SU KITLIĞI BAĞLAMINDA SANAYĠDE SU KULLANIMI YÖNETĠMĠ

Transkript

1 SU KITLIĞI BAĞLAMINDA SANAYĠDE SU KULLANIMI YÖNETĠMĠ Prof. Dr. Ahmet ALTIN Bülent Ecevit Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Zonguldak

2 Su Kaynakları Hızla Tükeniyor Dünya nüfusundaki artış, Yüzey suyu ve yeraltı suyu kaynaklarının kirletilmesi, Su kaynaklarının iyi yönetilememesi, Ġklim değişikliği Su kaynaklarının aşırı ve kontrolsüz kullanımı 2

3 Suların yeryüzündeki dağılımı % 3,5 % 96,5 3

4 Su Kıtlığı Dünya üzerinde eşit dağıtıldığında yılda kişi başına m 3 su düşmektedir. Ülkemizde kişi başına düşen kullanılabilir su miktarı 1519 m 3 tür yılında 1120 m 3 olacağı tahmin edilmektedir. Falkenmark indeksinde bir ülkede kişi başına yıllık su arzı 1700 m 3 ün altında «su stresi var» 1000 m 3 ün altında «su kıtlığı» baş göstermektedir. Shiklomanov göstergesine göre ise kişi başı yıllık su varlığı m 3 olan ülkeler «su miktarı çok az» olarak değerlendirilmektedir 4

5 Su Kıtlığı SURĠYE m 3 LÜBNAN m 3 TÜRKĠYE m 3 ASYA m 3 BATI AVRUPA m 3 AFRĠKA m 3 GÜNEY AMERĠKA m 3 5

6 Dünya da Su Tüketimleri C Evsel Avrupa'da, sanayi ve enerji sektörleri toplam su tüketiminin %40'ını oluşturmaktadır. Küresel endüstriyel su ihtiyacının 2030 yılında 1.5 trilyon m 3 olacağı öngörülmektedir. 6

7 Türkiye de Su Tüketimleri Evsel % 11 Sanayi % 16 Sanayi % Yılı Tarım % Yılı Evsel % 16 Üretilen su toplam 44 milyar m 3 Yıllık yağış miktarı 501 milyar m 3 Tarım % 64 7

8 Endüstrilerde Atıksu Kaynakları Temizlik Endüstrilerde su Hammadde olarak veya arzu edilmeyen maddeleri ortadan kaldırmak için kullanılır. Soğutma Atıksu Üretim Hammaddelerin işlenmesi ve üretim işlemlerinden kaynaklanan atıksulara endüstriyel atıksu denir. 8

9 Endüstrilerde Su Yönetimi Amaç: Minimum miktarda taze su kullanmak ve minimum debide ve kirlilikte atıksu deşarjı sağlamaktır. Atıksuların yeniden kullanımı, temiz su kullanımının ve atıksu oluşumunun azaltılması için en pratik yol olarak düşünülmektedir. Sağlıklı bir su ve atıksu yönetiminde kullanılmayacak durumda olan atıksuların uygun arıtma işlemlerine tabi tutularak deşarj edilmesi istenir. 9

10 Taze Su Tüketiminin Azaltılması İlk aşama: yeni ekipman kullanımı veya proses değişiklikleri ile taze su kullanımının azaltılması İkinci aşama: Hiç kirlenmemiş veya az kirlenmiş suların toplanması ve bu suların herhangi bir arıtma işlemine tabi tutulmadan başka proseslerde kullanılması Üçüncü aşama: Farklı derecelerde kirlenmiş suların ayrı ayrı toplanması, istenilen su kalitesine ulaşılacak şekilde arıtılması veya uygun oranda seyreltilmesi ilr kullanım 10

11 Endüstrilerde Atıksuların Yeniden Kullanılması Atıksuların yeniden kullanımı endüstrinin türüne, gerekli su kalitesine ve ihtiyaç miktarına göre değişebilmektedir. Konserve, süt ürünleri, şeker, meşrubat, bira, gübre ve kâğıt endüstrisi gibi endüstriler, atıksuları yeniden kullanılmaya elverişlidir. Yağ, petrol ürünleri, solvent, ağır metal ve toksik madde içeren atıksuların özellikle tarımsal sulama faaliyetlerinde kullanılması önerilmez. 11

12 Öncelikle yapılması gerekenler Öncelikle tesisin mevcut durumunun ayrıntılı bir şekilde ortaya konması gerekmektedir. Bu amaçla; Tesisteki su ve atıksu hatlarının belirlenmesi, Tesisteki her ünite için oluşan atıksu debisi ve kalitesinin ölçüleceği noktaların çıkarılması, Analiz edilecek fiziksel, kimyasal ve biyolojik parametrelerin tespit edilmesi, Belirlenen noktalarda atıksu debisi ve kalitesindeki salınımların belirlenmesi gerekir. Tesisteki tüm ünitelerde su ve madde akışlarını özetleyen blok akış diyagramlarının oluşturulması 12

