Teknik

Kazan Besi Sularının Hazırlanması/Arıtılması - 2

Reşit Palabıyıkoğlu
Arokem Su Arıtma ve Kimya Sanayi




Şubat 2015 / Sayı: 79

Buhar kazanlarında ihtiyaç duyulan ham suyun istenilen parametrelere göre arıtılması şarttır. Suyun buharlaşması sonucu kazanda taşlaşma, köpük ve korozyon olmamalıdır. Buhar kazanlarında oluşacak çökelmeleri önlemek için düzenli olarak dren/blöf yapılır; böylece kazanın içindeki suyun dengede kalması sağlanmış olur. Kazan içinde çökelmenin olmaması için suyun çok iyi arıtılması ve her ihtimale karşı, gerekli olabilecek koruyucu kimyasalların da blöf/dren suyundan sonra verilmesinde yarar vardır. Hiçbir zaman koruyucu kimyasallara güvenilmemelidir. Kazan besleme suyunun kalitesine göre kimyasallar hesaplanmalı ve kullanılmalıdır. Blöf miktarı beslenen suyun kalitesiyle orantılıdır. Blöf oranı kazanların kapasitelerine göre %5 civarındadır. Blöf suyu kontrol edilmelidir. Blöf suyu süt gibi beyaz, kırmızı renkli, köpürerek çıkabilir. Bu durumda besi suyu ünitesi kontrol edilmelidir.

Kazan suyu blöf /dren edilmeli ve yerine taze arıtılmış su verilmelidir. Bu işlem yapılırken, gerekli olan kimyasallar/koruyucular da besleme suyu ile birlikte verilmelidir. Blöf miktarının çok olması ısı kaybına ve işletme veriminin düşmesine sebep olacaktır. Son zamanlarda klasik yöntemler yerine Ters Ozmoz sistemleri kullanılmaktadır. Bu ünitenin/sistemin çalışma prensibi, yüksek basınç altında çalışan membranlardır. Ters ozmoz cihazlarında devamlı bir atıksu miktarı vardır. Atıksu oranı, kapasitenin %55-65 oranındadır. İlk devreye almada bu oran %35 civarındadır. Devamlı işletme halinde bu oran %55-65 oranlarına çıkmaktadır. Süzme işlevi yapması için yüksek enerji tüketimi gerekecektir. Kullanım anında vereceği kaliteli su miktarı %35-40 civarındadır. Ham suyun analizi esas alınarak ters ozmoz cihazının seçimi yapılmalı, gerekli olması halinde ön filtrasyon, ön yumuşatma (reçineli-asit rejenerasyonlu) kullanılmalı, akabinde ters ozmoz konulmalı ve çıkışında ise değerlerin sağlanması için gerekli olan Karma İyon ünitesi konulmalı/ilave edilmelidir. Ters ozmoz cihazları suyun içindeki iyonların %90-95’ini almaktadır. Buna karşın bu ünitenin de kullandığı aşırı enerji tüketimi, kimyasallar, ters yıkama işlemi, bu sistem için de geçerlidir ve kendi bünyesinde mevcuttur. Her ne kadar ekonomik olduğu söylense de yalnızca işletme kolaylığı öne çıkmaktadır. Bazı elementler membranlara zarar vermektedir. Onun için suyun iyon (ktyn-anyn) analizi çok önemlidir. Yalnızca TDS, iletkenlik, sertlik, klor ve sülfata bakarak sistemin seçimi/tasarımı yapılmamalıdır. Silis, mangan ve demir, membranlara zarar veren ana iyonlardır. 

