ÇAMUR SUSUZLAŞTIRMA SNF FLOERGER KİMYA SAN. TİC. ve LTD. ŞTİ İnönü Mah. Muammer Aksoy Caddesi 37/B 34295 Sefaköy-Küçükçekmece İSTANBUL/ TÜRKİYE Tel: +90 212 549 96 40 Faks: +90 212 549 96 41 info@snfturk.com SNF FLOERGER ZAC de Millieux 42163 Andrézieux Cedex FRANSA Tel : + 33 (0)477 36 86 00 Faks : + 33 (0)477 36 86 96 floerger@snf.fr
2 3 d i z i n Su arıtma,günümüzde herkesçe bilinen ve gelişmiş tekniklerle uygulanan bir prosestir. Bir sonraki aşama bu proses sonucu çıkan çamurun miktarının en aza indirilmesidir. Elinizdeki kılavuz, SNF Floerger in organik polimerleriyle en uygun şekilde Çamur Susuzlaştırma yapılabilmesini temin etmek amacıyla gerekli parametreleri sunmak amacıyla hazırlanmıştır. DİZİN 1 2 3 Çamur tipleri ve karakterleri:.............................. 4 1.1. Çamurun kökeni:......................................... 4 1.2. Farklı çamur türleri:........................................ 4 1.2.1. Birincil çamur:.............................................. 4 12.2. Biyolojik çamur:............................................. 4 1.2.3. Karışık çamur:.............................................. 5 1.2.4. Çürütülmüş çamur:.......................................... 5 1.2.5. Fiziko-kimyasal çamur:........................................ 6 1.2.6. Mineral çamur:............................................. 6 1.3. Çamur susuzlaştırma prosesini etkileyen parametreler:................ 6 1.3.1. Konsantrasyon (g/l):........................................ 6 1.3.2 Organik madde içeriği (%):................................... 6 1.3.3. Çamurun kolloidal yapısı:...................................... 6 Susuzlaştırmada kullanılan kimyasallar:...................... 7 2.1. Mineral kimyasallar:........................................ 7 2.2.1. Demir tuzları:.............................................. 7 2.2.2. Kireç:.................................................... 7 2.2. Organik kimyasallar:........................................ 8 2.2.1. Flokülasyon (Çöktürme)...................................... 8 2.2.2. Kararsız partiküller:.......................................... 8 2.3. Susuzlaştırmayı etkileyen organik kimyasallar ve parametreleri:......... 9 2.3.1. Yük türü (+ ya da -):........................................ 9 2.3.2. Yük yoğunluğu (%):......................................... 9 2.3.3. Molekül ağırlığı (MW):..................................... 10 2.3.4. Molekül yapısı:........................................... 10 2.3.5. Monomer türü:........................................... 10 Dinamik koyulaştırma :................................. 11 3.1. Yüzdürme:.............................................. 11 3.1.1. Dolaylı yüzdürme:......................................... 12 3.1.2. Doğrudan yüzdürme:...................................... 11 3.1.3. Yüzdürme öncesi çamurun şartlandırılması:....................... 12 3.2. Yoğunlaştırma masası:...................................... 12 3.2.1 Çalışma prensibi:............................................ 13 3.2.2. Yoğunlaştırma masası öncesi çamurun şartlandırılması:.............. 13 3.3. Yoğunlaştırma tamburu, vidalı tambur.......................... 14 3.2.1 Çalışma prensibi:............................................ 14 3.2.2. Yoğunlaştırma masası öncesi çamurun şartlandırılması:.............. 14 3.4. Santrifüj:............................................... 17 3.4.1 Çalışma prensibi:............................................ 15 3.4.2 Santrifüj öncesi çamurun şartlandırılması:......................... 15 4 5 6 Belt filtre ile susuzlaştırma:............................. 16 4.1. Teçhizat ve çalışma prensipleri :............................... 16 4.2. Laboratuvar testleri:....................................... 17 4.2.1. Numune Alma:............................................ 17 4.2.2. Laboratuar ekipmanı:........................................ 17 4.2.3. Test prosedürleri:.......................................... 18 4.2.4. Sonuçların kontrolü ve analizi için parametreler:................... 18 4.3. Tesis testleri:............................................ 19 4.3.1. Bir testin ayarlanması:....................................... 19 4.3.2. Kontrol edilmesi gereken parametreler ve sonuçların değerlendirilmesi :. 19 4.4. Belt filtrelerin ayarı ve optimizasyonu :.......................... 19 4.4.1. Kötü drenaj:.............................................. 20 4.4.2. Çamur kayması (Sludge Creep):................................ 20 4.4.3. Düşük kek kuruluğu:........................................ 21 4.4.4. Özet:.................................................... 21 Santrifüj ile susuzlaştırma:.............................. 22 5.1. Teçhizat ve çalışma prensipleri:............................... 22 5.2. Laboratuvar testleri:....................................... 23 5.2.1. Numune Alma:............................................ 23 5.2.2. Laboratuvar ekipmanı:....................................... 24 5.2.3. Test prosedürleri:.......................................... 24 5.2.4. Kontrol edilmesi gereken parametreler ve sonuçların değerlendirilmesi:. 25 5.3. Tesis testleri:............................................ 25 5.3.1. Test prosedürü:............................................ 25 5.3.2. Takip edilmesi gereken parametreler ve sonuçların değerlendirilmesi:... 25 5.4. Santrifüjlerin ayarı ve optimizasyonu:.......................... 26 5.4.1. Koyu renkli sentrat:......................................... 26 5.4.2. Gri ve köpüklü sentrat:...................................... 26 5.4.3. Düşük kek kuruluğu:........................................ 27 5.4.4. Özet:.................................................... 27 Filtre presi ile susuzlaştırma:............................ 28 6.1. Teçhizat ve çalışma prensipleri:............................... 28 6.2. Laboratuvar testleri:....................................... 30 6.2.1. Numune Alma:............................................ 30 6.2.2. Laboratuar ekipmanı:........................................ 30 6.2.3. TTest prosedürleri:.......................................... 30 6.2.4. Kontrol edilmesi gereken parametreler ve sonuçların değerlendirilmesi:. 31 6.3. Tesis testleri:............................................ 32 6.3.1. Test Prosedürü:............................................ 32 6.3.2. Kontrol edilmesi gereken parametreler ve sonuçların değerlendirilmesi:. 32 6.4. Filtre preslerin ayarı ve optimizasyonu:......................... 32 6.4.1. Yapışkan kekler:............................................ 33 6.4.2. Bezin tıkanması:........................................... 33 6.4.3. Polimer verim kaybı:........................................ 33 d i z i n
