Başlıca Su Arıtma Yöntemleri Şunlardır.
Başlıca Su Arıtma Yöntemleri Şunlardır.
Reverse Osmosis
Ultraviole
Aktif Karbon
Su Yumuşatma
Kum Filtreli Su Arıtma Sistemi
Demineralizasyon ve saf su sistemleri
Ozmoz, binlerce yıldır bilinen doğal bir prosestir ve RO’nun temelini oluşturur. Yaşayan hücre duvarları doğal yarı geçirgen membranlardır. Hücre zarı dışında bulunan örneğin; yüksek miktarda su; hücra zarından süzülerek geçer ve zarın iki tarafındaki yoğunluğu ve basıncı eşitlemeye çalışır. Membranın yarı geçirgen doğal yapısı sayesinde suyun geçişi, çözünmüş minerallerin geçişine göre daha kolay olur. Az yoğun çözeltideki su, daha konsantre çözeltiyi seyreltmek ister. İki çözelti arasında konsantrasyon farkı ortaya çıkar ve osmotik basınç farkını belirler. Bu basınç farkından dolayı (2.31 fit su 1 psi’ye eşittir.) 1” kare başına 0.454 kg’lık basınç üniteleri yer değiştirir. Yani; 1000 mg/lt toplam çözünmüş farklılık 1 psi osmotik basınç farkına eşittir. Basınç, osmotik basıncı büyük olan konsantre solüsyona uygulandığı zaman suyun geçişi tersine döner ve RO kurulmuş olur. Membranın suyu geçirmedeki seçiciliği değişmemiştir. Sadece su ışının yönü değişmiştir. Böylece çözünmüş minerallerden suyun ayrıldığı su arıtım tekniği ortaya çıkmış olur. Tuzun mekanizmasını ve suyun membrandan geçtiğini düşündüğümüzde, tam tuz eliminasyonunun neden olmadığı ve işletim şartlarının arıtımı ne kalitede etkilediği ortaya çıkar.Membranın suyun geçişine izin verirken, tuzları arkada tutması, tuzların çözeltide iyon halinde bulunmasından dolayıdır. Çözeltideki çözünmüş tuzlar katyon (+) veya anyonlar (-) halindedir. İyonlar membrana yaklaştıklarında, kendi doğal yüklerinin yansımasından dolayı reddedilirler. Aynı yükler birbirini iter tıpkı aynı kutupların birbirini itmesi gibi. Yüksüz olan su, membrandan geçerek süzülmüş tarafta yer alır. Katyonlar ve anyonlar çözelti içerisinde dolaşırlar ve bazen birbirleriyle temas edecek kadar yaklaşarak bireysel yüklerini boşaltırlar. Bunlar membrandan rahatlıkla geçerler. Tuzlu su tarafını sürekli durulamak, membranın tıkanmasını engellemek açısından önemlidir. Su, bütün tuzlarını bırakarak membrandan geçtiğinde, tuzlu su konsantrasyonu gitgide artar. Drenaj olmazsa, tuzlu su tarafındaki mineral konsantrasyonu, tuzun çözünmüş limitlerinin üzerine çıkar ve çökelti oluşturarak membran üzerinde tabakalaşır. Tuzlu su tarafındaki aşırı konsantrasyondan kaçınmak amacı ile nüfuz etme hacmi, düşük basınç sisteminde geri alınır. Besleme akımı hacminin, %30-60 oranında korunması ile sağlanır. RO ile arıtılacak sularda en önemli parametre şüphesiz TDS değeridir. TDS bize kullanılan ham su hakkında net bilgiler vermektedir.
RO Membranlarının Yapıları ;
RO ünitelerinde kullanılan yarı geçirgen membranlar asimetrik yoğunlukta dizilmiş polimer tabakalarıdır. Bunlar çok yoğun ve ince bir bariyer tabakasına sahiptir.(1”/10 milyon inceliğinde) daha büyük gözenekli tabakalarla da desteklenmiştir. Tuz geçişini engellemek ve pratikte yeterli su akış oranını sağlamak için kullanılan madde selüloz asetat olmuştur ve halen de kullanılmaktadır. Örneğin polimerler yalnız kullanılırlar veya ince tabaka kompozit membran adıyla polisülfon ile birlikte kullanılırlar.
RO Operasyonu ;
Bütün RO’ların çalışma prensibi aynıdır. Besleme akımı membrandan geçerken süzülme gerçekleşir ve su membrandan geçerken mineraller dışarı taşınarak atılır.
Düşük Basınçlı Sistemler ;
Düşük basınçlı ro üniteleri genelde besleme basıncının 100 psig’den az olduğu sistemlerdir. Membrandaki basınç farkı azaltılınca su üretimi durur. Alınan tedbir,membrandaki çözünmüş konsantrasyon farkını azaltana kadar tuz geçişi devam edecektir, yüksek TDS suyu membranın süzülmüş tarafında ortaya çıkacaktır. Bu olay TDS krebi olarak tanımlanır.
Yüksek Basınçlı Sistemler ;
100 psig üzerindeki basınç pompalı donanımlar, yüksek basınçlı sistemler olarak sınıflandırılır. Gerçek operasyon basıncı, 100 - 1000 psig arasında değişir. Bu değişim seçilen membrana ve arıtılan suya göre belirlenir. Çoğul membran sistemleri düşünüldüğünde, her modül en az 1, en çok 6 membran içerir ve çapları 2.5 - 8” arasındadır. Süzme kalitesi, kapasite, debi, uzaklaştırma yüzdesi ve iyileştirme ile ilgili özel operasyon istekleri hedefe bağlıdır. Bunlarla ilgili dizayn bilgileri kullanılan membran ve pompa tipleriyle doğrudan alakalıdır.
Verimi Etkileyen Faktörler ;
RO ile elde edilen su kalitesi, membran tipi, operasyon basıncı, pH, ham su karakteristiği ve sıcaklık gibi pek çok etkene bağlıdır. Ca, Mg ve sülfat gibi 2 değerlikli iyonlar, genel olarak Na ve Cl gibi tek değerli iyonlara göre daha etkili uzaklaştırılır. Bazı maddeler, örneğin borat pH’dan önemli oranda etkilenirler. Genelde yüksek pH’da verim artar.