SOĞUTMA KULELERİ
Soğutma kulelerinde korozyon depozit oluşumunun önlenmesi için ham suyun sertliğinin alınması gerekmektedir. Kulenin iyi/verimli çalışması için su kalitesi devamlı olarak istenilen seviyede tutulmalıdır.
Sirkülasyon suyunda çözünmüş katı madde ve safsızlıkların çökelmesi önlenmeli, kışır ve korozyon kontrolünün devamlı yapılması gerekmektedir. Ayrıca yosun, mantar, mikrorobiyolojik ortamların oluşmaması için de gerekli olan kimyasalların verilmesi gerekecektir. Bunların dışında kulenin temizliği ve dezenfeksiyonunun düzenli olarak yapılması şarttır.

Kule Besleme Suyunun (Yumuşatılmış su) Olması Gereken Hali:
Suyun sertliği: 0-1 fr
Ph aralığı: 7,8-9 
İletkenlik: 300-330- mc/cm
Alkalinite: 120-150 ppm
Klorür: 15-20 ppm
    
Bu değerlerin dışında koruyucu kimyasalların da giriş suyu değerlerine göre hesaplanarak dozlanmasında yarar vardır. 
Kullanılacak kimyasallar: Polifosfat esaslı dispersant, Biositler.

İyon Değiştiriciler
Temasta bulundukları ortamda aynı yükteki iyonları değiştirebilen ve katı/sıvılara katılamayan olarak tanımlanabilirler. Genellikle tanecikler halindedirler ve uygun kimyasal işlemlerle bir matrix, polimerizasyon/polikondansasyonla üretilirler. Yaygın olarak kullanılanı, polimerizasyon yolu ile elde edilenidir.

Polimerizasyon ile elde edilen reçineleri sınıflandıracak olursak:

Katyonik reçineler (zayıf-kuvvetli)
Anyonik reçineler (zayıf-kuvvetli).

Fiziksel Özellikler
Reçineleri (iyon değiştirici) iki grupta toplayabiliriz. 
Jel tipi reçineler; bunlar polimerizasyon anında meydana gelirler ve mikroporöz olarak adlandırılırlar. Değişim kapasitesi, iyonik güç, yoğunluk, su içeriği, granülometri, üniform katsayısı olarak belirtebiliriz.
Reçinelerde yükseltgen maddelerden sıcaklık, zehirlenme, osmatik yüklenme, aşınma gibi etkenlere karşı hassas olup, zarar görebilirler.
Hidrojen, peroksit, nitrik asit zarar verecek bileşiklerdir.
120 °C katyonik reçineler için; -600 °C anyonik reçineler için yeterli bir sıcaklıktır.
Zehirlenme daha çok anyonik reçinelerde görülür ve suyun içinde bulunan çökelebilen maddeler veya polielektrolitlerin reçine tarafından tutulması sonucu olmaktadır. 
Aşınma sorunu aşırı debi ve akış hızından kaynaklanmaktadır.

Reçineli Sistemin Kullanımı
Düz akışlı sistem
Ters akışlı sistem
Karışık yatak


Düz Akımlı Sistem
Başlangıçtan beri kullanılagelen bir ham su arıtma yöntemidir. Düz akım sistemde üniteye su üstten giriş yapar, reçineden geçerek alt kısımda çıkış yapar bir düz akış sistemidir. Düz akışta tasarım parametreleri; kapasite, ham suyun analiz verileri, çıkışta istenilen verileri önemlidir. Önce toplam iyon yükü tespit edilmelidir. Çıkış değerleri dikkate alınarak sistemin tasarımı yapılmalıdır. Ham su analizine ve istenilen çıkış parametrelerine göre Kapasite, Toplam Yük, Akış Hızı, Rejenerasyon Aralığı, Reçine Miktarı tespit edilmelidir. Reçine miktarına göre tankın yüksekliği, akış hızına göre tankı çapı, rejenerant miktarı %100 olarak tespit edilir ve buradan kullanılacak asit-alkali yüzdelerinden seyreltme suyu miktarı tespit edilmeli ve seyreltme suyu katyonize/demineralize su olmalıdır.

Ters yıkama debisi; tankın alanı x ters yıkama hızı= --- m3/saat bulunmalıdır.