1 4 5 ç a m u r t i p l e r i v e k a r a k t e r l e r i 1 Çamur Tipleri ve karakterleri Aşağıda sıralananları etkileyecek değişik özelliklerde birkaç çamur türü vardır: l Şartlandırma kimyasalının seçimi (katyonik flokülant, FeCl 3,kireç ) l Kullanılacak susuzlaştırma ekipmanının seçimi (filtrasyon, santrifüj ) seçimi Ayrıca yapılacak seçimde, çamurun son kullanım alanı da düşünülmelidir. (yakma, ziraat...) 1.1. Çamurun kökeni: Su arıtımı sürecinde, arıtılan su doğaya bırakılırken kirlilik sonucu meydana gelen ürünler sudan çıkarılmış olur. Kirlilikten meydana gelen bu ürünler arasında ayırt edilebilenler: l Doğal olarak süzülen veya fiziko-kimyasal arıtımdan gelen partiküller l Çözünmüş organik madde arıtımından gelen fazlalık mikroorganizmalar l Biyolojik olarak parçalanamayan (ayrıştırılamayan) mineral maddeler Tüm bu ürünleri içeren, az veya çok konsantrasyonda, askıda katı ürünlerden oluşan sonuç sıvıya çamur adı verilir. 1.2. Farklı çamur türleri: 1.2.1. Birincil çamur: Birincil çamur, çökeltme işleminden gelir. Bu yüzden, kolayca süzülebilen askıda katı taneciklerden oluşur: Büyük ve/veya yoğun tanecikler. Uçucu katı madde içeriği düşüktür. (yaklaşık % 55 ila % 60 VS=Uçucu Katı Maddeler) ve susuzlaşma yeterliliği mükemmeldir. Ayrıca bu tür çamurun susuzlaştırmadan hemen önce statik koyultma ile yoğunlaştırılması çok kolaydır. Sorun, bu çamurun çok kolay bir şekilde mayalanmasıdır. 1.2.2. Biyolojik çamur: BBiyolojik çamur, atık suyun biyolojik arıtımından gelir. Mikroorganizma karışımlarından oluşur. Genellikle bakteri olan bu mikroorganizmalar, exo polimerlerin sentezi yoluyla bakteri yumakları oluşturur. Arıtıcıdaki basit bir süzme işlemi, bakteriyel flokları arıtılmış sudan kolayca ayırır. Bu çökelmiş çamurun sadece bir kısmı susuzlaştırmaya gönderilir: Bir kısmı ise bakteri popülasyonunu korumak amacıyla reaktörde dolaştırılır. Basitleştirmek için, biyolojik çamurun farklı nitelikleri (uzatılmış havalandırma, düşük yük, yüksek yük ) arasında ayrım yapmayacağız; bunların temel özellikleri şöyledir: l Yüksek bir uçucu katı madde içeriği: Yaklaşık % 70 ila % 80 VS. l Düşük bir kuru katı muhtevası: 7 g/l ila 10 g/l. Çoğunlukla yüzdürme veya belt pres ile dinamik yoğunlaştırma gerektirir. l Susuzlaşma yeterliliği orta seviyededir. Kısmen VS ye(uçucu katı madde) bağlıdır. VS arttıkça suyu çamurdan ayırmak zorlaşır. 1.23. Karışık Çamur: Karışık çamur, birincil ve biyolojik çamurların karışımıdır. Karışım oranı, çoğunlukla aşağıdaki gibidir: l % 35 ila % 45 oranında birincil çamur. l % 65 ila % 55 oranında biyolojik çamur. Bu çamurun yapısal özellikleri diğer iki tür arasında olduğundan, bu karışım, daha kolay susuzlaştırılır. 1.2.4. Çürütülmüş çamur: Çürütülmüş çamur, bu çürütme sırasında (digestion) biyolojik dengeleme işlemi sonucu oluşur. Bu dengeleme işlemi, biyolojik veya karışık çamur üzerinde gerçekleştirilir. Farklı sıcaklıklarda (mezofilik veya termofilik) ve oksijenli veya oksijensiz (aerobik veya anaerobik) olarak yapılabilir. Bu dengeleme aşamasını takiben, çamurun özellikleri şöyledir; l Daha düşük bir uçucu katı madde içeriği: Yaklaşık % 50 VS. Çamurun mineralleşmesi, çürütme işlemi esnasında bir mineralleşme oluşur. l Kuru katı muhtevası yaklaşık 20 g/l ile 40 g/l arasındadır. l İyi bir susuzlaşma yeterliliğine sahiptir. 1.2.5. Fiziko-kimyasal çamur: Bu tür çamur, atık suyun fiziko-kimyasal arıtımının sonucudur ("Koagülasyon Flokülasyon broşürüne bakınız). Kimyasal arıtım ile üretilen floklardan oluşur. Bu çamurun özellikleri, doğrudan kullanılan kimyasallar (mineral veya organik koagülantlar) ile sudaki kirliliğin sonucudur. 1.2.6. Mineralli Çamur: Taş ocakları veya cevher zenginleştirme işlemleri gibi mineral işlemleri sırasında üretilen çamura bu isim verilmiştir. Bunların yapısı, temelde (killeri de içeren) muhtelif boyutlardaki mineral tanecikleridir. Yerçekimiyle çok iyi çökelme eğilimine sahiptirler ve sıklıkla çok yüksek konsantrasyonlar elde edilir. ç a m u r t i p l e r i v e k a r a k t e r l e r i
2 6 7 ç a m u r t i p l e r i v e k a r a k t e r l e r i Çamurla ilgili birkaç parametre ile susuzlaşma yeteneğini kolayca etkilemek mümkündür. Temel parametreler aşağıda sıralanmıştır: 13.1. Konsantrasyon (g/l): Çamur konsantrasyonu g/l cinsinden ölçülüp, şunları etkileyecektir: l l Flokülantın karışması. Çamurun konsantrasyonu arttıkça çamuru viskoz bir flokülant çözeltisinde (düşük flokülant konsantrasyonlarında meydana gelen bir olay) karıştırmak zorlaşır. Bu problemin çözümleri şöyledir: flokülantın seyreltilmesi, flokülantın akış yönünün aksi yönüne enjekte edilmesi, birden fazla noktadan flokülant enjeksiyonu, on-line karıştırıcı kullanımı. Flokülant Tüketimi. Çamurun konsantrasyonu arttıkça flokülantın tüketimi azalır. Bu, ancak karıştırma olması gereken şekilde yapılırsa doğrudur. 1.3.2. Organik madde içeriği (%): Organik madde muhtevası, VS(Uçucu katı madde) muhtevası ile karşılaştırılabilir. l l 1.3. Çamur susuzlaştırma işlemini etkileyen parametreler: VS(Uçucu katı madde) arttıkça susuzlaştırma zorlaşır. Elde edilen kuruluk ve mekanik özellikler düşük, flokülant tüketimi yüksek olacaktır. Çamurun VS(Uçucu katı madde) si yüksek olduğunda, daha iyi susuzlaştırma elde etmek amacıyla yoğunlaştırma işlemi eklenmesi tavsiye edilir. 1.3.3. Çamurun kolloidal yapısı: Çamurun kolloidal yapısının susuzlaştırma performansı üzerinde çok önemli bir etkisi vardır. Koloidal yapı arttıkça susuzlaştırma daha zor hale gelir. Çamurun kolloidal yapısını etkileyen dört faktör şunlardır: l Çamurun kökeni: 2 Susuzlaştırma Kimyasalları Çamur, genellikle yoğunlaştırma ve susuzlaştırma öncesi şartlandırılır. Çamurun arıtılabilirliğini sağlamak için iki tür şartlandırma kimyasalı kullanılır: l Demir tuzları ve kireç gibi mineral kimyasallar. Bu kimyasallar, sıklıkla filtre pres uygulamalarında kullanılır. l Koagülant ve flokülant gibi organik kimyasallar. Flokülantların en yaygın türü katyonik olanlardır. 2.1. Mineral kimyasallar: 2.1.1. Demir tuzları: Filtre presinden önce çamuru şartlandırmak için genellikle kireç ile birlikte Demir Klorür ve Demir Kloro-Sülfat kullanılır. Koloitleri koagüle ederek (böylece bağlı suyun miktarını düşürür) ve çökeltilerin (hidroksitlerin) mikro-flokülasyonu ile daha iyi filtrelenebilirlik sağlar. Demir tuzlarının dozu, çamurun kalitesine bağlı olarak kuru muhtevanın % 3 ü ile % 15 i arasındadır. Klasik demir tuzları + kireç prosesi ile karşılaştırıldığında üretilen çamurun hacmini düşürmek amacıyla demir tuzlarını organik koagülantlar (katyonik) ile birlikte kullanma yönünde eğilim vardır. 2.1.2. Kireç: Şartlandırma maddesi olarak kireç, sadece filtre pres uygulamalarında demir tuzlarıyla birlikte kullanılır. Çamura mineral bir yapı verir ve çamurun mekanik özelliklerini güçlendirir. (Filtrasyona karşı özel yüksek direnç). Kireç dozları, kuru muhtevanın % 15 i ile % 40 ı arasındadır. Açıklamalar: s u s u z l a ş t ı r m a k i m y a s a l l a r ı Birincil Çürütülmüş birincil Taze karışmış Çürütülmüş karışım Biyolojik Düşük koloidal yapı Yüksek koloidal yapı l Çamurun tazeliği: Çamurun kolloidal yapısı, fermantasyon seviyesi ile birlikte artacaktır (mikroplu çamur). l Atık suyun kökeni: Süt ve bira kökeni, çamurun kolloidal yapısını arttıracaktır. l Çamur geri dönüşü: Kötü kontrol edilmiş çamur dönüşü, çamurun kolloidal yapısını arttıracaktır. l l Ayrıca kireç, çamuru kararlı hale getirme amacıyla susuzlaştırmadan sonra da kullanılır. Filtrelemeye karşı özel direnç (r); keki oluşturan katı partiküllerin boyut, şekil ve aglomerasyon (bir araya toplanma) derecesine bağlıdır. Çamur konsantrasyonundan bağımsızdır.
