29 Aralık 2014 | TEKNÄ°K MAKALE 77. Sayı (Aralık 2014)

REŞİT PALABIYIKOĞLU Arokem Su Arıtma ve Kimya Sanayi
Suyun problemleri genellikle “Korozyon”, “Taşlaşma”, “Birikim (çökelme) organik/mineral”, “PH”, “Sertlik”, “Tuzluluk” ve “Bakteri aktivitesi”dir. Bunlara neden olan etkenler ise sırasıyla “ısı”, “ph”, “th”, “tac” ve “tuzluluk”tur. 
Suyun ph’ı 6’dan küçükse taşlaşmaya neden olur; suyun ph’ı 7’den büyükse korozyona neden olur; suyun içinde bulunan oksijen ve hidrojen iyonu esas faktör olarak görünmektedir. Oksijen miktarı yükseldikçe ve ph değeri düştükçe korozyon olayı hissedilir duruma gelecektir. Bu duruma bağlı olarak korozyona etki eden faktörler sırasıyla; ısı, sirkülasyon, çözünmüş tuz konsantrasyonu, metalin özelliği, farklı metaller, tortu miktarı, bakteri durumu, korozyon hızıdır. Korozyonun uygulanması için alınması gereken tedbirler ise pasif koruma, anyonik koruma, katyonik koruma, oksijenin ortadan kaldırılması, ph’ın yükseltilmesi (H iyonunun azaltılması) olarak sıralanabilir.
Taşlaşmaya etken olan etkenler; aşırı doymuşluk, ısı, tuzlar, ph, silis, magnezyum tuzları, fosfatlı bileşikler ve demir oksit olarak sıralanabilir.
Birikim/çökelme-organik-minerale etken olan faktörler depolanma esnasında depolarda çamur oluşması ve suyun içinde bulunan koloidal maddelerin, biyolojik gelişmelere uygun etkenler (oksijen, ısı, ph) kullanım anındaki sirkülasyon hızının düşük olmasıdır. Vereceği zararlar ise ısı farklılığı, basınç kaybı, korozyon, indirgen sülfat oluşumunu hızlandıran bakteri oluşumudur.  
Yukarıda bahsedilen konuların ortadan kaldırılması veya minimize edilmesi için elde edilen suyun arıtılması gerekecektir. Arıtma için elde edilen ham suyun gerekli olan analizinin yapılması gerekir. Analiz sonuçlarına ve kullanım noktasında istenilen değerlerle göre suyun arıtılmasının yapılması gerekir. Öncelikle kurulacak olan tesisin veya sistemin zarar görmemesi için suyun filtre edilmesi gerekecektir. Ancak suyun analiz değerlerine bakarak kimyasal arıtma yapıldıktan sonra da filtre işlemi yapılmalıdır.


Filtrasyonun Önemi
Suyun içinde bulunan çökelmeyen, gözle görülmeyen partiküllerin, askıdaki katı maddelerin ortamdan uzaklaştırılmasıdır. Bulanıklık, fosfor, bakteri, virüs, renk, demir, mangan ve diğer benzeri maddelerin sudan ayrışmasını sağlayacaktır. Filtrasyondan sonra kurulacak olan tesisin verimini artıracaktır. Filtrasyonda akış hızı önemli bir parametredir. Kurulan filtre ünitesinin kullanım sonrası ters yıkama işlevi, filtre işleminden daha önemlidir ve bu işleve gereken önem verilmelidir. Ham suyun içinde organik madde varsa filtrasyondan sonra aktif karbon filtrasyonu da kullanılabilir. Bunun amacı, suyun içindeki organik maddelerin tutulmasını sağlamaktır. Bu gibi filtrelerde de akış hızı ve ters yıkama işlevi çok önemlidir. Filtrasyon işleminde kullanılacak kum farklı farklı ebatlarda olmamalı, özellikle de aktif karbon, antrasit ve kum aynı tankta/filtrasyon ünitesinde müştereken kullanılmamalıdır. Mümkünse ayrı ayrı tanklar halinde tasarlanmalı ve kullanılmalı, aktif karbon ise rejenere edilebilir olmalıdır. Filtrasyon ünitesinin ters yıkama anında antrasit ve aktif karbon aktivitesini yitirmektedir. 


