RO (Reverse Osmosis) Nedir?

REVERSE OSMOSIS NEDIR?

Reverse Osmosis (RO) su arıtma teknolojisi, diğer su arıtma yöntemleri içinde  oldukça yeni bir yere sahip olmakla beraber, doğada, bitkiler, insan ve hayvan hücrelerine su temininin Osmos yöntemi ile meydana geldiği uzun yıllardan beri bilinmektedir.

RO, son yıllarda, suyun içerisinde bulunan istenmeyen minerallerin, özellikle tuzlu su arıtımında daha eski yöntemler olan distilasyon ve deiyonizasyona alternatif olarak çıkan oldukça yeni bir su arıtma teknolojisidir.

RO, benzeri teknolojilerle karşılaştırıldığında nispeten basittir ve bir membran teknolojisidir.

Normal Ozmoz, doğada, aralarında yarı geçirgen, sadece suyun geçmesine müsaade eden diğer maddeleri yüksek oranda tutan bir membran bulunan farklı konsantrasyondaki iki sıvının bulunduğu ortamlarda birinin diğerine su geçimiyle meydana gelir ve bu işlem iki tarafta denge sağlanana kadar devam eder.

Ozmotik Basınç, membranın iki tarafında bulunan sıvılarda hacim değişikliği olduğunda meydana gelen statik yükseklik farkı ile oluşur. Aşağıdaki sekil 1'de görülen "p" osmotik basınçtır.

Şekil 1

Ters Ozmoz'da, konsantrasyonu fazla olan sıvı tarafında bir basınç (ozmotik basınçtan daha büyük) uygulanarak, sağlanacak ters akışla, yoğunluğu fazla olan sıvı içerisinde bulunan mineraller, tuzlar ve organik maddeler, membran’ın bir tarafında bırakılarak diğer tarafa, yoğunluğu daha az, tuzlar ve minerallerden arındırılmış bir sıvı olarak geçirilir.

Pratikte, basılan suyun, sadece belli bir yüzdesinin bu membrandan geçmesine müsaade edilir. İçinde mineraller, tuzlar ve organik maddelerin birlikte yoğunluğu çok daha fazla olan konsantrasyon ise gidere verilir.

"Konsantrasyon Polarizasyonu" olarak bilinen polarize olmuş moleküllerin kısa bir zaman aralığında membran üzerinde birikerek daha fazla akışa geçiş vermemesi gibi sorunların önüne geçilmesi için membranların periyodik olarak basınç altında özel kimyasal maddelerle yıkanabilecek bir düzene sahip olması gerekir.

MEMBRANLAR

 RO teknolojisi, günümüzdeki konumuna, geniş bir alan olan "Sentetik Membran Teknolojisi"nin özel bir dalı olarak gelmiş ve çok hızlı gelimse göstermiştir.

Ancak bu teknolojinin, pratik ve ekonomik olarak kullanılabilir hale getirilebilme çalışmalarında, ayrıca birçok yönetmelik ve şartname gerekleri de yerine getirilmiştir.

Membranların, başlangıçtaki imalatında, göz önüne alınan en büyük özellik, aynen doğadaki benzerleri gibi, kendisinden geçirilen sıvının diğer tarafa geçmesine izin vermek suyun içerisinde bulunan partikül ve mineralleri bulunduğu yerde tutarak diğer tarafa geçmesine izin vermemek olmuştur.

Bu durum, membran üzerinde bulunan kontaminantlardan en küçüğünü dahi tutabilecek bir ölçüye ve düzgün bir polimer yapıya sahip olması şartlarını ortaya koyuyordu. Diğer bir husus membranın ekonomik ve kullanılabilir olması için, yüksek akis değerlerine müsaade etmesi gerekiyordu.

İlk yapılan selüloz-asetat (CA) membranlar suya karsı oldukça geçirgen bulundular, daha sonra çok ince deri seklinde bir membran, gözenekli bir geçirgen olan ve daha kalın polisulfan destek malzeme üzerine kaplanarak, yüksek akis değerleri ve mukavemet elde edildi.