8 9 s u s u z l a ş t ı r m a k i m y a s a l l a r ı 2.2. Organik kimyasallar: Katyonik flokülantlar çamur susuzlaştırmada kullanılan kimyasalların büyük çoğunluğunu oluşturur. 2.2.1. Flokülasyon mekanizması: Çamurun flokülasyonu, kararsızlaştırılmış taneciklerin flok denen yığınlarda toplandığı (aglomere olduğu) işlemdir. Flokülantlar, yüksek moleküler ağırlıkları (uzun monomer zincirleri) ve değişken iyonik yükleri ile zincirlerindeki kararsız hale getirilmiş partikülleri sabitler. Sonuç olarak su fazındaki partikül boyutu, flokülasyon safhasında flokların oluşumu ile birlikte artacaktır. Flok oluşumu su salınımına sebep olur. Böylece, su susuzlaştırma adımında kolayca atılır. 2.2.2 Kararsız hale getirilen partiküller: Kararsız hale getirilen partiküllerin kökeni çok değişkendir ve esas olarak çamurun yapısına bağlıdır. Flokülantın iyonik yükü çamurun içinde mevcut olan kararsız hale getirilmiş arıtılacak partiküllerin türüne göre seçilecektir. Bu nedenle çamurun türüne bağlı olacaktır (biyolojik, çürütülmüş, fizikokimyasal, mineral... 1 numaralı paragrafa bakınız). Uygulanacak ürünlerin yükü sıklıkla aşağıdaki şekildedir. l Mineralli çamur için düşük ile orta anyonik. l Fiziko-kimyasal çamur için düşük anyonik ila düşük katyonik. l Çürütülmüş ve birincil çamur için düşük katyonik. l Karışık çamur için orta katyonik. l Biyolojik çamur için yüksek katyonik. 2.3. Susuzlaştırmayı etkileyen organik kimyasalların parametreleri: Organik flokülantlar beş ana parametre ile karakterize edilir: l Yük türü l Yük yoğunluğu l Moleküler ağırlık l Moleküler yapı l Monomer türü Bunlar flokülantın ve sonuç olarak susuzlaştırmanın kalitesini etkileyecektir. 2.3.1. Yük türü (+ ya da -): Bir flokülantın yük türü partiküllerin türüne göre seçilir. Seçim genellikle aşağıdaki şekilde yapılır: - Mineral partikülleri yakalamak için anyonik (-) flokülantlar.. - Organik partikülleri yakalamak için katyonik (+) flokülantlar. Hangi yükün daha uygun olduğunu sadece bir laboratuvar testi belirleyebilir. 2.3.2. Yük yoğunluğu (%): Yük yoğunluğu, en düşük dozajda en iyi floklaşmayı elde etmek için gerekli olan (+) veya (-) yük miktarını temsil eder. Yük yoğunluğu arıtılacak çamur türüne bağlıdır. Kentsel çamur için, bu yük yoğunluğu esas olarak, çamurun içindeki Organik Madde içeriğine (OM) bağlı olarak değişir. OM genel olarak uçucu katı madde içeriğidir (VS). Daha fazla VS, daha fazla katyonik yük gerektirir. Birincil çamur susuzlaştırma Çürütülmüş çamur susuzlaştırma Karışık çamur susuzlaştırma Biyolojik çamur susuzlaştırma Kağıt endüstrisi çamur susuzlaştırma Endüstriyel atıksu Şeker endüstrisi Kömür yıkama İçme suyu için ham su arıtma Alüminyum içinde kırmızı çamur koyultma Alkalin çamur susuzlaştırma KATYONİK NON-İYONİK ANYONİK s u s u z l a ş t ı r m a k i m y a s a l l a r ı
3 10 11 s u s u z l a ş t ı r m a k i m y a s a l l a r ı 2.3.3. Moleküler ağırlık (MW): Polimer zincirinin uzunluğu olan moleküler ağırlığın seçimi susuzlaştırma için kullanılan ekipmanın türüne bağlıdır. Santrifüj için: Yüksek veya çok yüksek moleküler ağırlıkta flokülantlar en iyi neticeyi verirler. Filtreleme için: İyi bir drenaj elde etmek için en iyi netice düşük ile orta moleküler ağırlıktaki flokülantlar ile elde edilir. 2.3.4. Moleküler yapı: Flokülantların moleküler yapısı susuzlaştırma performansı ihtiyacına bağlı olarak değişir. Katyonik Flokülantlar l Lineer yapıda flokülantlar: dozda iyi performans alınır. l Dallı yapılar: doğru moleküler ağırlık seçildiğinde düşük orta dozajda mükemmel drenaj performansı alınır. l Çapraz bağlı yapılar: (***) yüksek dozajda ve istisnai drenaj gerektiğinde iyi performans alınır. KESİM DİRENCİ DİYAGRAMI DOĞRUSAL VEYA ÇAPRAZ BAĞLI YAPI? ÇAPRAZ BAĞLI POLİMERLERİN BLOKE YÜKLERİ DOĞRUSAL ÇAPRAZ-BAĞLI Bloke yükler KARIŞTIRMA 2.3.5. Monomer türü: Topak yapısı elde edilir DOĞRUSAL l Düşük dozaj l Geniş MW aralığı l Gücü düşük topaklar l Aşırı doz olasılığı AVANTAJLAR Erişilebilir yükler ÇAPRAZ-BAĞLI l Çok güçlü topaklar l Mükemmel drenaj l Yüksek topak kuruluğu DEZAVANTAJLAR l Yüksek dozaj Dinamik Yoğunlaştırma (Thickening) Çamurun dinamik olarak yoğunlaştırılması sistematik değildir. İki şekilde uygulanır: l Susuzlaştırmadan önce, Kuru katı madde İçeriğini artırmak ve susuzlaştırma adımını kolaylaştırmak için (daha az ekipman, daha az kimyasal.) l Toprağa serpmeden önce, hacmi azaltmak ve böylece kamyon yükü sayısının azalmasına sebep olmak. Çamuru dinamik olarak yoğunlaştırmak için dört tip ekipman kullanılır: yüzdürme, belt pres, Yoğunlaştırma tamburu ve santrifüj. 3.1. Yüzdürme (Flotasyon): Yüzdürme genelde arıtma tesisinden gelen biyolojik çamurun yoğunlaştırılmasında kullanılır. Prensip, mikro-kabarcıkların çamurun içindeki küçük parçacıklara bağlanmasıdır. Hava püskürtme ve basınçlandırma bu mikro-kabarcıkları oluşturur. Basınçlandırma şunlara uygulanabilir: l Basınçlandırıldığında çamura karıştırılan suyun alt akışı (Partiküller, daha düşük bir yoğunluğu sahip oldukları için bağlandıkları mikro-kabarcıklar ile yüzeyde yüzerler. Koyultulan çamur daha sonra üst akışla boşaltılır ve alt akış suyu tesise geri döner. l Ham çamur (Direkt flotasyon) 3.1.1. Dolaylı yüzdürme (Endirekt flotasyon): Hava doyum tankı Devridaim pompası Geçiş bölgesi İşlenmemiş çamur Sıyırma bölgesi Yüzdürülen çamur d i n a m i k y o ğ u n l a ş t ı r m a Flokülantları sentez yoluyla üretmek için kullanılan monomer türü aynı zamanda flokülasyonu da etkiler. Genelde iki farklı katyonik monomer kullanılır: l ADAM-MeCl: "Organik polimerlerin hazırlanması" broşürüne bakınız. l APTAC: Katyonik yüklerin hidrolizinden etkilenmez, kağıt endüstrisinde çamurun mürekkepten arındırılmasında bazen daha iyi sonuçlar verir. Hava Alt akış Tahliye vanası Beyaz su Ağır çamur Arıtma bölgesi Temas bölgesi Çökeltme bölgesi En sık rastlanan anyonik monomer sodyum akrilat'tır. Kompresör