Ham suyun elde edilmesinden sonra yapılması gereken analiz ve tespit edilmesi gereken parametreler:


Katyonlar Anyonlar
Ca: kalsiyumHCO3: bikarbonat
Mg: magnezyumCO3: karbonat
Na: sodyumSO4: sülfat
K: potasyum  Cl: klor/klorür
Fe: demirSerbest 
CO2: karbondioksit
Mn: mangan Toplam Sertlik              
SiO2: silis
Organik madde:
Değerler mgr/lt -ppm CaCo3 cinsinden tespit edilmelidir. 


Analiz sonucunda katyon iyon yükleri toplamı ile anyon iyon yükleri toplamın +/_ olarak % 5 hata ile birbirine eşit olmalıdır. Analiz raporundaki sonuçlardaki fark % 5’ten fazla ise analizde sorun vardır veya yanlış yapılmış demektir. Tekrar kontrol edilmesi, yapılacak veya kurulacak olan tesis/sistem için yararlı olacaktır.
Suyun kullanılacağı noktalar da dikkate alınarak suyun içinde bulunabilecek nitrit, nitrat, demir, mangan, silis, organik madde gibi iyonların da tespit edilmesi yararlı olacaktır. Yalnızca toplam sertliğe bakıp sistemin tasarımını yapmak yanlışlıklara neden olacak ve olmaktadır. Elde edilen analiz raporuna göre ham su kullanım noktalarına göre arıtma sisteminin seçimi yapılmalıdır. 
Kullanım Yerleri: İçme suyu, kullanma suyu, proses suyu, kazan besi suları (alçak-yüksek basınçlı), soğutma suları, imalatta kullanılacak sular, boyahane, pasivasyon banyo suları, yıkama veya durulama suları, termik veya nükleer santralarda enerji eldesi için kullanılacak sular.
Bu hususlarda ham suyun analizi çok önemlidir. Analize ve istenilen kullanma suyuna göre ham su arıtılması için gerekli olan sistemin tasarımını yapabilirsiniz. Yine de tasarımdan önce yapılması/dikkate alınması gereken hususların gözden geçirilmesinde fayda vardır. İhmal edilmemelidir.
Suyun içinde bulunan CO2  (karbon dioksit) korozyona neden olacaktır. Suyun içinde erimiş halde bulunabilecek SO2, HS2, NH2, CO2, NO2, CO2 ve O2 zararlı olabilecek iyonlardır ve mutlak surette limitlerine indirilmelidir.
Suyun içinde bulunan oksijen, düşük ısıda yüksek, yüksek ısıda düşük oranda bulunur.
Yukarıdaki hususlar tespit edildikten ve gerekli tedbirler alındıktan sonra sistemin seçimi ve tasarımı yapılmalıdır.


Suyun Sertliği:
Suya sertliği veren iyonlar kalsiyum ve magnezyum iyonlarıdır.
Sertlik iki türdür: kalıcı sertlik-geçiçi sertlik.
Kalıcı sertlik: Magnezyum sertliğidir.
Geçici sertlik: Kalsiyum sertliğidir. 
Yukarıdaki hususlar incelenip uygun arıtma sistemi seçimi için;
Filtrasyon (Kartuş filtre, Kum filtresi, Antrasit filtre, Aktif karbon filtre)
Su yumuşatma (Katyonik reçine ile yalnız sertlik alınması)
Deiyonize
Demineralize
Revers Osmos
Yukarıda bahsi geçen konuları sırasıyla ele alalım: 


