Ters ozmoz
teknolojisi, bilinen en hassas membran filtrasyon teknolojisidir. Atık suyun
yeniden kullanılabilmesini sağlamak amacıyla, genellikle endüstriyel atık su
arıtımında kullanılan çözünmüş anorganik ve organik maddelerin sudan
uzaklaştırılması yada geri kazanılması amacıyla yüksek basınç uygulanan bir
sistemdir.
Ters Ozmoz (TO)
tekniği 1970'lerden bu yana dünyada kullanılmaktadır.İlk başlarda çok pahalı
olduğundan yalnızca gemilerde deniz suyundan içme suyu elde edilmesi amacıyla
kullanılan bu teknik, zaman içerisinde ucuzlayarak evlerimizde tezgah altına
kadar girmiştir. Gelişen membran üretim teknikleri ile TO ile üretilen suyun
maliyeti de çok azalmıştır.
Ters ozmoz işlemi
esnasında, basınca ihtiyaç duyulur ve bu basınç bir pompa vasıtası ile sağlanır.
Ters ozmoz ünitenin içereceği membran sayısı, membran tipi, uygulanacak basınç,
geri kazanım oranı gibi bilgiler, ancak ham su karakterinin çok iyi analiz
edilmesi ile elde edilebilir.
Alkolsüz içeceklerde
ürünün % 80-90’nını su oluşturur ve suyun kalitesi son ürünü doğrudan
etkiler.Bu kapsamda tesise gelen ham suyun üretimde kullanılabilecek kalitede
suya hazırlanması gerekir.Su hazırlamanın iki amacı bulunur.Bunlardan ilki
alkalinitenin kabul edilebilir seviyelere getirilmesidir.Alkalinite suyun aside
nötralize kabiliyeti olup,mg/ litre CACO3 cinsinden ifade edilir.Diğeri ise ve
toplam çözünmüş madde (TÇM) miktarının (mg/litre),özellikle klorit ve sülfat
anyonlarının azaltılmasıdır.Bunların haricinde de çözünmüş organik maddeler ile
her türlü katı maddeyi de sudan uzaklaştırmak gerekir.Alkalinite ve diğer
inorganik maddeler söz konusu olduğunda,su basit olarak basit olarak ters
yıkanabilir katmanlı kum filtresi ve devamında klorlama/ozonlama ile
hazırlanabilir.Bu işlem suyu 5-10 mikron mertebelerine kadar filtrelemekle
birlikte ,kum filtresi ,içinde zamanla oluşan mikroorganizmalar ve ters yıkama
sırasında fazla miktarda su harcanması olumsuz yönleridir.
Filtrasyon amacıyla
membranların kullanılması son yıllarda yaygınlaşmaya başlamıştır.Bunlar üzerinde
küçük gözenekler bulunan ,polimerik (plastik ) veya seramik yapıdadırlar. Katı
maddelerin yanı sıra çözünmüş inorganik ve organik maddelerin büyük
bölümünü
tutarlar.Temel olarak membran filtrasyon uygulanan basınç artışına bağlı olarak
mikro filtrasyon (MF) , ultra filtrasyon (NF) , nano filtrasyon ( NF) ve ters
ozmoz şeklinde sıralanır.
İyon: Suda
çözünürken elektron almış veya elektron vermiş tabii bir mineral. Örnek, sofra
tuzu (NaCl) suda çözündüğünde (Na +) ve (Cl -) iyonları oluşur.
Demineralize =
Deiyonize : Su içinde bulunan mineralleri ve iyonları sudan ayırmak..
“Deiyonize su” veya “Demineralize su” minerallerden arınmış saf su.
Rejenerasyon:
Kimyasal bir işlem yaparak iyon değiştirici reçineleri ilk durumuna getirmek,
“yenilemek”.
İletkenlik: Suyun
elektrik iletme kabiliyetidir. Çok kullanılan ölçü birimi
"mikrosiemens/cm" ( S/cm) ve micromho. Su içinde çözünmüş mineral
miktarı arttıkça suyun iletkenliği artar. Misal: su içinde yalnızca 100 mg/lt
NaCl tuz varsa ve başkaca hiç bir çözünmüş madde yoksa bu suyun iletkenliği 212
mikrosiemens/cm'dir.
Toplam Çözünmüş
Madde Miktarı: Su içinde çözünmüş halde bulunan minerallerin ağırlıklarının
toplamıdır, mg/litre cinsinden ölçülür. Su içindeki çözünmüş madde miktarı
çoğaldıkça suyun iletkenliği yükselir.