12 13 d i n a m i k y o ğ u n l a ş t ı r m a 3.1.2. Doğrudan yüzdürme: Hava Kompresör İşlenmemiş çamur Tahliye vanası Geçiş bölgesi Sıyırma bölgesi Ağır çamur Çökeltme bölgesi Yüzdürülen çamur Arıtma bölgesi Temas bölgesi 3.1.3. Yüzdürme öncesi çamurun şartlandırılması: Çamurun yüzdürme öncesi bir organik polimer ile şartlandırılması gerekmez ancak daha iyi bir alt akış elde etmek için mutlak tavsiye edilir. TEMEL PARAMETRELER LABORATUVAR PROSEDÜRÜ/İŞ TABLOSU TAVSİYELER LABORATUVAR TESTLERİ l Topak büyüklüğü l Taşma kalitesi l Topak oluşum hızı l Topakların kesim direnci Kavanoz testi metodu Laboratuvar testleri - Pıhtılaştırma Topaklandırma l Çamur için en iyi yük yoğunluğunu seçin. l Endüstriyel olarak test etmek için birkaç moleküler ağırlık seçin. Doğrudan yüzdürme için yüksek bir moleküler ağırlık kullanın. l Çamur akışı l Polimer akışı TESİS TESTLERİ l Enjeksiyon noktası l Yakalama oranı l Yüzdürülen çamur konsantrasyonu / / l Polimer dozaj 0.2 ve 1.0 kg/ kuru katı madde ton (0,4 ve 2 lbs/dt) arasında olmalıdır. l Polimerin enjeksiyon noktası temel bir unsurdur ve yakalama oranı buna bağlı olacaktır. Flokülasyon sonucu serbest kalan su, kayışın gözeneklerinden tahliye olur. (Drenaj) Suyun drenaj ile elenmesi (filtrat), çamurun taşıyıcı kayışın sonunda yoğunlaşmasına sebep olur. Kayışın üzerinde bulunan çitler drenajının yerçekimi etkisi ile iyileştirilmesini yardımcı olurlar. Kayış, gözeneklerin tıkanmasını engellemek için sürekli olarak basınçlı su ile temizlenmelidir. Koyulaştırılan çamur susuzlaştırmadan önce geçici bir depolama tankına gönderilirken süzüntü suyu(filtrat) sürecin başına geri döndürülür. 3.2.1. İşleyiş prensibi: Çamur + Polimer Flokülatör Kılavuz Süzüntü Çitler Temizleme rampası Koyultulmuş çamur 3.2.2. Yerçekimi Belti öncesi çamurun hazırlanması: TEMEL PARAMETRELER LABORATUVAR PROSEDÜRÜ/İŞ TABLOSU LABORATUVAR TESTLERİ l Drenaj hızı l Süzüntü kalitesi l Flok oluşum hızı Belt Pres ve Yerçekimi Belti için laboratuvar değerlendirmesi Laboratuvar testleri Yerçekimi Belti & Belt Pres l Çamur akışı l Polimer akışı TESİS TESTLERİ l Enjeksiyon noktaları l Kayış hızı l Kayışın temizlenmesi l Flokülatör hızı l Yoğunlaştırılmış çamur konsantrasyonu l Süzüntü kalitesi / Yerçekimi Belti & Belt Pres performans çizelgesi d i n a m i k y o ğ u n l a ş t ı r m a 3.2. Yerçekimi Belti (Gravity Belt): Belt üzerinde organik bir flokülantin kullanılması çok önemlidir. Flokülant suyun drenajını hızlandıracaktır ve suyun çamur ile belt in içinden akmasını sağlayacaktır. Flokülant verilmiş olan çamur sabit bir hızda hareket eden filtreleme bantının üzerinden akar. TAVSİYELER l Çamur için en iyi yük yoğunluğunu seçin. l Drenaja en uygun moleküler ağırlığı seçin. l Polimer dozaj 3,0 ile 10.0 kg/ kuru katı madde ton (6 ile 20 lbs/dt) arasında olmalıdır. l Polimerin enjeksiyon noktası drenaj hızına da etki eden en temel unsurdur. l Su hattını dikkatli bir şekilde kontrol edin.
14 15 d i n a m i k y o ğ u n l a ş t ı r m a 3.3. Yoğunlaştırma tamburu (Thickener), vida tamburu: Prensip yerçekimi belti ile aynıdır: çamurun bir flokülant ile dozlanması, çamurun içindeki suyun serbest kalması, serbest kalan suyun bir ızgara yoluyla yerçekimi drenajı. Vida tamburu durumunda, tek fark çamurun bir Arşimet vidası ile taşınmasıdır. 3.3.1 Çalışma prensibi: Çamur + Polimer Süzüntü Değişken hızlı flokülatör Temizleme rampası Yoğunlaştırılmış çamur 3.3.2 Yoğunlaştırma tamburu öncesi çamurun hazırlanması: TEMEL PARAMETRELER LABORATUVAR PROSEDÜRÜ/İŞ TABLOSU LABORATUVAR TESTLERİ l Drenaj hızı l Kesim direnci l Süzüntü kalitesi l Flok oluşum hızı Belt presi ve Yerçekimi belti için laboratuvar değerlendirmesi + santrifüj için laboratuvar değerlendirmesi Laboratuvar testleri Yerçekimi Belti & Belt Pres + Laboratuvar denemeleri - Santrifüj TESİS TESTLERİ l Çamur akışı l Polimer akışı l Enjeksiyon noktaları l Vida hızı l Izgara temizliği l Yoğunlaştırılmış çamur konsantrasyonu l Süzüntü kalitesi / Yerçekimi Belti & Belt Pres performans çizelgesi 3.4. Santrifüj: Santrifüj metodu önceki metotlardan tamamen farklıdır. Santrifüj işlemi, katı/sıvı ayrışımını yerçekimi ile zorlamak yerine Merkezkaç Kuvveti ile zorlamaktır. Bu kuvvet yüksek bir hızda dönen (2500-3500 rpm) bir konik-silindir hazne içinde oluşturulur. Çamur partikülleri hazneye ters yönlü olarak preslenir ve hazneden çok az daha fazla (birkaç rpm) hızla dönen bir vida ile santrifüjün dışına taşınır. 3.4.1. Çalışma prensibi: Çamur + Polimer Süzüntü veya arıtılmış su Yoğunlaştırılmış çamur Hazne 3.4.2. Santrifüj öncesi çamurun şartlandırılması: TEMEL PARAMETRELER LABORATUVAR PROSEDÜRÜ/İŞ TABLOSU TAVSİYELER LABORATUVAR TESTLERİ l Kırılma direnci l Süzüntü kalitesi l Topak oluşum hızı Santrifüj için laboratuvar değerlendirmesi Vida Laboratuvar testleri - Santrifüj l Çamur için en iyi yük yoğunluğunu seçin. l Flokların kırılma direncine en uygun moleküler ağırlığı seçin. TESİS TESTLERİ l Çamur akışı l Polimer akışı l Enjeksiyon noktaları l Vida ve/veya torkun bağıl hızı l Yoğunlaştırılmış çamur konsantrasyonu l Süzüntü kalitesi / Santrifüj performans çizelgesi l Polimer dozaj 3,0 ve 8,0 kg/kuru katı madde ton (6 ve 16 lbs/dt) arasında olmalıdır. l Yoğunlaştırılmış çamur kalitesini kontrol edin. d i n a m i k y o ğ u n l a ş t ı r m a TAVSİYELER l Çamur için en iyi yük yoğunluğunu seçin. l Drenaja en uygun moleküler ağırlığı seçin. l Polimer dozaj 3,0 ile 10.0 kg/kuru katı madde ton (6 ile20 lbs/dt) arasında olmalıdır. l Yoğunlaştırılmış çamur kalitesini kontrol edin.
