Yazar : Prof. Dr. Zafer AYVAZ -------------------------------------------------------------------------------- Sayı : 7.Sayı (Temmuz - Eylül 2005) -------------------------------------------------------------------------------- Konu : Teknoloji -------------------------------------------------------------------------------- Avrupa Birliği’nde suyla ilgili projelere yılda 1,5 milyar harcanmaktadır. Bu projeler, daha sağlıklı içme suyu elde etmek, sanayinin ihtiyaç duyduğu saf suları hazırlamak ve atık suları arıtmak amaçlı olabilmektedir. ABD’de içme suyu temini için 1 yılda yapılan harcama tutarı 22 milyar dolardır. Insanoğlunun içme, yıkanma ve tarımsal sulama için binlerce yıldan beri kullandığı su, 19. yüzyılda buhar makinesinin icadını takip eden dönemde artık endüstrinin en önde gelen maddesi “buhar” olarak da insanlığa hizmet sunar hale geldi. Önceleri pistonlu buhar makinelerinde kullanılan su buharı, daha sonra buhar türbinleri ile başta gemi ve lokomotif olmak üzere elektrik üretim santrallerine kadar teknolojinin vazgeçilmez akışkanı haline geldi. Suyun buhar makinelerinde kullanılmaya başlaması, içindeki yabancı maddelerden arındırılması ihtiyacını doğurdu. Zamanla üretilen buharın basıncı arttıkça suyun saflığının arttırılmasının gerektiği anlaşıldı. Sanayinin tükettiği kaliteli suyun önemi artarken, ürettiği atık suyun kirliliği de problem olmaya başladı. 20. yüzyıla geldiğimizde suyun kullanıldığı her sahada, içinde taşıdığı yabancı maddelerden arındırılması gereği ortaya çıktı. Işte bu zorunluluklar su arıtma teknolojilerinin hızla gelişmesini doğurmuştur. Ham Suyun Arıtılması Ülkemizde 2002 rakamlarına göre akarsu, göl, memba, baraj ve yeraltından çekilerek belediyeler tarafından yılda 5 milyar metreküp su sağlanmakta olup bunun ancak % 34’ü arıtma işlemine tabi tutulmaktadır. Temin edilen suyun % 66’ sı herhangi bir işlem görmeden musluklara ulaşmaktadır. Ham suyun içinde, kullanımını sınırlayan çeşitli maddeler vardır. Bu yabancı maddeler askıda veya çözünmüş halde bulunur. Suda askıdaki maddelerin boyutları 1 mikron ile 0.01 mikron arasındadır ve kolloidler olarak adlandırılırlar. Suda yaşayan bakterilerin boyları ise kabaca 0,1 mikrondur. Suyun içindeki çözünmüş maddeler son derece küçük olup çapları 0,01 mikrondan daha azdır. 1 mikron’un 1 milimetrenin binde biri olduğu hatırlanırsa boyutlarının küçüklüğü daha iyi anlaşılır. Temiz su arıtma teknolojilerinde herhangi bir ham suyun arıtılması sudaki yabancı maddelerin en büyük boyuttakilerin arındırılması ile başlar ve sudaki iyonların bertaraf edilmesine kadar kademe kademe devam eder. Bu sıraya sudaki canlı bakterilerin bertaraf edilmesini sağlayacak bir kademeyi de ekleyebiliriz. Ham sudaki askıda maddeler ve organik maddeler fiziksel metotlarla; çözünmüş maddeler ise iyonların bertaraf edilmesini sağlayacak metotlarla sudan uzaklaştırılırlar. Günümüzde memba, baraj, yer altı, nehir veya göl suyu gibi çeşitli kaynaklardan sağlanarak kullanıma ve tüketime sunulan temiz suların arıtıldıktan sonra kullanılmaları vazgeçilmez bir şart haline gelmiştir. Şehir kullanma suyunun biyolojik organizmalardan ve bakterilerden arındırılması için klorlama veya ozonlama; askıdaki katı maddelerden ve organik maddelerden arındırılması için kum filtresi ile filtreleme yeterli görülürken; bir termik santralde yüksek basınçta buhar üreten buhar kazanına beslenecek suyun içindeki tüm yabancı maddelerden başka, çözünmüş haldeki maddelerden de arınmasını sağlayacak demineralize su tesisine ihtiyaç vardır. Demineralize Su Üretimi Sanayinin ihtiyaçlarını sağlayacak su arıtma teknolojileri genel olarak deiyonize veya demineralize su üretim metot ve sistemleri olarak anılmaktadır. 