Su arıtımı nasıl yapılır?

Su arıtma, sudaki yabancı maddelerin çeşitli yöntemlerle sudan uzaklaştırılmasına su arıtma denir.

Dünyada su arıtmak için kullanılan belli başlı yöntemleri şöyle sıralayabiliriz:

* Reverse osmosis Tersine ozmoz
* Nanofiltrasyon
* Ultrafiltrasyon
* Ultraviole su arıtma yöntemi
* Aktif karbon su arıtma yöntemi
* Su yumuşatma
* Kumfiltreli arıtma yöntemi
* Deminerilezasyon yöntemi

Bir atık su arıtma tesisinin arıtma kademelerinden bahsedersek, ilk olarak fiziksel arıtım yöntemleri olan ızgara ve eleklerden geçen su fiziksel olarak büyük kirleticilerden arınır.Daha sonra pompa ünitelerine zarar verebilen kirletici olan kum, kum tutucular vasıtasıyla sudan arıtılır, buradan sonra su yağ tutucuya gelir genellikle su bu haznede 10 ila 15 dakika maximum süre ile bekletildikten sonra üzerinde biriken suda çözünmemiş yağ ve benzeri maddeler yağ tutucu vasıtasıyla sıyrılarak alınır. Yağdan da arınan su çökeltme havuzuna gelir ve burada bekletilerek çökeltilen çamur dipten çamur sıyırıcılar ile alınır. Ayrıca sudan ayrılan çamurlar gübre olarak kullanılabilmekte veya susuzlaştırılıp bertaraf edilebilmektedir. Son olarak filtrasyon aşamasında su, diğer yollarla sudan arınamayan etkenlerden küçük taneciklerden, birtakım mikroorganizmalardan ve bulanıklığa sebep olan kolloidal taneciklerden bu mertebede ayrılır. Kimyasal arıtım uygulamalarına geldiğimizde, dezenfeksiyon ve koagülasyon-flokülasyon devreleri karşımıza çıkmaktadır. Dezenfeksiyon işleminde suyun hastalığa sebep olan patojen mikroorganizmalardan arınabilmesi için suya belirli oranlarda klorlama yapılmaktadır. Koagülasyon-Flokülasyon evresinde suya demir üç klorür ve alüminyum sülfat gibi koagülant maddeler ilave edilerek veya uzun bağ yapısına sahip organik polimerler kullanılarak (sırasıyla koagülasyon ve flokülasyon evreleri uygulanarak) sudaki bulanıklığa ve çeşitli renklere sebep olan kolloidal parçacıklar topaklandırılıp çökeltilerek sudan ayrımı söz konusudur. Yine bir dizi arıtma yöntemi içeren biyolojik arıtımda ise aktif çamur prosesi ilk sıralardadır. Aktif çamur prosesi aşamasında amaç, çamur içeren atık suyun, havalandırılarak içindeki mikroorganizmaların büyüyerek suya asılı veya çözünmüş maddeleri kullanarak çoğalması ve topak haline gelip çökelmesidir. Burada berrak sıvı altında kalan maddeye aktif çamur adı verilir. Biyolojik arıtım sınıfına giren diğer bir arıtma yöntemi ise stabilizasyon havuzlarıdır. Stabilizasyon havuzlarında sular tabandaki alg yosunları sayesinde havalandırılarak içindeki organik maddelerden ayrıştırılır. Çeşitli nedenlerden dolayı yeterli ayrışmanın sağlanamadığı havuzlarda ise yüzeysel havalandırıcılar kullanılır. Damlatmalı filtre yönteminde ise su küçük kırma taşlara bir elektrik motoru ile dönen dağıtıcı ile damlatılır. Sudaki mikroorganizmalar taşların üzerinde kalır ve su arıtılmış olur.

Ters Osmoz Sistemi

Reverse osmos sistemi (ters osmos) en genel tanımıyla, suyun içerisinde bulunan Anyon ve Katyon iyonlarının giderilme işlemidir. Aynı zamanda bir tür ileri filtrasyon yöntemi olarak da uygulanmakta olan Reverse osmos üniteleri yüksek teknolojinin en son olanaklarının kullanıldığı üst düzey bir su arıtım elemanıdır. Bu ünitelerin çalışma prensibi, doğadaki osmotik dengenin ters işleyişi ile açıklanabilir. Reverse osmos sistemi Osmotik dengeyi tersine çevirmek için osmotik basınçtan daha fazla basınca gerek duyar. Bu amaçla reverse osmos sistemlerinde yüksek basınç pompaları kullanılır. Yüksek basınç pompasının basınçlandırdığı su, üzerinde 5 angstrom boyutunda gözenekler bulunan membranlara iletilerek suyun saflaştırma işlemi gerçekleştirilmiş olur. Atık hattından çıkan ağır konsantre su ise drenaja verilir.