4Belt filtre ile susuzlaştırma 16 17 b e l t f i l t r e i l e s u s u z l a ş t ı r m a 4 Belt Filtreleri (Belt Filtre Presleri, BFP) iki filtre kayışı arasında sürekli bir çamur susuzlaştırması sağlar. 4.1. Ekipman açıklaması ve çalışma prensibi: Farklı belt filtreler bulunmaktadır ancak tamamı aşağıdaki özelliklere sahiptir: l Flokülatör: Çamur, drenaj bölgesine ulaşmadan önce polimer ile dozlanır. Çamurflokülant karışımı hazırlandıktan sonra, çamur filtre kayışı üzerine eşit olarak dağıtılır. Bu esnada çamur, floklar ve floklar arasında serbest olarak bulunan sudan oluşmaktadır. l Yerçekimi drenaj bölgesi: Floklandırılmış çamurun suyu, alt kayış olarak tabir edilen ilk kayışta sadece yerçekimi kullanılarak ayrılmaya başlar. Kayışın üzerinde bulunan çitler drenaja yardımcı olurlar. Bu bölgede, flokülantlama ile serbest bırakılan suyun çoğunluğunun atıldığı yere uygun olan bir su hattı oluşturulur. l Aşamalı basınç bölgesi: Çamur, flokülasyon ile serbest bırakılan suyun drenajını takiben, iki filtre kayışı arasında preslenir. Üst kayışa ulaşması ile birlikte aşamalı basınçlandırma gerçekleşir: - Düşük basınç belt filtreler için 4 bar'a kadar. - Orta basınç belt filtreler için 5 bar'a kadar. - Yüksek basınç belt filtreler için 7 bar'a kadar. l Kek sıyırma bölgesi: Preslenmiş çamur daha katı bir durumdadır. Buna çamur kalıbı veya basitçe kek denir. Kek, bu seviyede ayrılan iki kayışın yüzeyinden sıyrılır. l Yüksek basınçlı yıkama istasyonu: 7 ila 8 bar (100 ila 120 PSI) basınç altındaki bir püskürtücü kümesi sürekli olarak her bir kayışı temizler. l Yüksek basınçlı yıkama istasyonu: 7 ila 8 bar (100 ila 120 PSI) basınç altındaki bir püskürtücü kümesi sürekli olarak her bir kayışı temizler. Kek Flokülatör Kazık çit Üst kayışa erişim Aşamalı basınç bölgesi Kaydırma silindiri Temizleme rampası Çamur + polimer 4.2. Laboratuar testleri: 4.2.1. Örnekleme: Arıtılacak çözelti. Çamurun temsili bir örneği alınmalıdır. Bunu başarmak için, örnek polimer enjeksiyon noktasından hemen önce alınmalı ve laboratuvar testleri örneklemeden sonra hızla bir şekilde yapılmalıdır.(çamurun durumu zaman içinde değişiklik gösterebilmektedir.). Polimer dozajının DS'nin (Kuru Katı Madde İçeriği) bir fonksiyonu olması sebebi ile, çamurun kuru katı madde içeriğinin (DS) analizi de yapılmalıdır. Polimer. Mevcut tüm ürünleri (susuzlaştırma uygulamaları için 200'den fazla) test etmek gerekmemektedir, bir ön inceleme yeterli olacaktır. Aynı moleküler ağırlığa sahip bir dizi ürünü test ederek iyonik yükü seçilmelidir: Anyonik tozlar için FLOPAM TM AN 900 SH Serisi ve katyonik tozlar için FLOPAMTM FO 4000 SH. 4.2.2. Laboratuar ekipmanı: Boşaltılan suyun hacmini, zamanın bir fonksiyonu olarak analiz etmek için gerekli olan asgari ekipman aşağıdaki gibidir: l 400 ml beher kapları l 90 mm çapında buchner hunisi. l 90 mm çapında Belt Filtre bezi l 250 ml dereceli tüp l Kronometre Boşaltılan süzüntünün ağırlığını ölçen, tekrarlanabilir bir drenaj kontrolü, bilgisayara bağlı bir terazi ile yapılabilmektedir. Drenajın ilk 10 saniyesi en çok önem teşkil etmesi nedeniyle, bu drenaj testinin bilgisayar yardımı ile yapılması tavsiye edilir. b e l t f i l t r e i l e s u s u z l a ş t ı r m a Süzüntü Not: Polimer çözeltilerin hazırlanması için gerekli olan ekipmanların bir listesi için "Organik Polimerlerin Hazırlanması" adlı broşürüne bakınız.
18 19 4.2.3. Test prosedürleri: 4.3. Tesis testleri: b e l t f i l t r e i l e s u s u z l a ş t ı r m a Bu bölümün amacı bir test prosedürünü düzenlemek değil, mevcut tüm prosedürler için gerekli ve ortak olan temel unsurları açıklamaktır. Belt filtresi ile susuzlaştırmaya en uygun polimer(ler)in seçimi iki adımda yapılır. l İyonik yükün seçimi: Aynı moleküler ağırlığa ve farklı iyonik yüklere sahip olan polimerler farklı dozaj seviyelerinde karşılaştırılır. (düşük, optimum ve yüksek). Optimum polimer dozajının belirlenmesi ilk önce yapılmalıdır. Bunu yapmak için, orta sınıf polimer bir beher kabından diğerine dökerek çamur üzerinde test edilir. İlk dozaj çamur konsantrasyonunun fonksiyonudur (örn. 200 ml 30g/l çamur içinde 5 ml 3g/l çözelti). Eğer bu dozajda iyi bir floklaşma oluşursa, test daha düşük bir dozajda tekrarlanır (örn. 1ml). Eğer flok oluşumu kötü ise veya oluşmuyorsa ilk dozajı yükseltilerek tekrarlanır. (+1ml). Asgari dozaj flokların oluştuğu en düşük dozajdır. Daha sonra, polimerler yukarıda belirlenen asgari dozaj ile başlayarak ve bir beher kaptan diğerine aynı sayıda dökerek test edilir. Sonuçların yorumlanması iki kritere dayandırılabilir: l En iyi flokülant asgari sürede suyu en fazla serbest bırakandır. l Süzüntünün kalitesi de göz önünde bulundurulmalıdır. l Moleküler ağırlığın seçilmesi: Aynı iyonik yüke ve farklı moleküler ağırlığa sahip flokülantlar, aynı metot ile test edilirler. Bir beher kaptan diğerine dökme sayısı, çamurla karıştırılacak olan polimerin kapasitesinin belirleyicisidir. 4.2.4. Sonuçların kontrolü ve analizi için parametreler: Kontrol edilecek temel parametreler şunlardır: l İlk 10 saniyedeki drenaj hızı l Süzüntü kalitesi l Düşük, optimum ve yüksek dozajlarda polimerin etkinliği l Çamurun içindeki polimerin karışma yeterliği. Tüm bu veriler, sonuçları seçilen kriterler açısından analiz etmek amacıyla bir çizelgede derlenir. Endüstriyel testler laboratuvar test seçimini onaylamak için yapılır. 4.3.1. Bir testin ayarlanması: Test süresince atığın kalitesi ve akışı mümkün olduğunca tipik olmalıdır. Reaktiflerin hazırlanması eksiksiz yapılmalıdır ("Organik Polimerlerin Hazırlanması" broşürüne bakınız). Reaktifin hazırlanması, enjeksiyon noktaları... laboratuvar sonuçlarına göre seçilmelidir. 4.3.2. Sonuçların takibi ve analizi için parametreler: Takip edilecek ana parametreler operatör tarafından hedeflenen sonuçlara dayanır. En sık karşılaşılanları şunlardır: l Flokülant Kütle Akışı (kg/h, Ibs/HR) l Çamur Kütle Akışı (kg/h, Ibs/HR) l Çamur Konsantrasyonu (g/l, %) l Enjeksiyon noktaları l Ekipman parametreleri: kayış hızları, flokülatör hızı, basınç l Flok Boyutu l Drenaj l Kek kuruluğu (%) l Süzüntü kalitesi (Askıda Katı Maddelerin g/l, mg/l değerleri) 4.4. Belt filtreyi en uygun hale getirme: Çamur flokülasyon kalitesi nihai sonuçlarda asıl rolü oynar: çamur akışı, süzüntü kalitesi, kekin kuruluğu. Belt filtrelerde, drenaj bölgesindeki flokülasyon kalitesini kontrol etmek kolaydır. Üç ana işletim problemi şunlardır: l Kötü drenaj: Çamur, suyu yeterince boşaltılmadan aşamalı basınç bölgesine ulaşır. l Çamur kaçması: Çamur, basınç bölgesinde kayışın yanlarına kaçma eğilimindedir. l Düşük kek kuruluğu: Çamur keklerinin kuru katı madde içeriği çok düşüktür. b e l t f i l t r e i l e s u s u z l a ş t ı r m a
