Teknik

Arsenik Giderimi

Reşit Palabıyıkoğlu
Arokem Su Arıtma ve Kimya Sanayi




Nisan 2015 / Sayı: 81

Son zamanlarda yurdumuzda moda olan bir arıtma sistemidir. Her zaman olduğu gibi ham suyun analizinin yapılması gerekiyor ve arsenik analiz değeri de gerekli oluyor. Arsenik varsa suyun analizinin sık sık, düzenli yapılması faydalı olacaktır. Her zaman olduğu gibi ham su öncelikle filtre edilmelidir. Burada amaç, suyun içinde bulunabilecek tortu, askıda katı madde, demir, mangan gibi parametrelerin/iyonların tutulmasıdır. Kullanılacak olan filtre tipleri kapalı tip-basınç altında çalışacak filtreler olacaktır. Arsenik arıtımıyla birlikte yatay filtreler de imal edilmeye başladı. Kapalı tip filtreler (yatay/dikey) 1,5-2 atü basınç altında çalıştırılmalıdır. Giriş-çıkış basınç farkının 0,3-0,5 atü’ye erişmesi halinde filtrenin kesinlikle ters yıkamasının yapılması gerekir. Ters yıkama sırasında kirlenen suyun tekrar berraklaşıncaya kadar yıkama işlemine devam edilmelidir. Filtreden geçirilen suyun gerekli olan iyonlarından arındığının tespit edilmesi de gerekecektir.      

Arıtma Yöntemleri
Filtrasyon 
Ph ayarlama (6,5-6,7)
Kimyasal arıtma
Biyolojik arıtma
Ön klorlama (0,2-0,4 mgr/lt Cl2)
Son ph ayarlama (7,5-7,7)
Son filtrasyon
İyon değiştirici
Ozonlama.
Ana filtreleme işlemini tamamlayan ham suyun ikinci aşamasında, kaogülant ilavesi suya bir statik karıştırıcı yardımıyla verilerek işlem yapılır. Bu işlem yapılmadan önce ham suyun analizi çok iyi bir şekilde yapılmalı, kaogülant miktarı hesaplanmalı ve dozaj pompası yardımıyla düzenli olarak verilmeli ve reaksiyon için gerekli olan süre tanınmalıdır. Bu süre zarfında oluşacak tortunun tutulması için de suyun tekrar filtre edilmesi gerekecektir. Kullanım noktasına gönderilmeden önce depolanmalı ve servise verilirken de klorlanmalıdır.

Kimyasal Arıtma
Kireç ile (CaO/Ca(OH)2) ham suyun ph’ı 12-13’e getirilecek, 45-60 dakikalık reaksiyon süresi ile arsenik giderim verimi %90-95 oranında gerçekleşecektir. Alüminyum sülfat ve demir üç klorür kullanılarak;
Şayet alüminyum sülfat kullanılacaksa ham suyun ph’ının 4-4,5 civarına indirilmesi gerekecektir. Her iki kaogülantın kullanılması sonucu ph kireç çözeltisi veya kostik çözeltisi yardımıyla suyun ph’ı 10-10,5 civarına getirilmesi halinde arsenik giderim verimi %60-75 olacaktır. Ph yükseltici olarak kostik kullanılması halinde oluşan çamur, bulamaç gibi olacağından, burada kireç çözeltisi tercih edilmelidir. Bu işlemin tasarımının doğru yapılması ve uygulanması halinde (reaksiyon süresi-yeterli bekleme süresi) %85-92 oranında arsenik giderimi elde edilecektir.
Kimyasal arıtmadan çıkan su, ultrafiltrasyona verilmesi halinde arsenik giderim verimi %95-96 mertebesine erişecektir. Ultra filtrasyon öncesi torba filtre kullanılmalıdır.  
Reçineli sistem: Filtrasyon ve reçine.
Ayrıca klorlama ve ozonlama ile de yapılmaktadır. Her ikisi de sorunlu prosesler olduğu için kullanıma uygun değildir. 

Ham Suda Nitrat Giderimi
İyon değiştirici kullanarak;
Anyonik reçine rejenerasyonu: % 6-10 tuzlu su
Revers ozmos kullanılarak;
Membran: thin-film
Yüksek sodyum ve sülfat konsantrasyonu ve düşük ph değeri nitrat giderimini azaltacak/engelleyici parametrelerdir. 

Reverse Osmos için Genel Bilgiler
Tuzlu su ile sürekli durulanması membranların tıkanmasını önleyecektir.
Tuzlu suyun konsantrasyonunun artması limitlerin üzerine çıkacağından membranlar tıkanacaktır. TDS önemli bir parametredir denilse de öyle olmadığı tesis işletmeye alınınca ortaya çıkmaktadır.
Düşük basınçlı Reverse Osmoslarda basınç farkı azalınca, alınan su miktarı azalacak, hatta su akışı durma noktasına gelecektir.

