PERSPEKTİF 7. Sayı (Mart Nisan 2006)

Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de her geçen gün daha da genişleyen/yayılan osmoz teknolojileri, sıvı ayırım metotları arasında gelecek vaat eden bir konuma sahiptir. Ülkemizde de geniş uygulama alanlarına yayılmış olan bu teknolojiler, farklı uygulamalara hizmet vermektedir.
Ters osmoz ve nanofiltrasyon sistemlerinde (RO/NF), etkinliği ve ömrünü arttırmak için besi suyunu etkin bir şekilde ön şartlandırmaya tabi tutmak gerekir. Uygun ön şartlandırmanın seçimi: Kireçlenme, kirlenme, membranlarda bozulma gibi istenmeyen oluşumları minimize ederek, sistemin etkinliğini ve membran ömrünü maksimize eder.

Sonuç olarak; ürün akışını ve kalitesini, ürün geri kazanımını, tuz geri çevirimini, operasyon ve bakım giderlerini en uygun hale getirir.

Bu istenmeyen oluşumları tanımlamak gerekirse;

Kirlenme; aktif membran yüzeyindeki besi suyundan ve/veya besi rezerv alanından kaynaklanan yabancı madde birikimidir ki, bu da daha sonra sistem ve/veya çıkış kalitesi ile ilgili problemlere sebep olur. Kirlenme deyimi membrandaki tüm katmanlar ile beraber besi hattındaki kireçlenmeyi de içerir.

Kireçlenme; bir sistemdeki CaCO3, BaSO4, CaSO4, StSO4, CaF2 vb gibi çözünen tuzların çökmesinden ve tortu bırakmasından oluşur.

Bu oluşumları engellemek için gerekli ön şartlandırmanın seçilebilmesi;

Besi suyu kaynağına,
Besi suyu içeriğine,
Besi suyu sıcaklığına ve aralığına,
İstenilen atık kalitesine,
İstenilen atık miktarına,
Son kullanım uygulamalarına bağlıdır.

Özellikle besi suyu kaynağı dozlama ve şartlandırma şeklinin belirlenmesi açısından çok önemlidir.

Besi suyu kaynaklarına göre karşılaşabileceğimiz sorunlar ise;

Kuyu Suyunda; askıda katı madde ve/veya kolloidal madde
Yüzey Sularında; mevsimsel değişiklikler, yüksek düzeyde askıda katı madde ve mikrobiyolojik aktivite
Deniz Suyunda ise şebeke desteği olabilir.

Yine ön şartlandırmanın belirlenmesinde bizlere gerekli olacak diğer bir parametre ise:

Langelier Saturation Index (LSI), STIFF and Davis Stability Index’tir.

Bu genel bilgilerden sonra karşılaşabileceğimiz kirlenme/kireçlenme ve önerilen çözümlere bir göz atalım:

1) Kalsiyum Karbonat (CaCO3) Kireçlenmesi ve Ön Şartlandırması:

Kalsiyum karbonat en çok rastlanan çökelti olup yüksek sıcaklıklarda az çözülür hale gelir. Genellikle sertlik, yüksek pH, yüksek alkalinite ve yüksek geri kazanım oranlarından dolayı meydana gelir.

Bu problem için önerilen çözümler ise:

Uygun antiskalant enjeksiyonu
Asit enjeksiyonu
Katyon değiştirici reçine ile yumuşatma
Kireç ile yumuşatma
Veya geri kazanım oranını azaltmaktır.

2) Sülfat Kireçlenmesi (SO4) ve Ön Şartlandırması:

Sülfat tuzlarının çözünürlüğü, baryum, stronyum ve kalsiyum gibi iyonik kuvvet arttıkça artar. Bu durumda önerilen çözüm:

Uygun antiskalant enjeksiyonu
Katyon değiştirici reçine ile yumuşatma
Kireç ile yumuşatma
Veya geri kazanım oranını azaltmaktır.

3) Kalsiyum Florür (CaF2) Kireçlenmesi ve Ön Şartlandırması:

Kalsiyum florürün çözünürlüğü, ortamdaki sıcaklık arttıkça artar. Bu durumda önerilen çözümler:

Uygun antiskalant enjeksiyonu
Katyon değiştirici reçine ile yumuşatma
Kireç ile yumuşatma
Veya geri kazanım oranını azaltmaktır.

4) Silika (SiO2) Kireçlenmesi ve Ön Şartlandırması:

Silika çökeltisinin çözünürlüğü, pH, sıcaklık, toplam alkalinite ve SiO2 konsantrasyonuna bağlıdır. Aşırı doymuş çözeltiler çözünmeyen kolloidal silika oluşturabilirler. Bununla beraber ortamda Al ve Fe varlığıyla çözünürlük düşer. Bu sebeple besi suyunda Al ve Fe olup olmadığına dikkat ediniz.

Önerilen çözümler:

>5000 m3/gün sistemler için kireç ile yumuşatma
Besi sıcaklığını arttırmak
pH’ı 8’den daha yükseğe ayarlamak
Veya geri kazanım oranını azaltmaktır.

