Ters Osmoz

01. Giriş

Ters ozmoz teknolojisi, bilinen en hassas membran filtrasyon teknolojisidir. Atık suyun yeniden kullanılabilmesini sağlamak amacıyla, genellikle endüstriyel atık su arıtımında kullanılan çözünmüş anorganik ve organik maddelerin sudan uzaklaştırılması yada geri kazanılması amacıyla yüksek basınç uygulanan bir sistemdir.

Ters Ozmoz (TO) tekniği 1970'lerden bu yana dünyada kullanılmaktadır.İlk başlarda çok pahalı olduğundan yalnızca gemilerde deniz suyundan içme suyu elde edilmesi amacıyla kullanılan bu teknik, zaman içerisinde ucuzlayarak evlerimizde tezgah altına kadar girmiştir. Gelişen membran üretim teknikleri ile TO ile üretilen suyun maliyeti de çok azalmıştır.

Ters ozmoz işlemi esnasında, basınca ihtiyaç duyulur ve bu basınç bir pompa vasıtası ile sağlanır. Ters ozmoz ünitenin içereceği membran sayısı, membran tipi, uygulanacak basınç, geri kazanım oranı gibi bilgiler, ancak ham su karakterinin çok iyi analiz edilmesi ile elde edilebilir.

Alkolsüz içeceklerde ürünün % 80-90’nını su oluşturur ve suyun kalitesi son ürünü doğrudan etkiler.Bu kapsamda tesise gelen ham suyun üretimde kullanılabilecek kalitede suya hazırlanması gerekir.Su hazırlamanın iki amacı bulunur.Bunlardan ilki alkalinitenin kabul edilebilir seviyelere getirilmesidir.Alkalinite suyun aside nötralize kabiliyeti olup,mg/ litre CACO3 cinsinden ifade edilir.Diğeri ise ve toplam çözünmüş madde (TÇM) miktarının (mg/litre),özellikle klorit ve sülfat anyonlarının azaltılmasıdır.Bunların haricinde de çözünmüş organik maddeler ile her türlü katı maddeyi de sudan uzaklaştırmak gerekir.Alkalinite ve diğer inorganik maddeler söz konusu olduğunda,su basit olarak basit olarak ters yıkanabilir katmanlı kum filtresi ve devamında klorlama/ozonlama ile hazırlanabilir.Bu işlem suyu 5-10 mikron mertebelerine kadar filtrelemekle birlikte ,kum filtresi ,içinde zamanla oluşan mikroorganizmalar ve ters yıkama sırasında fazla miktarda su harcanması olumsuz yönleridir.

Filtrasyon amacıyla membranların kullanılması son yıllarda yaygınlaşmaya başlamıştır.Bunlar üzerinde küçük gözenekler bulunan ,polimerik (plastik ) veya seramik yapıdadırlar. Katı maddelerin yanı sıra çözünmüş inorganik ve organik maddelerin büyük

bölümünü tutarlar.Temel olarak membran filtrasyon uygulanan basınç artışına bağlı olarak mikro filtrasyon (MF) , ultra filtrasyon (NF) , nano filtrasyon ( NF) ve ters ozmoz şeklinde sıralanır.

02. Ters Ozmoz Sisteminde Kullanılan Teknik Terimler

İyon: Suda çözünürken elektron almış veya elektron vermiş tabii bir mineral. Örnek, sofra tuzu (NaCl) suda çözündüğünde (Na +) ve (Cl -) iyonları oluşur.

Demineralize = Deiyonize : Su içinde bulunan mineralleri ve iyonları sudan ayırmak.. “Deiyonize su” veya “Demineralize su” minerallerden arınmış saf su.

Rejenerasyon: Kimyasal bir işlem yaparak iyon değiştirici reçineleri ilk durumuna getirmek, “yenilemek”.

İletkenlik: Suyun elektrik iletme kabiliyetidir. Çok kullanılan ölçü birimi "mikrosiemens/cm" ( S/cm) ve micromho. Su içinde çözünmüş mineral miktarı arttıkça suyun iletkenliği artar. Misal: su içinde yalnızca 100 mg/lt NaCl tuz varsa ve başkaca hiç bir çözünmüş madde yoksa bu suyun iletkenliği 212 mikrosiemens/cm'dir.

