µg/m³

Yirminci yüzyılın ikinci yarısında endüstrileşmenin yanı sıra şehirleşmenin de artmasıyla, çevre hızla kirletilmeye, tahrip edilmeye başlanmış, kendini yenileyemeyen doğal kaynaklar artık ön işlemden geçirilmeden neredeyse kullanılamaz hale gelmiştir. Bu kirlilik başta hava, su ve toprak kirliliği olmak üzere tüm çevreyi kapsamaktadır.

Özellikle hava kirliliğinin; insan sağlığı, bitkiler, hayvanlar hatta su ve toprak üzerindeki olumsuz etkileri ortadadır. Hava kirliliğini oluşturan; PM10-partikül maddeler, CO-karbon monoksit, SOx-kükürt oksitler, NOx-azot oksitler, VOC-uçucu organik karbonlar ve aerosoller endüstriyel üretim sonucu olduğu kadar, yaşam gereği kullandığımız araçların, çevre dostu olmaması nedeniyle de oluşmaktadır.

Hava Kirleticiler

Hava kirleticileri, gaz ve partikül halindeki kirleticiler olmak üzere iki başlık altında ele alınmaktadır.

Gazlar: SO₂, NO_x, hidrokarbonlar ve CO?dur. CO₂, insan sağlığı ve bitkiler üzerinde zararlı etki göstermediği için "kirletici" olarak tanımlanmamakla birlikte, fosil yakıtların (kömür, petrol, doğalgaz vb.) yanması sonucu atmosfere yoğun olarak verildiği ve zamanla burada geri döndürülemez şekilde biriktiği için, hava kirliliğindeki artışın bir göstergesi olarak kullanılmaktadır.

Partiküller: Toz, duman, metalik duman, uçucu organik maddeler, mist ve aerosollerdir.

Hava kirleticilerini oluşumlarına göre "öncül" ve "oluşan" olarak iki grupta değerlendirmekte mümkündür. "Öncül Kirleticiler"; kükürtlü bileşikler (SO₂, H₂SO₃, H₂SO₄), organik bileşikler, azot bileşikleri (NO, NH₃ ) CO, CO₂ ve halojenler (HCl, HF) kaynaktan direkt olarak atmosfere verilenler olarak ele alınmaktadır.

"Oluşan Kirleticiler" ise öncül kirleticilerle atmosferde bulunan kimyasal maddelerin reaksiyonu sonucu ortaya çıkmaktadırlar.

Kirletici Kaynakları

Doğal Kirletici Kaynaklar

Volkanik patlamalar, toz fırtınaları, okyanuslar, denizler, bitki ve ağaçlar.

İnsana bağlı (Antropojenik) Kaynaklar

Sabit Kaynaklar: Yakıtlar (Kömür, Fuel-oil, doğal gaz, odun, vb). Endüstriyel Prosesler (Kimya sanayi, fosfatlı gübre, diğer inorganik kimya sanayi, petrol rafinerileri, metal sanayi, çimento sanayi, orman ürünleri, yakma tesisleri). Enerji üretim tesisleri.

Hareketli Kaynaklar: Motorlu taşıtlar, uçaklar, demiryolları ve gemiler.

Partikül Emisyonlarının Kaynakları

Orman yangınları, termik santraller, endüstriyel prosesler (demir-çelik, çimento ve kağıt sanayi, vb) partikül emisyonunun en önemli kaynaklarıdır.

SO_x Emisyonlarının Kaynakları 

En önemli kaynak sabit tesislerde kükürtlü yakıt yakılmasıdır. Bunun en önemli kısmı termik santrallerden atılmaktadır. Endüstriyel proseslerden çıkan SO_x emisyonun önemli bir kısmı ergitme tesislerinden ve bazı kimya tesislerinden gelmektedir.

Islak Elektrostatik Filtreler (WESP)

Islak Elektrostatik Filtreler (WESP) genel olarak siklon, torba filtreler gibi 10 µm dan büyük parçacıkların tutulduğu mekanik filtrelerin tutamadığı ve kuru elektrostatik filtrelerin kullanılamadığı tesislerde; atık gazların içinde yüksek oranda nem, yapışkan, yanıcı ve parlayıcı maddeler bulunan tesislerde kullanılması kaçınılmazdır. WESP kullanılması gereken sanayi kuruluşları; tekstil fabrikaları, şeker, gıda, kağıt sanayi, metalurjik (döküm ve hadde tesisleri) üretim fabrikaları, kok fırınları, çöp yakma ve tehlikeli madde bertaraf tesisleri, kükürtlü bileşikler ve asit üretim tesisleri vb olarak sıralanabilir.

WESP Çalışma Prensibi

Elektrostatik filtre, atık gaz (baca gazı) içindeki parçacıkları eksi elektrik yükleyerek toplama yüzeyleri üzerinde biriktiren baca gazı temizleme sistemleridir. Parçacıklar yüksek elektrik gerilim ortamında (Corona) geçerken eksi yükle yüklenirler. Ters yüklü toplayıcı yüzeylere doğru çekilirler. Gaz akışının ortasında yer alan elektrotlar 20.000 volt ve daha fazla yüksek voltaj ile yüklüdürler. Bu yüksek voltaj elektriki alan oluşmasını sağlar ve bu alanın gücüyle parçacıklar toplama yüzeylerine doğru itilirler.