Yüksek basınçlı Reverse Osmoslarda;
Çoklu membran kullanılır. 1-6 membran içerir, çapları 6-20 cm aralığındadır.
İstenilen su kalitesi, membran tipi, işletme basıncı, ph değeri, ham suyun gerçek analiz değerleri (katyon-anyon iyonları) ve sıcaklık faktörlerine bağlıdır.
Reverse Osmos’un verimini yüksek ph etkilemektedir.
Reverse Osmos’da işletme basıncı besleme suyundaki çözünmüş maddeler ve istenilen süzme verimine bağlıdır. 100 mgr/lt TDS 1 atü basınca eş değerdir.
Besleme basıncı; osmotik basınç + süzme basıncı toplamından fazla olmamalıdır. Basınç artırılarak fazla su elde edilemez. Basınç farkının yüksek olması, suyun kalitesini artıracak unsurdur.
Besleme suyunun sıcaklık artışı süzme işlemine yardımcı olacaktır. Ancak yüksek sıcaklık, membranlara zarar verecek bir unsurdur.
Diğer unsurlar;
Süzme işlevi, inorganik kirlenme, askıdaki katı maddeler, bulanıklık, bikarbonat alkalinitesi, kalsiyum sülfat, demir, mangan, silis, koloidal maddeler, organik maddeler, mikrobiyolojik maddeler, oksidasyon, hidroliz, kutuplaşma ve seçilen malzemenin kalitesi etkileyici faktörlerdir.
Düşük basınçta PVC malzeme ND16, yüksek basınçta SS-316/316L kullanılmalıdır. 

Piyasa Koşulları Su Yumuşatıcılar
Kurulacak olan yeri çok önemlidir.
Yeri kuru ve soğuk olmalıdır. 
Ortam sıcaklığı +4 derecenin altında olmamalıdır.
Tandem olarak kullanılan ünitelerde tanklar birbirine yakın olmalıdır. Tuz tankı, çıkarılabilir kapaklı ve yedekli olmalıdır.  Ünite devre dışında ise tuz tankına tuz koyulmamalıdır.
Ters yıkama anında drenaj yapılacak ise bu işlem yumuşatıcı ünitesinden 0,65 m uzak olmalı ve bir fleksible hortum ile uzaklaştırılmalıdır.


Ters yıkama işlemi basınç altında yapılacak, drenaj hattı basınç altında olacak, drenaj hattı 0.40’lık olacak ve de gerekli olan kodlara uyulacaktır.
Drenaj hattı doğrudan drenaj hattına bağlanmamalıdır. 
Boşaltma hattı ve atık hattı arasında oluşacak hava boşluğu mutlak önlenmelidir. 
Tankın içine konulacak reçine miktarı, tank yüksekliğinin en az s1/2’si, en fazla 2/3 oranında olmalıdır. Reçinenin altına kesinlikle kum konulmamalıdır.
Sistem bağlantısı yapıldığında by-pass devresi kesinlikle ilave edilmelidir. 
Reçinenin altına dağıtım nozulları/fıskiyeleri kapatacak kadar oval çakıl konulmalıdır. Kırık çakıl ve kum konulmamalıdır.

Ters yıkaması kesinlikle yumuşak su ile yapılmalı, süresi sınırlandırılmamalı, ters yıkama suyu berraklaşıncaya kadar ters yıkama işlemine devam edilmelidir. Tuz rejenerasyonun da az tuz kullanımı ve kapasite verimine erişmesi mümkün olacaktır. 
Yalnızca ham suyun toplam sertlik, TDS, klorür, sülfat verilerine bakılarak ham su arıtma tesisinin yapılandırılması yanlış olmaktadır.
Seçilen arıtma tesisi genelde, kum filtresi (çok katmanlı+antrasit) su yumuşatma ünitesi (tekli/tandem) ve reverse osmos şeklinde olmakta, bunun sonucu olarak müşterinin istemiş olduğu çıkış değerlerinden kondüktivite sağlanamamaktadır. 
Hiçbir zaman topraktan çıkan suyun eksik değerleri/iyon dengesi bir bilgisayardaki programla dengelenemez. Mutlaka ham suyun katyonik-anyonik iyon yükü analizi yapılmalı, onun dışında demir, mangan, organik madde, yağ, silis, bikarbonat, karbonat, karbondioksit değerlerine bakılmalı, sistemin tasarımı çıkış verileri/garanti olarak verilen değerler dikkate alınarak tasarımı yapılmalıdır.
Bu gibi tesislerin tasarımında suyun sertliği, bikarbonatı, silis miktarı dikkate alınmalıdır. 