Günümüzde kullanım alanları gittikçe genişleyen Reverse osmosis sistemleri her türlü endüstriyel alanlar ve evsel uygulamalarda güvenle kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda doğal kaynak sularının bozulması, kirlenmesi ve yok olmasından dolayı, su şişeleme işletmelerinde bir çok ünlü firmalar içme suyunun arıtımını Reverse osmos sistemi gerçekleştirerek pazarlanmasını ve dağıtımını yapmaktadır.

Aynı zamanda deniz suyundan tatlı su eldesi içinde kullanılan Reverse osmos sistemleri, özel tip membranlar sayesinde atık su veya çeşitli su ile karışık likitlerin geri kazanımlarında da mükemmel sonuçlar vermektedir.

Waterprocess markası altında dizayn edilen Reverse osmos sistemleri geniş teknik ekip ve mühendis kadrolarıyla, giriş suyu parametreleri ve istenilen çıkış suyu kalite parametreleri bilgisayar ortamında simule edilerek en doğru ve en ekonomik şekilde oluşturulmaktadır. Standart olarak 3 ayrı ürün yelpazesinde dizayn edilen modeller (S – L –XL) tamamı paslanmaz çelik konstrüksiyon, paslanmaz çelik borulama ve paslanmaz çelik membran kılıfları olarak oluşturulmuştur.

REVERSE OSMOSIS SYSTEMLER

S – L – XL LINE MODELLERİ ÖZELLİKLERİ
Standart özellikler
# Paslanmaz çelik şase
# Paslanmaz çelik SNS tipi ön filtrasyon üniteleri (L ve XL modellerinde)
# İki kademeli ön filtrasyon üniteleri (S modellerinde)
# Paslanmaz çelik flanşlı membran kılıfı
# Üretim ve atık debimetreleri
# Pompa giriş ve çıkış manometreleri
# Geri kazanım ayar vanası ve flusaj özelliği
# Basınç sensörü
# Siemens PLC
# PLC modülü üzerinden set değerlerini değiştirme ve ayar imkanı
# Toplam çalışma saatini ve parametreleri ekrandan görebilme
# Depo dolum süresine ve günlük çalışma süresine ekrandan erişim
# Haftalık, aylık programlama
# Paslanmaz çelik borulama (L ve XL modellerinde)
# Dijital iletkenlik ölçer (L ve XL modellerinde)

Opsiyonel
# Motor termik koruması (L ve XL modellerinde standart)
# Analog giriş çıkış modülü ve analog cihaz kontrolü
# Analog şamandıra ile PLC modülünden depo seviye kontrolü
# Dijital debimetre,manometre ve basınç sensörü
# PLC sistemlere entegrasyon
# Otomatik kimyasal yıkama ünitesi (L ve XL modellerinde)

NANOFİLTRASYON ( NF )

Ortalama 1 nanometre ( 10 Angstrom ) ölçüsünde olan partiküllerin atılması için özel dizayn edilmiş membrandan oluşmuş proses, nanofiltrasyon olarak adlandırılır. Nanofiltrasyon membranların süzme kapasiteleri, ihtiyaç duyduğu basınç v.b.. özellikler açısından ultrafiltrasyon ve reverse osmosis proseslerin arasında yer alır.Moleküler ağırlığı 200-400'den büyük organik moleküller nanofiltrasyon sisteminde membrandan geçemez ve atığı oluşturur.

Çözünmüş tuzlar %20 -%98 arasındaki oranlarda atılır.Tek değerlikli anyon içeren tuzların (sodyum klorür ve kalsiyum klorür) % 20 - % 80 aralığında dışarı atılabilirliği vardır.
Buna rağmen iki değerlikli anyon içeren tuzların (magnezyum sülfat gibi), dışa atılabilirliği %90 - % 98 olacak şekilde yüksektir.

Yüzey sularından toplam organik karbon ve renk giderilmesi, kuyu sularından radyum ve sertlik giderilmesi, toplam çözünmüş katıların redüksiyonları, özel yiyecekler içinbe bulunan inorganik maddeden organik kısmının ayrılması ve özel atık su arıtımları nanofiltrasyonun tipik uygulamalarını oluşturur. Membran geçiş basıncı genellikle 3.5 - 16 bar (50-225 PSI)dır.

Ultrafiltrasyon Sistem

Suyun kimyasal yapısının ve pH değerinin değiştirilmeden mükemmel bir filtrasyon sağlanması, Ultrafiltrasyon (UF) tekniğini filtrasyon sistemleri arasında önemli bir yere getirmiştir.

Ultra Viole Su Arıtma Sistem

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, mikroorganızmaların 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 mikronluk filtre tavsiye edilir. Mikropları öldürme kapasitesi zaman geçtikçe azalır ve yaklaşik 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 çalışmasi ise elektrik akımı ile UV lambasının yanması ve verdiği dalga boyu ile suda bulunan organızmaların etkisiz hale getirilmesidir.