Ters yıkama işlevi tüm bu gibi sistemlerde çok önemlidir. Ne kadar iyi bir ters yıkama yaparsanız, reçineli sistemde de daha iyi bir verim elde edebilirsiniz. Reçinenin ömrü ters yıkamaya bağlıdır. Şu an piyasada kullanılan yumuşatma ünitelerinin sık sık reçine değiştirmesi ve kapasite tutarsızlığının nedeni Ters Yıkama işlevinin yapılmamasından kaynaklanmaktadır. 
Daha önce vermiş olduğumuz analiz raporu elde edilmeli veya ham suyun analizi verilmiş olan listeye göre analiz ettirilmelidir. Analiz sonucuna göre katyon iyonları toplamı ile anyon iyonları toplamı eşit olmalı veya aralarındaki fark +_ %5 olmalı, fark %5’ten fazlaysa analiz tekrar yenilenmeli veya eksik olan kısma fazla olan kısımdaki fark, eksik olan iyonlara ilave edilerek denge sağlanmalıdır. Ham su analizini yeniden yapmak en sağlıklı işlem olacaktır. Düz akım şeklinde çalışacak demineralize sisteminde reçine yükseklikleri minimum 0,80 m, maksimum 1,8 m alınacaktır. Ancak tank alanı ve reçine miktarı tespit edildiğinde reçine miktarı/tank alanının 0,80-1,80 m çıkması gerekmektedir.

Bu uygulama/prensip su yumuşatma üniteleri için de geçerlidir. Ne yazık ki yumuşatıcı ünitelerinde reçine altına kum konularak reçine yüksekliği sağlanmakta, bu da reçineyi aldatıp, sistemin verimli çalışmasına engel olmaktır. Düz akım için akış hızının, suyun analiz değerleri, kabul edilen sodyum kaçak yüzdesi ve çıkışta istenilen veriler dikkate alınarak seçilmesi önemlidir.
Düz akımda ters yıkama, rejenerant seyreltme suyu, durulama suyu miktarları kapasiteye ilave edilmelidir. Sistemin tasarımında sondan başa doğru gelmek, elde edilen reçine miktarına %5-10 ilave etmek, istenilen kapasite farkını yaratacaktır. 1 lt reçine 50 ppm CaCO3 tutacaktır. 

Ters Akımlı Sistem
Bu sistemde rejenerant suyu üniteye/tanka alt kısımdan girme ve üstten çıkma şeklinde çalışmaktadır. Ters yönde rejenerasyon yapmaktır.
Düz akıma göre avantajları ve dezavantajları:
Kaçak miktarı yok denecek kadar azdır (Silis, sodyum kaçağı gibi).
Bu ünitelerinde ters yıkama işlemi yapılmalıdır. Reçinelerin tıkanması ve sıkışması sonucu giriş çıkıştaki basınç farkı oluşmakta/artmaktaysa ters yıkama işlevi yapılmalıdır.
Düz akımlı sisteme göre ters akımda reçine yüksekliği minimum 1,8, maksimum 2,5/3 m alınabilmesi mümkündür. Bu şartta rejenerantın, seçilen reçineye göre uygun akış hızının seçilmesi önemlidir. Çok yüksek hızlarda çalışmazlar.