Daha sonraları, ikinci jenerasyon olan, "İnce Film Komposite" (TFC) membranları yapıldı, bunların ısıya mukavemetleri, kimyasal stabilizeleri organik ve inorganik maddeleri tutabilmeleri ilk yapılan Selüloz-Asetat membranlara göre çok daha iyiydi. 0,001 Mikron'un altında filtrasyon kabiliyetine sahiptirler. Böylece suyun içerisinde bulunan mineraller ve bakterilerin giriş suyu kalitesine bağlı olarak %95'in üzerinde oranlarda ayrılmasını sağlarlar.

Günümüzde plakalı ve sargılı tip (RO) sistemlerde bu membranlar kullanılmaktadır. Sıcak iklimlerde tercih edilmektedir. Ancak selüloz asetat membranlarin aksine, klora karsı dayanıksızdırlar.

 

Sekil 2  İnce film komposit membran yapısı

 RO SİSTEM DİZAYN

Genelde konutlarda kullanılan, paket tip RO cihazları, piyasada tüm elemanları ile hazır olarak satılan muhtelif tipler arasında uygun olanı seçilerek, kullanılır. Ancak ticari ve sanayi tip RO sistem dizaynı birçok kriteri beraberinde getirmektedir. Mevcut uygulamalar oldukça fazla ve birbirinden farklıdır. Burada optimum dizaynın elde edilmesinde, dizayn mühendisinin rolü ve becerisi ön plana çıkmaktadır.

Dizayn Kriterleri:

Ro sistem dizaynını etkileyen önemli faktörler aşağıdaki gibidir.

-         Giriş Suyu Analizi

-         Giriş Suyu Sıcaklığı

-         Membran Polimer Seçimi

-         Sistem Geri Kazanım

-         Uygulanan Basınç

-         Membran Ayırma Kapasitesi

Giriş Suyu Analizi:

Doğru yapılmış bir su analizi, gerekli ön arıtma ve RO projesi için uygun basıncın hesaplanması açısından çok önemli bilgilerin elde edilmesinde kullanılır.

Uygun yapılmış bir ön arıtma, RO sistemlerinde optimum neticeler elde edilmesi için çok önemlidir. Analiz parametrelerinden olan, kalsiyum, magnezyum, bikarbonat, sülfat ve demir, membran kirlenmesine ve verimin düşmesine neden olurlar. Buna rağmen alkali sıvılardan ve bazı bakterilerden olumsuz etkilenirler.

TFC (İnce Film Komposit) membranlar nispeten yeni jenerasyon polimerlerdir. Yapımları daha önceki bölümde açıkladığımız gibi, polisulfan bir alt kaplamanın üzerine giydirilmiş çok ince (2500 Aº) bir film polimerle meydana gelmiştir.

Genelde, TFC membranlar Selülozik membranlara kıyasla yüksek oranda mineral ayırma ve arıtma suyu kapasitesine sahip olurlar. Geniş bir arıtma pH yelpazesine hitap ederler, bakteri etkilerine karsı dayanıklıdırlar. Bunlara rağmen giriş suyunda bulunan klorun alınması gerekir.

TFC membranlar, günümüzde en çok kullanılan membranlardır.

 Sistem Geri Kazanımı:        

Bu deyim, arıtılan suyun, membran üzerine pompalanan giriş suyu yüzdesi ile tanımlanmasıdır.

Matematiksel olarak aşağıdaki gibi ifade edilir.

 

Sekil 3  sıcaklık düzeltme faktörü

 Geri kazanım, gider (salamura) akısının bir vana veya orifis kullanılarak kısılmasıyla veya pompalama ile ayarlanır.

Arıtılmış Su Debisi × 100 = Sistem Geri kazanım Oranı

Giriş Suyu Debisi

Geri Kazanım arttığında, membran yüzeyinde su konsantrasyonu artar ve bunların dökülme olasılığı belirir. Ayrıca arıtım suyu kalitesi azalır. Diğer taraftan gidere atılan salamura azalacağından, sistemde ekonomi sağlanır.

