İleri içme suyu arıtma sistemleri
İleri içme suyu arıtma sistemleri
Talebe ve ihtiyaca göre suyun daha ileri düzeyde arıtılması mümkün olmaktadır. Aşağıda içme suyu üretiminde kullanılan başlıca ileri arıtma yöntemlerinden kısaca bahsedilmistir.
Kum filtreleri, 20 mikrona kadar partiküllerin tutulması amacıyla kullanılmakta ve ekonomik olarak büyük kapasiteleri arıtabilmektedir. Filtrasyonun üst bölgesinde bulunan ince dolgu tabakası çabuk tıkanmakta ve bu nedenle, filtrenin sıkça geri yıkanması gerekmektedir. Bazı durumlarda, kum filtresinden sonra daha hassas bir filtrasyon prosesine gerek duyulmaktadır.
Çift tabakalı filtreler birden fazla dolgu malzemesinden oluşmaktadır. Altta, daha küçük tane çapında olan malzemeler kullanılmaktadır. Bu filtrelerde en çok kullanılan malzemeler, garnet, kum ve antrasit’dir. Çift tabakalı filtreler, askıda katı maddeleri giderebilmekte, ancak çözünmüş maddeleri giderememektedir.
Düşük pH`lı suda asiditeyi nötralize etmek için kullanılan nötralizasyon filtreleri genellikle kalsiyum karbonat ve kalsit ortamından oluşmaktadır. Kalsit aynı zamanda, suya sertlik artırıcı iyonlar vererek suyun bir miktar sertliğini artırmaktadır.
Oksidasyon filtreleri, demir, mangan ve hidrojen sülfür gibi bir takım kirleticileri okside etmek için arıtma işleminde mangan oksitlerini oksijen kaynağı olarak kullanmaktadır. Okside edilmiş partiküller, filtreler tarafından tutulabilecek bir çökelti oluşturmaktadır. [2]
İyon değiştirici reçinelere yoğunluk ve porozite açısından çok benzeyen aktif karbon filtreler, birçok çözünmüş organikleri adsorbe etmekte ve su içerisindeki klor ve diğer halojenleri gidermektedir. Ancak, tuzları giderememektedir. Aktif karbon filtreleri, düşük moleküler ağırlıklı organikleri ( 9
kirliliğe engel olabilmek için aktif karbonun periyodik olarak geri yıkanması veya değiştirilmesi gerekmektedir. Aktif karbon filtresi düzenli olarak geri yıkanarak içerisinde biriken askıda katı maddeler atılmaktadır.
Su içerisindeki 0.1 mikrona kadar çeşitli boyutlardaki partikülleri tutmak için pamuk, selüloz veya sentetik iplikten yada polipropilen gibi malzemelerden yapılan kartuş filtreler kullanılmaktadır. Kartuş filtreler, genellikle kum filtrelerden sonra kullanılan hassas bir partikül arıtma işlemidir.
Su yumuşatma işlemi kireç-soda ile yumuşatma veya reçineli yumuşatma şeklinde iki başlıca yöntemle yapılmaktadır. Kireç-soda yöntemi gittikçe yerini reçineli yumuşatmaya bırakmaktadır. Yumuşatma reçineleri ile su içerisindeki kalsiyum ve magnezyum tutularak suyun sertliğini gidermek yaygın bir arıtma yöntemi haline gelmiştir. Bu reçineler daha sonra tuzlu su ile yıkanarak rejenere edilmektedir.