Rejenerasyon suyu hızları genelde 35-45 m/saat olarak verilmişse de 18-25 m/saat geçiş hızı daha uygun olmaktadır.
Rejenerasyon anında reçinenin kabarmaması için üstten 0,2-0,4 atülük hava verilerek kabarması önlenmelidir.
Bu tip rejenerasyonda reçinenin homojen halde bulunması, ünite içinde ölü noktaların olmaması, kullanılacak olan rejenerantın safa yakın olması, seyreltme suyunun demineralize edilmiş olması, iyon kaçağının fazlalaşmadan ünitenin devre dışı bırakılması çok önemlidir.
Demineralize ünitelerinde karbondioksit degazörü de kullanılmaktadır. Bu ünitenin amacı, suyun içindeki bikarbonat, karbonat ve karbondioksiti suyun içinden almaktır. Bunun olabilmesi için suyun ph’ının asidik ortam olmasına dikkat edilmelidir. Böylece anyon değiştiricinin kapasitesini ve veriminin artmasını sağlayacaktır. Genellikle katyon değiştiriciden sonra kullanılır; çünkü suyun ihtiva ettiği karbonat, bikarbonat asidik ortamda parçalanmaktadır.

Bazı hallerde filtrasyon ve su yumuşatma ünitesinden önce kullanılmalıdır.
Ham suyun içinde bulunan bikarbonat, karbonat yüksek değerlerdeyse filtrasyon ve yumuşatma ünitesi  öncesi alınmaz ise kum filtresinde köpürme kireçlenme ve reçinenin bloklaşmasına, kireç bağlamasına sebebiyet verecek, işletme zorluğu çıkartacak ve kullanılan sisteme/üniteye  zarar verecektir. 
Bu sistemde istenilen suyun kalitesine göre son aşama olarak MİX-BED/Karma iyon değiştirici kullanılmaktadır. Bu ünitedeki amaç, katyon ve anyon ünitesinde oluşabilecek kaçakların tutulması ve suyun saflık oranının artırılmasıdır. Bu ünitede katyon+anyon reçinesi karışık olarak bulunmaktadır (Sertlik:0 fr;Kondaktivite: 0,01 mc/cm; Silis: 0,1-0,5 mgr/lt gibi).
Karma iyon değiştiricisinde ters yıkama, rejenerasyon, durulama işlemleri mevcuttur. Piyasadaki yapılan veya satılan Mix-bed ünitesi tuz ile rejenere edilir ve reçine doyunca reçine değişikliğine gidilir. Ünite içine konulacak reçine miktarı oranları, toplam reçine miktarının, Katyonik reçine: %40-47; Anyonik reçine % 60-53 oranındadır. Bu oranlar mix-bed çıkışında istenilen değerlere göre (silis, konduktivite, karbon dioksit, ph, metal iyonları) hesaplanması sonu elde edilmelidir.
Rejenerasyonunda katyonik reçine için H2SO4 /HCL ile anyonik reçine için NaOH kullanılacaktır.
Konsantrasyonları: Katyonik reçine için: H2SO4- %4-5;HCL - %5,
Anyonik reçine  için: NaOH -%4 +33-35 °C   
Reçine yüksekliği 0,90 m ile 1,2 m olmalıdır.
Rejenarasyon için kullanılacak suyun, katyonik reçine, asit için de katyonize su, anyonik reçine, kostik için demi su olmasına dikkat edilmelidir.

Rejenerantların reçineden geçiş hızları 3-4 m/saat olmalıdır. Durulama işlemi yapılırken anyon reçinesi için yine demi su kullanılmalı ve akış hızı 8 m/saat alınmalıdır. Katyonik reçinede ise katyonize su kullanılmalıdır. Toplam durulama süresi 45-60 dakika olmalıdır. Durulama suyu çıkışı kontrol edilmeli, sertlik 50-60 ppm CaCO3 a ve 10 mc/cm’ye inmişse durulama işlemine son verilmelidir. Şayet bu değerleri görmüyorsanız yıkamaya/durulamaya devam edilmelidir. 
Durulama işlemi bitince tanktaki su seviyesi üst gözetleme camı yarı seviyesine kadar indirilir ve hava verilerek reçinelerin karışımı sağlanır. Verilecek havanın hızı 40-50m/saat, basıncıysa 02-0,3 atü olacaktır.
Karışımın daha verimli olması için su seviyesinin orta kolektör seviyesinden 20-25 cm üstüne kadar indirilir, hava ile karıştırmaya devam edilir (15-25 dakika kadar) kondaktivite ve istenilen sertlik değerine erişince ünite devreye alınır. Bu tanklarda da m2ye kullanılacak olan nozul/fıskiye sayısı 60 adettir. 