Basınç ;
RO ’larda operasyon basıncı; besleme suyundaki toplam çözünmüş katılara ve istenen süzme basınç verimine bağlıdır. TDS, sistemin osmotik basıncına karar verir. 100 mg/lt TDS 1 psi’ye karşılık gelir. Besleme, osmotik basınç farkı ile süzme basıncı toplamından büyük olmalıdır. Bu yüzden deniz suyu arıtımı tuzlu suya göre çok daha yüksek basınç ister. Ek olarak basınç farkının artması, süzme kalitesini artırır. Tuz geçişi sabit iken, su basıncı artırılır ve daha yüksek kalitede su elde edilir. RO sistem basıncını artırarak, istenildiği kadar çok su elde edilebileceği düşünülse bile bu doğru değildir. Membran üreticileri max debiye göre, günlük su debisine ve yüzey alanına göre dizayn yaparlar. Bu, konsantrasyon kutuplaşması olarak bilinen, membran yanında mineral yapılmasından dolayıdır. Bundan başka, membranlar zamanla basınçtan dolayı sıkışırlar. Buda, içinden geçen suyun difüzyonunu yavaşlatır ve üretim oranı (debi) azalır.
Sıcaklık ;
Besleme suyu sıcaklığındaki artış, süzme akışını artırır, fakat süzme kalitesini etkilemez. Membran yapısının seçiciliğine bağlı olarak, bu ısı etkisi 1 fahrenheit başına % 1.5-2 olabilir. Sıcaklığın artması yanlızca, membranın özel operasyon maximumunun altında faydalı olur. Bunun üstüne çıkan sıcaklıklarda membran zarar görür.
İyileştirme Yüzdesi ;
Membranın çalıştığı iyileştirme yüzdesi direk olarak süzme kalitesini etkiler. Organikler, pirojenler(ateş), hücreler, virüsler ve bakteriler gibi iyonik olmayan bileşiklerin eliminasyonu filtrasyon prosesidir. Bakteri konsantrasyonunun çok yüksek olduğu durumlarda da süzme akımında bulunabilirler. Membran gözeneklerinden geçerken , buralara yerleştikleri kesin olmamakla birlikte, böyle olabileceği kabul edilir. Dolayısı ile ro öncesi bakteriyolojik arıtım yapılmalıdır.
Membran Ömrünü Etkileyen Faktörler ;
Dizayn performansını ortaya çıkartmak için, süzme kalitesi ve operasyon verimini düşüren faktörler göz önüne alınmalıdır. Alçaltma, inorganik, organik yada mikrobiyolojik üremeden dolayı ortaya çıkan üretimdeki azalmadır. Veya alçalma, membran yüzeyinde geri dönülemez hasarlardan dolayı olan su kalitesindeki düşüş anlamına da gelebilir.
İnorganik Kirlenme ;
En yaygın inorganik kirlenme problemleri, uygun ön arıtımın yapılması ile ortadan kaldırılabilir.
Askıda Katı Maddeler ;
Tipik filtrasyon ihtiyacı, delikli geçiş membranında max 5 micron büyüklük ve spiral sarılı membranlarda da besleme hızına bağlı olarak 25 micron veya daha küçüktür. Bulanıklık genelde 1 NTU dan küçük olarak düşünülür.
Bikarbonat Alkalinitesi ;
Bütün sular kalsiyum bikarbonat içerir ve kalsiyum karbonat formuna dönüşebilir veya en son aşamada çökelti oluşturabilir ve membranı tıkar. Bu problemden kaçınmak için; besleme suyu ya yumuşatılır yada kalsiyum karbonat çökeltisini önlemek amacıyla pH azaltmak için asitle arıtma yapılır. Genelde, küçük ro üniteleri yumuşatma, büyük ünitelerde pH kontrolü kullanır. Membran kalsiyum karbonatla tıkanmışsa, asitle yıkama yolu ile temizlenebilir. Hazırlanmış asitli yıkama aparatları, genel olarak sitrik asit veya fosforik asit ile yapılır.
Kalsiyum Sülfat ;
Kalsiyum sülfat suda sınırlı çözünürlükte bulunur. Eğer suda bulunuyorsa, besleme suyu, süzülme ile tuzlu su bölümünden geçerken, konsantrasyonu artar ve çökelti oluşturarak membranı tıkar. Besleme suyunun ön yumuşatma ünitesinden geçirilmesi veya antisikalantlarla arıtımı yapılır. Kalsiyum sülfatla tıkanan membranlar, asitle arıtılarak temizlenebilir. Kalsıyum sülfatı asitle uzaklaştırmak, kalsiyum arbonata göre daha zordur.
Demir, Manganez, Silikat ve Kolloidal Madde ;
Sudaki çözünmüş demir hava ile temas ettiğinde demirhidroksit ve/veya demiroksit oluşturacak şekilde okside olur veya çökelir. Bu jelatinimsi bir çökeltidir ve membranı tıkar. Eğer demir miktarı 0.05 - 0.5 mg/lt arasında ise önarıtımla uzaklaştırılmalıdır. Demir tıkanması, korozyon ürünlerinden dolayı olabilir. Manganez, silikat, alüminyum ve kolloidal maddelerden kaynaklanan problemler de demir ile aynıdır.
Organik Kirlenme ;
Membran organik maddelerden dolayı tıkanırsa, deterjanla veya kostik soda ile temizlenebilir. TFC membranlarının, selülozik membranlara göre daha geniş pH aralığı toleransına sahip olduğundan, kolay temizlenebilir oldukları düşünülür.
Mikrobiyolojik Kirlenme ;
Selüloz asetat membranları mikrobiyolojik üremeyi desteklerken, poliamid tipi membranlar desteklemez. Her ikiside mikrobiyolojik kirlenme problemi ile karşılaşabilir. Selüloz asetat membranları, besleme suyunun klorlanması ile, bu kirlenmeden uzak tutulur. Poliamid membranları klorun oksidatif özelliğini tolare edemez. klorlanmış besleme suyu, sisteme girmeden önce arıtılmalıdır.