Toplam Çözünmüş Madde Miktarı: Su içinde çözünmüş halde bulunan minerallerin ağırlıklarının toplamıdır, mg/litre cinsinden ölçülür. Su içindeki çözünmüş madde miktarı çoğaldıkça suyun iletkenliği yükselir.

Toplam Sertlik: Su içinde çözünmüş halde bulunan Kalsiyum (Ca) ve Magnezyum (Mg) bileşiklerinin toplamıdır. Sertlik ülkemizde üç değişik birim ile ifade edilir: CaCO3 (kalsiyum karbonat) cinsinden mg/lt; Fransız sertliği (= 10 mg/lt CaCO3); Alman Sertliği (= 17,9 mg/lt CaCO3).

Toplam Alkalinite: Suyun asidi nötralize etme kabiliyetidir. Su içinde bulunan CO3, HCO3, ve OH ionlarının toplamıdır. Toplam Alkalinite mg/lt CaCO3 cinsinden ifade edilir.

pH: Suyun asidik olma durumunu ifade eder. pH değeri 0 ile 14 sayıları arasında olur. pH=7 nötr bir suyun sayısal değeridir. pH 0 ile 6,5 değeri arasında ise su “asidik”, pH değeri 8 ile 14 arasında ise su “bazik” veya “alkali” olarak nitelendirilir.

Çözünmüş Karbondioksit: Su içinde çözünmüş halde bulunan CO2 gazının mg/lt cinsinden miktarını belirler.

Membran: Tabiattaki canlılarda “zar” olarak adlandırılan, yarı geçirgen iki boyutlu biyolojik organın Ters Ozmoz sistemi içinde görevini yapan “sentetik zar”. Ters Ozmoz tekniğinin literatürdeki diğer adı “Membran Tekniği”dir.,

03. Ters Ozmoz Cihazının Gelişmesini Destekleyen Nedenler

Her gün yeni buluşlar yapılıyor ve patentler alınıyor. Ancak bu yeni buluşların hepsi de piyasada tutunmuyor. Ters ozmoz ile su saflaştırma tekniğinin dünya piyasasında tutunması ve hızlıca gelişmesinin en önemli sebepleri:

“SU Kalitesi”nin sanayide önem kazanması; Zenginleşen insanların tabiat şartlarını zorlayıp yeterli suyu olmayan deniz kenarlarında yaşamak ve bu yerlerde tatil yapmak istemeleri, deniz kenarlarında yerleşik olup da “Tatlı Su” kaynağı kısıtlı olan kentler ve oteller deniz suyundan içme ve kullanma suyu üretmek için TO sistemleri kuruyorlar. Bu sistemlerin sayısı gittikçe artmaktadır.

03.01. Sanayinin İhtiyacı için Su Kalitesinin Yükseltilmesi

Suyun kimyasal kalitesinin iyileştirilmesi, yani, su içinde çözünmüş halde bulunan minerallerin sudan alınması için çok yıllar önce “İyon Değiştirici Reçine Tekniği” geliştirilmiş. Bu teknik sayesinde, yalnız sanayi değil, yüksek basınçlı buhar kazanları ile çalışan eski gemilerin gelişmesi de sağlanmış. Bugün, bir çok tatbikatta reçineli iyon değiştirici yerine Ters ozmoz (TO) tekniği tercih ediliyor, çünkü TO, reçineli sistemlere kıyasla daha ekonomik ve daha çevrecidir.

İyon Değiştirici Reçinelerin Çalışma Prensibi :

Bugün her sanayi tesisinde bulunan ve “Su Yumuşatma Cihazı” olarak adlandırdığımız cihazlar da birer “İyon Değiştirici”dir. Bu cihazlar içinde de İyon Değiştirici Reçine bulunur. Sofra Tuzu, yani “NaCl” ile Rejenere edilen bu reçineler su içinde bulunan ve sertlik tabir edilen Kalsiyum (Ca) ve Magnezyum (Mg) iyonlarını sudan alır, bunların yerine, suya NaCl tuzu içindeki Sodyum (Na) iyonunu verir. Sonuçta, sudaki sertlik alınmış olur, fakat suyun Sodyum içeriği artmış olur, yani su saflaşmaz, suyun mineral miktarı değişmez ve suyun iletkenliği de değişmez, hatta bir miktar artar.