20 21 4.4.1. Kötü drenaj: 4.3.3. Düşük kek kuruluğu: b e l t f i l t r e i l e s u s u z l a ş t ı r m a Drenaj yetersiz olduğunda aşağıdaki parametreler kontrol edilmelidir: Karıştırma koşulları: Çamurun flokülant ile karıştırılması, en iyi flok boyutunu elde etmek için optimum düzeyde olmalıdır. Bunu başarabilmek için gerekli olanlar: l İyi bir karıştırma yoğunluğuna sahip olmak: flokülatör hızı. l En iyi enjeksiyon noktasının belirlenmesi: çamur pompasından önce veya sonra veya flokülatörün içinde veya birkaç enjeksiyon noktasına sahip olunması... l Kayış üzerindeki çamur dağılımının kontrol edilmesi. Kayışın temizlenmesi: Eğer beltler kendi başlarına çok temiz değilse, gözenekler tıkandığı için iyi bir drenaja sahip olmak imkansızdır. Bu yüzden aşağıdaki parametreler kontrol edilmelidir: l Temizlik suyunun akışı çok düşük olabilir l Temizlik suyunun basıncı çok düşük olabilir l Temizleme delikleri bloke olmuş olabilir Kayış basıncı da gözeneklerin tıkanmasını etkileyebilir. Daha fazla basınç daha fazla çamurun beltin içine gitmesi ve onu kirletmesi demektir. Akış: Eğer flokülasyon kalitesi optimum düzeyde değilse, drenaj düşük olacaktır. Çamur ve flokülant akışlarının ayarlanması gereklidir. Flokülantın sonradan seyreltilmesi de önemli bir adımdır; bu aynı zamanda çamurun içinde daha iyi dağılmasına izin verir. 4.4.2. Çamur kaçması: Susuzlaştırılması güç olan ve basınca hassas biyolojik çamurda sıklıkla çamur kaçması (sıkılarak çıkarmak) olur. Bu durumda üç parametre değiştirilmelidir: Flokülasyon: En iyi sonuç için optimum dozaj gereklidir. Optimum dozajı belirlemek için, asgari dozaja indirin ve yavaşça artırın. Yapılandırılmış polimerler daha iyi bir drenaj ve flok yapısı elde etmek için kullanılabilir. Drenaj: Suyun daha hızlı serbest bırakılması, basınç bölgesine ulaşırken daha kuru çamur demektir. Azami su salımı elde etmek için ilk drenajın kontrol edilmesi ve kayışların temizlenmesi bu problemi çözüme ulaştıracaktır. Aşağıdaki parametreleri değiştirirken bazen daha iyi bir kuruluk elde etmek mümkündür: l Karıştırma koşulları l Kayış hızı ve gerginliği l Polimer seçimi Karıştırma koşulları: Karışım iyi değilse, kuruluk düşük olabilir. Karıştırma koşullarının ve enjeksiyon noktalarının tekrar düzenlenmelidir. Belt hızı ve gerginliği: Belt hızı yüksek ise, drenaj zamanı kısadır. Hız düşürüldüğünde, drenaj zamanı uzar ve böylece daha iyi bir drenaj elde edilir. Belt basıncı, iyi bir kuruluk elde etmek için önemli bir etmendir. Belt basıncı artırarak daha iyi bir susuzlaştırma elde edilebilir. Polimer seçimi: Doğru bir polimer seçimi en iyi sonuçları verecektir. Moleküler ağırlığın değiştirilmesi, polimerin yapısı ve dozajı; tüm bu parametreler laboratuvar testlerinde daha önce seçilse de bir tesis ölçeğinde optimize edilebilir. Kekin kalınlığı: Kekin kalınlığı, çamurun esas özelliğini göz önünde bulundurarak ayarlanmalıdır. 4.4.4. Ayarlanabilir parametrelerin özeti: PARAMETRELER KEK KURULUĞU ASKIDA KATI MADDELER ÇAMUR AKIŞI POLİMER AKIŞI BELT HIZI BELT GERGİNLİĞİ b e l t f i l t r e i l e s u s u z l a ş t ı r m a Çamur besleme: Yüksek bir katı madde İçeriği kaymaya neden olabilir. Çamur akışının azaltılması, drenaj bölgesinin genişliğinin azaltılması ve kek kalınlığının optimize edilmesi kontrol edilecek parametrelerdir. Not: parametredeki bir yükselmeyi gösterir ve kuruluk ve askıda katı maddelerin eğilimini belirtir, Örneğin, çamur akışı yükseldiğinde, kek kuruluğu düşer ve süzüntü içindeki askıda katı maddeler artar.
5Santrifüj ile susuzlaştırma 22 23 s a n t r i f ü j i l e s u s u z l a ş t ı r m a 5 Santrifüj ile susuzlaştırma birkaç bin gs.'lik Merkezkaç kuvveti kullanılarak elde edilir. 5.1. Ekipman açıklaması ve çalışma prensibi: Aynı zamanda merkezkaç dekantörü olarak da bilinen santrifüjün prensibi, katı-sıvı ayrımını hızlandırmak için merkezkaç kuvveti kullanmaktır. Basit olarak santrifüj, kendi ekseni üzerinde arıtılmış su ile birlikte yatay olarak dönen, susuzlaştırılmış çamuru arşimet vidası kullanarak tahliye eden, bir konik silindir dekantör olarak tanımlanabilir. Dönüş,katı partiküller üzerinde bir merkezkaç gücü uygulayarak haraketlerini hızlandırmaktadır. Uygulamada, floküle edilmiş çamur bir enjeksiyon borusu ile santrifüj haznesinin içine enjekte edilir. Hazne yüksek bir dönüş hızına (3500 rpm) sahiptir ve partiküller arıtma bölgesinde, haznenin yan bölümleri üzerinde düzleştirilir. Daha sonra partiküller, bir arşimet vidası ile çamur kurutma bölgesi, olarak tabir edilen haznenin sonuna itilir. Arıtılan su (filtrat), haznenin diğer ucunda taşma yolu ile boşaltılır. Çamur + Polimer Süzüntü veya arıtılmış su Çamur keki Hazne Vida Santrifüj ile susuzlaştırmaya özel bazı parametreler, laboratuvar ve endüstriyel testler sırasında polimer seçimini etkilediği için, göz önünde bulundurulmalıdır. l Diyafram çapı: Bu parametre arıtılmış suyun(filtrat) çıkış deliğinin çapına karşılık gelir. Diyafram çapı, yüksekliği ayarlanabilen bir seri plaka ile kontrol edilir. Haznenin içinde bir sıvı halkası oluşturulur, kalınlığı hazne yüzeyinin ile plakanın ucu arasındaki mesafeye eşittir. Daha küçük diyafram çapı, daha kalın bir sıvı halkası oluşturmaktadır. Diyafram çapı, arıtılmış su(filtrat) temizliği ile çamur kuruluğu arasındaki en verimli noktayı elde etmek için seçilir. l Bağıl hız: Bağıl hız, hazne ve merkezde bulunan arşimet vidası arasındaki dönüş hızı farkıdır. Bağıl hız ile çamur çıkış hızı birebir orantılı olup, bağıl hızın artması ile çamur çıkışı da artacaktır. l Tork: Tork çamurun vida üzerine uyguladığı basıncını ölçer. Bu basınç vida ekseni üzerinde torsiyon oluşturur. Bu torsiyon, torku vermesi için ölçülür. Vida üzerindeki çamur basıncı ne kadar yükselirse, tork değeri de benzer oranda yükseliş gösterecektir. Not: Bu tork ölçümünün sadece bir örneğidir. Tork ve bağıl hız birbirine bağlıdır. Bağıl hızdaki bir yükseliş torku düşürecek ve çamurun çıkışını hızlandıracaktır. Yüksek performans santrifüjler çamur kuruluğunu artırır. Çamurun santrifüj içinde daha uzun süre kalmasına izin veren taşıyıcı vidalardan oluşan farklı bir yapıya sahiptirler. 5.2. Laboratuar testleri: 5.2.1. Örnekleme: Arıtılacak çözelti: Çamurun temsili bir örneği alınmalıdır. Bunu başarmak için, örnek polimer enjeksiyon noktasından hemen önce alınmalı ve laboratuvar testleri örneklemeden sonra hızla bir şekilde yapılmalıdır.(çamurun durumu zaman içinde değişiklik gösterebilmektedir.). Polimer dozajının DS'nin (Kuru Katı Madde İçeriği) bir fonksiyonu olması sebebi ile, çamurun kuru katı madde içeriğinin (DS) analizi de yapılmalıdır. Polimer: Mevcut tüm ürünleri (susuzlaştırma uygulamaları için 200'den fazla) test etmek gerekmemektedir, bir ön inceleme yeterli olacaktır. Aynı moleküler ağırlığa sahip bir dizi ürünü test ederek iyonik yükü seçilmelidir: Anyonik tozlar için FLOPAM TM AN 900 SH Serisi ve katyonik tozlar için FLOPAMTM FO 4000 SH. s a n t r i f ü j i l e s u s u z l a ş t ı r m a
