ÇEV416 2. ENDÜSTRİYEL İŞLEMLER ENDÜSTRİYEL Yıl Dünya nüfusu Şehir nüfusu ATIKSULARIN ARITILMASI 2. Endüstriyel İşlemler 1955 2014 2025 2,8 milyar 7,2 milyar 8 milyar %32 %50 %59 Yrd. Doç. Dr. Kadir GEDİK dünyanın giderek endüstrileştiğinin göstergesi 2.1. Endüstrilerde Kullanılan Temel İşlem ve Prosesler Temel işlemler (Unit operations) Endüstriyel üretime yönelik tasarımların yapılması için uygulanan işlemler Fiziksel değişim 1900 yılların başı Temel prosesler (Unit processes) İleri/faydalı ürün ihtiyacını karşılamak için uygulanan prosesler Kimyasal değişim 1930 lu yıllar Hızla artan endüstrileşme ve uygulanan temel işlem ve prosesler ile oluşan atığın çeşitliliği de artmaktadır. Temel İşlemler Akışkanların taşınması Isı değiştirme ve iletimi Buharlaştırma Distilasyon Kurutma Adsorpsiyon Kırma ve öğütme Kristalizasyon Sızma ve süzme Ekstraksiyon Karıştırma Mekanik ayırma Nemlendirme Temel Prosesler Yanma Halojenasyon Oksidasyon Hidroliz Nötralizasyon Elektroliz Polimerizasyon Fermentasyon İyon değişimi Piroliz Sülfonasyon Redüksiyon 1
2.2. Hammadde, Ürün, Ara ürün ve Yan ürün Sanayide kullanılarak ürüne dönüştürülen maddelere hammadde denir. Mamul öncesi üretilen maddelere ara ürün denir. Üretim esnasında oluşan ve amaçlanan üründen farklı özellikte olup yine de bir takım yararlı amaçlar için kullanılabilen veya atılan maddelere yan ürün denir. Üretimin ilk başlangıcını, yeryüzünden çıkarılan doğal kaynaklar oluşturmaktadır. Dolayısıyla, doğal kaynakların kullanılma sıklıkları ve kullanım oranları oluşan atıklar üzerinde etkilidir. Çizelge. Endüstrilerde en çok kullanılan doğal hammaddeler ve kullanılma sıklıkları (Shreve, 1956) Hammadde Relatif sıklık Su 99 Hava 96 Kömür 91 Kükürt (S) 88 Mineral tuz 75 Kireç taşı 63 Sülfür cevherleri 32 Tuzlu sular 24 Petrol 23 Doğal gaz 16 Güherçile 13 Potasyum mineralleri 11 Cips, alçı 10 Çizelge. (devam) 2.3. Kütle/Enerji Dengeleri ve Akım Şemaları Hammadde Relatif sıklık Kurşun cevherleri 9 Kum 9 Aluminyum mineralleri 8 Krom cevherleri 7 Demir cevherleri 6 Fosfat kayası 6 Deniz suyu 5 Bakır cevherleri 4 Flor mineralleri 4 As, Mg, Hg, Zn mineralleri 3-3-3-3 Sb, Ba, B, Mn, Cu 2-2-2-2-2 Bi, Ag, Ti 1-1-1 Maddenin fiziksel veya kimyasal olarak şekil değiştirmesiyle kaybolmadığı kabulünden hareketle endüstriyel işletmelerde kütle dengesi kurulur. Kütle dengesi hazırlanırken; sistem içindeki temel işlem ve proseslere giren aktif hammadde veya temel ürün belirli bir miktarda ( kg gibi) veya sistemdeki tüm noktalardaki kütle akış hızı ( kg/dakika gibi) biçiminde ifade edilebilir 2