Oksidasyon ;
Öncelikle TFC membranları ile ilgilidir ve klora karşı dayanım olduğu zaman düşünülür. Bununla birlikte her oksiden aynı etkiye sahip değildir. Membran aşırı okside edici kimyasala maruz bırakılırsa sistem çöker ve kabul edilemez tuz geçişleri ortaya çıkar.
Hidroliz ;
Selülozik membranları ilgilendirir ve TFC’lerin oksidasyonu ile paralellik taşır. Aynı şekilde hidroliz ile sistem zarar görebilir ve aşırı tuz geçişi ortaya çıkar. Buda oksidasyonda olduğu gibi geri dönülemez bir zarardır. Membranın beslediği suyun pH’ı arttıkça, hidroliz daha çabuk ortaya çıkar. Genelde pH max 8 - 8.5 ile sınırlandırılır.
Polarizasyon (Kutuplaşma) ;
Membran, mineral konsantrasyonu çok farklı olan durgun iki çözeltiyi yanyana bulundurur. Bu konsantrasyon polarizasyonu olarak adlandırılır ve membran tipi için yapılan max süzme akışı ile membran üreticisi tarafından düzenlenir. Membrane süzmesi, polarizasyon ne kadar çok sürerse o kadar çok olur.
Drenaj Bağlantısı ;
RO sistemi, besleme ve drenaj suyu arasındaki potansiyel geçiş bağlantısını temsil eder ve bu yüzden uygun drenaj bağlantısı, su besleme hattına hastalık yapıcı bakterilerin geçişini engelleyecek şekilde yapılmalıdır.
Reverse Osmosis sistemleri giderek düşen maliyeti ve alternatiflerine olan üstünlükleri sebebiyle geniş bir pazar bulmaktadır. Reverse Osmosis cihazları çoğu zaman ön arıtıma ihtiyaç duyarlar. Özel suların arıtımı için, özel ozmoz uygulamaları gerekir. Ne yazık ki arıtım sektöründe bu seçimleri ve uygulamaları yapabilecek pek az firma bulunmaktadır. Müşteri memnuniyetini ilke edinmiş CRS Su Arıtma Sistemlerinin uzman kadrosundan faydalanmanızı tavsiye ederiz. Reverse Ozmosis seçimi oldukça detaylı bir işlem olduğundan mutlaka personelimizden teknik destek almanızı tavsiye ederiz.
Ultraviole Su Arıtma Yöntemi
Ultraviole ile dezenfeksiyon, suya bir kimyasal veya oksidant ilave etmeksizin, mikroorganizmaların dezenfeksiyonunu sağlar. Düşük basınçlı civa lambası kullanılarak kısa UV dalgaları üreten dezenfeksiyon sistemi, bakteri, protozoa, virüs, küf, mantar, alg ve bunların yumurtalarını etkisiz hale getirir. Uv sistemlerinde alüminyum yada paslanmaz çelik bir yatak, lambayı sarar ve bu yataktan geçen su uv ışınlarının bombardımanına uğrar. UV sisteminin çalışma prensibi, mikroorganizmaların DNA ve RNA yapılarını bozarak etkisiz hale getirmektedir. UV dezenfeksiyonunun tam olarak gerçekleşebilmesi için suyun bulanık ve renkli olmaması gerekir.bu yüzdende genelde UV öncesinde 5 micronluk filtre tavsiye edilir. Mikropları öldürme kapasitesi zaman geçtikçe azalır ve yaklaşık yılda bir kez lambasının yenilenmesi tavsiye edilir. Ultraviole sistemlerin geneli paslanmaz çelik bir gövdeden (ışın odası) oluşmaktadır. Ultraviole lambası ise bu odanın içine yerleştirilen quartz camın içinde bulunmaktadır. Sistemin çalışması ise elektrik akımı ile UV lambasının yanması ve verdiği dalga boyu ile suda bulunan organizmaları etkisiz hale getirilmesidir.
Ultraviole sistemi seçerken;
İhtiyaç duyulan saatlik pik debi,
Lamba adedi ve lambaların güçleri,
Etkin ışın odası hacmi,
Suyun geçirgenliği
çok önemlidir.
Buradaki parametreler doğrudan ultraviole sistemin verimini ve çıkış suyu kalitesini belirlemektedirler.
UV Işığı
UV ışığı kullanımı, doğayı taklit etme teşebbüsü olarak tanımlanabilir. Güneş ışığı, suda bulunan bazı bakterileri yok eder. Suyu, UV ışığına maruz bırakılırsa, patojenler yok edilir. Yalnız bu arıtımda suda bulanıklık ve renk olmamasına dikkat edilmelidir. UV ışığı suya hiçbir şey ilave etmemekle birlikte bazı tat ve koku problemlerinin ortaya çıkması konusunda çok küçük bir olasılık vardır. Ultraviole dozajı mikrowatt.saniye / cm2 (uWs/cm2) olarak ölçülür. Mikrowatt değeri arttıkça, doz artar, temas süresi arttıkça, doz daha etkin olur. Bu yüzden ışın odası hacmi ve kullanılan enerji dozu çok önemlidir.
UV'nin Dezavantajları
Düşük nüfuz etme gücü,
Bulanıklıkla engellenebilmesi, (ön arıtma ihtiyacı)
Tüp üzerinde ince bir tabaka oluşması,
UV lambasının zamanla gücünü kaybetmesi.
UV ve Hidrojen peroksit ile Dezenfeksiyon
Dezenfeksiyon ürünleri, içme suyu kalitesinin yönetiminde karşılaşılan oldukça yaygın bir problemdir. Suyun dezenfeksiyonu yöntemi olarak, klorlama yerine UV + hidrojen peroksit kullanımı denenmiştir. Dayanımı ve dezenfeksiyon gücünü, su ağının 1 km uzunluğu boyunca korunmuştur. Bu ağ boyunca, farklı debiler ve farklı kirlilik konsantrasyonları bulunmaktadır. Deneysel adımda, su ağında UV ışığının engellenmesi olmaksızın hidrojen peroksitin dayanımına arttırmak amaçlanmıştır. Daha sonra, UV + HP’nin yeterliliği sınanmıştır. Yüksek HP konsantrasyonları kullanılmıştır. UV lambaları 40 dakika boyunca açık tutulmuş ve UV lambası her 100 km’de bir yerleştirilmiştir. Bunun sonucunda da mikrobiyolojik arıtımın, çok kısa sürelerle başarılı bir biçimde yapıldığı görülmüştür.