Düz Akım ile Ters Akımın Mukayesesi
Ters akımda, düz akımda oluşan sodyum kaçağının önlenmesidir.
Rejenerant giderinin az olması
Düz akımda kaçağın nedeni;
Suyun toplam iyon yükü, alkalinitenin toplam katyonlar yüzdesi. 


Karışık Yatak-Mix-bed
Bu ünite katyonik ve anyonik reçinenin karışık olarak kullanıldığı iyon değiştiricilerdir. Katyon ve anyon ünitesinden gelecek kaçak iyonların tutulması ve daha kaliteli su temini için kullanılmaktadır. Kullanımında çok iyi bir karışım (reçine) elde edilmeli, rejenerasyon işlemi özenle yapılmalıdır. Karışık yatakta reçine oranları: %35-45 katyonik reçine, %55-65 anyonik reçinedir.
Kullanılacak rejenerantları: HCL %5-6 konsantrasyonda 50-60gr/lt katyonik reçine başına, Kostik %4’lük  sıcaklık  30 - 35 °C, 70-80 gr/lt anyonik reçine başına.
Bu üniteden çıkışta suyun kalitesi: 0-1 micro-siemens/cm, silis 0,1-0,05 mgr/lt,ph: 7 olarak elde etmek mümkündür.
Ters yıkama yapılacağı zaman önce reçine hava ile karıştırılarak (10-15 sn) işe başlanmalı ve demi su kullanılmalıdır. Ters yıkama işlemi bitince rejenerasyon öncesi reçineyi birbirinden ayırmak gerekir. Bunun için ters yıkama yapıyormuş gibi alttan yukarı doğru 27-35 dakika, 8 m/saat hız ile su vererek temin edilecektir. Mutlaka tankta alt-orta-üst gözetleme camları olmalıdır. Süre bitiminde tüm vanaları kapalı tutarak reçinenin çökmesi beklenmelidir. Bu süre 10 dakikadır. Böylece katyonik ve anyonik reçine birbirinden ayrılmış ve rejenerasyon işlemi için ünite hazırdır.
Anyon için kullanılan kostik çözeltisi anyonik reçine üzerinden, yani yukarıdan aşağıya doğru verilir, orta kolektörden dışarı alınır, bunun için orta kolektöre karşı su verilir. Katyon reçinesi için aşağıdan yukarı asit çözeltisi verilir. Bu da yine orta kolektörden dışarı alınır. Bu süre 25-35 dakika olarak yeterlidir. Rejenerantların akış hızı3-4 m/saat olmalıdır. Bu işlemler bittiğinde her iki reçinenin de durulama işleminin yapılması gerekir. Durulama işlemi demineralize su ile yapılacaktır. Bu süre 60 dakika civarındadır. Akış hızı ise 9 m/saattir. 60 dakika sonra orta kolektör çıkışında toplam sertliğe bakılır, şayet 45-50 0 fr sertliğe erişilmişse sistemi devreye almak için durulama işlemine son verilir. Değilse durulamaya devam edilir. İşlem tamamsa reçinelerin karıştırılması gerekecektir. Bunun için tankın içindeki su, üst gözetleme camının yarısına kadar dren vanası açılarak boşaltılır ve dren vanası kapatılır. Hava verilerek 60 m/saat hız ve 0,4 atü basınçla 5 dakika karıştırılır. Sonra tanktaki su seviyesi orta kolektör seviyesine indirilir, tekrar hava verilerek karışıma 25-35 dakika devam edilir. Yapılacak kısa süreli karışım faydalı olmaz. Karışım işlemi bittikten sonra su giriş vanası ve havalık vanası açılarak üst gözetleme camına kadar doldurulur. Bu süre 20-30 dakikadır. Bu işlem tamamlanınca son durulama işlemi yapılır. Son durulama işlemi sistem devreye alınacaksa istenilen kodüktivite değerine erişinceye kadar devam edilir ve erişince devreye alınır. Şayet belli bir süre bekleyecekse kodüktivite değerinin %60 altına düştüğünde, yedekte bekletmeye alınır. Durulama işlemi normal kapasitede yapılacaktır. Süresi 15-25 dakikadır. Yedekte uzun süre bekleyecekse devreye almadan önce tekrar durulama işleminin yapılması gerekecektir. 
Karışık yatakta kabartma ve karıştırma işlemleri reçine yüksekliği, çap-yükseklik oranı da arttıkça sorun olmaktadır.