Fiziksel veya kimyasal işlemlerin gerçekleşmesi için enerji alışverişi önemlidir. Dolayısıyla, kütle denkliğinde olduğu gibi enerji dengesi için de ifadeler oluşturulur. Temel işlem ve proseslerin tüm üretim sistemindeki sıralanışını ve madde/enerji akım yönlerini gösteren şematik gösterimlere akım şeması denir. Akım şemaları; Kalitatif (nitel) Kantitatif (nicel) Akım şeması isimlendirme ve biçimleri; Blok diyağram (Blok akım şeması): Dikdörtgen kutucukların birbirine bağlanmasıyla oluşturulan en basit gösterim şekli Proses akım şemaları: Proses akışı boyunca bulunan donatılar (pompa, ısı değiştirici vb.) özel biçimleri ile yer alır. Akım şeması üzerinde kütle/enerji bilançosu, T, P, Q yer alabilir. Mekanik (P&I) akım şemaları: Borulama ve enstrümanlar, donatıların bulunduğu akım şemasında resimlenir. Debi, kütle miktarları vb. yer almaz. Nitrik asit kalitatif üretim akım şeması (Austin, 1984) Nitrik asit kantitatif üretim akım şeması (Austin, 1984) 3
2.4. Endüstrilerin Sınıflandırılması Birleşmiş Milletler Uluslararası Standart Endüstri Sınıflandırması (ISIC) Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) Avrupa Topluluğunda Ekonomik Faaliyetlerin İstatistiki Sınıflaması (NACE) Endüstriyel işletmeler çalıştırdıkları işçi sayılarına göre; 1-9 işçi mikro ölçekli işletme 10-49 işçi küçük ölçekli işletme 50-250 işçi (makine parkı 400 milyarı aşmayan) orta ölçekli işletme KOBİ (Küçük ve Orta Büyüklükteki İşletmeler) bir çok ülkedeki tüm işletmelerin %99 unu oluşturmaktadır. Atık kaynaklarının gösterildiği reçine üretimi akım şeması Bölüm Grup Sınıf Tanım ISIC Rev.4 KISIM A - TARIM, ORMANCILIK VE BALIKÇILIK 01 Bitkisel ve hayvansal üretim ile avcılık ve ilgili hizmet faaliyetleri 01.1 Tek yıllık (uzun ömürlü olmayan) bitkisel ürünlerin yetiştirilmesi 01.11 Tahılların (pirinç hariç), baklagillerin ve yağlı tohumların yetiştirilmesi 0111 01.12 Çeltik (kabuklu pirinç) yetiştirilmesi 0112 01.13 Sebze, kavun-karpuz, kök ve yumru sebzelerin yetiştirilmesi 0113 01.14 Şeker kamışı yetiştirilmesi 0114 01.15 Tütün yetiştirilmesi 0115 01.16 Lifli bitkilerin yetiştirilmesi 0116 01.19 Tek yıllık (uzun ömürlü olmayan) diğer bitkisel ürünlerin yetiştirilmesi 0119 01.2 Çok yıllık (uzun ömürlü) bitkisel ürünlerin yetiştirilmesi 01.21 Üzüm yetiştirilmesi 0121 01.22 Tropikal ve subtropikal meyvelerin yetiştirilmesi 0122 01.23 Turunçgillerin yetiştirilmesi 0123 01.24 Yumuşak çekirdekli meyvelerin ve sert çekirdekli meyvelerin yetiştirilmesi 0124 01.25 Diğer ağaç ve çalı meyvelerinin ve sert kabuklu meyvelerin yetiştirilmesi 0125 01.26 Yağlı meyvelerin yetiştirilmesi 0126 01.27 İçecek üretiminde kullanılan bitkisel ürünlerin yetiştirilmesi 0127 01.28 Baharatlık, aromatik (ıtırlı), uyuşturucu nitelikte ve eczacılıkla ilgili bitkisel 0128 ürünlerin yetiştirilmesi 01.29 Diğer çok yıllık (uzun ömürlü) bitkisel ürünlerin yetiştirilmesi 0129 01.3 Dikim için bitki yetiştirilmesi 01.30 Dikim için bitki yetiştirilmesi 0130 01.4 Hayvansal üretim 01.41 Sütü sağılan büyük baş hayvan yetiştiriciliği 0141* 