Giriş
Endüstriyel tesislerde çeşitli amaç ve büyüklükte inşa edilen; sistem içinden ısınarak gelen suyun bir bölümünü buharlaştırarak soğutan; kalan kısmını ise tesiste kullanılmak üzere tankta biriktiren ısı uzaklaştırma birimlerine su soğutma kulesi denir.
Her sektörden tesislerde soğutulmuş su elde etmek için kullanılan bu kulelerin içinde, bulunan su buharlaşarak geride askıda katı maddeleri artmış bir çözelti bırakmaktadır. Buharlaşma kaybı ile sarf edilen suda katı içeriği çok az olduğundan, soğutma kulesinde geri kalan su konsantre olur. Bu durumda kule suyu safsızlığı artar ve soğutma kulesinde korozyon, kabuklaşma, hasar ve mikrobiyolojik üreme gibi problemlere sebep olabilir. Geride kalan konsantre suyun, su kulesi için belirlenen limite çekilmesi amacıyla bir miktarı blöf yöntemiyle sistemden dışarı atılır. Ancak problemlerin tam anlamıyla önüne geçilebilmesi için kule suyunda doğru oranda blöf uygulanmalıdır.
Blöf yöntemiyle dışarı atılan suyun, arıtılarak tekrar geri kazanılması ve yeniden kullanılması tesis maliyetleri ve sürdürülebilir bir çevre için önem taşımaktadır. Ancak kazan blöfü, arıtılması zor bir akışkandır. Stabil bir işletme için, birkaç teknolojinin kombinasyonu gerekir. En verimli tekniklerden biri ters osmoz‘dur. Ters osmoz membranları, çözülmüş iyonları ayırır ve yüksek kalitede ürün suyu elde edilmesini sağlar. Ters osmoz sistemi öncesi membranların tıkanmasını önlemek ve uzun ömürlü olmasını sağlamak amacıyla, blöf suyundaki yüksek organik madde, bulanıklık, askıda katı madde, vs. gibi parametreler Ultrafiltrasyon teknolojisi ile giderilir.
Blöf suyunun geri kazanılmasıyla bakım maliyetlerinin azaltılması, düşük korozyon ve arıza riski, şartlandırma kimyasalı kullanımından tasarruf ve daha stabil su kalitesi elde edilebilir.
A. Projenin Amacı
Projede içinde yer alan 8 adet soğutma kulesine ait blöf sularının, Tablo-1’de yer alan analiz sonuçları baz alınarak, önceden yapılan keşif ve demo çalışması sonucu kurulacak arıtma ekipmanları ile geri kazanılması ve Tablo-2’de istenen özelliklerde su üreterek, aynı soğutma kulelerinin besleme hattına gönderilmesi hedeflenmiştir.
B. Uygulanan Geri Kazanım Sistemi
Sistem iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşama, blöf suyunun Ultrafiltrasyon Sistemi’nden geçirilerek organik oluşumların engellenmesi; ikinci aşama ise blöf sularının geri kazanılması için Ters Osmoz Sisteminin kurulmasıdır. Ters yıkama sularının da atılmaması amacıyla projeye ayrıca Daldırma UF sistemi tasarlanmıştır.
Tasarlanan projeye göre, kule blöf suyunun mevcut şartlarda minimum %60’i geri kazanılacak ve kuleye ilave edilecektir. Ancak sistem kullanıldıkça, ilave suyun iletkenlik değerlerindeki düşüşle birlikte mevcut blöf miktarının % 90 oranında azalacağı öngörülmektedir. Sistem, günlük maksimum 165 m3 blöf suyunu işlemden geçirerek bu suyun en az 100 m3’lük miktarını geri kazanacak şekilde dizayn edilmiştir. Aşağıda proje için hazırlanan sistem akım şeması gösterilmektedir.
C. Proje Aşamaları
1.Aşama: Rielli Basınçlı Tip Ultrafiltrasyon Sistemi
Ultrafiltrasyon suyun kimyasal yapısında herhangi bir değişiklik yapmadan suyun tüm fiziksel özelliklerinde maksimum düzeyde iyileştirir. Rielli Ultrafiltrasyon teknolojisi sayesinde suda bulunan tüm AKM, bulanıklık, organik madde, %99 oranda renk pigmentleri ve en önemlisi sularda bulunması muhtemel bakteri ve virüslerin tamamı giderilmektedir. Ham su, 0,02 mikron büyüklüğündeki gözeneklerden geçirilerek arıtma işlemi gerçekleştirilir. Otomasyon sistemi ile ayarlanan zamanda auto flush ile yapılan geri yıkama, membran üzerinde birikebilecek kalıntıları temizler. İhtiyaç duyulduğunda, manuel olarak gerçekleştirilebilen kimyasal yıkama sistemi ile membranların kapasitesinde azalma olmadan kullanım ömürlerinin uzaması sağlanır.