Buraya kadar sıraladıklarımız tipik kimyasal çökeltiler olup ayrıca biyolojik veya fiziksel kirliliklerde karşımıza çıkabilir. Mesela biyolojik veya organik kirlilik, askıda katı madde, silt, metal oksit veya karbon kirliliği gibi. Bu durumları tanımlamak gerekir ise;

1) Biyolojik Kirlilik ve Ön Şartlandırma Özellikleri:

Biyolojik kirlilik daha ziyade besi sularında yüzey suyu kaynakları kullanıldığında oluşur.

Yüzey sularındaki mikroorganizmalar membran yüzeyinde yapışır ve biofilm oluşturur. Besi suyu kaynağının yanı sıra uygun bir membran koruma ürünü kullanılmaması veya aktif karbon yatağının bakımının yapılmıyor olması da biyolojik kirliliğe sebep olabilir.

Önerilen çözümler, ön klorlama ve/veya şok klorlama (membranı klordan korumak kaydı ile), ozonlama veya granül aktif karbon kullanımı olabilir.

2) Organik Kirlilik ve Ön Şartlandırma Özellikleri:

Organik kirliliğe sebep olan humik maddeler; 0.5 ve 20 mg/l TOC (Toplam organik karbon) konsantrasyonlarında oluşur. Bu TOC değeri 3 mg/l’yi geçince ön şartlandırma yapılması gereklidir.

Önerilen çözümler; ultrafiltrasyon ile SDI<1 değerine ulaşmak, toz aktif karbon dozlamak, çöktürme veya floklaştırma yapmak.

3) Kolloidal Kirlilik ve Ön Şartlandırma Özellikleri:

Silika ve Fe2O3 gibi birikimler SDI değeri ile belirlenebilir. SDI>3 ise ön şartlandırma önerilmektedir.

Önerilen çözümler: ultrafiltrasyon, SDI 6 veya 6’dan daha büyük ise multimedia filtrasyon.

4) Silt Kirlilik ve Ön Şartlandırma Özellikleri:

Genellikle yüksek SDI’lı kirli yüzey sularının besi suyu olarak kullanılması hallerinde ortaya çıkar. Önerilen çözüm multimedia ve/veya kartuş filtreler ile ön şartlandırma yapmaktır. SDI’nın 5’ten hatta tercihen 3’ten küçük seviyelere indirilmesini isteriz.

5) Metal Oksit Kirliliği Özellikleri:

Genellikle demir, alüminyum, mangan oksit birikimleri bu tanıma girer.

Besi suyundaki demir 0.1 ppm’den büyük olduğu durumlarda birikime sebep olur. Demirin ön şartlandırma ile önce okside edilmesi ardından filtre edilmesi gerekir.

Alüminyum ise genelde asit enjeksiyonu yapılan ortamlarda görülür. Bu durumda alüminyum konsantrasyonunun 0.05 mg/lt’den daha düşük seviyelere indirilmesi istenir. Bu amaçla da çökeltme uygulanır.

Mangan Oksit ise genelde MnO2 şeklinde bulunur. Yine önce oksidasyon ve ardından da filtrasyon ile 0,05 mg/lt seviyelerinin altına düşürülmesi önerilir.

Karbon birikimi ise aktif karbon yatağının yetersiz kalması veya bozulmasından meydana gelir. Bu durumda da filtreyi geri yıkamak ve çalkalamak yeterli olabilir.

Membranlarda Bozulma:

Membranlarda oluşan fiziksel hasarlar maalesef telafi ve tedavi edilemez. Sık karşılaşılan bir durum ince film tabakasının okside olmasıdır. Sebepleri genellikle müsaade edilen değerlerin üzerinde klor, ozon, potasyum permanganat, sodyum veya kalsiyum klorüre maruz kalmaları olarak tanımlanabilir. Sodyummetabisülfat dozlayarak veya aktif karbon filtresi kullanarak bu olası problemler engellenebilir.

Bir diğer problem de ince film tabakasının hidroliz olması olabilir bu da genellikle yüksek konsantrasyonlu kostik temizleme sırasında (pH>13) meydana gelir. Çözüm olarak NaOH konsantrasyonunu %0.1’e, sıcaklığı ise max. 30oC’de tutmak ile olabilir.

Yukarıda sayılan tüm bu değerlendirmeleri göz önüne alarak sonuç olarak yapılan ön şartlandırmalar sonrasında besi suyunun olması gereken özellikleri:

SDI<5.0 , tercihen <3.0

Al, Fe ve Mn konsantrasyonları 0.05 ppm’den küçük ya da eşit.

Klorür artığı <0.1 ppm

Tuzlu olan akıntıdaki LSI biraz negatif veya CaCO3 kirecini kontrol amaçlı antiskalant kullanıldığında ise <+1.5 tercih edilir. n

GÜHER ABACI
guher@abacikimya.com