Filtrasyon
Suyun içinde bulunabilecek partiküllerin tutulması ve de filtrasyon ünitesinden sonraki seçilecek olan üniteleri korumak için kullanılması gereken bir ünitedir.
Kullanılan üniteler: Kartuş filtreler, kum filtreleri (açık-kapalı) ve antrasit-aktif karbon filtreleridir.
Kartuş Filtreler: Suyun içinde bulunan gözle görülmeyen minik partiküllerin tutulmasını sağlar. Boruya monte edilebilir. Birkaç adedi paralel bağlanarak kullanılır. Kapalı bir tank içine sistematik olarak dizilerek/yerleştirilerek basınç altında çalıştırılarak kullanılır.
Kirlenmesi anında ya değiştirilir ya da yıkanarak tekrar kullanılabilir.
Kum Filtreleri: Kum filtreleri genelde basınçlı kaplar halinde kullanılmaktadır. Büyük kapasiteler için açık tip filtreler tercih edilmelidir (İçme suyu arıtması). Kapalı tip -basınçlı olanlar- genellikle sanayi ve küçük, orta ölçekli kapasitelerde kullanılmaktadır.


Kapalı-basınçlı kum filtreleri: Basınç altında çalışan kum filtrelerinde tasarım kriterleri,
Kapasite: ------ m/saat
Basınç: 2-3 atü
Suyun akış hızı: 12-22 m/saat
Seçilecek olan suyun akış hızı, suyun bulanıklığı ve ihtiva ettiği askıdaki katı madde miktarı dikkate alınarak seçilmelidir. Kum filtrelerinde de ters yıkama işlemi çok önemli bir süreçtir. 
Ters yıkamada suyun akış hızı 22-28 m/saat alınmalı ve yıkama esnasında basınçlı hava kullanılmalıdır. Böylece filtre kumunun ömrünü uzatmış ve sonraki ünitelerin korunmasını, uzun süreli çalışmasını sağlamış olacaksınız.
Kum filtresinde fıskiyelerin üstünü örtecek kadar çakıl konulmalı, çakılın üzerine minimum 0,80 m-1,8 m kum konulmalıdır. Farklı ebatlarda kullanılan kum filtrelerinin verimi yetersiz olduğu gibi aralara konulan antrasitin ise hiçbir faydası olmamaktadır. Ters yıkama anında kumun kabarması ve iyi yıkanması için %60 kabarma payı verilmesi ve hava kullanılması filtrenin verimini ve ömrünü uzatacaktır. Kullanılacak havanın amacı bloklaşmış olan kumu dağıtmak ve kuma yapışmış olan tortuların ayrışmasını sağlamaktır.  
Kullanılacak olan çakıl ve kum oval olmalıdır. Kırık yüzeyli çakıl ve kum kullanılmamalıdır.  
Kum filtresinin tasarımında işletme basıncı isteği yok ise 2-3 atü basınç yeterli olmaktadır. Şayet basınç isteği var ise o zaman tankın gövde ve bombe kalınlıkları hesaplanmalıdır (tespit edilen çapa göre).
Tabana yerleştirilecek olan fıskiyelerin kum tutan ve fıskiyeleri taşıyacak olan plakaya (ayna) dişli bir parça ile bağlanmamalıdır. Taşıyıcı plaka taşıyacağı kum yükünün dikkate alınarak hesaplanması gerekmektedir.
1 m2 alana 60 adet fıskiye konulmalıdır. Fıskiyeler aynaya/plakaya elle sıkıştırılmalıdır. Plakanın bir yüzüne fıskiye ile arasına lastik conta konulmasında yarar vardır.


Filtrenin kirlenmesi giriş çıkış manometresindeki 0,3-0,5 atülük basınç farkıyla anlaşılır, kirlenmeye başlayınca suyun akışı  azalmaya başlayacaktır.
Ters yıkama işlemine hiçbir zaman süre konulmamalıdır. Ters yıkama esnasında kirli su akmaya başlayınca tekrar suyun berraklaşmasına kadar ters yıkama  işlemine devam etmelidir. Ters yıkama süresi 10-15 dakika sınırlandırılamaz.
Ters yıkama süresi birkaç kez yapılacak yıkama işleminden sonra tespit edilmelidir (Manuel/Otomatik).
Kum filtresinde öncelikle suyun ph’ı kontrol edilmeli, kumun taşlaşmaması için suyun analizi kontrol edilmelidir. Aksi taktirde kum filtrenizi kendi elinizle devre dışı bırakmak ve devamlı onarımla uğraşmak zorunda kalırsınız.
Filtre mutlaka günde bir defa  yıkanmalıdır. Gerektiği hallerde 2/3 kez de yıkanmalıdır.


