Ters Osmoz Drenaj Geri Kazanımı ve Silika Kontrolü: Örnek Tasarım ve Projeksiyon

1. Sistem Özeti

Ters osmoz sistemi, saatte 100 m³ hamsu işleyerek %70 verimle çalışmaktadır. Bu sistemde hamsu iletkenliği 4.200 µS/cm ve silika (SiO₂) konsantrasyonu 28 ppm’dir. Sistemde oluşan drenaj suyu ise 10.200 µS/cm iletkenliğe ve 68 ppm silika içeriğine sahiptir. Hedefimiz, bu yüksek iletkenlik ve silika içeriğine sahip drenaj suyunun geri kazanımı ve yeniden kullanılmasıdır.

2. Drenaj Geri Kazanımının Önemi

Ters osmoz sistemlerinde drenaj suyu genellikle yüksek iletkenlik ve mineral içeriği ile kaybedilen su olarak kabul edilir. Ancak, bu suyun geri kazanılması hem su tasarrufu sağlar hem de genel işletme maliyetlerini düşürür. Özellikle, suyun yeniden kullanılabilir hale getirilmesi için silika gibi çözünmeyen bileşiklerin sistemde birikmesini engellemek gereklidir. Silika, membranlarda birikerek sistemin verimliliğini düşürebilir ve maliyetli temizlik işlemlerine yol açabilir.

3. Silika (SiO₂) Kontrolü

Drenaj suyu geri kazanımı sırasında en büyük zorluklardan biri, drenaj suyundaki silika birikimidir. Silika, ters osmoz membranlarında biriktiğinde temizlenmesi zor olan katılaşmalara neden olur. Bu projede, silika konsantrasyonunu kontrol altına almak için Magnezyum Oksit (MgO) kullanacağız.

Magnezyum Oksit (MgO), suya eklenerek çözünmüş silikayı bir araya getirip daha büyük parçacıklara dönüştürür, böylece silika daha kolay filtrelenebilir hale gelir. MgO kullanımı, ters osmoz membranlarını silika birikiminden korur ve sistemin verimli çalışmasını sağlar.

4. Geri Kazanım Süreci ve Projeksiyon

1. Drenaj Suyunun Analizi: İlk olarak RO sisteminden çıkan drenaj suyunun iletkenliği ve SiO₂ seviyesi ölçülür. Bu projede, drenaj suyundaki iletkenlik 10.200 µS/cm, SiO₂ ise 68 ppm olarak belirlenmiştir.
2. MgO Dozajı: Drenaj suyundaki silika birikimini engellemek için belirli bir miktarda Magnezyum Oksit (MgO) ekleyeceğiz. MgO, silikanın çözünmeyen bileşiklere dönüşmesini ve filtrelenmesini sağlar. Yapılan analizlere göre, drenaj suyundaki silikanın azaltılması için gerekli MgO miktarı hesaplanacaktır.

Projeksiyon kapsamında Drenaj RO geri kazanım sisteminde SiO2 değerinin 25 ppm e düşülmesi gerekmektedir. Bu sayede Drenaj RO Sisteminde verim artışı ve membran tıkanmalarının önüne geçilmiş olur

Hesaplama süreci, ters osmoz (RO) drenaj suyundaki silika (SiO₂) miktarını 68 ppm'den 25 ppm'e düşürmek için gereken Magnezyum Oksit (MgO) dozajını belirlemek üzerine odaklanacaktır. Bu tip işlemlerde, MgO'nun suya eklenmesiyle silikanın kimyasal reaksiyona girip çökelmesini sağlamak amacıyla çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır.