Dış görünüşü ile su yumuşatma cihazına benzeyen, fakat içinde başkaca reçineler bulunan, “Demineralize” veya “Deiyonize” cihazı olarak adlandırılan cihazlar ile suyun minerallerinden arındırılması mümkündür. Bu teknikte birbirinden çok farklı iki tür “iyon değiştirici” reçine kullanılır. “Katyonik Reçine” ile sudaki (+) yüklü iyonlar alınır ve yerine Asit (HCl) içinde bulunan (H+) iyonu verilir. “Anyonik Reçine” ile sudaki (-) yüklü iyonlar alınır ve yerine Kostik (NaOH) içinde bulunan (OH-) iyonu verilir. Bu işlem sonunda suya yüklenmiş olan (H+) ve (OH-) iyonlar kendi aralarında birleşip H₂O , yani SU molekülünü oluşturduklarından, sonuçta su minerallerden arınmış olur ve saf hale gelir.

İyon Değiştirici Reçineler ile çalışan sistemler halen kullanılmakla beraber bazı işletme sorunları vardır:

Uzun süren rejenerasyon süresi dolayısı ile, saf suyu sürekli elde etmek için her bir reçine tankından (yedekli olarak) iki adet kullanmak gerekir. Ayrıca, bu reçinelerin rejenerasyonu sırasında gereken asit ve kostik için sistemde ayrıca geniş hacimli tanklar bulundurulur. Bu tanklara ilave olarak, rejenerasyon sırasında çıkan atık suların toplanması için de geniş hacimli bir tank daha gerekir. Bu tankta toplanan atık suların pH nötralizasyonu gene bu tank içinde yapıldıktan sonra sular deşarj edilir. Bu nedenler ile Reçineli Demineralize sistemi çok hantaldır ve çok geniş yer tutar. Örneğin, gemilerde yer sıkıntısı olduğundan, gemi inşa kuruluşları reçineli sistem yerine daha az yer kaplayan TO sistemlerini tercih ederler.

Reçinelerin her rejenerasyonundan sonra, belli bir süre üretim suyu kalitesi bozulabilir. Bu da reçineli sistemlerin bir zayıflığıdır.

Reçinelerin rejenerasyonu için çok miktarda Asit ve Kostik kullanılır. İşte en büyük işletme sorunu bu kimyasallar ile yaşanır. Çünkü bu iki kimyasal insan ve çevre için çok zararlıdır. Bu iki kimyasalın satın alınması, satın alınırken kalitelerinin kontrolü, depolanması, işletmecilerin üzerine sıçraması ile meydana gelen deri yanmaları riski (bir dozaj pompasının kontrolu sırasında benim elim de asit ile yandı) bir çok işletme sorununu beraberinde getirir.

Çevre sorunu: Reçinelerin rejenerasyonu sırasında tonlarla asitli ve kostikli sular çıkar. Bu suları değil kanala, atık arıtma tesisine dahi gönderilmesi mümkün değildir. Bu suların önce bir pH dengeleme tankında toplanması, burada pH nötralizasyonu yapılması ve daha sonra atık arıtma tesisine gönderilmesi gerekir. Bu da sistemi hantallaştıran, çok yer tutmasına neden olan ve saf su üretim maliyetini yükselten bir sebeptir. Ayrıca, pH nötralizasyon tankının işletmesinde de dozaj sistemleri ve otomasyon bulunur, bunların da bakımları sırasında işletmecinin deri yanığı riski gene mevcuttur.

İş Kanunlarının ve Sağlık kurallarının iyi çalıştığı ülkelerde asit ve kostik kullanılan iş yerlerinin Sigorta riskleri yüksek olmakta ve bu tür iş yerleri sigorta şirketlerine daha çok sigorta primi ödemektedirler.

Yukarıda değinilen işletme sorunları nedeni ile ters ozmoz (TO) cihazının icadından sonra başta A.B.D. olmak üzere, sanayi ülkelerinde tercih edilmiştir. Tabii ki, ilk icat edildiğinde TO cihazlarının fiyatları yüksek idi. Bu nedenle, bugün için negatif görünen yukarıdaki işletme sorunları TO'nun yüksek fiyatı ile karşılaştığında “idare edilir” sorunlar olarak kabul ediliyordu. Ancak, TO cihazları 1990 yılından bu yana ucuzladı, gelişen membran teknikleri ile TO ile üretilen suyun maliyeti de çok azaldı (içinde en çok 2000 mg/litre çözünmüş mineral bulunan bir kuyu suyundan TO ile elde edilen bir ton suyun maliyeti 0,20 - 0,30 Dolar mertebesindedir) . TO cihazlarının bugünkü fiyatları ve işletme maliyetleri çok düşüktür ve bu nedenle işletme riskleri ve işletme zorlukları olan reçineli sistemler yerine TO tercih ediliyor.