01.42 Diğer sığır ve manda yetiştiriciliği 0141* 01.43 At ve at benzeri diğer hayvan yetiştiriciliği 0142 01.44 Deve ve devegillerin yetiştiriciliği 0143 01.45 Koyun ve keçi yetiştiriciliği 0144 01.46 Domuz yetiştiriciliği 0145 01.47 Kümes hayvanları yetiştiriciliği 0146 01.49 Diğer hayvan yetiştiriciliği 0149 01.5 Karma çiftçilik 01.50 Karma çiftçilik 0150 01.6 Tarımı destekleyici faaliyetler ve hasat sonrası bitkisel ürünler ile ilgili faaliyetler 2.5. Ülkemizde Sanayileşme ve Çevresel Durum dünyadaki toplam kara parçasının %0.57 dünya nüfusunun ise %1.1 dünyada üretilen toplam gelirden %0.6 pay Cumhuriyetin ilk döneminde (1923-1950) ayakları üzerinde durmak 1950 den sonra tüketim malları ve tarımsal gelişme ağırlıklı ekonomi politikası izleniyor 1920 li yıllarda tütün, kuru üzüm, pamuk ihracı 1990 lı yıllar giyim eşyası, demir-çelik, elektrikli makine ve cihazlar 4
DİE, 1992; İmalat Sanayi Atık Envanteri anketi 2548 işyeri 2047 tanesinin arıtma tesisi yok (%80) 501 işyerinin ise %93 ünde, tesis işyerine ait / %7 ortak kullanım %14 ünün atıksu deşarj izni var %86 sı izinsiz çalışıyor 1996 Yılında yapılan İmalat Sanayi Atık Envanteri sonuçlarına göre işyerlerinin %18 inin atıksu deşarj izninin olduğu tespit edilmiştir. 1996 yılında yapılan anket sonucunda, işyerlerinin %10,3 ü baca gazı emisyon iznine sahipken, %90 ının izni yok Tesislerden havaya verilen emisyonlara ilişkin kapsamlı bir envanter bulunmamaktadır. Sektörlere göre endüstriyel kirletici emisyonları (Gg) Endüstriyel kaynaklı hava kirliliği, sanayi tesislerinde kullanılan düşük nitelikli yakıtlar ve yetersiz üretim yönetiminden dolayı ortaya çıkmaktadır. UÇES 2007-2023 @ Çevre ve Orman Bakanlığı, 2006 2004 yılında yapılan İmalat Sanayi Atık Envanteri Anketi kapsamındaki 4030 işyeri toplam 1,145 milyar m 3 atıksu deşarj etmektedir. Sanayi tesislerinden 1918 i ise 385 milyon m 3 atıksuyu arıtarak.. Bunlardan 2112 si yılda 760 milyon m 3 sanayi atıksuyunu arıtmadan alıcı ortamlara deşarj etmektedir. İmalat sanayi atıksuyunun alıcı ortamlara göre sınıflandırılması (%) 5
TÜİK in 2004 yılında gerçekleştirdiği İmalat Sanayi Anketi ne göre, 17,5 milyon ton endüstriyel katı atık üretilmiştir. Üretilen endüstriyel katı atığın %8 i geri kazanılmış, % 45 i satılmış yada hibe edilmiş, % 47 si bertaraf edilmiştir. İmalat sanayinde bertaraf edilen endüstriyel katı atığın bertaraf yöntemine göre sınıflandırılması (%) Türkiye de 2005 yılı sonu itibarıyla 1.890.785 işletme bulunmaktadır. Bu işletmelerin 277.502'i imalat sanayinde faaliyet göstermektedir. Sanayileşme yolundaki bir ülkede çevresel sorunlarla karşılaşılması kaçınılmazdır Tesislerin şehirlerin içinde yayılması bu durumu daha da vahim hale getirmektedir. Organize Sanayi Bölgeleri (OSB) 1962, Bursa Küçük Sanayi Sitesi (KSS) 1965, Sivas 6