13 Örnek Blok Akış Diyagramları 13

14 Sonrasında yapılması gereken faaliyetler Üretimde düzenli ve kontrollü çalışma: Taşma, dökülme ve sızmaların önüne geçirilmesi, yüksek basınçta su kullanılan yerlerin azaltılması, iletim hatlarının iyileştirilmesi (Taze su) Atıkların ve atıksuların ayrılması: Asidik, az kirlenmiş, farklı kimyasallar içeren suların ayrı toplanması, kanalizasyona doğrudan katımadde verilmesinin engellenmesi (Taze su) Proseste değişiklik yapılması: Birçok tesiste aynı iş birkaç yöntemle yapılabilmesine karşın, her yöntemin ham madde ve su tüketimleri farklıdır. (Taze su) 14

15 Sonrasında yapılması gereken faaliyetler Az su tüketen yeni makine ve parçaların tercihi: Özellikle kesme, soğutma ve presleme işlemlerinde yeni teknolojilerin kullanılması, yeni nesil pompa, vana, çekvalf gibi teçhizatların tercih edilmesi (Taze su) Atıksuların yeniden kullanılması: Atıksular aynı proseste veya kalite ihtiyacını karşıladığı bir diğer proseste kullanılabilir. Az kirli sular ara ürün yıkaması, bahçe sulama, yer yıkaması, arazi sulaması gibi amaçlar için değerlendirilebilir. Bu uygulamalar arıtma tesislerinin yükünü de hafifletmektedir. 15

16 Endüstriyel Atıksuların Yeniden Kullanımı için Bazı Alternatifler 1. Malzeme taşıma (ağaç gövdesi, şeker pancarı vb.) 2. Bahçe sulama ve ziraat 3. Yangın söndürme işlemleri 4. Soğutma işlemleri 5. Yapay göletlerin oluşturulması 6. Proses suyu olarak (kazan suyu vb.) 7. Diğer kullanımlar (içme suyu vb.) NOT: Yukarıdaki kullanımlar atıksuların kalite ve arıtılma derecelerine göre sıralanmıştır. 16

17 Atıksuyun yeniden kullanılması 17

18 Özet İş Planı 18

19 Su Pinch Analizi Tesislerde ünitelerin ihtiyaç duyulan suyun kalite ve miktarının tespiti, enerji ve hammadde kazanımı ve işlemler için çoğu kez Su Pinch Analizi gibi Matematiksel Optimizasyon teknikleri sıkça kullanılmaktadır. Pinch Analizi Minimum su tüketimini amaçlayarak, Bir prosesten çıkan su kaynağının, başka bir proses su kalitesi ve miktarını karşılayabilecek nitelikte olabilmesi esasına dayanan grafiksel bir modellemedir. Pinch noktası proses çıkış suyunun, proses giriş suyu kalite ve miktarını karşılayabildiği nitelikteki minimum değeridir. Bu noktada su tekrar kullanılabilir nitelik kazanır. Su, prosesler arası yeniden kullanılabilir kalitededir. 19

20 Su Pinch Analizi 20

21 Su Pinch Analizi 21

22 Tekstil Üretim Tesisinde Pinch Analizi %64 oranında temiz su kullanımının azalması mümkün 22

23 Farklı Endüstrilerde Yapılan Atıksu Yönetimi Çalışmaları Örnekleri

24 Kraft Kağıt Üretim Tesisi Metal ve kimya endüstrilerinden sonra en yoğun su kullanan üçüncü endüstri koludur. Su kullanımı, üretim teknolojisinin durumuna, üretim tipi ve kullanılan hammaddeye bağlı olarak (75-210) m 3 /ton-kâğıt arasında değişmektedir. Tesiste soğutma sularının geri kazanılması ve kâğıt makinasının otomasyonuna yönelik iyileştirmeler yardımıyla taze su tüketimi 150 m 3 /ton.kâğıt iken 87 m 3 /ton.kâğıt değerine düşürülerek %42 oranında tasarruf sağlanmıştır. 24

25 Kraft Kağıt Üretim Tesisi Tesiste soğutma sularının (Pompa salmastra suları, şanzıman soğutma suları, soda kazanı degazör suyu, lav oluğu soğutma suyu ve numune kapları soğutma suyu gibi) toplanması ve tekrar soğutma suyu olarak kullanılması ile temiz su kullanımında %21 azaltma sağlanabileceği saptanmıştır. Buharlaştırma ünitesi atıksularının bir kısmının (30 m 3 /saat) kostikleştirme tesisinde çamur eleği yıkama ve çamur seyreltme amacı ile yeniden kullanımı, Buharlaştırma ünitesi atıksularının bir kısmının ise (70 m 3 /saat) selüloz ünitesindeki yıkama eleğinde kullanımı mümkündür. (Toplam %14) 25