04. Ters Ozmoz Sistemi

Ters ozmoz sistemlerinin evsel ,endüstriyel ve tezgahaltı olmak üzere çeşitleri

Bulunmaktadır.

Düşük Debilerde Kullanılan Ters Ozmoz Sistemleri

   

Düşük debilerdeki RO modelleri ev veya su ihtiyacı az olan işletmeler için

uygundurlar. Bu RO sistemleri 40L/h 'ten 500 L/h 'e kadar arıtım kapasitesine sahiptirler.

Endüstiriyel Ters Ozmoz Sistemleri

  

Yüksek debilerdeki RO sistemleri yüksek kapasiteli işletmeler, oteller ve su ihtiyacı fazla olan her tip kuruluş için üretilirler.Bu RO sistemleri 850 L/h'ten bağlayan ve istenilen debilere kadar üretim yapılabilen arıtım kapasitelerine sahiptirler.

Tezgahaltı Ters Ozmoz Sistemleri

04.01. Ters Ozmoz Sisteminin Çalışma Prensibi

Ters ozmoz işleminin çalışma prensibi cihaz üzerinde bulunan membranlar sayesindedir. Su membranlar üzerinde bulunan gözeneklerden, yüksek basınç altında geçmeye zorlanır. Bu işlem esnasında su molekülleri ve bazı inorganik moleküller bu gözeneklerden geçebilirken suyun içindeki maddelerin çoğu bu gözeneklerden geçemez ve konsantre su olarak dışarı atılır. Yapılan bu işlem diğer filtrasyon sistemlerine göre istenilen kapasitede çok daha iyi su kalitesi elde etmeye olanak verir. Gelişen teknoloji ile beraber tamamen otomatik ters ozmoz cihazları üretimi mümkün olmuş ve istenilen debide yüksek kaliteli su eldesi ile ters ozmoz cihazları profesyonel arıtımda üst sıralara yükselmiştir.

Ters ozmoz çıkışında suyun debisi çok düşük olacağından depolanması şarttır. Ters ozmoz cihazlarının şasesi paslanmaz çelikten üretilir. Çalışması için gereken tüm ekipmanlar üzerindedir.

Ozmoz olayı doğada canlıların yaşamında çok önemli bir role sahiptir. OZMOZ ilkesini bilmeden Ters Ozmozu anlamak zordur. OZMOZ (geçişme) olayı doğada bitki köklerinin topraktan suyu almaları, beden içindeki hücrelerin beslenmesi için kandan sıvı alıp vermeleri, böbreklerde kanın idrardan ayrılması gibi birçok yerde kusursuz olarak çalışmaktadır. OZMOZ ile topraktaki sular, bitki kökü üzerindeki zarı açarak daha çok tuzlu olan bitki içindeki suların içine girer. Oysa toprak içindeki suyun basıncı yüksek bir ağacın kökündeki suyun basıncından daha azdır. Buna rağmen, topraktaki az mineralli su 100 metre yükseklikteki ağacın dahi kökü içine girer ve böylece ağaç ihtiyacı olan suyu ve mineralleri alır ve yaşamına devam eder. Bu doğa olayı az mineralli suyun daha çok mineralli suya kıyasla bir basıncı olduğunu kanıtlar. Suların tuzluluk (mineral) farkından doğan bu ozmotik basınç sayesinde, aynı atmosferik basınç altında bulunan su, canlıları veya hücreleri ayıran zardan (yani membrandan) diğer tarafa kolayca geçer. Bu doğa olayında, bir zar ile ayrılan sular arasında bildiğimiz bileşik kaplar kanunu geçerli değildir.