Aktif Karbon Su Arıtma Sistemleri

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, islenmemiş 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 artısı, 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, mesh ve makro deliklerin karisimlarini 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 yari 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 valfı yapısı (Tesisat çapı, geri yıkama debisi)

Sistemi oluştururken; kullanılması gereken otomasyon, mineral, tespit 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 ya da epoksi kaplı çelik tanklar kullanılmaktadır. Sistemlerde değişen tek nokta ise otomasyon sistemlerinin çalışma prensipleridir. Zaman kontrollü, hacim kontrollü, elektronik panel kontrollü (mikroprosesör), pnömatik ya da manüel olabilen bu sistemler her iki tank modelinde de kullanılabilmektedir.

Karbon Filtre Sistemleri Teknik Özellikleri

Tekli Sistemler ; Bir otomasyon valfı ve bir gövdeden oluşan bu sistemler; su kullanımının günlük debi olarak az olduğu noktalarda tercih edilir. Dublex Sistemler ; Sistem bir otomasyon valfı ve iki gövdeden oluşmaktadır. Daha yüksek debi ihtiyaçlarında ise, sistem iki otomasyon valfı, 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 valfı 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.

Su Yumuşatma Sistemleri

Su Hayattır!
Su yumuşatma cihazları ham suda bulunan kalsiyum ve magnezyumu sudan uzaklaştırır. sonuçta bu işlemi yapan mineral tankında bulunan katyonik reçinedir. Basit iyon değişim prensibi ile çalışan bu reçineler, sularda bulunan Ca ve Mg iyonlarını yakalar ve bunların yerine reçine yapısındaki Na iyonlarını bırakır. Reçinenin doyması dediğimiz; Na iyonlarının tükenmesi durumunda ise sistem tuzlu su ile rejenere edilerek tekrar servise alınır. Su yumuşatma sistemleri aynı zamanda 1 mg/L ‘den fazla demir ve manganezi de yakalar. Fe ve Mn ‘ın 1 mg/L 'den fazla olduğu sularda, yumuşatıcı ünitenin sağlıklı çalışabilmesi için ön arıtım yapılması gerekmektedir.

Sert sudan kaynaklanan problemler
Sert su, daha fazla endüstride sorunlara yol açar. En büyük sorun ise kazanlarda kireç tabakaları oluşturarak, ısı kayıplarına neden olmasıdır. Başka bir sorunda sert suların proseste (ürünlerde) kullanılmasıdır. Sudaki kireç oranı, ürünün kalitesini bozmakta yada istenen kaliteye ulaşmak için daha fazla kimyasal harcanmasına neden olmaktadır. Evsel kullanımlarda ise; sert su ile yıkanan giysiler, zamanla, solar ve sertleşir. Sabun köpürmez. Ev aletleri de sert sudan etkilenirler. Isıtıldıklarında kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat sudan ayrılır ve ısıtıcılar içinde birikirler. Zamanla cihaz, aynı ısıya ulaşabilmek için daha çok enerji harcar ve ömrü kısalır. Aynı zamanda sert su kullanılan malzemeleri aşındırır ve tıkar.

Yumuşatma sistemi dizaynında dikkat edilmesi gereken hususlar
* Kullanılacak olan mineralin adsorbe katsayısı ve buna bağlı olarak gerekli mineral miktarı,
* Mineral tankının büyüklüğü,
* Otomasyon sistemi (Tekli sistem, dublex sistem, triplex sistem, zaman kontrollü vb.)

Günümüzde en çok kullanılan su yumuşatma yöntemi; kuvvetli katyonik reçinelerle yapılır. Rejenerasyonu Na (sodyum) iyonu ile yapılan bu sistemde ham suyun reçine yatağından geçişinde Ca (Kalsiyum) ve Mg (Magnezyum) iyonları Na iyonları ile yer değiştirir. Genel Rejenerasyonda 100 gr NaCl /lt. reçine kullanıldığında 1 ppm CaCO3 sertlik kaçağı olur. 200 gr NaCl /lt. reçine kullanıldığında 0,5 ppm CaCO3 sertlik kaçağı olur. 250 gr NaCl /lt. reçine kullanıldığında 0,35 ppm CaCO3 sertlik kaçağı olur. Bu sistemler de; tekli, dublex ve triplex olmak üzere üçe ayrılır, aşağıda bu cihazlara ait teknik özellikleri görebilirsiniz. Sistemlerde hamsu sertliği, saatlik ve günlük debiler çok önemlidir. Sistem ihtiyaca göre dizayn edilirken hangi sistemin daha ekonomik olduğu kontrol edilmelidir.

