İÇME SULARININ ARITILMASINDA ENERJİ SARFİYATI VE OZONLA ARITMA

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "İÇME SULARININ ARITILMASINDA ENERJİ SARFİYATI VE OZONLA ARITMA"

Berk Uygun
5 yıl önce
İzleme sayısı:

Ender Demirel Eskişehir Osmangazi Üniversitesi,

1 ESOGÜ İMO Ankara Şubesi İÇME SULARININ ARITILMASINDA ENERJİ SARFİYATI VE OZONLA ARITMA Ender Demirel Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Eskişehir

2 SUNUM İÇERİĞİ Giriş Amaçlar Yöntem Sonuçlar ve Tartışma

İçme suyu temini ve Arıtma Eskişehir Nüfus: 844.842 kişi 80.000-120.000 m 3 /gün İzmir Nüfus: 2,848 Milyon kişi 592.

3 İçme suyu temini ve Arıtma Eskişehir Nüfus: kişi m 3 /gün İzmir Nüfus: 2,848 Milyon kişi m 3 /gün Ankara Nüfus: 5,271 Milyon kişi Günlük kişi başı ortalama 211 litre 1,112 Milyon m 3 /gün 22 Haziran 2016 da 1 Milyon 580 bin m 3 /gün

İçme suyunun arıtılması Ülkemizdeki içme suları klor ile arıtılmaktadır. o Emniyet tedbirleri açısından büyük dozlarda kullanımı risklidir. o Suda bulunan tat ve koku giderilemez.

4 İçme suyunun arıtılması Ülkemizdeki içme suları klor ile arıtılmaktadır. o Emniyet tedbirleri açısından büyük dozlarda kullanımı risklidir. o Suda bulunan tat ve koku giderilemez. o Suda fenoleik bileşenler olduğunda klor fenol tatlar oluşabilir. o Son derece toksik ve koroziftir. o Kirlilik yükü fazla sularda trihalometanlar oluşabilir. o Kansorejen riski yüksektir.

5 İçme suyunun arıtılması Ozonla arıtma o o İlk ozonla arıtma tesisi 1906 yılında Fransa nın Nice kentinde kurulmuştur. Amerika Birleşik Devletleri ndeki birçok büyük kentin evsel kullanım suları ozonla arıtılmaktadır.

6 İçme suyunun arıtılması Ozonla arıtmanın avantajları o o o o Düşük konsantrasyonları yeterlidir. Suyu taze tutar. Suda koku ve renk oluşturmaz. Yüksek oksidasyon gücü nedeniyle kısa sürede sudaki jermleri ve virüsleri öldürür.

Suyun birim fiyatı? Su birim fiyatları şehir bazında ve artan enerji İhtiyacı ile sürekli güncellenmektedir. İstanbul (2017-Kaynak: www.

7 Suyun birim fiyatı? Su birim fiyatları şehir bazında ve artan enerji İhtiyacı ile sürekli güncellenmektedir. İstanbul (2017-Kaynak: m 3 4,00 TL/m m 3 5,83 TL/m 3 21 m 3 ve üzeri 8,53 TL/m 3 Ankara (Kasım Kaynak: ASKİ Genel Müdürlüğü) 4,45 TL/m 3

8 İSKİ Enerji Tüketimi kaynak: İstanbul Büyük Şehir Belediyesi İstanbul Nüfus: 14,8 Milyon kişi İSKİ Genel Müdürlüğü Elektrik Tüketim Bedeli 2010 Yılı Enerji bedeli: TL/YIL Anlık çekilen güç: 86,51 MW 2016 Yılı TL/YIL Anlık çekilen güç: 136,24 MW

9 İSKİ Enerji Tüketimi kaynak: İstanbul Büyük Şehir Belediyesi İstanbul 12 Adet içme suyu arıtma tesisinde 4,369 Milyon m 3 /gün Toplam elektrik tüketiminin %3,28 İçme Suyu Arıtma TL/YIL Elektriğin fiyatı: 31 KRŞ/kWh Tüm masraflar eklendiğinde 41,17KRŞ/kWh

10 Temas Tankı Dezenfektan besleme boruları Perde g Su girişi Arıtılmış su Dezenfektan Yayıcıları

11 Amaç (Ar-Ge Çalışmaları) Temas sisteminin verimi arttırılarak enerji sarfiyatları düşürülebilir mi? Temas sisteminin verimi nasıl arttırılabilir? Temas sisteminin gerçek verimi nasıl belirlenebilir?