WESP'lerde toplayıcı yüzeyler sürekli ya da aralıklı olarak su spreyi ile yıkanırlar. Toplayıcı yüzeyden su ile birlikte aşağı akan parçacıklar, altta toplama havuzundan doğal akışla tesis kanalizasyon sistemine bağlanırlar. Bu tesislerde genellikle su arıtma ünitesi bulunmaktadır.

Yüksek voltaj elektrotları en az 2.5 mm kalınlığında tel veya daha kalın özel çubuklardan imal edilirler. Bu elektrotlar birbirine paralel yerleşmiş boruların tam eksenlerinden geçerler. Borular yuvarlak, kare veya altıgen kesitte yapılabilir. Kare veya altıgen kesitli boruların kullanıldığı ESB?ler, yuvarlak borulu olanlara göre daha az yer kaplarlar. Borular (toplama yüzeyleri) kullanılan voltaj büyüklüğüne göre 70-300 mm çapında ve boyları 1000-4000 mm arasında kullanılmaktadır. Yüksek voltaj elektrotları yukarıda bir çelik taşıcıya bağlanır ve boruların (tutucu yüzey) tam merkezinden aşağıya doğru sarkıtılırlar. Elektrotlar gaz akışından etkilenmemek için üstten ve alttan sağlam bir taşıyıcı yapıya bağlanırlar. Elektrotların bağlandığı bu taşıyıcı yapılar kontrolsüz elektrik atlamasını önleyecek mesafededir. Modern tasarımlarda (Şekil-1) elektrot çubukları üzerine belirli aralıklarla keskin uçlu yıldız plakalar eklenir; bu plakalar gaz içindeki parçacıkların kolaylıkla iyonize olmasını sağlarlar.

WESP'lerdeki güç üniteleri 220 volt - 380 volt, endüstriyel alternatif akımları 20.000-100.000 volt arasında doğru akıma çevirirler. Elektrotlara uygulanan bu yüksek voltajın oluşturduğu Corona içinden geçen gazın ayrışmasını sağlayarak elektriki alan yaratırlar. Elektrotlar genellikle (-) kutup yüklenir. Bunun sebebi (-) yüklü coronaların atlama noktasına ulaşmadan önce daha yüksek voltaja kolaylıkla ulaşabilir olmalarıdır. Corona içinde oluşan iyonlar elektrik alanı çizgilerini izleyerek (+) yüklü toplayıcı boru yüzeylerine doğru hareketlenirler. Elektrot ve boru birleşimiyle oluşan iyonlaştırma bölgesi baca gazının mutlaka geçeceği ve işleme tabi olacağı bir bölgedir.

WESP çalışması için ön yıkama, buharlama ve üst yıkama için sürekli su kaynağına ihtiyaçları vardır. Doyum noktasına ulaşıncaya kadar bu su sirküle edilir. Kullanılan tesiste, edinilecek çalışma raporlarına uygun olarak, suyun kirliliği, içine katılması gereken asit oranını düzenleyici katkı maddeleri, suyun günlük değiştirme oranları belirlenir.

WESP Kullanımının Avantajları

• Çok düşük basınç kaybına sebep olurlar. 13 mmSS'dan daha az. Bu nedenle temizleme enerji maliyetleri ve işletme maliyetleri düşüktür.
• 10 bar basınç altında, vakum ortamında da çalışabilirler.
• Çok yüksek baca gazı debilerinde kullanılırlar.
• Kesintili veya sürekli yıkama sayesinde toplama yüzeylerinde atık birikmesi çok az olur.
• Elektrik direnci yüksek olan malzemeler bile yoğun nemli ortam nedeniyle başarıyla tutulabilirler.
• Aşırı nem sayesinde yanma riski yok denecek kadar azdır.
•  Gaz içindeki kirleticileri yoğuşturarak, geri toplar ve arıtma üniteleri yoluyla geri kazanılmasını sağlar
• Tehlikeli madde içeren atık gazların temizlenmesi ve şartlandırılmış şekilde çevreye verilmesini sağlayan en verimli ekipmanlardır.

En önemli dezavantajı ilk yatırım maliyetinin yüksek olmasıdır.

WESP'lerin Tutabileceği Kirleticiler

PM 10 (10 µm den daha küçük olan parçacıklar), tehlikeli gazlar, SOx içeren atık gazlar, parlayıcı ve patlayıcı maddeler içeren gazlar.

Bu konuyu gelecek sayılarda örnek projelerle daha detaylı tanıtmaya çalışacağız.

Kaynaklar:

1- Sabit Emisyon Kaynaklarında Hava Kirleticilerin Ölçümü, 1991,

    S.Kara,SKaylakoğlu,T.Döğeroğlu,F.Yar

2- Isınmadan Kaynaklanan Hava Kirliliği Kontrol Yönetmeliği 13.01.2005

3- Hava Kalitesi Değerlendirme ve ,Yönetimi Yönetmeliği 06.06.2008

4- http://www.beltranassociates.com/esp.htm  Ocak 2009

5- EPA Wet Electrostatic Precipitator

 Coskun Mançuhan

cmancuhan@konukisi.com