Su yumuşatma sistemlerinde 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.

Su Yumuşatma Sistemleri Teknik Özellikleri:

Tekli Sistemler ; Bir otomasyon valfi ve bir gövdeden oluşan bu sistemde birde tuz tankı bulunmaktadır. Genel olarak sertliği 30 Fr değerinin altında olan sularda yada su kullanımın az olduğu noktalarda tercih edilir. Dublex Sistemler ; Bir otomasyon valfi ve iki gövdeden oluşan bu sistemde birde tuz tankı bulunmaktadır. Daha yüksek debi ihtiyaçlarında ise, sistem iki otomasyon valfi, iki gövdeden oluşur ve iki tuz tankı bulunur. Bir cihaz serviste yumuşak su verirken diğer cihaz geri yıkama (rejenerasyon) yapmaktadır. Genel olarak sertliği 30 Fr değerinin üzerinde olan sularda yada saatlik tüketimin yüksek olduğu sularda tercih edilir.

Triplex Sistemler ; Üç otomasyon valfi ve üç gövdeden oluşan bu sistemlerde; iki cihaz serviste iken bir cihaz geri yıkama yapmaktadır. Sertliğin ve debinin çok yüksek olduğu noktalarda yada saatlik debinin iki dublex sistemle karşılandığında ekonomik olmadığı noktalarda tercih edilir.

Kum Filtreli Su Arıtma Sistemleri

Tüm sularda en belirgin kirlenme parametresi olan bulanıklık; suda askıda katı madde, organik madde, silis, tortu vb olduğunu göstermektedir. Bu kirleticiler arasında belirgin bir çapa sahip olanlar fiziksel tortu filtrasyon üniteleri ile arıtırız. Sularda bulunan birçok kirletici ise, doğrudan filtrasyon ile sudan uzaklaştırılamaz. Bu kirleticiler genellikle okside edilerek, yada bazı kimyasallarla yumaklaştırılarak filtrelere alınırlar. Danecik çapları büyüyen kirleticiler böylelikle daha kolay ve yüksek bir verimde arıtılmış olurlar.

Tortu filtreleri de tüm teknolojik ekipmanlar gibi tamamen doğadan esinlenerek bulunmuş ve geliştirilmiştir. Toprakta değişik katmanlarda süzülerek yeraltına ulaşan suların bulanıklık ve tortu içeriği yönünden yüzey sularına göre daha temiz olduğu görülmüş ve sular toprak katmanlarında filtre edilmeye başlanmıştır. Bu teknoloji bugün kullandığımız tortu filtrelerinde 5 - 6 katmanlı kum filtrelere, antrasit yada quartz minerali kullanımına gelmiştir.

Kum filtreleri iki ana kolda incelenebilir.
1- Açık Kum Filtreleri
a- Hızlı Kum Filtreler
b- Yavaş Kum Filtreler
2- Basınçlı Kum Filtreleri

Açık kum filtrelerinde; yavaş kum filtreleri dizaynı için geçiş hızı 0,4 m/saat iken, hızlı filtrelerde bu hız 5 m/saat ile 10 m/saat arasında değişmektedir. Basınçlı kum filtrelerinde ise bu hız 20 m/saat e kadar kabul edilmektedir (sudaki kirlilik yüküne bağlı olarak) ...Water Supply And Sewerage(pgs. 203-205) Günümüzde ise basınçlı kum filtreleri daha fazla tercih edilmektedir. Bunun başlıca nedeni ise basınçlı kum filtrelerinde gerekli olan yüzey alanının daha düşük olması ve sistem kontrolünün daha kolay olmasıdır. Tam otomatik tortu filtresi dizayn ederken, en önemli noktalar aşağıda belirtilmiştir.

-Su kirliliği (gerekli ise ön arıtma kullanılması)
-Geçiş hızı (saatlik debi / mineral tankı kesit alanı)
-Yatak kabarma yüksekliği (geri yıkamadaki gerekli su debisi ve basıncı)
-Saatlik pik debi (otomasyon dizaynı için)

Tortu filtreleri de diğer tüm arıtma sistemlerinde olduğu gibi otomatik olarak çalışmaktadır. Bu filtrelerin otomasyonunu ise farklı yollar ve ekipmanlarla sağlayabiliriz. Ülkemizde bu sistemler için en çok kullanılan otomasyon yöntemi; Fleck, Sieta, Autotrol vb otomasyon valfleridir. Ancak, özellikle saatlik debiler yükseldiğinde pnömatik sistemler alternatif oluşturmaktadır. Sistemler için kullanılan mineral tankların yapısı ise; karbon çelik, paslanmaz çelik, polyglass, FRP, kompozit, vb. olmaktadır

çok faydalı bilgiler bunlar, artık damacana sulara bile güvenemiyoruz.