Suyun Yumuşatılması
Ham suyun filtrasyon işlemi tamamlandıktan sonra kullanım noktaları ve istenilen su kalitesine göre suyun yumuşatılma işlemi yapılmalıdır. Yumuşatma yöntemlerini “Reçineli yumuşatma; kireç-soda metoduyla yumuşatma”, “Deionize”, “Demineralize”, “Revers Osmoz” olarak sınıflandırabiliriz.
Genellikle çok sık kullanılan su yumuşatmayı ele alalım: Ham suyun yumuşatılması için öncelikle ham suyun analizinin iyon bazında yapılması gerekir (katyon ve anyon). Analiz yapıldıktan sonra ham suyun yalnızca klor, sülfat, T.D.S ve iletkenliğine bakılarak yumuşatma cihazının seçimi/tasarımı yanlış olacaktır. Burada önemli olan parametre, her ne kadar toplam sertlik ise de ph, karbonat, bikarbonat ve silis iyonları çok önemli olup, ihmal edilmemelidir.
Toplam sertliğin açılımı: kalsiyum + magnezyun iyonlarının toplamıdır.
Kalsiyum iyonu: Geçici sertliği ifade eder
Magnezyum iyonu: kalıcı sertliği ifade eder.   
Yumuşatma ünitesinin tasarımında esas alınması gerekenler;
Kapasite: m/saat—m/gün 
İstenilen su kalitesi: --- sertlik
Yatırım maliyeti:-----   tl
İşletme maliyeti: ---- m/tl
Rejenerasyon aralığı: ---8/12/20/24 saat/rej.


Yumuşatma ünitesinde ham suyun sertlik derecesi, diğer hususlar bertaraf edilince (ph, karbonat, bikarbonat, silis) önemli olmaktadır. Sertlik derecesi 25 fr.’ye kadar normal olarak kabul görmekte, 25 fr sertlik üzeri sularsa sert sular olarak kabul edilmektedir. Ham su yumuşatma ünitesine verilmeden önce mutlak surette filtrasyon işlemine tabi tutulmalıdır.
Şayet ham suyun filtre edilmeden yumuşatma ünitesine verilmesi halinde yumuşatma için kullanılan reçine hem filtre hem de yumuşatma görevini yapacaktır. Bu durumda reçinenin verimi ve ömrü kısalacaktır.
Su yumuşatma ünitesi reçineli bir sistem olduğu için suyun akış hızı çok önemlidir.
25 fr sertliğe kadar olan ham suyun akış hızı: 15-18 m/saat alınmalıdır.     
35 fr sertliğe kadar olan ham suyun akış hızı: 12-15 m/saat alınmalıdır.
35-45 fr sertliğindeki ham suyun akış hızı: 8-10 m/saat alınmalıdır.
45 fr. sertliğinde olan ham suyun önce sertliği 25 fr düşürülmeli ve kireç kaçağı önlenmeli ve mutlak surette filtrasyon işlemine tabi tutulmalıdır.
35-45 fr sertlik ve üzeri sertlik derecesinin neden kaynaklandığı çok iyi etüt edilmelidir (Kalıcı sertlik-bikarbonat ve silis).


Bu işlem içinde kireç-soda metodu, şayet silis miktarı aşırı yüksekse bu metot sıcak kireç+soda yöntemi olmalıdır. Ancak proses tasarımı ve imalat ve işletme sorunlarından ötürü pek kullanılmamaktadır. 
Ham suyun yumuşatılarak/iyonları minimize edilerek kullanıldığı noktalar: 
Basınçlı kazan besleme suları: (alçak-yüksek)
Soğutma kuleleri suları;
Proses suları (yıkama -durulama-boyama- pasivasyon).

 

---

R E K L A M