Genel olarak, yüksek debide arıtılmış su istendiğinden, geri kazanımın arttırılması gerekir ve su arıtım amaçlı tesislerde %85'e kadar çıkarılır

Uygulanan Basınç:

Pompa basıncının arttırılmasıyla, arıtım suyu debisi doğru orantılı artar. Membranın yüz yüze kaldığı gerçek basınç ise söyle ifade edilir.

 Pd = Pompa Basıncı * Ozmotik Basınç *karsı Basınç

Yüksek TDS'e sahip giriş sularını, örneğin deniz sularının tuzdan arındırılmasını göz önüne alırsak, pompa basınçlarının 55-70 Bar arasında olması gerekmektedir.

 Genelde pompa çalışma basınçları kuyu ve sondaj sularında TFC membranlar için 15 Bar, CTA için ise 25 Bar civarındadır.

Membran Ayırma Kapasitesi:

Kısa olarak, membranın sudaki mineral ve tuzları ayırma kabiliyetidir. Yüzde olarak gösterilir.

% Ayırma = (Giriş Suyu TDS * Arıtım Suyu TDS) × 100

Giriş Suyu TDS

TDS = Toplam Çözünmüş Mineraller mg/lt veya "ppm"olarak ifade edilir.

Membran tarafından ayrılmayan ve arıtılmış su tarafına geçen tuzlar ise aşağıdaki şekilde ifade edilir.

Yüzde Pasaj = 100 -% Ayırım

 

Sekil: 4'te bir RO sisteminde bütün akışlar şematik olarak gösterilmektedir.

 SİSTEM MÜHENDİSLİĞİ

 Bir RO sistem dizaynı için gerekli üç data aşağıdaki gibidir.

-         Giriş Suyu Kalitesi

-         İstenen Arıtılmış Su Kalitesi

-         İstenen Su Miktarı

Giriş Suyu Kalitesi:

            Sistem dizaynında, emniyetli olması için, giriş suyu analizlerinde en kötü durum göz önüne alınır. Analizlerin bütün parametreleri içermesi ve sağlıklı ölçümlerle yapılması gerekir.

           Ayrıca en uygun giriş suyunun seçimi için eldeki bütün suların analizlerinin yapılması faydalıdır.

           Daha önce belirtildiği gibi, membran sistem performansını etkileyen bazı iyonik kontaminantlar vardır. Ayrıca her su kaynağı için minimum su sıcaklığının belirlenmesi gerekir.

           RO cihazlarına girişten önce ham  suyun durumuna göre gerekli olabilecek işlemler, pH ayarı için asit dozlama, ön filtrasyon, klor ve organik madde giderme, demir/mangan giderme, sertlik giderme, antiskalant dozlama olarak sayılabilir.

İstenen Arıtılmış Su Kalitesi:

           Eğer ülke çapında veya uluslar arası bir standart varsa, bu amaçlanan kaliteyi oldukça kolaylaştırır. Aksi takdirde kullanım amaçları belirleyici faktör olacaktır.

           Çıkışta degazör kullanarak CO2 giderme, pH ayarlaması gibi işlemler veya (UV) Ultraviyole dezenfeksiyonu gibi işlemler istenebilir.

İstenen Su Miktarı:

            Kısa ve uzun vadeli su miktarının dikkate alınması önemlidir. Maksimum veya öngörülen kullanım miktarının göz önüne alınması gerekir. Bu bağlamda, günlük, haftalık, su kullanımları söz konusudur.

           Bu çalışmayla ayrıca, RO sisteminin minimum arıtım kapasitesi de belirlenmelidir.

           Averaj saatlik ve pik debiler, depo ve dağıtım şebekesini belirler. RO sistemleri pik debiye göre dizayn edilmezler, 24 saatlik günün, 20 saati çalışıyor kabul edilirler.

           Depo kullanıldığında, seviye şalterleri, RO sisteminin mümkün olduğu kadar uzun sürelerde çalışıp durmasını sağlayacak şekilde dizayn edilmelidir. RO pompaları sık sık devreye girip çıkmamalıdır.

Kullanılan Malzeme ve RO Cihazındaki Armatürler:

            RO cihazlarında genelde, yüksek basınç tarafında paslanmaz çelik borularına, düşük basınç tarafında ise UPVC kullanılır.

