|
Ozmos, binlerce
yıldır bilinen doğal
bir prosestir ve
ro’nun temelini
oluşturur. Yaşayan
hücre duvarları
doğal yarı geçirgen
membranlar dır.
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 çözeltida
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 hamsu
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, hamsu
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,
kalsiyumkarbonata
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. Membran
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.
Yapı Malzemeleri ;
Modüller 200 psig’de
çalışır ve tamamıyla
plastik
malzemedendirler.
Plastik malzemenin
sıcaklık limitleri,
membranın sıcaklık
limitlerini geçer.
400 psig ve
üzerindeki
çalışmada, bazı
bölümler 304
paslanmaz çelikten,
bronzdan veya
pirinçten yapılır.
|