Girdi Bilgileri:

• Drenaj suyu debisi: 30 m³/h
• Başlangıç SiO₂ konsantrasyonu: 68 ppm
• Hedef SiO₂ konsantrasyonu: 25 ppm
• Silikanın azaltılacak miktarı: 68 ppm - 25 ppm = 43 ppm
• Drenaj suyundaki SiO₂ miktarı: 43 ppm (giderilmesi gereken miktar)

Hesaplama Adımları:

30 m³/h suyun içindeki SiO₂ miktarını bulalım. 1 ppm, 1 litre su için 1 mg maddedir, bu nedenle:

43 ppm x 30.000 lt/h =1.290.000 mg/h = 1,29 kg/h SiO2 ( Giderilmesi gereken miktar )

MgO'nun etkinlik katsayısı: MgO, silika ile reaksiyona girerek çökeltici bir etki yaratır. Genel olarak, her 1 mg/L SiO₂'yi gidermek için yaklaşık 1.67 mg/L MgO kullanılır. Bu, literatürde MgO'nun silika giderimi için kullanılan tipik bir oran olarak kabul edilir.

Gerekli MgO miktarı: Giderilmesi gereken SiO₂ miktarına göre, gereken MgO dozajını hesaplayalım:

Gerekli MgO miktarı : 1,67 mg/l x 43 ppm x 30.000 lt/h

Gerekli MgO miktarı : 2.153.000 mg/h = 2,153 kg/h

Bu durumda, suyun içindeki silika miktarını 43 ppm azaltmak için saatte 2.153 kg MgO eklenmelidir.

Teknik Çıkarım:

• Hedef: RO sisteminin drenaj suyundaki SiO₂ miktarını 68 ppm'den 25 ppm'e düşürmek için gerekli olan MgO miktarı hesaplanmıştır.
• Sonuç: Drenaj suyu debisi 30 m³/h olan sistem için saatte 2.153 kg MgO dozajı yapılması gerekmektedir.
• Dozaj Ünitesi: Bu MgO miktarı, bir kimyasal dozaj pompası ile suya kontrollü olarak eklenebilir. Dozaj pompası, su akış hızına göre ayarlanarak sürekli ve homojen bir dozajlama yapılmalıdır.

Öneriler:

• Sistemin pH kontrolü yapılmalı, çünkü MgO suya eklendiğinde pH’ı yükseltebilir ve bu, membran verimliliğini etkileyebilir.
• MgO'nun karışımı iyi yapılmalı ve reaksiyon süresi için yeterli bekleme süresi sağlanmalıdır.

Projeksiyon kapsamın da SiO2 giriş değerini 25 ppm ve altı dereceye çektikden sonra kullanılacak projeksiyona göre SW ve BW membranları kullanılabilir. RO tasarımın da bu kapsam da dikkat edilmesi gereken hususlarda ;

Ters Osmoz Sistemi Tasarımı: Yüksek Konsantrasyonda Drenaj ve Optimum Çalışma Koşulları

Ters osmoz (RO) sistemlerinde verimliliği artırmak ve sistem ömrünü uzatmak için çeşitli parametreler dikkate alınmalıdır. Silikanın (SiO₂) büyük ölçüde uzaklaştırılmasıyla suyun kalitesi artırıldıktan sonra, drenaj suyunun yüksek konsantrasyonu ve sistemin güvenilir çalışmasını sağlayacak tasarım unsurları kritik önem taşır.

1. Yüksek Konsantrasyonda Drenaj Yönetimi

Ters osmoz sistemleri genellikle yüksek konsantrasyonda tuz ve diğer bileşenleri içeren bir drenaj akışı üretir. Bu akış, özellikle silika ve tuz içeriğinin yoğun olduğu durumda, sistemin verimli çalışabilmesi için özel tasarım gerektirir. Projeksiyonda, RO sisteminin 18 bar basınçla çalışacağı ve drenaj suyu hattının yüksek konsantrasyondaki akışı taşıyacağı öngörülmektedir.