24 25 5.2.2. Laboratuar ekipmanı: 5.2.4. Sonuçların kontrolü ve analizi için parametreler: s a n t r i f ü j i l e s u s u z l a ş t ı r m a Boşaltılan suyun hacmini, zamanın bir fonksiyonu olarak analiz etmek için gerekli olan asgari ekipman aşağıdaki gibidir: l 400ml beher kapları l Bıçakları olan mekanik karıştırıcı l Kronometre Not: Polimer çözeltilerin hazırlanması için gerekli olan ekipmanların bir listesi için "Organik Polimerlerin Hazırlanması" broşürüne bakınız. 5.2.3. Test prosedürleri: Bu bölümün amacı bir test prosedürü düzenlemek değil, mevcut tüm prosedürler için gerekli ve ortak olan temel unsurları açıklamaktır. Santrifüj ile susuzlaştırmaya en uygun polimer(ler)in seçimi iki adımda yapılır. l İyonik yükün seçimi. Aynı moleküler ağırlığa ve farklı iyonik yüklere sahip olan polimerler farklı dozaj seviyelerinde karşılaştırılır. (düşük, optimum ve yüksek). Optimum polimer dozajının belirlenmesi ilk önce yapılmalıdır. Bunu yapmak için, orta sınıf polimer mekanik mikser yardımıyla çamurla karıştırılır. İlk dozaj çamur konsantrasyonunun fonksiyonudur (örn. 200 ml 30g/l çamur içinde 5 ml 3g/l çözelti). Eğer bu dozajda iyi bir topaklanma oluşursa, test daha düşük bir dozajda tekrarlanır (örn. 1ml). Eğer flok oluşumu kötü ise veya oluşmuyorsa ilk dozajı yükseltilerek tekrarlanır. (+1ml). Asgari dozaj flokların oluştuğu en düşük dozajdır. Daha sonra diğer polimerler, yukarıda belirlenen +%15 asgari dozaj ile başlayarak test edilir. Sonuçların yorumlanması iki kritere dayandırılabilir: l En iyi flokülant en uzun karıştırma süresinden sonra en büyük topağı oluşturandır. l En iyi flokülant, en iyi şekilde tekrar flokülasyon sağlayan polimerdir. (Tekrar flokülasyon, flokları tamamen kırıldıktan sonra, ilk dozajın %20'si eklenip karıştırılarak sağlanabilmektedir.). l Moleküler ağırlığın seçilmesi. Aynı iyonik yüke ve farklı moleküler ağırlığa sahip flokülantlar, aynı metot ile test edilirler. Kontrol edilecek temel parametreler şunlardır: l Flok kırılma direnci l Tekrar Flokülasyon l Su kalitesi (Filtrat) l Katılım/Inkorporasyon Tüm bu veriler, sonuçları seçilen kriterler açısından analiz etmek amacıyla bir çizelgede derlenir. 5.3. Tesis testleri: Endüstriyel testler laboratuvar test seçimini onaylamak için yapılır. 5.3.1. Bir testin hazırlanması: Test süresince atığın kalitesi ve akışı mümkün olduğunca tipik olmalıdır. Reaktiflerin hazırlanması eksiksiz yapılmalıdır ("Organik Polimerlerin Hazırlanması" broşürüne bakınız). Reaktifin hazırlanması, enjeksiyon noktaları... laboratuvar sonuçlarına göre seçilmelidir. 5.3.2. Sonuçların takibi ve analizi için parametreler: Takip edilecek ana parametreler operatör tarafından hedeflenen sonuçlara dayanır. En sık karşılaşılanları şunlardır: l Flokülant kütle akışı (kg/h, Ibs/HR) l Çamur kütle akışı (kg/h, Ibs/HR) l Çamur konsantrasyonu (g/l, %) l Enjeksiyon noktası l Ekipman parametreleri: tork, bağıl hız l Kuruluk (%) l Su kalitesi (Filtrat)(Askıda Katı Maddelerin g/l, mg/l değerleri) Bu sonuçları analiz etmek için, işlenen hacim veya kuru katı madde tonu başına kimyasal tüketimi hesaplamak amacıyla tüm verileri bir çizelge içinde derlemek faydalıdır. Bu çizelge aynı zamanda performans maliyetlerinin hesaplanmasına izin verir. s a n t r i f ü j i l e s u s u z l a ş t ı r m a
26 27 5.4. Santrifüjlerin optimize edilmesi: Polimer akışı: Köpüğün varlığı aşırı polimer dozajını gösterebilir. Ayrıca, aşırı polimer dozajı partikülleri yeniden dağıtır. Polimer dozajının azaltılması için gerekli testler yapılmalıdır. s a n t r i f ü j i l e s u s u z l a ş t ı r m a Her şey boruların veya makinenin içinde yer aldığı için, bir santrifüj üzerindeki flokülasyon kalitesini kontrol etmek belt filtresine göre çok daha zordur. Floklar santrifüj içinde önemli bir güce maruz kalır. (2000g ila 4000g). Eğer polimer iyi seçilmemiş veya dozajı iyi ayarlanmamışsa floklar hızla dağılabilir. Üç ana işlem problemi şunlardır: l Arıtılmış siyah su (filtrat): Arıtılmış su sıra dışı koyu bir renge sahiptir. Bu renk diyaframdan taşma yolu ile boşaltılan suda mevcut olan birçok partikülün işlemin başına geri dönüyor olması nedeniyle oluşur. l Gri, köpüklenen arıtılmış su: Sadece aşırı derecede köpüklenme bir problem belirtisidir. Santrifüjün içindeki yüksek karıştırma seviyesi sebebi ile hafif bir köpük oluşumu normaldir. Gazdan arındırma işlemi köpük oluşumunu engelleyecektir l Düşük kuruluk: Çamur kekinin, beklenen katı madde içeriğinden daha azına sahip olmasıdır. 5.4.1. Arıtılmış siyah su: Arıtılmış su çok fazla katı maddeye sahipse, aşağıdaki noktalar kontrol edilmelidir: Katı madde akışı: Her bir santrifüj belirli bir katı madde akış yükü için tasarlanmıştır. Aşırı yüklenmesi durumunda, santrifüj düzgün çalışamayacaktır. Bağıl hız: Bağıl hızın azaltılması, çamurun santrifüj içinde daha uzun süre kalmasına neden olacaktır. Floklara uygulanan basıncın onları dağıtmak için daha fazla zamanı olacak ve bu durum partiküller arıtılmış su ile dışarı çıkmasına neden olacaktır. Bağıl hızın artırılması arıtılmış suyu temizlenmesini sağlayacaktır. Polimer akışı: Floklar, santrifüjün içindeki basınca ve vida ile oluşturulan kesme işlemine yeterli direnç gösterecek kadar katı olmalıdır. Eğer santrifüjün içinde bir flok dağılımı gözleniyorsa, polimerin dozajı partiküllerin yeniden flokülasyon yapması için yeteri kadar yüksek olmalıdır. Bir santrifüj uygulamasının polimer dozajı her zaman belt filtrelerinden daha yüksektir. 5.4.2. Gri, köpüklü arıtılmış su: Gri, köpüklü su görülmesi durumunda ayarlanması gereken parametreler. Not: Gri bir renk, polimerin çamura iyi adapte olamadığını, polimerin yanlış seçilmiş olduğunu ve/veya polimerin çamurla kötü karıştığının göstergesi olabilir. 5.4.3. Düşük kek kuruluğu: Aşağıdaki parametrelerin ayarlanması kekin kuruluğunu iyileştirebilir: Tork: Torkun ve/veya bağıl hızın çamur konsantrasyonuna göre ayarlanması sistematik olmalıdır. Sıvı halkası: Santrifüjün konik bölümündeki su seviyesi daha düşük olacağından, daha küçük sıvı contası çapı çamurun daha iyi kurumasını sağlayacaktır. Flok istikrarı: Flok istikrarı, dahil olan yüksek kesim güçleri sebebiyle bir santrifüjün performansındaki temel parametredir. SNF, en iyi istikrarı ve optimum tekrar flokülasyonu sağlamak için bir dizi emülsiyon katyonik flokülant geliştirmiştir. 5.4.4. Ayarlanabilen parametrelerin özeti: PARAMETRELER KEK KURULUĞU ASKIDA KATI MADDELER ÇAMUR AKIŞI POLİMER AKIŞI TORK BAĞIL HIZ s a n t r i f ü j i l e s u s u z l a ş t ı r m a Kütle akışı: Katı maddelerin yeterli olmaması, santrifüjü yeterli bir torku sürdürebilmesi için bağıl hızını düşürmeye zorlar. Bu durumda polimer dozajını ve çamur kalitesine ayarlamak gereklidir. Tork: Eğer tork sabit değilse, santrifüj doğru olarak çalışamaz ve bağıl hızdaki değişiklik sırasında arıtılmış suda partiküller belirecektir. Not: parametredeki bir yükselmeyi gösterir ve Kek Kuruluğu veya Asılı Katı Maddelerdeki eğilimi gösterir. Örneğin, çamur akışı yükseldiğinde, Kek Kuruluğu düşer ve süzüntünün içindeki Asılı Katı Maddeler artar.
