REVERSE OSMOSIS (TERS OZMOZ) SISTEMLERI
REVERSE OSMOSİS SİSTEMİYLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER Kuyu suyu ve deniz suyu saflaştırma işlemlerinde kullanılan Reverse Osmosis (RO), mümkün olan en hassas filtrasyon prosesidir. RO sistemi iyon mertebesindeki katıların bile sudan ayrıştırılabilmesini sağlar. Reverse Osmosis sistemlerinde ana ekipman olarak yarı geçirgen membran kullanılır. Suyun membranın diğer tarafına geçirilebilen kısmı büyük ölçüde saflaştırılırken diğer tarafındaki konsantre hale gelmiş safsızlıklar dışarı atılmaktadır. Reverse osmosis sistemlerinde genel olarak yatay filtrasyon prensibi kullanılır ve yatay akışın membran yüzeyinde sürekli bir temizleme etkisi vardır. Sıvının bir kısmı basınç yardımı ile membranın ürün hattına geçerken diğer kısım membran yüzeyine paralel akışla atık hattına doğru hareket eder ve sıvıdan ayrıştırılan safsızlıkları (tuzlar, organikler v.s.) membrandan uzaklaştırır.
Reverse Osmosis (RO) prosesinde sıvının membranın diğer tarafına geçirilebilmesi için bir itme gücüne ihtiyaç vardır. Gereken itme gücü ise pompa basıncı ile elde edilir. Basınç yükseldikçe itme gücü artar. Membranın üzerinde kalan sıvının konsantrasyonu arttıkça da sıvının membranın diğer tarafına geçirilebilmesi için gereken itme gücü de artar. Reverse Osmosis sisteminin en önemli avantajı iyon mertebesinde filtrasyon yaparak sudaki sertlik ve/veya alkalinite gibi parametrelerin yanısıra tüm diğer çözünmüş tuzların da büyük ölçüde giderilmesidir. İçerdiği yüksek tuzluluk nedeniyle kullanma ve içme suyu için uygun olmayan acı kuyu suyu ve/veya deniz suyundan, Reverse Osmosis yöntemiyle yüksek kaliteli su elde edilebilmektedir. Reverse Osmosis (RO) sistemlerinde, iyonların filtrasyonu yapıldığından membranlardan önce sudaki askıda katı maddelerin ve dolayısı ile bulanıklığın giderilmesi gerekmektedir. Ham suyun kimyasal ve fiziksel özelliklerinin bilinmesi ve analiz yaptırılması gereklidir. Doğru olarak dizayn edilen ve kaliteli ekipman kullanılan Reverse Osmosis sistemi ile diğer desalinasyon sistemlerine kıyasla daha pratik ve ekonomik işletme koşullarında sürekli ve yüksek kalitede su elde edilebilmektedir.
Aynı zamanda hiperfiltrasyon olarak da bilinen reverse osmosis, bilinen en hassas filtrasyondur. Bu proses bir çözeltideki partiküllerin çözünmüş iyonlar da dahil olmak üzere ayrılabilmesini mümkün kılmaktadır. Reverse osmosis, suyun tad, koku veya diğer özelliklerini iyileştirmek amacıyla suyu saflaştırmak, bünyesindeki tuzları ve diğer safsızlıkları gidermek için kullanılır. Aynı zamanda membrandan geçebilen glikol ve etanol gibi akışkanların bünyelerindeki iyon ve diğer kirleticileri ayırarak saflaştırılması amacıyla da kullanılabilir. Reverse Osmosis'in en yaygın kullanım alanı su saflaştırmadır. Halen yürürlükte olan en zorlayıcı spesifikasyonlara uyan kalitede su üretimi için Reverse Osmosis kullanılmaktadır. Reverse Osmosis, saflaştırılacak olan akışkanın içinden geçmesine izin veren ancak kalan kirleticileri tutan yarı geçirgen nitelikte bir membran ile çalışır. Çoğu Reverse Osmosis teknolojileri membranın sürekli olarak kendi kendini temizlemesini mümkün kılan çapraz akış prensibinden faydalanır. Akışkanın bir kısmı membrandan geçerken kalan kısmı ileriye doğru devam ederek membran yüzeyinde tutulmuş olan maddeleri süpürür. Reverse Osmosis prosesi akışkanı membrandan geçirmek için bir itici kuvvete ihtiyaç duyar ve en sık kullanılan itici güç bir pompanın basınç enerjisidir. Basınç arttıkça itici kuvvet de artar. Ayrılan akışkanın konsantrasyonu arttıkça, akışkanı konsantre etmek için gereken itici kuvvet de artar. Reverse Osmosis bakteri, tuzlar, şeker, proteinler, partiküller, boyar maddeler ve 150-250 dalton mertebesinde ve daha büyük molekül ağırlığına sahip diğer maddeleri giderebilir.
