Membran Prosesler ve Oluşacak Atık Suyun Bertarafı. Prof. Dr. Ülkü Yetiş ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Membran Prosesler ve Oluşacak Atık Suyun Bertarafı. Prof. Dr. Ülkü Yetiş ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü"

Göker Onur Ünal
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Membran Prosesler ve Oluşacak Atık Suyun Bertarafı Prof. Dr. Ülkü Yetiş ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü IV. OSB ÇEVRE ZİRVESİ Bursa, Mayıs 2016

2 İçerik Membran Filtrasyon Prosesleri Atıksu Geri Kazanımı İşletme Problemleri Konsantre Tıkanma Öncelikli-Belirli Kirleticilerin Kontrolü

3 Membran Filtrasyon Prosesleri

4 Ne Zaman? Proses suyu için ciddi ücretler ödüyorsanız Ciddi miktarlarda atıksu deşarj ediyorsanız Atıksularınızda sizin ya da başkalarının kullanabileceği geri kazanılabilir maddeler varsa Membran separasyon prosesleri sizin için ciddi bir opsiyondur!

5 Membran Filtrasyon; Hangi Amaçla? Konsantre etmek Arıtmak Bileşenlerine ayırmak

6 Membran Filtrasyon - Her ölçek tesiste - Uygulanabilir - Esnek

7 Membran Filtrasyon Eğer doğru proses seçimi (membran ve membran alanı) yapılırsa; - Ekonomik getirisi yüksek! - Sürdürülebilir!

8 Membran Prosesleri Mikrofiltrasyon Ultrafiltrasyon Nanofiltrasyon Ters Ozmoz

9 v

10 AKM Yağ emulsiyonları Bakteri Bulanıklık Virüs Makro moleküller proteinler Küçük moleküller İyonlar

11 M F MF; Özellikleri Mod Basınç Çapraz-akış, deadend 1-4 bar AKM Yağ emulsiyonları Bakteri Bulanıklık Virüs Makro moleküller proteinler Mekanizma Ayırım aralığı Konfigürasyon Fiziksel ayrım Katı/sıvı µm Spiral wound, hollow fiber, tubular, inorganik Küçük moleküller İyonlar

12 UF; Özellikleri AKM Yağ emulsiyonları Bakteri Mod Basınç Mekaniz ma Ayırım aralığı Konfigüra syon Çapraz-akış 1-10 bar Fiziksel ayrım, adsorpsiyon Katı/sıvı: µm Çözelti: MW Spiral wound, hollow fiber, tubular, inorganik Bulanıklık Virüs Makro moleküller proteinler Küçük moleküller İyonlar

13 NF; Özellikleri AKM Yağ emulsiyonları Bakteri Mod Basınç Mekaniz ma Ayırım aralığı Konfigüra syon Çapraz-akış bar Çözünürlük/difüzyon Katı/sıvı: µm Çözelti: MW Spiral wound, tubular Bulanıklık Virüs Makro moleküller proteinler Küçük moleküller İyonlar

14 TO; Özellikleri Mod Çapraz-akış Basınç bar Mekanizma Çözünürlük/difüzyon AKM Yağ emulsiyonları Bakteri Bulanıklık Virüs Makro moleküller proteinler Ayırım aralığı Konfigürasy on Katı/sıvı: < µm Çözelti: < 500 Spiral wound, tubular Küçük moleküller İyonlar

15 Membranlar Tubular ya da düz tabaka membranlar MODÜL ler

16 Hollow Fiber Modül

17 Spiral-Sargılı Modül

18 Çok Tüplü Modül

19 Plaka ve Çerçeveli Modül

20 Membran Prosesleri En önemli tasarım parametresi Akı (m 3 /sa-m 2 )

21 Çapraz Akış Membran Filtrasyon 1 varil konsantre 10 varil atıksu 9 varil arıtılmış su/atıksu

22 Modül Tipi Yaygın Uygulamalar Modül densite, m2/m3 Yaygın uygulama Yatırım Maliyeti Hollow-fiber Çapraz akış UF Düşük Çoklu tüplü <100 Spiral-sargılı Plaka ve çerçeveli Çapraz akış, yüksek katı madde Çapraz akış UF, NF, RO, gaz ayrımı Çok yüksek Düşük RO, gaz ayrımı Yüksek

23 Besleme Basıncı ve % Kazanım Membran Prosesi P top, kpa Kazanım (%) (a) Microfiltrasyon 10 to to 99+ Ultrafiltrasyon 50 to to 95+ Nanofiltrasyon 200 to to 90+ Ters Ozmoz 500 to to 90 (a) Arıtılmış su hacminin, giren su hacmine oranı

24 Dezavantajlar Doğru membran seçimi önemli Düşük seçicilik Kirlenme-Tıkanma Membran ömrü Yüksek ilk yatırım (ve işletme) maliyeti Bazı atıksular için uygulanabilir olmayabilir (yüksek tıkanma riski olan)

$/1000 gal Maliyet Düşüşü 1970 1980 1990 2000 2010 http://www.