UF membran girişine izin verilen sudaki en büyük partikül boyutu 100 mikron olduğundan ve membran sistemi öncesinde ağır metallerin bulunması ile membran üzerinde çökelmeler meydana gelebileceğinden, bu durumların önlenmesi amacıyla UF öncesi disk filtre ve demir tutucu filtre kullanılmaktadır.
2. Aşama: Rielli Ters Osmoz Sistemi
Ters osmoz membranları, çözülmüş iyonları ayırır ve yüksek kalitede ürün suyu elde edilmesini sağlar. RO öncesinde partikül yükünün mutlaka alınması gerektiğinden sisteme ön arıtma uygulanır, daha sonra ise Rielli Ters Osmoz Sistemi sayesinde iyonların %98-99 oranında ileri arıtımı sağlanarak iletkenliği düşük su elde edilir. Elde edilen su, mevcut arıtılmış su deposunda toplanır.
Yarı geçirgen olan ve üzerinde 5 Ä (Angström) boyutunda gözenekleri bulunan membrandan geçirilen suyun içindeki erimiş tuzlar, nitrat, sülfat v.b. tutulurken dışarıya sadece yüksek kalitede üretilmiş saf su çıkar.
Ek Aşama: Rielli Daldırma UF Sistemi
Arıtma sırasında membran filtre dokusu üzerinde birikebilen atıklar, arıtılmış atık suyla yapılan periyodik ters yıkama ve kimyasal temizleme süreçleriyle fiziksel ve kimyasal olarak filtreden sökülür. Bu amaçla, UF Ünitesi drenaj suyu ve demir filtre ters tıkama suyunun dengeleme tankında toplanarak, daldırma UF ünitesine verilip geri kazanılması amaçlanmıştır.
Havuz içine daldırılarak negatif basınçta çalışan daldırma tip membran filtre olarak uygulanabilen bu teknikte, biyolojik arıtmadaki atık su
0,03 µ (üretim esnasındaki gözenek büyüklüğüdür ve uygulama esnasında daha hassas sonuçlar verir) büyüklüğündeki gözenekleri olan filtre dokusundan geçirilir. Atık suyun içinde bu büyüklüğün üzerinde bulunan tüm katı maddeler tutulur ve neredeyse hiç katı madde ve mikroorganizma içermeyen atık su geri kazanılır.
D. İlk yatırım ve işletme maliyeti
Sistemlerin ekonomik değerlendirilmesinde ilk yatırım ve işletme maliyetleri dikkate alınmaktadır. İlk yatırım maliyetleri inşaat, pompa, ekipmanlar, otomasyon, membran malzemeleri, tesis tasarımı ve montajını içermektedir. İşletme maliyeti ise ünitelerin işletme koşullarının kontrolü ve ekipman değişimlerini içermektedir.
Ters osmoz sistemlerinde ilk yatırım maliyetlerini arttırıcı etkiye sahip ön arıtma işlemi için Rielli tesislerinde kullanılan mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon sistemleri, RO membranlarının kullanım sürelerini uzatarak, membran değişim maliyetlerini düşürmektedir.
Ters osmoz sistemlerinde ön arıtmanın, tesis ilk yatırım maliyetine etkisi oldukça yüksektir.
Sistemde yıllık geri kazanılan su miktarı = 39.420 m3.
Geri kazanılan su 0,24 EUR/m3 maliyetle kazanılmış olup
Soğutma Kulesi Blöf suyu için geri kazanım sistemi kurulmadığında yıllık su maliyeti 39.420 EUR olacakken, Rielli geri kazanım tesisi ile harcanan su maliyetinden %76 tasarruf edilmektedir. Proje sonrası elde edilen yüksek orandaki maliyet tasarrufları ile yatırımın geri dönüşü kısa süre içerisinde gerçekleşmektedir.