            Cihaz üzerinde asgari bulunması gereken armatürler arasında dijital iletkenlik metre, gliserinli paslanmaz çelik manometreler, debi metreler, 5 mikron filtre, antiskalant dozlama ünitesi, kapasite ve kalite ayar vanalarını sayabiliriz.

Depolama ve Dağıtım:

            RO sularının depolanması uygulamada, gıda tüzüğüne uygun (PE) polietilen veya paslanmaz çelik depolarda, kullanma yerlerine dağıtım ise suyun pH'inin 7'nin altında olabileceği dikkate alınarak (PP) polipropilen borularla yapılmalıdır.

UYGULAMALAR 

İçme Suyu:

İçme suyu kalitesi uluslararası standartlarla belirlenmiş ve bu standartlar birçok ülke tarafından kabul edilmiştir. Özellikle reçineli yumuşatıcılardan çıkan sodyum oranı yüksek suların içme suyu kalitesine getirilmesinde kullanılır.

            Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) içme suyu standardında EPA'da (Environmental Protection Agency of USA) olduğu gibi, müsaade edilen en yüksek TDS 500 ppm (mg/lt)'dir. Tuzlu su arıtımı yapan bir RO tesisinde bu kalitenin elde edilebilmesi, giriş suyu şartları ve buna bağlı olarak seçilecek ön arıtma sistemine bağlıdır.

 

Sekil 5 tipik bir içme suyu RO sistemini şematik olarak göstermektedir.

Hemodiyaliz Suyu:

            Bu sektör, başlangıçtan beri RO sistemlerinin en çok kullanıldığı yerlerden biri olmuş ve böbrek hastalarına hayat vermiştir.

            Sektörde, zaman zaman kullanılan diğer arıtma yöntemlerinin özellikle suların çok klorlu olduğu vakalarda böbrek hastalarına zarar vermesi hatta ölümlere neden olması gibi nedenler bu alanda RO sistem kullanımına standartlaştırma getirmiştir.

Eczacılık:

            Eskiden beri kullanılmakta olan deiyonizasyon sistemlerinin bakteri üretme riskine karşı RO sistemleri son yıllarda eczacılık sanayinde geniş ölçüde kullanılmaya başlanmıştır.

Gıda ve Meşrubat Sanayi:

            Ülkemizde son yıllarda, biracılık ve meşrubat sanayinde, süt endüstrisinde RO sistemleri kullanılmaktadır.

Su Şişeleme Sistemleri:

            Günümüz içme suyu şişeleme tesislerinde RO sistemleri geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

Oteller:

            Son zamanlarda "Her Şey Dahil" sistemlere geçen oteller ve turistik tesisler kalitesi ve ekonomik olusu nedeni ile içme suyu, çay, kahve, buz üretimi ve meşrubat yapımında RO sistemleri tercih edilmektedir.

Buhar Kazanları:

            Yüksek basınçlı buhar kazanlarında besi suyu hazırlanmasında blöf kayıplarını azaltmak, kazan ve türbinlerde enerji kayıplarını ve hasarı önlemek için kullanılır.

Konutlar:

            Günümüzde, piyasalarda paket halinde tüm evin su ihtiyacını karşılayacak, ana girişe monte edilen, ekonomik RO üniteleri bulunduğu gibi, küçük mutfak tezgahları altında monte edilebilen sadece içme suyu için kullanılan RO cihazları da bulunmakta ve cazip fiyatlarla satılmaktadır. Bunların kullanımı evlerde, suyu tuzlu olan tatil yörelerinde, kentlerde, büyük şehirlerde giderek artmaktadır.

DİĞER KULANIM YERLERİ

-         Alüminyum Sanayi

-         Metal Kaplama

-         Laboratuar

-         Oto Yıkama

-         Elektronik Sanayi

-         Kimyasal Sanayi

-         Tekstil

-         Boyama

 

 

                                                                                                                    

Ziyaret Bilgileri
Aktif Ziyaretçi1
Bugün Toplam11
Toplam Ziyaret68274
Döviz Bilgileri
AlışSatış
Dolar5.62765.6502
Euro6.32966.3550
Hava Durumu
Anlık
Yarın
33° 35° 24°
Saat