12 Temas tanklarının gerçek verimlerini biliyor muyuz? Temas tanklarını doğru projelendiriyor muyuz? Dezenfektan besleme boruları Perde Kısa devre Ölü bölge g Su girişi Arıtılmış su Dezenfektan Yayıcıları Piston Akımı Varsayımı ile projelendiriyoruz.. Vpiston / Q V piston V piston V piston V piston

13 6.2 m 6.5 m 6.5 m Eskişehir Temas Tankı Ø 600 Giriş Borusu Klor Temas Tankı 1 Klor Temas Tankı 2 KLOR TEMAS TANKI VE TEMİZ SU TANKLARI Temiz Su Tankı 1 Temiz Su Tankı 2 Ø 600 Taşkın m m Ø 600 Taşkın Şaşırtma perdeleri Giriş Q Savak Q Çıkış Savak m

14 YÖNTEM Hareket Denklemleri u i x i 0 (1) u ui u i j 1 p 1 ij Tij gi t x x x j j j f i (2) 2 ; / / / 2 ij Sij Sij ui x j u j xi (3) 2 Tij u iu j t S ij k ij (4) 3

15 YÖNTEM CFD (Computational Fluid Dynamics) Çalışmalarında:..ticari yazılım mı?..açık kaynak kodlu bedava yazılım mı?

Açık kaynak kodlu yazılımlar bedava olmalarının yanında aynı zamanda ticari

16 YÖNTEM Türkiye deki kurumlarda, üniversitelerde ve özel sektörde Ar-Ge yapan firmalarda CFD yazılımlarının maliyeti yılda kaç milyon $? Açık kaynak kodlu yazılımlar bedava olmalarının yanında aynı zamanda ticari yazılımlara göre teknik açıdan üstünlük sağlıyorsa.. ve biz CFD çalışmalarında ticari yazılımları kullanmaya devam ediyorsak..

17 Kritik bir Öneri.. İnşaat Mühendisliği Bölümlerinden mezun CFD konusunda yüksek lisans ve doktora seviyesinde uzmanlaşmış kişilerin yetiştirileceği programlar açılmalı, bu programlar teşvik edilmeli!

18 Sayısal Benzetim ve Sonuçlar g Perde Perde Perde H=0.21 m 0.18 m 0.03 m y z x Q Taban Q Re 2740 V piston V piston V piston V piston

19 İzleyici Çalışması C C C uj D Dt t x j xj xj (5)

20 İzleyici Çalışması E( F( t 50 / t 90 / E t C giriş C T enjeksiyon t 10 / V / Q t50/ t 90/ Metot t10/ RONS LES Deneysel [Kim ve ark. 2010]

21 Verimin değerlendirilmesi Hidrolik verim Kötü Orta İyi 10 1 Mükemmel (piston akım)

22 Verimin değerlendirilmesi Karışım verimi Endeks Tanımı Aralık Piston Akımı Morrill Mo / E d 0 1 Dispersiyon m E d Aral-Demirel AD

23 Verimin değerlendirilmesi Bir şehirdeki temas sisteminin hidrolik ve karışım verimleri tüm fiziksel etkiler dikkate alınarak belirlenmeli.. Geleneksel tasarımların verimleri düşük.. Verimi yüksek yeni tasarımlar üzerine Ar-Ge çalışmaları yapılmakta.

Yeni Perde Tasarımı 2015-2016 yılları arasında ABD Georgia Teknoloji

Aral ile yapılan çalışmalar sonucundan bu tasarım geliştirilmiş ve ABD

24 Yeni Perde Tasarımı yılları arasında ABD Georgia Teknoloji Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Bölümünde Prof.Dr. Mustafa M. Aral ile yapılan çalışmalar sonucundan bu tasarım geliştirilmiş ve ABD de ön patenti alınmıştır. g Perde Perde Perde H=0.21 m 0.18 m 0.03 m y z x Q Taban Q

25 Yeni Perde Tasarımı Deliklerden çıkan su jetleri komşu odadaki ölü bölgeleri aktif karışım bölgeleri haline dönüştürerek karışım verimini arttırmakta. Kısa devreye neden olan jetin hızı azaltılarak kısa devre etkileri azaltıldı, temas sisteminin hidrolik verimi arttırıldı. Su ve katı yüzeyler arasındaki sürtünme kayıpları azaltılarak tank içinde suyun iletilmesi için pompaların harcadığı enerji azaltıldı.

26 Yeni Perde Tasarımı t 2 10/ Mo AD p / (m 2 /s 2 ) Klasik tasarım Yeni tasarım İyileştirme (%)

27 Yeni Perde Tasarımı Parametre Tesis kapasitesi (MGD) Enerji tüketimi (kwh/gün) ,125 1,500 3,840 7,670 19,175 Toplam kazanç (kwh/gün) 71,44 285,77 574,09 765, , , ,00 Toplam kazanç ($/yıl) Elektriğin fiyatı: 0,07 $/kwh Aral, M.M. and Demirel, E. (2017) Novel slot-baffle design to improve mixing efficiency and reduce cost of disinfection in drinking water treatment, Journal of Environmental Engineering, ASCE.