26 Kraft Kağıt Üretim Tesisi Buna göre tesisteki su tüketiminin %71 oranında azalabileceğinin ve taze su tüketiminin 385 m 3 /saate düşürülebilmesinin mümkün olduğu görülmüştür. 26

27 Çimento Fabrikası Su kullanımı ve atıksu oluşumunun özellikle proses aşamasında göreceli olarak daha az olduğu bir sektördür. Su kullanım alanları: o Proses soğutma o Tesis içi yıkama işlemleri o Stok sahası ıslatma o Yangın hatları o Evsel kullanım 27

28 Çimento Fabrikası Yağmur suyu ve yüzey yıkama sularının daha verimli toplanması için ızgara ve kanal sisteminin düzenlenmesi Toplanan yüzey sularının arıtılarak yeniden kullanılması için inşa edilen çöktürme havuzu 28

29 Çimento Fabrikası Bir günlük ortalama yağış ile 9-10 günlük ihtiyaç karşılanıyor Evsel kullanım = 5,84 m 3 Yıkama ıslatma = 0,833 m 3 Yağmur suyu Kurak = 0 m 3 Orta yağış = 55,64 m 3 Yağmur suyu Normal zamanlarda %20 geri kazanım Arıtma Çökeltim Havuzları 29

30 Hazır Beton Tesisleri Beton üretim tesisleri yapıları itibariyle su tüketimi ve oluşan atıksu miktarı nispeten az olan tesisler olarak nitelendirilir. Ancak su sağlama kaynaklarının sınırlı olduğu yörelerde su sarfiyatı kritik öneme sahiptir. Atıksular transmikser iç ve dış yıkama işlemlerinden ve personel içme ve kullanma faaliyetlerinden ortaya çıkmaktadır. 30

31 Hazır Beton Tesisleri Tesislerdeki transmikser yıkama suları beton zemin üzerinden ve/veya bir kanal sistemiyle çökeltim havuzlarına toplanmaktadır. Toplanan sular çökeltim işlemine tabi tutulduktan sonra transmikser kazanlarının dışlarının ve içlerinin yıkanmasında, sulama işlemlerinde veya beton karışım suyu olarak tekrar kullanılmaktadır. 31

32 Hazır Beton Tesisleri Tesislerdeki transmikser yıkama suları beton zemin üzerinden ve/veya bir kanal sistemiyle çökeltim havuzlarına toplanmaktadır. Toplanan sular çökeltim işlemine tabi tutulduktan sonra transmikser kazanlarının dışlarının ve içlerinin yıkanmasında, sulama işlemlerinde veya beton karışım suyu olarak tekrar kullanılmaktadır. Firma Mevki Geri Kazanım (%) Ercanlar Tosya, Kastamonu 24 % Selni Kastamonu 22 % Nataç Kastamonu 12 % Tonbullar Kastamonu 20 % 32

33 Çay Üretim Tesisleri Çay üretim tesisleri, yapıları itibariyle ve yılın belli dönemlerinde çalıştığından su tüketimi ve atıksu miktarı sınırlı tesislerdir. Ancak su sağlama kaynaklarının sınırlı olduğu yörelerde su sarfiyatı kritik öneme sahiptir. 33

34 Çay Üretim Tesisleri Tesis içi alanların yıkanmasından kaynaklanan atıksular çökeltim havuzuna basılarak baca gazı yıkama suyu olarak tekrar kullanımı sağlanmıştır. Baca gazı yıkama ünitesinden çıkan atıksular çökeltim havuzunda arıtılarak aynı ünitede tekrar kullanılmaktadır. 34

35 Çay Üretim Tesisleri Tesisteki baca gazı yıkama sistemi 35

36 Çay Üretim Tesisleri Yağmursuyu kanalına Çamur bertaraf işlemine = 7 m 3 Su takviyesi = 7 m 3 Tesis İçi Yıkama Suyu =1,0 m 3 Temiz Su Deposu Evsel Atıksu = 31,83 m 3 Çöktürme Havuzu Üretim ve İdari Binalar Baca Yıkama Suyu = 36,8 m 3 Baca Yıkama Atıksuyu = 36,8 m 3 Kondens Tahliye Tankı Buhar su kaybı = 12 m 3 Yumuşatma Ünitesi Genel amaçlı su kullanımı = 32,83 m 3 Kazan Dairesi Yakma Sistemi = 20 m 3 Terfi Odası Bacalar Kazan Besleme ve Islatma = 12 m 3 Rejenerasyon Atıksuyu = 1 m 3 Yıkama sistemindeki günlük 36,8 m 3 suyun 29,8 m 3 ü geri kazanılmaktadır. Bu durum %82 geri kazanım oranına tekabül etmektedir. Fosseptik Kuyu = 52,83 m 3 36

37 Örnekler çok daha artırılabilir İlginiz ve sabrınız için teşekkürler