Toplam Sertlik: Su
içinde çözünmüş halde bulunan Kalsiyum (Ca) ve Magnezyum (Mg) bileşiklerinin
toplamıdır. Sertlik ülkemizde üç değişik birim ile ifade edilir: CaCO3
(kalsiyum karbonat) cinsinden mg/lt; Fransız sertliği (= 10 mg/lt CaCO3); Alman
Sertliği (= 17,9 mg/lt CaCO3).
Toplam Alkalinite:
Suyun asidi nötralize etme kabiliyetidir. Su içinde bulunan CO3, HCO3, ve OH
ionlarının toplamıdır. Toplam Alkalinite mg/lt CaCO3 cinsinden ifade edilir.
pH: Suyun asidik
olma durumunu ifade eder. pH değeri 0 ile 14 sayıları arasında olur. pH=7 nötr
bir suyun sayısal değeridir. pH 0 ile 6,5 değeri arasında ise su “asidik”, pH
değeri 8 ile 14 arasında ise su “bazik” veya “alkali” olarak nitelendirilir.
Çözünmüş
Karbondioksit: Su içinde çözünmüş halde bulunan CO2 gazının mg/lt cinsinden
miktarını belirler.
Membran: Tabiattaki
canlılarda “zar” olarak adlandırılan, yarı geçirgen iki boyutlu biyolojik
organın Ters Ozmoz sistemi içinde görevini yapan “sentetik zar”. Ters Ozmoz
tekniğinin literatürdeki diğer adı “Membran Tekniği”dir.,
Her gün yeni
buluşlar yapılıyor ve patentler alınıyor. Ancak bu yeni buluşların hepsi de
piyasada tutunmuyor. Ters ozmoz ile su saflaştırma tekniğinin dünya piyasasında
tutunması ve hızlıca gelişmesinin en önemli sebepleri:
“SU Kalitesi”nin
sanayide önem kazanması; Zenginleşen insanların tabiat şartlarını zorlayıp
yeterli suyu olmayan deniz kenarlarında yaşamak ve bu yerlerde tatil yapmak
istemeleri, deniz kenarlarında yerleşik olup da “Tatlı Su” kaynağı kısıtlı olan
kentler ve oteller deniz suyundan içme ve kullanma suyu üretmek için TO
sistemleri kuruyorlar. Bu sistemlerin sayısı gittikçe artmaktadır.
Suyun kimyasal
kalitesinin iyileştirilmesi, yani, su içinde çözünmüş halde bulunan
minerallerin sudan alınması için çok yıllar önce “İyon Değiştirici Reçine
Tekniği” geliştirilmiş. Bu teknik sayesinde, yalnız sanayi değil, yüksek
basınçlı buhar kazanları ile çalışan eski gemilerin gelişmesi de sağlanmış.
Bugün, bir çok tatbikatta reçineli iyon değiştirici yerine Ters ozmoz (TO)
tekniği tercih ediliyor, çünkü TO, reçineli sistemlere kıyasla daha ekonomik ve
daha çevrecidir.
İyon Değiştirici
Reçinelerin Çalışma Prensibi :
Bugün her sanayi
tesisinde bulunan ve “Su Yumuşatma Cihazı” olarak adlandırdığımız cihazlar da
birer “İyon Değiştirici”dir. Bu cihazlar içinde de İyon Değiştirici Reçine
bulunur. Sofra Tuzu, yani “NaCl” ile Rejenere edilen bu reçineler su içinde
bulunan ve sertlik tabir edilen Kalsiyum (Ca) ve Magnezyum (Mg) iyonlarını
sudan alır, bunların yerine, suya NaCl tuzu içindeki Sodyum (Na) iyonunu verir.
Sonuçta, sudaki sertlik alınmış olur, fakat suyun Sodyum içeriği artmış olur,
yani su saflaşmaz, suyun mineral miktarı değişmez ve suyun iletkenliği de
değişmez, hatta bir miktar artar.
Dış görünüşü ile su
yumuşatma cihazına benzeyen, fakat içinde başkaca reçineler bulunan,
“Demineralize” veya “Deiyonize” cihazı olarak adlandırılan cihazlar ile suyun
minerallerinden arındırılması mümkündür. Bu teknikte birbirinden çok farklı iki
tür “iyon değiştirici” reçine kullanılır. “Katyonik Reçine” ile sudaki (+)
yüklü iyonlar alınır ve yerine Asit (HCl) içinde bulunan (H+) iyonu verilir.