28 Yeni Perde Tasarımı Parametre Tesis kapasitesi (m 3 /gün) 3.781, , , , , , ,5 Enerji tüketimi (kwh/gün) ,125 1,500 3,840 7,670 19,175 Toplam kazanç (kwh/gün) 71,44 285,77 574,09 765, , , ,00 Toplam kazanç (TL/yıl) ,397 Elektriğin fiyatı: 0,4117 TL/kWh 2016 verilerine göre İzmir de kente verilen su miktarı m 3 /gün Eskişehir de kente verilen su miktarı m 3 /gün Ankara da kente verilen su miktarı 1,112 Milyon m 3 /gün İstanbul da kente verilen su miktarı 4,369 Milyon m 3 /gün

29 Yeni Perde Tasarımı t 2 10/ Mo AD p / (m 2 /s 2 ) Klasik tasarım 0,380 5,713 0,377 1,651 10,500 Yeni tasarım 0,595 2,797 0,201 1,182 5,156 İyileştirme (%) 56,57 51,05 46,76 28,39 50,89 İstanbul 12 Adet içme suyu arıtma tesisinde 4,369 Milyon m 3 /gün Toplam elektrik tüketiminin %3,28 İçme Suyu Arıtma TL/YIL Temas sistemindeki enerji maliyetini tam olarak bilmiyoruz Bir şehirdeki enerji tüketimini %20 bile azaltabilirsek ülke genelinde büyük oranda enerji tasarrufu sağlanmış olur.

30 Teklif.. Temas sisteminin geometrik verileri ve akıma ait veriler yetkililer tarafından sunulursa, yeni temas sisteminin uygulanması ile yılda ne kadar enerji tasarrufu sağlanabileceği belirlenebilir..

Teklif.. Yeni perde tasarımı patentlenmiş bir fikirdir.. Aral, M.

31 Teklif.. Yeni perde tasarımı patentlenmiş bir fikirdir.. Aral, M.M. and Demirel, E., A New Baffle Design to Improve Mixing and Reduce the Flow Through Energy Requirements in Chlorine and Ozone Contact Tanks, Patent # 62/498,260, 10 January Karar verici pozisyonundaki kişiler bizimle temasa geçerlerse uygun bir Ar-Ge sözleşmesi yapılarak bir proje üretilebilir.. Böylece mevcut temas sistemi revize edilerek enerji verimi arttırılabilir.

32 Sonuçlar Piston akımı varsayımına göre projelendirilen temas tanklarının gerçek verimleri bilinmemektedir. Temas tankları tüm fiziksel etkiler dikkate alınarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemleri ile projelendirilmesi gerekmektedir.

33 Sonuçlar Su arıtma tesislerinin tasarım ve işletme esasları buna göre tekrar düzenlenmelidir. Önerilen yeni perde tasarımı ile temas sistemlerinin verimleri yaklaşık %50 mertebesinde arttırılabilmektedir.

34 Sonuçlar İnşaat Mühendisleri Odası (İMO) Su Yapılarının projelendirilmesi konusunda bir ihtisas komisyonu kurarak yönetmeliklerin yenilenmesi için sorumluluk almalıdır.

35 Bilimsel Çalışmalar Demirel, E. Aral M.M. (2016). Unified Analysis of Multi-Chamber Contact Tanks and Mixing Efficiency Evaluation Based on Vorticity Field. Part I: Hydrodynamic Analysis, Water 8(11) Demirel, E. Aral M.M. (2016). Unified Analysis of Multi-Chamber Contact Tanks and Mixing Efficiency Evaluation Based on Vorticity Field. Part II: Transport Analysis, Water 8(11) Aral, M.M. and Demirel, E. (2017). Novel Slot-Baffle Design to Improve Mixing Efficiency and Reduce Cost of Disinfection in Drinking Water Treatment, Journal of Environmental Engineering ASCE, 143, 9, 1-5. Aral, M.M. and Demirel, E. (2017), A New Baffle Design to Improve Mixing and Reduce the Flow Through Energy Requirements in Chlorine and Ozone Contact Tanks, Patent # 62/498,260, 10 January Demirel, E. and Aral M.M. (2017). An Efficient Contact Tank Design for Potable Water Treatment, Teknik Dergi, İMO, (inceleniyor..). Demirel, E. and Aral, M.M. (2017). An Evaluation of Performance of Efficiency Indexes for Contant Tanks, Journal of Environmental Engineering ASCE (inceleniyor..)

Benzer belgeler

SU KİRLİLİĞİ KONTROLÜ

SU KİRLİLİĞİ KONTROLÜ Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği ne göre atık su; evsel, endüstriyel, tarımsal ve diğer kullanımlar sonucunda kirlenmiş veya özellikleri kısmen veya tamamen değişmiş sular ile maden