6Filtre Pres ile susuzlaştırma 28 29 f i l t r e p r e s i l e s u s u z l a ş t ı r m a 6 Filtre presi, çamuru yukarıda incelenmiş olan önceki tekniklerden daha yüksek bir seviyede susuzlaştıracaktır. Toplu iş döngüsü içinde çalışan kesintili bir süreçtir. 6.1. Ekipman açıklaması ve çalışma prensibi: Filtre presinin çalışma prensibi filtrelemedir. Filtre presi, her iki yanına gerilen filtre bezleri olan bir seri içi boş dikey çerçevelerden oluşur. Bu çerçeveler biri diğerinin yanına gelecek şekilde asılır ve hidrolik bir kriko ile birbirine bastırılır. Plakalar arasında bir filtre haznesi oluşturulur. Her bir döngü üç aşamaya bölünebilir: Dolum aşaması: Döngünün başlangıcında, çamur yüksek basınçlı pompa ile filtre haznelerine enjekte edilir. Çamur haznelere dolar ve su dışarı süzülmeye başlar. İşi boş dikey plakalar Filtre bezi Kriko Filtreleme haznesi Filtreleme aşaması: Tüm hazneler dolduğunda, çamurun pompalanması devam edilir ve basınç 15 Bar a kadar yükseltilir. Süzülen su her bir çerçevenin içine yerleştirilmiş kanallara akar ve bir ana boruya boşaltılır. Basınç yükseldiğinde çamur enjeksiyon akışı azalır. Sıklıkla, çamur enjeksiyonu için iki ayrı pompa kullanılır: döngünün başlangıcı için yüksek akışlı/düşük basınçlı bir pompa ve bitişi için düşük akışlı/yüksek basınçlı bir pompa. Basınçlı Çamur enjeksiyonu Süzüntü suyu(filtrat) boşaltma Basınçlı hava Açılış aşaması: Döngünün sonunu (enjeksiyon pompasının durdurulması) işaret etmek için birkaç parametre kullanılabilir: azami basınç, filtreleme süresi, süzüntü suyu hacmi. Pres durduğunda, merkezi çekirdek içerisindeki sıvı çamur atılır. Çerçeveleri birbirine presleyen kriko serbest bırakılır. Hazneler sırayla açılır ve kek aşağıdaki bir konteynıra veya taşıyıcıya düşer. Açılış aşaması ve kekin düşmesi Membran Filtre Presleri, Filtre Presten daha yüksek kek kuruluğu elde etmek için yeni geliştirildi. Her ikinci plaka, hava veya su basıncı (7-10 bar) ile şekillendirilebilen bir membrandan yapıldı. Bu ek basınç, enjeksiyon aşamasının sonunda kek şekillendiği zaman uygulanır. f i l t r e p r e s i l e s u s u z l a ş t ı r m a
30 31 f i l t r e p r e s i l e s u s u z l a ş t ı r m a 6.2. Laboratuvar testleri: 6.2.1. Örnekleme: Arıtılacak çözelti. Çamurun temsili bir örneği alınmalıdır. Bunu başarmak için, örnek polimer enjeksiyon noktasından hemen önce alınmalı ve laboratuvar testleri örneklemeden sonra hızla bir şekilde yapılmalıdır.(çamurun durumu zaman içinde değişiklik gösterebilmektedir.). Polimer dozajının DS'nin (Kuru Katı Madde İçeriği) bir fonksiyonu olması sebebi ile, çamurun Kuru Katı Madde içeriğinin (DS) analizi de yapılmalıdır. Polimer: Filtre Presi için birkaç kombinasyon tasarlanmalıdır: l Demir tuzlarının ve kirecin kombinasyonu (en sık kullanılan). Bu metot arıtılacak çamurun hacmini önemli bir biçimde artırır (ekstra mineralin %30-%50'si). l Demir tuzları ile katyonik flokülant kombinasyonu l Tek başına organik koagülant l Tek başına organik flokülant 6.2.2. Laboratuar ekipmanı: Basınç altındaki flok direncini kontrol etmek için gerekli olan asgari ekipman şunlardır: l 400ml beher kapları l Bıçakları olan mekanik karıştırıcı l Kronometre l Kılcal Emme Süresi (CST) ölçer Not: Polimer çözeltilerin hazırlanması için gerekli olan ekipmanların bir listesi için "Organik Polimerlerin Hazırlanması" broşürüne bakınız. 6.2.3. Test prosedürleri: Bu bölümün amacı bir test prosedürünü düzenlemek değil, mevcut tüm prosedürler için gerekli ve ortak olan temel unsurları açıklamaktır. Filtre presi susuzlaştırmaya en uygun polimer(ler)in seçimi, uygulanan dozlama yöntemine bağlıdır. Tek başına organik flokülant dozlama durumunda: yöntem, Belt Filtrelere ve Santrifüjlere benzer olacaktır. İyonik yükün seçimi. Aynı moleküler ağırlığa ve farklı iyonik yüklere sahip olan polimerler farklı dozaj seviyelerinde karşılaştırılır (düşük, optimum ve yüksek). Optimum polimer dozajının belirlenmesi ilk önce yapılmalıdır. Bunu yapmak için, orta sınıf polimer mekanik mikser yardımıyla çamurla karıştırılır. İlk dozaj çamur konsantrasyonunun fonksiyonudur (örn. 200 ml 30g/l çamur içinde 5 ml 3g/l çözelti). Eğer bu dozajda iyi bir topaklanma oluşursa, test daha düşük bir dozajda tekrarlanır (örn. 1ml). Eğer flok oluşumu kötü ise veya oluşmuyorsa ilk dozajı yükseltilerek tekrarlanır. (+1ml). Asgari dozaj flokların oluştuğu en düşük dozajdır. Kılcal Emme Zamanı (CST) kullanımı, topakların boyutunun karıştırma zamanına karşı değerlendirilmesine izin verir. En iyi flokülant en uzun karıştırma süresinden sonra en kısa CST süresini verendir. Not: Çok büyük olan floklar veya homojen olmayan süspansiyonlar üzerinde CST yapılmamalıdır. (Beher kap içinde katı-sıvı ayırımı). Moleküler ağırlığın seçilmesi. Aynı iyonik yüke ve farklı moleküler ağırlığa sahip flokülantlar, aynı metot ile test edilirler. Mineral/organik koagülant ve organik flokülant kombinasyonu kullanıldığında, ilk önce CST kullanarak optimum koagülant dozajının belirlenmesi ve daha sonra yukarıda belirtilen yöntemi kullanarak optimum flokülant seçilmesi gerekmektedir. 6.2.4. Sonuçların kontrolü ve analizi için parametreler: Kontrol edilecek temel parametreler şunlardır: l Flok boyutu ve flok direnci (CST ile) l Süzüntü Hızı l Süzüntü Kalitesi Tüm bu veriler, sonuçları seçilen kriterler açısından analiz etmek amacıyla bir çizelgede derlenir. f i l t r e p r e s i l e s u s u z l a ş t ı r m a