Bu durumda:

• Drenaj Hattı Malzemesi: Yüksek konsantrasyonlu drenaj suyunun kimyasal bileşenleri ve basınç nedeniyle duplex çelik borulama kullanımı tavsiye edilmektedir. Duplex borular, yüksek korozyon direncine ve mukavemete sahiptir, bu da uzun vadeli işletme maliyetlerini azaltır.
• Basınç ve Akış Kontrolü: Sistemin ortalama 18 bar basınçla çalışması, yüksek performanslı pompaların ve basınç dengeleme ekipmanlarının kullanımını gerektirir. Basıncın stabil olması, hem membranların korunmasını sağlar hem de enerji verimliliğini artırır.

2. Flux Değerinin Optimizasyonu

Ters osmoz membranlarının optimum çalışma koşulları için flux (akış yoğunluğu) değeri, membran yüzeyine gelen suyun litre başına geçen su miktarını ifade eder. Sistem, 16.9 L/m²/h civarında bir flux değerinde tutulmalıdır. Bu değer, membranların aşırı yüklenmesini engelleyerek sistemin daha uzun süreli ve verimli çalışmasını sağlar.

• Flux Kontrolü: Yüksek flux değerleri membranlarda tıkanmalara, düşük flux değerleri ise sistemin verimsiz çalışmasına neden olabilir. 16.9 L/m²/h civarındaki optimum flux değeri, enerji verimliliği ile su kalitesi arasındaki dengeyi sağlar.
• Drenaj Su Akışı ve Rejeksiyon Oranı: RO sistemindeki drenaj suyu, yüksek konsantrasyona sahip olacağı için rejeksiyon oranı da bu parametre doğrultusunda ayarlanmalıdır. Yüksek konsantrasyon, drenaj hattında basınç kayıplarına neden olabilir; bu nedenle drenaj suyu akışı dikkatle yönetilmelidir.

3. Duplex Borulama ve Dayanıklılık

Yüksek konsantre akışların geçtiği hatlarda, sistemin uzun vadeli işletme maliyetleri göz önüne alınarak duplex çelik borulama kullanılmalıdır. Duplex çelik, yüksek korozyon direnci ve mekanik dayanıklılığıyla bilinir ve bu tip yüksek kimyasal konsantrasyonlara sahip atık akışların olduğu durumlarda mükemmel bir çözümdür. Duplex borular:

• Düşük Bakım Maliyetleri: Korozyona karşı dayanıklılığı sayesinde boruların bakım ihtiyacı azalır.
• Yüksek Basınç Kapasitesi: 18 bar gibi yüksek basınçlı sistemlerde güvenilir bir yapı sağlar.

4. Sistemde Verimlilik ve Enerji Yönetimi

Yüksek konsantrasyondaki drenaj suyunu verimli yönetmek, enerji tüketimini azaltmak ve operasyonel verimliliği artırmak için doğru tasarım ve ekipman seçimi gereklidir. Enerji geri kazanımı gibi çözümler, yüksek basınçlı sistemlerde enerji tüketimini düşürmeye yardımcı olabilir.

• Basınç Değiştiriciler (Pressure Exchanger): Bu tür sistemler, atık sudaki basıncı geri kazanarak enerji tüketimini azaltabilir. Yüksek basınçta çalışan sistemlerde bu tip enerji geri kazanım çözümleri, işletme maliyetlerini ciddi şekilde düşürebilir.

Bu ters osmoz sistem tasarımında, silika kontrolü ile iyileştirilmiş su kalitesi sağlandıktan sonra yüksek konsantre drenaj suyu yönetimi ve optimum çalışma koşullarına odaklanılmıştır. Sistem, 18 bar basınçta çalışacak ve 16.9 L/m²/h flux değerinde tutulacaktır. Duplex borulama ile güvenli ve dayanıklı bir drenaj hattı sağlanırken, sistemin uzun ömürlü ve verimli çalışması hedeflenmiştir.

Bu çözümler, su tasarrufu ve yüksek verimliliği sağlamaya yönelik önemli adımlardır ve ters osmoz sistemlerinin sürdürülebilir kullanımına katkı sunar.

Hüseyin EMİRDAĞ

Standart Arıtma Çevre Teknolojileri. Dan. ltd

huseyin@standartsu.com

www.standartsu.com