25 $/1000 gal Maliyet Düşüşü

26 Avantajlar Çok çeşitli prosesslere uygulanabilirlik Fiziksel ayırma Sürekli veya gerektiğinde operasyonel Kimyasal formu değişmeden geri kazanımı Ekipman modüler ve kompakt tasarım Diğer arıtma sistemleri ile kolay entegrasyon Tek ve çoklu aşamada uygulanabilir Çıkış su kalitesi genellikle girişten bağımsız

27 Membran Konfügürasyonları Tek aşama

28 Membran Konfügürasyonları Ön arıtmalı

29 Çok Aşamalı Biyolojik arıtma çıkışı Birincil arıtma çıkışı

30 Atıksu Geri Kazanımı

31 Endüstriyel Su İhtiyacı Endüstri Kağıt Su İhtiyacı 29 m 3 /ton Bira m 3 /m 3 Süt Şeker Otomobil Sabun Enerji 140 m 3 /m 3 süt 8 m 3 /t şeker 450 m 3 /araba 3 m 3 /MWh 60 m 3 /MWh soğutma

32 Dünya DESAL Piyasası Endüstriyel Enerji Askeri Turizm Kentsel

33 Dünya nın En Büyük Geri Kazanım Tesisi Sulaibiya AAT, Kuveyt ( m 3 /day)

34 Sulaibiya AAT, Kuveyt Fiziksel arıtma Biyolojik arıtma Ters Ozmoz Ultafiltrasyon Geri Kullanılacak Su Mikrofiltrasyon

35 TÜPRAŞ - Atıksu Geri Kazanım Tesisi Yerel bir belediyenin ve rafinerinin atıksuyu arıtılarak (membran prosesleri) rafinerinin su gereksinimleri karşılanacaktır. 1. Aşama; Eylül m3/saat 2. Aşama; Aralık m3/saat 3. Aşama; Mayıs m3/saat Yatırım bedeli: 50 milyon TL Yatırım tamamlandığında, İzmit Rafinerisi su ihtiyacını geri kazanımdan karşılayacaktır. Daha önce su ihtiyacı, Türkiye'nin en büyük tatlı su kaynağı Sapanca Gölü nden sağlanmaktaydı.

37 Erarin Termik Santral, Avustralya 4 x 660 MW; En Büyük Santral Kömür «Dora Creek» kenti atıksularını, MF+TO sonrası geri kullanıyor. Elek+Biyolojik arıtma+(mf+to)

38 Su Kalitesi AAT, aylık Ortalama Geri Kazanım Tesisi, Aylık Ortalama AKM; mg/l Atıksu 375,000 m 3 /gün BOİ, mg/l Amonyak-N, mg/l Nitrat, mg/l Kullanma Suyu 318,750 m 3 /gün Fosfat, mg/l PO4 Yağ ve Gres İletkenlik Çözünmüş katılar

39 ForsellandSons Ltd, UK Askeri tekstil, kuvvetli boyalar Atıksu geri kazanımı Opsiyonlar: Kimyasal çöktürme Biyolojik arıtma İleri oksidasyon Ters ozmoz S. Judd and B.Jefferson, Membranes for Industrial Wastewater Recovery and Re-use, Elsevier,2003.

40 Ters Ozmoz Tesisi Temizleme Kimyasalı Atıks u 20 µm MF RO Süzüntü Depo CO 2 Deşarj Çamur Spiral sargılı polysulphone modüller (Osmonics) 1152 m m 3 /d, 60 C Flux: 16,5 LMH Yatırım Maliyeti: $ Geri Ödeme Süresi: 1,9 yıl

41 GAC Toyota Motor Co., Ltd. Otomotive Sanayi (Guangzhou, Guangdong) 3000 ton/gün arıtma, 2100 ton/gün geri kazanım UF + Ters Ozmoz

42 GAC Toyota Motor Co., Ltd. Konsantre (900 t/gün) KOİ giderimi sonrası geri kullanılıyor Aktif Karbon Filtreleri

43 İşletme Problemleri

44 İşletme Problemleri 1. Kirlenme-Tıkanma 2. Konsantre Bertarafı

45 Membran Kirlenmesi-Tıkanma Gel tabakası PROBLEM #1 Konsantre Fiziksel Tutunma Kimyasal Tutunma (adsorpsiyon) Süzüntü Akım Yönü Giriş suyu Konsantrizasyon Polarizasyoune

46 Temizleme Süzüntü Akısı Zaman Temizlenme + Temizlenme -

47 Tıkanma-Kirlenme Kontrolü En aza indirilmesi; Doğru membran sistemi seçimi CIP (hidrolik koşullar, fiziksel temizleme, kimyasal temizleme veya kombinasyonları)