1940’lı yıllara kadar sanayinin saf su ihtiyacı damıtma veya buharlaştırma metodu ile karşılanmaktaydı. Damıtma oldukça basit ve sürekli bir işlemdi. Suya verilen ısı enerjisi ile üretilen buhar soğutularak sürekli saf su elde ediliyordu. Damıtma tesisinde üretilen deiyonize su, genel olarak bir miktar (bir kaç ppm**) çözünmüş madde içerir. II. Dünya savaşından sonra yüksek basınçlı buhar kazanları ve buhar türbinlerine olan ihtiyacın birden bire artması ile daha düşük oranlarda çözünmüş madde (silika ve diğer iyonlar) içeren deiyonize su üretimini yapabilecek prosese ihtiyaç duyuldu. 1940’lı yılların sonlarında sudaki iyonların katyon ve anyon değişimini sağlayan yüksek kapasiteli sentetik reçineler keşfedildi. Bu reçinelerle deiyonize su arıtma sistemleri geliştirilerek, saf su üretiminde yeni bir safhaya geçildi. Deiyonize su üretim pazarında reçineyle iyon değişimi, damıtma işlemlerine göre üstün konuma geldi ve 1950’lerin başından bugünlere kadar öncelikli teknoloji olarak demineralize su arıtma sektöründeki yerini korudu. Ancak reçineli iyon değişiminin avantajları yanında, tükettiği kimyasallar nedeni ile dezavantajları da vardı. Daha az kimyasallara ihtiyaç gösteren veya kimyasal kullanılmayan alternatif sistemlerin araştırılmasını da böylece başlamış oldu. 1970’li yıllara gelindiğinde membran teknolojisi ve elektroliz sistemleri ile suyun demineralizasyonunun sağlanabileceği ortaya çıktı ve daha sonraları ters ozmoz (RO) membranları ticari alana girmiş oldu. Günümüze gelinceye kadar reçineli iyon değiştiriciler bir yandan kimyasal maddelerin (asit ve kostik) kullanımını azaltırken diğer yandan tesislerin verimlerini arttırmayı başardılar. Ters ozmoz teknolojisinde ise, membran malzemelerinde ve gözeneklerinde büyük gelişmeler kaydedilerek membran direnci azaltıldı. Bu sayede ters ozmoz sisteminde fazla miktarda kullanılan elektrik enerjisi tüketimi düşürüldü. 1990’lardan itibaren iyon değiştirme sistemlerinde ters ozmozun ön arıtım sistemi olarak, reçineli iyon değiştiricinin de ileri derecede saflıkta su üretimi sağlayıcısı olarak birlikte kullanılmalarının bilhassa mikroelektronik ve yarı iletken sanayinde tercih edildiklerini söyleyebiliriz. 1980’li yıllarda, reçinelerin iyon değiştirme özelliği ile elektrodiyaliz metodundaki iyon tutma özelliği bir araya getirilerek elektrodeiyonizasyon (EDI) sistemi piyasaya sürülmeye başlandı. EDI sisteminde iki kutup olarak kullanılan membranların arasına sandviç gibi yerleştirilen anyon ve katyon reçineleri vardır. Bunların bulunduğu sudan doğru akım elektrik geçirilmesi sonucu işlem gerçekleşir. EDI’de dikkat edilecek en önemli nokta, önünde muhakkak bir iyon değiştiricinin bulunmasıdır. Bu iyon değiştirici genelde ters ozmoz cihazıdır. Yani EDI cihazının tek başına saf su üretimi mümkün değildir. Reçineli su arıtma metoduna göre çok yeni sayılan EDI cihazları ve RO/EDI kombinasyonunun tesis ve işletme maliyetlerinin düşürülmesi sağlandıkça ve en önemlisi şimdiki kullanıcıların tecrübeleri ve önerileri arttıkça pazar payları da artacaktır. **ppm: milyonda bir kısım Kaynak: Cahit Ã?DER, Suyun Tarihçesi, Su Arıtmının Endüstrideki Yeri ve Ã?nemi, http://www.hidrogrup.com/