Kireç-soda yöntemi ile yumuşatma prosesinde, suya kireç (CaO) ve soda (Na2CO3) eklenerek sudaki kalsiyum ve magnezyum, çökeltme ile sudan giderilebilmektedir. Proses ucuz olmakla birlikte sudaki bütün sertliği giderememekte ve ancak 50-120 ppm seviyesine çekebilmektedir. Prosesin bir dezavantajı da pH’yı yükseltmesidir. Bu durum, suyun içme suyu olarak kullanılabilmesi için prosesin sonunda tekrar pH ayarı yapılmasını gerektirmektedir.[2]
Reçine sistemleri suyu saflaştırmak amacıyla da kullanılmaktadır. Sudaki anyon ve katyon iyonlarını tutmak için üretilen deiyonizasyon reçineleri membranlara alternatif olarak kullanılan en yaygın saflaştırma prosesidir. Bu prosesin en büyük dezavantajı, asit ve kostik gibi tehlikeli kimyasallar ile rejenere edilmeleridir.
Arıtma sistemlerinin başında suya genellikle oksidant dozlanmaktadır. Ozon ve potasyum permanganat, birçok uygulamada kullanılan güçlü bir oksidanttır. Çoğu organik bileşiği oksitlerler, tad ve koku kontrolünde etkindirler. Demir ve manganı da oksitleyerek filtrelerde tutulmasını sağlarlar.
Sodyum metabisülfit gibi indirgenler klor veya ozon gibi oksidantları nötralize etmek amacıyla kullanılmaktadır. Membran proseslerde veya iyon değiştirme sistemlerinde, membranların veya reçinelerin hassas oldukları oksidantlar tarafından bozulmalarına engel olmaktadırlar. İndirgenlerin oksidantları nötralize etmek için gerekli temas süresine dikkat etmek gerekmektedir.[2]
En ileri içme suyu arıtma yöntemi olan saflaştırma prosesleri arasında en yaygın olanı membran proseslerdir. Membran prosesler, ters osmoz, nanofiltrasyon, ultrafiltrasyon ve mikrofiltrasyon sistemleri şeklinde dört gruba ayrılmaktadır.
Ters osmoz sistemleri (RO) ortalama olarak % 99 oranında sudaki bütün iyonları gidermektedir. Bundan başka çoğu organik bileşikleri, virüs, bakteri ve projenleri tutmaktadır. Bu kadar yüksek iyon giderme oranı içme sularında tercih edilmediği için birçok uygulamada sistemin sonuna pH dengeleyici ve sertlik artırıcı filtre olan kalsit filtreler eklenmektedir. Deniz suyunu arıtmak için özel olarak üretilen ters osmoz membranları ortalama 60 bar gibi yüksek basınçta beslendiğinde, deniz suyundan iyi kalitede içme suyu temin edilebilmektedir.
Nanofiltrasyon sistemleri 250 ile 1000 arası moleküler ağırlıktaki organik bileşikleri ve +2 değerlikli tuzları ters osmoz sistemine oranla daha düşük basınçta ve daha fazla su geçirerek tutmaktadır. Nanofiltrasyon sistemleri içme suyu arıtmasında özellikle yumuşatma amaçlı olarak gittikçe yaygınlaşarak kullanılmaktadır.[2]
Ultrafiltrasyon sistemleri (UF) RO ve NF sistemleri ile benzer bir sistemdir. Ancak, daha çok partükül giderimi amaçlı olarak kullanılmaktadırlar. Ultrafiltrasyon sistemleri 1000 daltonun üzerindeki katıları tutmaktadır. Membranlardaki daha yüksek gözenek boyutundan dolayı, çok daha düşük işletme basıncı gerekmektedir ( Mikrofiltrasyon sistemleri 0.5-2 bar arasında işletilen filtrelerden oluşmakta ve 0.1-3 mikron arasındaki partikülleri tutmaktadır.
Mikrofiltrasyon sistemlerinin, kartuş filtrelere oranla daha yüksek ilk yatırım maliyetleri olmalarına karşın, işletme maliyetleri daha düşüktür. [2]
Spesifik iyonların çözünürlük limitini aşarak konsantre olmasını ve çöküp kabuk yapmasını engellemek için suya antiskalant (dispersant) eklenmektedir. Antiskalantlar, kristal oluşumunu bozmakta ve böylelikle, büyümelerine engel olarak sonrasında çökelmenin önüne geçmektedir.
