEN
RO YEDEK PARÇALAR
|
