Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 65. Sayı (Aralık 2013)

42 Su ve Çevre Teknolojileri • Aralık 2013 Geleneksel olmayan gaz kaynak- larından su üretimi, dünya çapında giderek artmaktadır. Gaz ile birlikte çıkan suyun arıtımı sadece güç olduğu gibi, aynı zamanda doğaya salınabil- mesi için gerekli düzenleyici stan- dartlara da uygun olmalıdır. Böyle düzenlemeler, su arıtma sistemleri tasarımcılarına güçlükler yaşatabilir. Önemli ölçüde farklılık gösterse de, su tipik olarak 2500-10000 mg/L arası TDS değerine, CaCO 3 cinsinden 1000- 3000 ppm toplam alkaliniteye ve 8-9 pH değerine sahip olabilir. İç bölge- lerin çoğu tuz deşarjına hassas oldu- ğundan, su arıtma işleminden gelen konsantre özel bir bertaraf gerektirir. Bu nedenle, atık konsantre miktarını minimuma indirmek, uygulamanın başarısı açısından büyük önem taşı- maktadır. Yüksek oranda geri kazanım sağlayan ve düşük kimyasal kullanımı ile işletilen RO sistemleri bu durum için bir çözüm yoludur. Bu hedefe ulaşmak için iyon değiştiricilerle yumuşatmayı içeren bir ön arıtma ve ara aşamadaki arıtma ile oluşturulan üç aşamalı, tek geçişli RO ünitesi bir seçenektir. Yumuşatma Yüksek oranda geri kazanım elde etmek için su sertliğinin yumuşatma ile ppb seviyelerine indirilmesi gere- kir. Özellikle tuzluluğu çok yüksek olan sularda bunu sağlayabilmek için seçici bir iyon değiştirici (IX) işlemi uygulanır. Bunun bir örneği, tipik olarak tuzlu suların (brackish water) arıtımında RO öncesi, zayıf asidik katyonik reçine (örneğin Lewatit ® CNP80) kullanılmasıdır. Başka bir örnek ise doygun brine çözeltilerini bile ppb seviyelerine kadar etkin bir biçimde yumuşatabilen şelat (chelat) reçineleridir. Bu tip reçineler genelde RO’dan çıkan konsantrenin yumuşatı- larak tekrar sonraki RO modüllerine aktarılmasında kullanılır. Stronsiyum ve baryum giderimi de önemli olduğu zaman genellikle bir iminodiasetik asit şelat reçinesi (örneğin Lewatit ® MonoPlus TP208) seçilir, aksi takdirde ise bir aminofosfonik asit reçinesi (örneğin Lewatit ® MonoPlus TP260) tercihen kullanılır. Bir RO prosesinin ön arıtması olarak genellikle asitli veya antiska- lantlı bir kimyasal arıtma uygulanır. Örnekte de verildiği gibi tuzun deşar- jının zor olduğu ya da çözünürlük kat- sayısının (Ksp) doygunluk limitinin çok üstünde kaldığı ve de bu yüzden antiskalantın kullanılamadığı durum- larda iyon değiştiricilerle yapılan yumuşatmanın birçok avantajı vardır (Tablo 2). Bor Giderimi Yukarıdaki su arıtma örneğinin aksine bor gideriminde iyon değişti- riciler RO arıtımı sonrasında kullanı- lırlar. Sadece RO kullanılarak yapılan bor giderimi, pH 9’da gerçekleştirilir. Bu pH’da, bor kısmen negatif yüklü- dür ve tutulma oranı, deniz suyu RO modülleri için % 90’a, çok tuzlu su (brackish) RO modülleri için de % 75’e kadar ulaşabilir. Permeatta 0.5 mg/L bor değerinin altına inebilmek için ilk permeatın ek bir RO ünite- sinden geçirilmesi gerekir (iki kade- meli ya da kısmi iki kademeli sistem). Böyle bir durumda pH ayarlaması ikinci kademe önünde yapılır. Bu proses için alternatif, iyon değiştiricilerle arıtımdır. Bu teknikle sadece bir iki işletme kurulmuş olma- sına rağmen bu prosesin özellikle düşük bor konsantrasyonu (0.3 mg/ litre) talep edildiği durumlarda çok net bir takım avantajları vardır. Deniz- suyu desalinasyonu yapan bir pilot tesiste, bor seviyesi 0.7 mg/litre’den (RO sonrası) 0.2 mg/litre’ye (iyon değişitiricinin işletme kapasitesi 2.6 g/L) düşürülebilmiştir. İyon değişimi yüksek seçicilikte bir ayırma prosesi olduğundan, esas olarak bor gide- rilmiş ve reçinenin kapasitesi diğer iyonlar tarafından bloke edilmemiştir. Arsenik ve ağır metal gibi diğer kritik elementleri, RO prosesi sonrasında seçici bir şekilde gidermek için de benzer prosesler kullanılabilir. İlgili mühendisler iyon değişimi veya ters ozmoz sistemlerinin tasa- rımı için çoğunlukla üreticilerin özel- leştirilmiş yazılımlarını kullanırlar. Temmuz 2012’den bu yana, yeni ve kapsamlı bir yazılım programı olan LewaPlus, Lanxess firmasından temin edilebilmektedir. Bu yazılım, ters ozmoz ve iyon değiştirici hatlarını aynı Çeviri Proses Limitler Teknoloji Demineralizasyon İletkenlik < 2 µS/cm TOC < 500 ppb SiO2 < 50 ppb İyon Değiştirici Ters Ozmoz Elektrodializ Desalinasyon İletkenlik < 0,055 µS/cm TOC < 100 ppb SiO2 < 10 ppb İyon Değiştici (karma yatak) Elektrodeiyonizasyon Tablo 1: İstenilen permeat kalitesine göre uygun ayırma tekniğinin seçimi Çökelme oluşturan bileşikler CaSO 4 BaSO 4 SrSO 4 SiO 2 CaCO 3 Doygunluk seviyesi % 230 % 6000 % 800 % 150 (veya 200 ppm) LSI > 1,8, SDSI > 1,0 Tablo 2: Antiskalant kullanılamayan durumlarda tuzların doygunluk seviyeleri