48 Kimyasal Temizleme Asit baz Deterjanlar Enzimler Chelating agents (şelatlaştırıcılar) Biyositler

49 KONSANTRE? Giriş Süzüntü PROBLEM #2 KONSANTRE

50 Konsantre Bertaraf Yöntemleri Derin deniz deşarjı Kanalizasyona deşarj Yüzey sularına deşarj Yeraltına deşarj Buharlaştırma pondları Sulak alanlar Mekanik buharlaştırma TO

51 Konsantre Bertaraf Yöntem Seçimi- Faktörler Konsantre Özellikleri Lokasyon Kanalizasyon sisteminin durumu, maliyetler Arazi durumu ve maliyetler Maliyetler Seyreltme suyu mevcudiyeti YASAL DURUM

52 Yatırım Maliyeti (ABD)

53 % Tesis Konsantre Bertaraf Yöntemi (ABD) < 3800 m3/d m3/d >22700 m3/d Yüzey Kanalizasyon Derin Buharlaştırma Kand Geri Geri Suyu kuyu pondu dönüşüm kazanım

54 Konsantre Yönetimi AT Debi Not Sterling, CO Joint Water Purification Plant m3/d m3/d Yüksek Se Derin kuyu; (2, m derine) Brighton, CO m3/d Yüksek İnorganik N East Cherry Creek Valley m3/d Konsantre için ilave TO arıtımı + derin kuyu deşarjı

55 Kombine Sistem Boyama atıksuyu Süzüntü Süzüntü Arıtılmış atıksu Süzüntü Süzüntü Ters Ozmoz Tuz vb diğer artıklar

56 Dikkat! Membran filtrasyon yatırımı öncesi konsantre yönetimi (deşarjı) konusunda izin/görüş alınması ÇOK ÖNEMLİ! Çok yüksek maliyetler olabilir...

57 Design Parametreleri Kademeleme (NF ve RO) Tıkanma ve gerekli ön arıtma (tüm prosesler) Geri yıkama ve temizleme (tüm prosesler) Enerji gereksinimi (tüm prosesler)

58 Kademeleme Tek kademede en çok % 20 kazanım Bu nedenle; 8-9 seri ünite

59 Kademeleme Konsantre Birinci Aşama İkinci Aşama Süzüntü

60 Gerekli Ön Arıtma Giriş suyu kompozisyonu AKM Kolloidal madde Scalanlar (çözünmüş katılar) Mikroorganizma Ön Arıtma Kartuş filtre, MF MF, Koagülasyon İnhibitör, iyon değiştirme,kireç-soda,alkali Dezenfeksiyon

61 Geri Yıkama ve Temizleme Foulant Temizleme Çözeltisi CaCO 3 Hidroklorik asit ph 4 2% citric asit ammoniated to ph 4 Ca, Ba sülfat 2% citric asit ammoniated to ph 8 EDTA Na tuzu, ph 7-8 Metal oksitler 2% citric acid ammoniated to ph 4 1% Na hiposulfit Silika Kostik soda ph 11 Organikler Kostik soda ph 11 Alkali deterjan Biyolojik fouling 1% formaldehyde Hipoklorit

62 Öncelikli-Belirli Kirleticilerin Kontrolü

Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik Taslağı MADDE 3... Yönetmeliğin 6 ncı maddesinin birinci fıkrası aşağıdaki şekilde değiştirilmiştir.

63 Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik Taslağı MADDE 3... Yönetmeliğin 6 ncı maddesinin birinci fıkrası aşağıdaki şekilde değiştirilmiştir. (1) Kentsel ve endüstriyel faaliyetler için alıcı ortama deşarj kriterleri, yerüstü su kaynağının özümleme kapasitesi ve Ek-4 Tablo 4 ve Tablo 5 de yer alan çevresel kalite standartları göz önüne alınarak, ilgili kurum ve kuruluşlarca belirlenir.

64 Tablo kirletici

65 Tablo kirletici

66 ÇKS lerin Sağlanması Yer aldığınız havza/alt havza için söz konusu olan kirletici ÇKS lerinin sağlanması... - Aktif Karbon - İleri Oksidasyon - MEMBRAN PROSESLER

67 Son Sözler:

68 Membran Prosesler Hızla artan kullanım Azalan fiyatlar Genişleyen kullanım alanları

70 TEŞEKKÜRLER...

Benzer belgeler

Municipal Wastewater Recovery by Aerobic Membrane Bioreactor (AMBR): Antalya Case Study

Municipal Wastewater Recovery by Aerobic Membrane Bioreactor (AMBR): Antalya Case Study Aerobik Membran Biyoreaktör (AMBR) ile Atıksu Geri Kazanımı: Antalya Örneği Yılmaz F 1., Otuzaltı M. M 2 1 Akdeniz