Kireç ile Ham Suyun Sertliğinin Alınması
Genellikle kireç ile ham suyun aşırı sertliğinin alınması, yüksek silis ihtiva etmesi hailinde kullanılan bir prosestir. Kullanım şekli Kireç+Soda yöntemidir. Özellikle silis miktarı çok yüksekse prosesin adı sıcak kireç+soda yöntemi olarak adlandırılır. Buradaki amaç, suya sertliği veren kalsiyum ve magnezyum iyonlarının erimeyen bileşikler haline dönüştürülmesi ve çökeltilmesi işlemini içermektedir. Ham suya kireç (Ca(OH)2) uygun koşullarda yapılması sonucu ortamda oluşan CaCO3,MgCO3 bileşiklerinin çökelmesiyle elde edilen sonuçtur. Ancak MgCO3 erime özelliğinin fazla olması nedeniyle çökeltmeye müsait/uygun değildir. Bunu sağlamak için ortamın ph’ını artırarak magnezyumun da çökelmesi temin edilmiş olacaktır. Çökeltme işleminin yapılmış olması, ham suyun setliğinin tamamen giderilmiş olması anlamına gelmemelidir. Reaksiyon esnasında kalsiyum ve magnezyum iyonları yer değiştirecektir. Bunu önlemek için de ortama gerekli olan soda ilavesi yapılacaktır. Ham suya ilave edilecek kireç ve soda miktarı, suda bulunan karbondioksit, akalinite, magnezyum miktarlarıyla ilintilidir.
Yapılacak olan hesaplamalarda ham suyun Mg+Alkalinite+Karbondioksit miktarlarının toplamı, suya verilecek kireç+soda miktarını belirleyecektir. Hiçbir zaman kireç+soda yöntemiyle ham suyun sertliğinin sıfıra indirilmesi mümkün değildir. Kireç-soda ilavesi sonucu suda oluşan Mg(OH)2 ve CaCO3 az miktarda da olsa suda eriyik halinde bulunacak, suyun sertliği 8-100 fr civarında kalacaktır. Bu yöntem uygulandıktan sonra su kesinlikle filtre edilmelidir. Buradaki diğer bir husus, ph değerinin 9,5’in altına inmemesidir. Aksi takdirde suda bikarbonat-karbonat oluşumuna ve bu oluşan iyonlar suyun sertliğinin yükselmesine neden olacaktır. Silisin çok yüksek olduğu durumlarda kireç-soda metodu sıcak kireç-soda olarak kullanılmakta, sistem 0,3-0,5 atü vakum altında ve 105 derecede çalıştırılmaktadır. Prosesinin ve işletme zorluğu nedeniyle artık kullanılmamaktadır.

DÜZELTME
77. sayı 44. sayfada yer alan yazımızda "Suyun ph'ı 6'dan küçükse taşlaşmaya neden olur, ph'ı 7'den büyükse korozyona neden olur" açıklamasında yazım hatası vardır, tam tersi olarak reaksiyon yürür. Düzeltir okurlarımızdan özür dileriz.

Geri