Aktif Karbon Su Arıtma Yöntemi
Aktif karbon, sularda; renk, tat, koku giderici olduğu gibi çözülmemiş organik ve organik olmayan kirliliklerinde arıtılmasında kullanılmaktadır. Aktifleştirme işlemi ile yüzey alanı yaklaşık 100 kat arttırılan karbon mineralleri, organik maddeleri absorbe ederek filtre ederler. Yoğunluğu çok düşük olan karbon mineralleri iki çeşittir.
GAC (Granular Activated Carbon) : Granül aktif karbon
PAC (Powdered Activated Carbon) : Toz aktif karbon
Aktif karbon üretilmesinde en yaygın kullanılan hammaddeler; Hindistan cevizi kabuğu, kömür, odun ve petrol artıklarıdır. Aktifleştirmede kullanılan hammaddelerin çoğu, işlenmemiş halde normal olarak 10 - 20 m2 / gram iç yüzey alanına sahiptirler. Aktifleştirme işlemi, karbonun buhar kullanılarak kontrollü bir oksitlenmeye maruz bırakılması ve böylece, iç yüzey alanının yüksek ölçüde gelişmiş duruma ulaşmasıdır. İç yüzey alanının 700-1500 m 2/gram arasında artışı, proses koşullarına ve kullanılan hammaddenin cinsine bağlıdır. İç yüzey alanı değişik çaplardaki deliklerin çok gelişmiş bir şebekesi ile meydana gelir. Tüm aktif karbonlar yapılarında; mikro, meso ve makro deliklerin karışımlarını bulundururlar.
Kimyasal reaksiyon:
Sudaki klorun denge durumu, suyun pH derecesine bağlıdır ve aşağıdaki şekilde değişir.
PH 3'den az : hipoklorür asiti (HOCl) ve önemli miktarda klor (Cl 2)mevcuttur.
PH 4-7 arası :hipoklorür asidi (HOCl) daha fazladır ve suda serbest halde bulunan klor,
yüksek PH değerinin azalmasına yol açar. PH 7'den fazla : serbest hipoklorit iyonları; (OCl) gittikçe artar. klordan arındırma yarı değeri; aktif karbonun kloru arındırma yeteneği, sıklıkla klordan arındırma yarı değer testi (alman standardı DIN 19603) ile nitelendirilir. Bu test, verilen bir debi değerine karşılık , klor konsantrasyonunu yarıya düşürmek için karbonun sahip olması gereken yatak derinliğini belirler.
Karbon Filtre Sistemleri;
Karbon filtrelerin dizaynında dikkat edilmesi gereken hususlar;
1- Filtre işleminde kullanılan aktif karbon mineralinin fiziksel ve kimyasal özellikleri,
2- Suyun aktif karbon ile olan temas süresi (mineral miktarı),
3- Mineral tankının çapı (Suyun geçiş hızı),
4- Otomasyon valfi yapısı (Tesisat çapı, geri yıkama debisi)
Sistemi oluştururken; kullanılması gereken otomasyon, mineral, mineral tanklarının boyutları gibi noktalara dikkat edilmeli ve sistem bu dizayn parametrelerine göre hesaplanmalıdır.
Bu sistemler de; tekli, dublex ve triplex olmak üzere üçe ayrılır, aşağıda bu cihazlara ait teknik özellikleri görebilirsiniz. Sistemlerde ham sudaki serbest klor ve toplam organik madde konsantrasyonu, saatlik ve günlük debiler çok önemlidir. Sistem ihtiyaca göre dizayn edilirken hangi sistemin daha ekonomik olduğu kontrol edilmelidir.
Aktif karbon filtrelerde de diğer sistemlerde olduğu gibi PE gövdeli tanklar yada epoksi kaplı çelik tanklar kullanılmaktadır. Sistemlerde değişen tek nokta ise otomasyon sistemlerinin çalışma prensipleridir. Zaman kontrollü, hacim kontrollü, elektronik panel kontrollü (mikroprosesör), pnömatik yada manuel olabilen bu sistemler her iki tank modelinde de kullanılabilmektedir.
Karbon Filtre Sistemleri Teknik Özellikleri:
Tekli Sistemler ; Bir otomasyon valfi ve bir gövdeden oluşan bu sistemler; su kullanımının günlük debi olarak az olduğu noktalarda tercih edilir. Dublex Sistemler ; Sistem bir otomasyon valfi ve iki gövdeden oluşmaktadır. Daha yüksek debi ihtiyaçlarında ise, sistem iki otomasyon valfi, iki gövdeden oluşur. Bir cihaz serviste yumuşak su verirken diğer cihaz geri yıkama (rejenerasyon) yapmaktadır. Genel olarak saatlik pik debin yüksek olduğu yerlerde tercih edilir. Sudaki klor ve organik madde miktarı yüksek olduğunda da mineral miktarını sağlamak için dublex sistem tercih edilebilir. Triplex Sistemler ; Üç otomasyon valfi ve üç gövdeden oluşan bu sistemlerde; iki cihaz serviste iken bir cihaz geri yıkama yapmaktadır. Karbon filtrelerde çok nadiren kullanılan bu sistemler suda bulanıklığın da bulunduğu durumlarda kum filtre kullanılmıyor ise tercih edilir. Daha sık geri yıkama yapıldığı için sistem karbon adsorbsuyonu düşmektedir.