Reverse Osmosis ile iyon giderme verimi partikül yüklerinin etkisi ile artar. Bunun anlamı, tuzlar gibi bir iyonik yüke sahip olan çözünmüş iyonların membran tarafından giderilmesi, organikler gibi yüksüz maddelerin giderilmesine göre daha yüksek verimle gerçekleşir. Partikülün boyutu ne kadar büyük ve iyonik yükü ne kadar yüksek ise Reverse Osmosis membranı tarafından giderilmesi o kadar verimlidir. İşletme Prensipleri Çapraz akış prosesi, membran elemanları ve kılıfları, bağlantı borulaması, pompalar, ön filtreler ve işletme için zorunlu olan kontrol ve enstrümanlardan oluşan bir makine tarafından gerçekleştirilir. Membran maliyeti toplamının bir RO veya UF cihazının maliyetinin %15-40 arasında değişen bir oranına tekabül etmesinden dolayı ve membranların periyodik olarak değiştirilmesi gerekli olduğundan, membran seçiminin dikkatli olarak yapılması zorunludur. Pek çok membran tipi mevcuttur ve herbiri kendine has niteliklere sahiptir. Membran seçiminde kimyasal maddelere toleransı, mekanik uygunluk, yıkanabilirlik, kirleticileri giderme performansı, akış performansı ve maliyeti dikkate alınmalıdır. Diğer mekanik cihazlarda olduğu gibi, çapraz akış filtrasyon cihazları da tasarım ve kullanılan malzeme birbirini tam olarak karşıladığında en verimli şekilde çalışabilir.
Doğru membran seçildikten sonra, uygun çapraz akış değerleri, basınçları ve ürün suyu verimlerini temin eden bir dizayn yapılması gereklidir. İyi bir dizayn neticesinde istikrarlı bir performansa sahip, daha az sıklıkta membran temizlenmesi veya değiştirilmesini gerektiren, makul miktarlarda enerji tüketen ve asgari seviyede işletme takibine ihtiyaç gösteren bir cihaz ortaya çıkacaktır. Bu hususların çoğunun gerçekleşmesi, aynı zamanda çapraz akış ünitesinin giriş suyunun bir ön arıtıma tabi tutulması ile mümkün olabilir. Membran arıtımı öncesine suyu uygun şekilde şartlandıracak ekipmana yapılacak yatırım, toplam maliyete oranla çok düşük kalmakla birlikte sağlayacağı yüksek fayda nedeniyle oldukça önemli bir yatırım olacaktır. Girişte 5 mikrona kadar sudaki çözünemeyen maddeleri sudan ayırmaya yönelik olarak kartuş veya torba filtre kullanılması bir zorunluluktur. Aynı zamanda bulanıklığı giderecek ve demir, mangan gibi okside olmuş metalleri filtre edebilecek çok katmanlı filtrelerin kullanımı çoğu zaman faydalıdır, benzer şekilde tuzları çözünür halde tutmak için asit ve antiskalant veya biyolojik üreme sonucu oluşacak tıkanmayı (biofouling) engellemek için biyosid dozlanması amacıyla dozaj pompalarının kullanılması gereklidir.
Giriş suyunun niteliğine bağlı olarak, çöktürme tankları veya aktif karbon filtreler gibi ön arıtma ünitelerinin kullanımı da söz konusu olabilir. İyi bir ön arıtma ile, bir çapraz akış cihazındaki membran öngörülenden daha fazla bir işletme yükü getirmeyecektir. Bunun sonucu optimum performans ve en düşük birim maliyet olarak ortaya çıkacaktır. Çapraz akış filtrasyonu, özellikle 0.1 mikrondan daha küçük boyuta sahip çözünmüş safsızlıkların gideriminde benzersiz bir filtrasyon ve saflaştırma kabiliyetine sahiptir. Çapraz akış prosesi sürekli olarak membran yüzeyini süpürerek tutulan safsızlıkların birikmesini engeleyerek membran filtrasyon proseslerini maliyet etkin kılmaktadır. Başarılı bir işletme, iyi membran seçimine, cihaz dizaynına ve ön arıtmaya dayalıdır.