Yüksek sertlikteki sularda suyun akış hızı çok önemlidir. Yüksek hızlar reçinenin bloklaşmasına, çamurlaşmasına neden olacaktır. Genelde belli bir zaman diliminde ters yıkamaları yapılmaktadır, ki bu zaman dilimi yeterli olmamaktadır. Hiçbir zaman adamakıllı ters yıkama işlemi yapılmamaktadır.
Analiz sonucunda katyon-anyon iyon yükleri toplamı arasında en fazla %5 fark olmalıdır. Şayet fark fazla ise su analizi yeniden yapılmalıdır. 50 fr. sertlik üzerindeki suların sertliği öncelikle 25 fr. sertliğine indirilmelidir.
Suyun içinde bikarbonat, karbonat varsa bunların da sisteme girmeden önce %90 oranında sudan uzaklaştırılması gerekecektir. Silisin de reçineli sistem ile tutulması gerekli olacaktır. Suyun içinde bulunan bikarbonat, karbonat alınmadığı takdirde reçine içinde bikarbonatlı tuzlar oluşacak ve sisteme zarar verecektir. Bu gibi durumlarda yumuşatıcı ünitesinin tuzlu su ile rejenerasyonu yerine asit ile rejenere edilmesi sonraki ünitelere bir rahatlık/kolaylık sağlayacaktır. Arıtma ünitesi çıkış değerlerine etken olan kaçaklar iyonlar, silis ve sodyum-potasyum iyonlarıdır.

Fiber Tanklardaki Sorunlar
• Akış hızlarının çok yüksek olması
• Ters yıkama işleminin tam anlamıyla yapılmaması
• Reçinenin altına kum konularak reçinenin aldatılması
• Ters yıkama süresinin kısalığı, tuzlama ve durulama süresinin uzunluğu
• Rejenerant kullanımının aşırı fazlalığı
• Rejenerasyon anında reçinenin rejenerantla gerekli teması sağlamaması.

Bu nedenlerden ötürü istenilen kapasite-verim elde edilememektedir. Özellikle ters yıkama işlevinin düzgün olması halinde kullanılacak rejenerant miktarı, durulama süresi azalacak ve kapasite de o oranda artacaktır. 

Membranlar
Bu üniteler basınçlandırılarak kullanılmaktadır.
Mikro Filtrasyon, Ultra Filtrasyon, Nano Filtrasyon, Ters Osmos sistemleri olarak sınıflanmaktadır.

Mikro ve Ultra Filtrasyon
Suyun içinde bulunan partiküller, askıdaki maddeler, bulanıklık, mikrobiyolojik içerikleri tutmak için kullanılmaktadır.
Çalışma Prensibi: Düşük Basınç.

Nano Filtrasyon ve Reverse Osmos
Suyun içinde bulunan organik-inorganik iyonların su içinde alınması için kullanılmaktadır.
Çalışma Prensibi: Yüksek Basınç.

Mikro Filtrasyon: Suyun içinden alınması gereken askıdaki maddelerin ebatları 0,1-1 mikron civarında olması gereklidir. Kullanım aşamasında, kullanım amacına göre ön filtrasyon işlemi mutlak yapılmalıdır. Suyun içinde bulunabilecek askıdaki katı maddeler tutulacak, çözünmüş maddeler doğal olarak geçecektir. 
Kullanım anında uygulanacak basınç 0,8-1 atü’dür.

Ultra Filtrasyon: 1 mikron üzerindeki partikülleri tutacaktır. Çözünmüş madde ve tuzları tutmayacaktır.
Kullanım anındaki işletme basıncı: 5-7 atü’dür. Düşük basınçlarda gerekli olan netice alınamaz.
Mikro filtrasyon ile ultra filtrasyon arasındaki fark, membran yapılarının daha farklı olmasıdır.  

Nano Filtrasyon: Genellikle Reverse Osmos ünitesinden önce kullanılmaktadır.
Organik maddelerin, çözünmüş tuzların, anyonik iyonların ve tuzlarının tutulması, renk açıcı, kuyu sularının filtrasyonu, organik ve anorganik maddelerin ayrıştırılması için kullanılmaktadır.
Kullanım anında işletme basıncı: 11-16 atüdür.

Reverse Osmos (Ters Osmos): Yukarıda bahsi geçen ünitelere nazaran daha yüksek verimde filtrasyon işlevi görmektedir. Çözünmüş tuzların, anorganik iyonların, organik iyonların uzaklaştırılmasını sağlayacak bir sistemdir. Bu sistemde çalışma basıncı 16-40 atü olmalıdır.
Revers Osmos/Ters Osmoz üniteleri 1970’li yıllarda deniz suyundan içme suyu elde etmek için geliştirilmiş bir sistemdir. Özellikle de Arap ülkeleri için geliştirme çalışmaları yapılmıştır. Her türlü su arıtımında kullanılmaktadır.
Ham suların arıtılması, saf su elde edilmesi, arıtılmış atıksuların geri kazanılması işlevlerinde kullanılmaktadır. Yüzde 50-65’e varan atıksuyu vardır. Saatte 5 m3 su isteniyorsa 10 m3lük bir cihaz seçilmesi gerekecektir.
Atıksu arıtma tesisinden çıkan suyun geri kazanımı için atıksuyun %92-96 oranında arıtılmış olması gerekmektedir.

Reverse Osmos/Ters Osmos Öncesi T.D.S:
10000-40000 seniz suyu,
1000-10000 elektrodializ ve evaporasyon
0- 1000 deminaralize
Sodyum için: Çok iyi çözüm (sodyum klorür)
Kalsiyum için: çok düşük çözüm.
Silis için: Düşük çözüm.
Stronzyum ve Baryum sülfat için: Düşük Çözüm. 

Geri