Kaynak: MakineMuhendisi.com
Reverse Osmosis
Ultraviole
Aktif Karbon
Su Yumuşatma
Kum Filtreli Su Arıtma Sistemi
Demineralizasyon ve saf su sistemleri
Ozmoz, binlerce yıldır bilinen doğal bir prosestir ve RO’nun temelini oluşturur. Yaşayan hücre duvarları doğal yarı geçirgen membranlardır. Hücre zarı dışında bulunan örneğin; yüksek miktarda su; hücra zarından süzülerek geçer ve zarın iki tarafındaki yoğunluğu ve basıncı eşitlemeye çalışır. Membranın yarı geçirgen doğal yapısı sayesinde suyun geçişi, çözünmüş minerallerin geçişine göre daha kolay olur. Az yoğun çözeltideki su, daha konsantre çözeltiyi seyreltmek ister. İki çözelti arasında konsantrasyon farkı ortaya çıkar ve osmotik basınç farkını belirler. Bu basınç farkından dolayı (2.31 fit su 1 psi’ye eşittir.) 1” kare başına 0.454 kg’lık basınç üniteleri yer değiştirir. Yani; 1000 mg/lt toplam çözünmüş farklılık 1 psi osmotik basınç farkına eşittir. Basınç, osmotik basıncı büyük olan konsantre solüsyona uygulandığı zaman suyun geçişi tersine döner ve RO kurulmuş olur. Membranın suyu geçirmedeki seçiciliği değişmemiştir. Sadece su ışının yönü değişmiştir. Böylece çözünmüş minerallerden suyun ayrıldığı su arıtım tekniği ortaya çıkmış olur. Tuzun mekanizmasını ve suyun membrandan geçtiğini düşündüğümüzde, tam tuz eliminasyonunun neden olmadığı ve işletim şartlarının arıtımı ne kalitede etkilediği ortaya çıkar.Membranın suyun geçişine izin verirken, tuzları arkada tutması, tuzların çözeltide iyon halinde bulunmasından dolayıdır. Çözeltideki çözünmüş tuzlar katyon (+) veya anyonlar (-) halindedir. İyonlar membrana yaklaştıklarında, kendi doğal yüklerinin yansımasından dolayı reddedilirler. Aynı yükler birbirini iter tıpkı aynı kutupların birbirini itmesi gibi. Yüksüz olan su, membrandan geçerek süzülmüş tarafta yer alır. Katyonlar ve anyonlar çözelti içerisinde dolaşırlar ve bazen birbirleriyle temas edecek kadar yaklaşarak bireysel yüklerini boşaltırlar. Bunlar membrandan rahatlıkla geçerler. Tuzlu su tarafını sürekli durulamak, membranın tıkanmasını engellemek açısından önemlidir. Su, bütün tuzlarını bırakarak membrandan geçtiğinde, tuzlu su konsantrasyonu gitgide artar. Drenaj olmazsa, tuzlu su tarafındaki mineral konsantrasyonu, tuzun çözünmüş limitlerinin üzerine çıkar ve çökelti oluşturarak membran üzerinde tabakalaşır. Tuzlu su tarafındaki aşırı konsantrasyondan kaçınmak amacı ile nüfuz etme hacmi, düşük basınç sisteminde geri alınır. Besleme akımı hacminin, %30-60 oranında korunması ile sağlanır. RO ile arıtılacak sularda en önemli parametre şüphesiz TDS değeridir. TDS bize kullanılan ham su hakkında net bilgiler vermektedir.
RO Membranlarının Yapıları ;
RO ünitelerinde kullanılan yarı geçirgen membranlar asimetrik yoğunlukta dizilmiş polimer tabakalarıdır. Bunlar çok yoğun ve ince bir bariyer tabakasına sahiptir.(1”/10 milyon inceliğinde) daha büyük gözenekli tabakalarla da desteklenmiştir. Tuz geçişini engellemek ve pratikte yeterli su akış oranını sağlamak için kullanılan madde selüloz asetat olmuştur ve halen de kullanılmaktadır. Örneğin polimerler yalnız kullanılırlar veya ince tabaka kompozit membran adıyla polisülfon ile birlikte kullanılırlar.
RO Operasyonu ;
Bütün RO’ların çalışma prensibi aynıdır. Besleme akımı membrandan geçerken süzülme gerçekleşir ve su membrandan geçerken mineraller dışarı taşınarak atılır.
Düşük Basınçlı Sistemler ;
Düşük basınçlı ro üniteleri genelde besleme basıncının 100 psig’den az olduğu sistemlerdir. Membrandaki basınç farkı azaltılınca su üretimi durur. Alınan tedbir,membrandaki çözünmüş konsantrasyon farkını azaltana kadar tuz geçişi devam edecektir, yüksek TDS suyu membranın süzülmüş tarafında ortaya çıkacaktır. Bu olay TDS krebi olarak tanımlanır.
Yüksek Basınçlı Sistemler ;
100 psig üzerindeki basınç pompalı donanımlar, yüksek basınçlı sistemler olarak sınıflandırılır. Gerçek operasyon basıncı, 100 - 1000 psig arasında değişir. Bu değişim seçilen membrana ve arıtılan suya göre belirlenir. Çoğul membran sistemleri düşünüldüğünde, her modül en az 1, en çok 6 membran içerir ve çapları 2.5 - 8” arasındadır. Süzme kalitesi, kapasite, debi, uzaklaştırma yüzdesi ve iyileştirme ile ilgili özel operasyon istekleri hedefe bağlıdır. Bunlarla ilgili dizayn bilgileri kullanılan membran ve pompa tipleriyle doğrudan alakalıdır.
Verimi Etkileyen Faktörler ;
RO ile elde edilen su kalitesi, membran tipi, operasyon basıncı, pH, ham su karakteristiği ve sıcaklık gibi pek çok etkene bağlıdır. Ca, Mg ve sülfat gibi 2 değerlikli iyonlar, genel olarak Na ve Cl gibi tek değerli iyonlara göre daha etkili uzaklaştırılır. Bazı maddeler, örneğin borat pH’dan önemli oranda etkilenirler. Genelde yüksek pH’da verim artar.