“Anyonik Reçine” ile sudaki (-) yüklü iyonlar alınır ve yerine Kostik (NaOH)
içinde bulunan (OH-) iyonu verilir. Bu işlem sonunda suya yüklenmiş olan (H+)
ve (OH-) iyonlar kendi aralarında birleşip H2O , yani SU molekülünü
oluşturduklarından, sonuçta su minerallerden arınmış olur ve saf hale gelir.
İyon Değiştirici
Reçineler ile çalışan sistemler halen kullanılmakla beraber bazı işletme
sorunları vardır:
Uzun süren
rejenerasyon süresi dolayısı ile, saf suyu sürekli elde etmek için her bir
reçine tankından (yedekli olarak) iki adet kullanmak gerekir. Ayrıca, bu
reçinelerin rejenerasyonu sırasında gereken asit ve kostik için sistemde ayrıca
geniş hacimli tanklar bulundurulur. Bu tanklara ilave olarak, rejenerasyon
sırasında çıkan atık suların toplanması için de geniş hacimli bir tank daha
gerekir. Bu tankta toplanan atık suların pH nötralizasyonu gene bu tank içinde
yapıldıktan sonra sular deşarj edilir. Bu nedenler ile Reçineli Demineralize
sistemi çok hantaldır ve çok geniş yer tutar. Örneğin, gemilerde yer sıkıntısı
olduğundan, gemi inşa kuruluşları reçineli sistem yerine daha az yer kaplayan
TO sistemlerini tercih ederler.
Reçinelerin her
rejenerasyonundan sonra, belli bir süre üretim suyu kalitesi bozulabilir. Bu da
reçineli sistemlerin bir zayıflığıdır.
Reçinelerin
rejenerasyonu için çok miktarda Asit ve Kostik kullanılır. İşte en büyük
işletme sorunu bu kimyasallar ile yaşanır. Çünkü bu iki kimyasal insan ve çevre
için çok zararlıdır. Bu iki kimyasalın satın alınması, satın alınırken
kalitelerinin kontrolü, depolanması, işletmecilerin üzerine sıçraması ile
meydana gelen deri yanmaları riski (bir dozaj pompasının kontrolu sırasında
benim elim de asit ile yandı) bir çok işletme sorununu beraberinde getirir.
Çevre sorunu:
Reçinelerin rejenerasyonu sırasında tonlarla asitli ve kostikli sular çıkar. Bu
suları değil kanala, atık arıtma tesisine dahi gönderilmesi mümkün değildir. Bu
suların önce bir pH dengeleme tankında toplanması, burada pH nötralizasyonu
yapılması ve daha sonra atık arıtma tesisine gönderilmesi gerekir. Bu da sistemi
hantallaştıran, çok yer tutmasına neden olan ve saf su üretim maliyetini
yükselten bir sebeptir. Ayrıca, pH nötralizasyon tankının işletmesinde de dozaj
sistemleri ve otomasyon bulunur, bunların da bakımları sırasında işletmecinin
deri yanığı riski gene mevcuttur.
İş Kanunlarının ve
Sağlık kurallarının iyi çalıştığı ülkelerde asit ve kostik kullanılan iş
yerlerinin Sigorta riskleri yüksek olmakta ve bu tür iş yerleri sigorta
şirketlerine daha çok sigorta primi ödemektedirler.
Yukarıda değinilen
işletme sorunları nedeni ile ters ozmoz (TO) cihazının icadından sonra başta
A.B.D. olmak üzere, sanayi ülkelerinde tercih edilmiştir. Tabii ki, ilk icat
edildiğinde TO cihazlarının fiyatları yüksek idi. Bu nedenle, bugün için
negatif görünen yukarıdaki işletme sorunları TO'nun yüksek fiyatı ile
karşılaştığında “idare edilir” sorunlar olarak kabul ediliyordu. Ancak, TO
cihazları 1990 yılından bu yana ucuzladı, gelişen membran teknikleri ile TO ile
üretilen suyun maliyeti de çok azaldı (içinde en çok 2000 mg/litre çözünmüş
mineral bulunan bir kuyu suyundan TO ile elde edilen bir ton suyun maliyeti
0,20 - 0,30 Dolar mertebesindedir) . TO cihazlarının bugünkü fiyatları ve
işletme maliyetleri çok düşüktür ve bu nedenle işletme riskleri ve işletme
zorlukları olan reçineli sistemler yerine TO tercih ediliyor.