Basınç ;
RO ’larda operasyon basıncı; besleme suyundaki toplam çözünmüş katılara ve istenen süzme basınç verimine bağlıdır. TDS, sistemin osmotik basıncına karar verir. 100 mg/lt TDS 1 psi’ye karşılık gelir. Besleme, osmotik basınç farkı ile süzme basıncı toplamından büyük olmalıdır. Bu yüzden deniz suyu arıtımı tuzlu suya göre çok daha yüksek basınç ister. Ek olarak basınç farkının artması, süzme kalitesini artırır. Tuz geçişi sabit iken, su basıncı artırılır ve daha yüksek kalitede su elde edilir. RO sistem basıncını artırarak, istenildiği kadar çok su elde edilebileceği düşünülse bile bu doğru değildir. Membran üreticileri max debiye göre, günlük su debisine ve yüzey alanına göre dizayn yaparlar. Bu, konsantrasyon kutuplaşması olarak bilinen, membran yanında mineral yapılmasından dolayıdır. Bundan başka, membranlar zamanla basınçtan dolayı sıkışırlar. Buda, içinden geçen suyun difüzyonunu yavaşlatır ve üretim oranı (debi) azalır.
Sıcaklık ;
Besleme suyu sıcaklığındaki artış, süzme akışını artırır, fakat süzme kalitesini etkilemez. Membran yapısının seçiciliğine bağlı olarak, bu ısı etkisi 1 fahrenheit başına % 1.5-2 olabilir. Sıcaklığın artması yanlızca, membranın özel operasyon maximumunun altında faydalı olur. Bunun üstüne çıkan sıcaklıklarda membran zarar görür.
İyileştirme Yüzdesi ;
Membranın çalıştığı iyileştirme yüzdesi direk olarak süzme kalitesini etkiler. Organikler, pirojenler(ateş), hücreler, virüsler ve bakteriler gibi iyonik olmayan bileşiklerin eliminasyonu filtrasyon prosesidir. Bakteri konsantrasyonunun çok yüksek olduğu durumlarda da süzme akımında bulunabilirler. Membran gözeneklerinden geçerken , buralara yerleştikleri kesin olmamakla birlikte, böyle olabileceği kabul edilir. Dolayısı ile ro öncesi bakteriyolojik arıtım yapılmalıdır.
Membran Ömrünü Etkileyen Faktörler ;
Dizayn performansını ortaya çıkartmak için, süzme kalitesi ve operasyon verimini düşüren faktörler göz önüne alınmalıdır. Alçaltma, inorganik, organik yada mikrobiyolojik üremeden dolayı ortaya çıkan üretimdeki azalmadır. Veya alçalma, membran yüzeyinde geri dönülemez hasarlardan dolayı olan su kalitesindeki düşüş anlamına da gelebilir.
İnorganik Kirlenme ;
En yaygın inorganik kirlenme problemleri, uygun ön arıtımın yapılması ile ortadan kaldırılabilir.
Askıda Katı Maddeler ;
Tipik filtrasyon ihtiyacı, delikli geçiş membranında max 5 micron büyüklük ve spiral sarılı membranlarda da besleme hızına bağlı olarak 25 micron veya daha küçüktür. Bulanıklık genelde 1 NTU dan küçük olarak düşünülür.
Bikarbonat Alkalinitesi ;
Bütün sular kalsiyum bikarbonat içerir ve kalsiyum karbonat formuna dönüşebilir veya en son aşamada çökelti oluşturabilir ve membranı tıkar. Bu problemden kaçınmak için; besleme suyu ya yumuşatılır yada kalsiyum karbonat çökeltisini önlemek amacıyla pH azaltmak için asitle arıtma yapılır. Genelde, küçük ro üniteleri yumuşatma, büyük ünitelerde pH kontrolü kullanır. Membran kalsiyum karbonatla tıkanmışsa, asitle yıkama yolu ile temizlenebilir. Hazırlanmış asitli yıkama aparatları, genel olarak sitrik asit veya fosforik asit ile yapılır.
Kalsiyum Sülfat ;
Kalsiyum sülfat suda sınırlı çözünürlükte bulunur. Eğer suda bulunuyorsa, besleme suyu, süzülme ile tuzlu su bölümünden geçerken, konsantrasyonu artar ve çökelti oluşturarak membranı tıkar. Besleme suyunun ön yumuşatma ünitesinden geçirilmesi veya antisikalantlarla arıtımı yapılır. Kalsiyum sülfatla tıkanan membranlar, asitle arıtılarak temizlenebilir. Kalsıyum sülfatı asitle uzaklaştırmak, kalsiyum arbonata göre daha zordur.
Demir, Manganez, Silikat ve Kolloidal Madde ;
Sudaki çözünmüş demir hava ile temas ettiğinde demirhidroksit ve/veya demiroksit oluşturacak şekilde okside olur veya çökelir. Bu jelatinimsi bir çökeltidir ve membranı tıkar. Eğer demir miktarı 0.05 - 0.5 mg/lt arasında ise önarıtımla uzaklaştırılmalıdır. Demir tıkanması, korozyon ürünlerinden dolayı olabilir. Manganez, silikat, alüminyum ve kolloidal maddelerden kaynaklanan problemler de demir ile aynıdır.
Organik Kirlenme ;
Membran organik maddelerden dolayı tıkanırsa, deterjanla veya kostik soda ile temizlenebilir. TFC membranlarının, selülozik membranlara göre daha geniş pH aralığı toleransına sahip olduğundan, kolay temizlenebilir oldukları düşünülür.
Mikrobiyolojik Kirlenme ;
Selüloz asetat membranları mikrobiyolojik üremeyi desteklerken, poliamid tipi membranlar desteklemez. Her ikiside mikrobiyolojik kirlenme problemi ile karşılaşabilir. Selüloz asetat membranları, besleme suyunun klorlanması ile, bu kirlenmeden uzak tutulur. Poliamid membranları klorun oksidatif özelliğini tolare edemez. klorlanmış besleme suyu, sisteme girmeden önce arıtılmalıdır.
Oksidasyon ;
Öncelikle TFC membranları ile ilgilidir ve klora karşı dayanım olduğu zaman düşünülür. Bununla birlikte her oksiden aynı etkiye sahip değildir. Membran aşırı okside edici kimyasala maruz bırakılırsa sistem çöker ve kabul edilemez tuz geçişleri ortaya çıkar.
Hidroliz ;
Selülozik membranları ilgilendirir ve TFC’lerin oksidasyonu ile paralellik taşır. Aynı şekilde hidroliz ile sistem zarar görebilir ve aşırı tuz geçişi ortaya çıkar. Buda oksidasyonda olduğu gibi geri dönülemez bir zarardır. Membranın beslediği suyun pH’ı arttıkça, hidroliz daha çabuk ortaya çıkar. Genelde pH max 8 - 8.5 ile sınırlandırılır.
Polarizasyon (Kutuplaşma) ;
Membran, mineral konsantrasyonu çok farklı olan durgun iki çözeltiyi yanyana bulundurur. Bu konsantrasyon polarizasyonu olarak adlandırılır ve membran tipi için yapılan max süzme akışı ile membran üreticisi tarafından düzenlenir. Membrane süzmesi, polarizasyon ne kadar çok sürerse o kadar çok olur.
Drenaj Bağlantısı ;
RO sistemi, besleme ve drenaj suyu arasındaki potansiyel geçiş bağlantısını temsil eder ve bu yüzden uygun drenaj bağlantısı, su besleme hattına hastalık yapıcı bakterilerin geçişini engelleyecek şekilde yapılmalıdır.
Reverse Osmosis sistemleri giderek düşen maliyeti ve alternatiflerine olan üstünlükleri sebebiyle geniş bir pazar bulmaktadır. Reverse Osmosis cihazları çoğu zaman ön arıtıma ihtiyaç duyarlar. Özel suların arıtımı için, özel ozmoz uygulamaları gerekir. Ne yazık ki arıtım sektöründe bu seçimleri ve uygulamaları yapabilecek pek az firma bulunmaktadır. Müşteri memnuniyetini ilke edinmiş CRS Su Arıtma Sistemlerinin uzman kadrosundan faydalanmanızı tavsiye ederiz. Reverse Ozmosis seçimi oldukça detaylı bir işlem olduğundan mutlaka personelimizden teknik destek almanızı tavsiye ederiz.
Ultraviole Su Arıtma Yöntemi
Ultraviole ile dezenfeksiyon, suya bir kimyasal veya oksidant ilave etmeksizin, mikroorganizmaların dezenfeksiyonunu sağlar. Düşük basınçlı civa lambası kullanılarak kısa UV dalgaları üreten dezenfeksiyon sistemi, bakteri, protozoa, virüs, küf, mantar, alg ve bunların yumurtalarını etkisiz hale getirir. Uv sistemlerinde alüminyum yada paslanmaz çelik bir yatak, lambayı sarar ve bu yataktan geçen su uv ışınlarının bombardımanına uğrar. UV sisteminin çalışma prensibi, mikroorganizmaların DNA ve RNA yapılarını bozarak etkisiz hale getirmektedir. UV dezenfeksiyonunun tam olarak gerçekleşebilmesi için suyun bulanık ve renkli olmaması gerekir.bu yüzdende genelde UV öncesinde 5 micronluk filtre tavsiye edilir. Mikropları öldürme kapasitesi zaman geçtikçe azalır ve yaklaşık yılda bir kez lambasının yenilenmesi tavsiye edilir. Ultraviole sistemlerin geneli paslanmaz çelik bir gövdeden (ışın odası) oluşmaktadır. Ultraviole lambası ise bu odanın içine yerleştirilen quartz camın içinde bulunmaktadır. Sistemin çalışması ise elektrik akımı ile UV lambasının yanması ve verdiği dalga boyu ile suda bulunan organizmaları etkisiz hale getirilmesidir.
Ultraviole sistemi seçerken;
İhtiyaç duyulan saatlik pik debi,
Lamba adedi ve lambaların güçleri,
Etkin ışın odası hacmi,
Suyun geçirgenliği
çok önemlidir.
Buradaki parametreler doğrudan ultraviole sistemin verimini ve çıkış suyu kalitesini belirlemektedirler.
UV Işığı
UV ışığı kullanımı, doğayı taklit etme teşebbüsü olarak tanımlanabilir. Güneş ışığı, suda bulunan bazı bakterileri yok eder. Suyu, UV ışığına maruz bırakılırsa, patojenler yok edilir. Yalnız bu arıtımda suda bulanıklık ve renk olmamasına dikkat edilmelidir. UV ışığı suya hiçbir şey ilave etmemekle birlikte bazı tat ve koku problemlerinin ortaya çıkması konusunda çok küçük bir olasılık vardır. Ultraviole dozajı mikrowatt.saniye / cm2 (uWs/cm2) olarak ölçülür. Mikrowatt değeri arttıkça, doz artar, temas süresi arttıkça, doz daha etkin olur. Bu yüzden ışın odası hacmi ve kullanılan enerji dozu çok önemlidir.
UV'nin Dezavantajları
Düşük nüfuz etme gücü,
Bulanıklıkla engellenebilmesi, (ön arıtma ihtiyacı)
Tüp üzerinde ince bir tabaka oluşması,
UV lambasının zamanla gücünü kaybetmesi.
UV ve Hidrojen peroksit ile Dezenfeksiyon
Dezenfeksiyon ürünleri, içme suyu kalitesinin yönetiminde karşılaşılan oldukça yaygın bir problemdir. Suyun dezenfeksiyonu yöntemi olarak, klorlama yerine UV + hidrojen peroksit kullanımı denenmiştir. Dayanımı ve dezenfeksiyon gücünü, su ağının 1 km uzunluğu boyunca korunmuştur. Bu ağ boyunca, farklı debiler ve farklı kirlilik konsantrasyonları bulunmaktadır. Deneysel adımda, su ağında UV ışığının engellenmesi olmaksızın hidrojen peroksitin dayanımına arttırmak amaçlanmıştır. Daha sonra, UV + HP’nin yeterliliği sınanmıştır. Yüksek HP konsantrasyonları kullanılmıştır. UV lambaları 40 dakika boyunca açık tutulmuş ve UV lambası her 100 km’de bir yerleştirilmiştir. Bunun sonucunda da mikrobiyolojik arıtımın, çok kısa sürelerle başarılı bir biçimde yapıldığı görülmüştür.
Aktif Karbon Su Arıtma Yöntemi
Aktif karbon, sularda; renk, tat, koku giderici olduğu gibi çözülmemiş organik ve organik olmayan kirliliklerinde arıtılmasında kullanılmaktadır. Aktifleştirme işlemi ile yüzey alanı yaklaşık 100 kat arttırılan karbon mineralleri, organik maddeleri absorbe ederek filtre ederler. Yoğunluğu çok düşük olan karbon mineralleri iki çeşittir.
GAC (Granular Activated Carbon) : Granül aktif karbon
PAC (Powdered Activated Carbon) : Toz aktif karbon
Aktif karbon üretilmesinde en yaygın kullanılan hammaddeler; Hindistan cevizi kabuğu, kömür, odun ve petrol artıklarıdır. Aktifleştirmede kullanılan hammaddelerin çoğu, işlenmemiş halde normal olarak 10 - 20 m2 / gram iç yüzey alanına sahiptirler. Aktifleştirme işlemi, karbonun buhar kullanılarak kontrollü bir oksitlenmeye maruz bırakılması ve böylece, iç yüzey alanının yüksek ölçüde gelişmiş duruma ulaşmasıdır. İç yüzey alanının 700-1500 m 2/gram arasında artışı, proses koşullarına ve kullanılan hammaddenin cinsine bağlıdır. İç yüzey alanı değişik çaplardaki deliklerin çok gelişmiş bir şebekesi ile meydana gelir. Tüm aktif karbonlar yapılarında; mikro, meso ve makro deliklerin karışımlarını bulundururlar.
Kimyasal reaksiyon:
Sudaki klorun denge durumu, suyun pH derecesine bağlıdır ve aşağıdaki şekilde değişir.
PH 3'den az : hipoklorür asiti (HOCl) ve önemli miktarda klor (Cl 2)mevcuttur.
PH 4-7 arası :hipoklorür asidi (HOCl) daha fazladır ve suda serbest halde bulunan klor,
yüksek PH değerinin azalmasına yol açar. PH 7'den fazla : serbest hipoklorit iyonları; (OCl) gittikçe artar. klordan arındırma yarı değeri; aktif karbonun kloru arındırma yeteneği, sıklıkla klordan arındırma yarı değer testi (alman standardı DIN 19603) ile nitelendirilir. Bu test, verilen bir debi değerine karşılık , klor konsantrasyonunu yarıya düşürmek için karbonun sahip olması gereken yatak derinliğini belirler.
Karbon Filtre Sistemleri;
Karbon filtrelerin dizaynında dikkat edilmesi gereken hususlar;
1- Filtre işleminde kullanılan aktif karbon mineralinin fiziksel ve kimyasal özellikleri,
2- Suyun aktif karbon ile olan temas süresi (mineral miktarı),
3- Mineral tankının çapı (Suyun geçiş hızı),
4- Otomasyon valfi yapısı (Tesisat çapı, geri yıkama debisi)
Sistemi oluştururken; kullanılması gereken otomasyon, mineral, mineral tanklarının boyutları gibi noktalara dikkat edilmeli ve sistem bu dizayn parametrelerine göre hesaplanmalıdır.
Bu sistemler de; tekli, dublex ve triplex olmak üzere üçe ayrılır, aşağıda bu cihazlara ait teknik özellikleri görebilirsiniz. Sistemlerde ham sudaki serbest klor ve toplam organik madde konsantrasyonu, saatlik ve günlük debiler çok önemlidir. Sistem ihtiyaca göre dizayn edilirken hangi sistemin daha ekonomik olduğu kontrol edilmelidir.
Aktif karbon filtrelerde de diğer sistemlerde olduğu gibi PE gövdeli tanklar yada epoksi kaplı çelik tanklar kullanılmaktadır. Sistemlerde değişen tek nokta ise otomasyon sistemlerinin çalışma prensipleridir. Zaman kontrollü, hacim kontrollü, elektronik panel kontrollü (mikroprosesör), pnömatik yada manuel olabilen bu sistemler her iki tank modelinde de kullanılabilmektedir.
Karbon Filtre Sistemleri Teknik Özellikleri:
Tekli Sistemler ; Bir otomasyon valfi ve bir gövdeden oluşan bu sistemler; su kullanımının günlük debi olarak az olduğu noktalarda tercih edilir. Dublex Sistemler ; Sistem bir otomasyon valfi ve iki gövdeden oluşmaktadır. Daha yüksek debi ihtiyaçlarında ise, sistem iki otomasyon valfi, iki gövdeden oluşur. Bir cihaz serviste yumuşak su verirken diğer cihaz geri yıkama (rejenerasyon) yapmaktadır. Genel olarak saatlik pik debin yüksek olduğu yerlerde tercih edilir. Sudaki klor ve organik madde miktarı yüksek olduğunda da mineral miktarını sağlamak için dublex sistem tercih edilebilir. Triplex Sistemler ; Üç otomasyon valfi ve üç gövdeden oluşan bu sistemlerde; iki cihaz serviste iken bir cihaz geri yıkama yapmaktadır. Karbon filtrelerde çok nadiren kullanılan bu sistemler suda bulanıklığın da bulunduğu durumlarda kum filtre kullanılmıyor ise tercih edilir. Daha sık geri yıkama yapıldığı için sistem karbon adsorbsuyonu düşmektedir.
Kaynak: MakineMuhendisi.com
BİYOLOJİ ÖDEV YARDIM
-
Mercanlar ve Mercan resifleri hakkında bilgi
-
Kulak Nedir? Kulağın Yapısı ve Görevleri Nelerdir?
-
Göz nedir ? Gözün görevleri nelerdir ? Canlılarda göz ve görme organı
-
Boğaz nedir ? Boğazın kısımları nelerdir ?
-
Omurga, columna vertebralis nedir ? Görevleri nelerdir ?
-
Doğal gübreler nelerdir
-
Kimyasal (yapay) gübreler nelerdir
-
Kortizol Nedir
-
Semantik Nedir ?
-
Karasal Ve Sucul Biyomların Özellikleri Nelerdir ?
-
Kaç çeşit biyom vardır
-
Bitki Ve Hayvanların Yeryüzündeki Dağılımını Etkileyen Faktörler Nelerdir?
-
Bitkisel dokular hakkında bilgi
-
Ekosistemde besin zinciri ve besin ağının önemi nedir ?
-
Genetik Algoritmalar