Ters Ozmoz (TO) cihazlar ile bu doğa olayı tersine işleterek çok kötü ve tuzlu sulardan iyi su elde etmek mümkün oluyor. Şemadaki gibi, bir kabı yarı geçirgen TO membranı ile ikiye ayırırsak, bir tarafa deniz suyu ve diğer tarafa saf su koyarsak, saf suyun deniz suyu tarafına geçmesini engellemek için deniz suyu tarafına basınç uygulamamız gerekir. Ters Ozmoz olarak adlandırılan bu teknik ile imal edilmiş cihazlar bugün dünyada ve ülkemizde enerji santrallerindan tekstil boyahanelerine, meşrubat üretiminden içme suyu üretimine kadar bir çok yerde karşımıza çıkıyor.

TO cihazının çalışma şekli insan ve hayvandaki böbreklerin çalışmasına benzer. Böbrek, kandaki zararlı nesneleri ayırır ve bir miktar su ile bunları idrar olarak vücut dışına atar. TO cihazı da sudaki mineralleri ayırır ve bunları dışarı atabilmek için bir miktar suya ihtiyacı vardır. Mineralleri atmak için yeterli miktarda su olmazsa, aynı böbrek taşı misali TO içinde de taşlar oluşur.

04.02. Ters Ozmoz Membranı

  

Membran filtrasyonuna dayanan ters ozmoz sistemleri,membran yüzeyine paralel olacak şekilde basınçlandırılmış akış ile beslenir. Bu akışın bir bölümü membrandan geçme eğilimi gösterir. Membrandan geçemeyen partikül ve çözünmüş mineraller geride derişik bir solüsyon bırakır.Derişik solüsyon,membranın yüzeyine paralel olarak akar. Böylece çözünmüş minerallerin ve partiküllerin membran üzerinde yığılması engellenmiş olur .

Ters ozmoz membranları,tüm çözünmüş tuzlar,inorganik moleküller ve molekül ağırlığı yaklaşık 100'den daha büyük olan organik moleküllere karşı bariyer görevini görür. Su molekülleri,başka deyişle membrandan serbestçe geçebilen moleküller,arıtılmışi üretim akışını oluşturur. Ters ozmoz sistemlerinin çözünmüş tuzlardan su moleküllerini ayırma verimi % 95-%99 aralığındadır.

Membrandan geçen suyun debisi, membrandan suyun transferi için gerekli net çalışma basıncı (membrandaki hidrolik basınç farkı-membrandaki osmotik basınç farkı ) ile orantılıdır.

Membrandan geçemeyen ve konsantre çözeltinin debisi,membrandaki tuz konsantrasyonu farkı ile doğru orantılıdır. Ters ozmoz sistemleri suda bulunan gazlar haricinde hemen hemen tüm yabancı maddeleri tutar.

Çözünmüş mineral ve suyun farklı kütle transferleri olduğu için membran çözünmüş minerallerin geçmesine izin vermemektedir. Operasyon basıncı arttırıldığında,konsantre akış debisinde değişme olmaksızın, membran; çözünmüş minerallerin bir kısmını geçirmek için zorlanmış olur ve süzülme verimi azalır.Dolayısıyla istenilen kalitede üretim suyu elde etmek için ters ozmoz sisteminin verimini etkileyen faktörlerin bilinmesi ve bu kriterlere göre dizayn edilmesi gerekmektedir.

Bu kriterler aşağıdaki gibi sıralanabilir;

Operasyon Basıncı

Sıcaklık

Geri Kazanma

Besleme Suyu Çözünmüş Mineral Konsantrasyonu

Membran Tipi

Ters Ozmoz Performansını Etkileyen Faktörler :

05. Ters Ozmoz Sistemlerinin Kullanım Alanları

1970li yıllardan bu güne, 30 yılı aşkın bir süredir Ters Ozmoz (T.O.) sistemi, ileri sanayi ülkelerinde, su ve su dışında birçok proseste kullanılıyor.

İçme Suyu Üretimi: Büyük şehirlere uzak mesafelerden taşınan tabii ve az mineral içeren lezzetli kaynak sularına yeni bir alternatif yaratıldı. Kuyu suyundan T.O. ile üretilen ve piyasa şartlarına göre şişelenen içme suları uzun yıllar önce dünya piyasasında yerini aldı. Uzun zamandır Amerika kıtasında piyasaya sürülen şişelenmiş T.O. suları son yıllarda Avrupa kıtasında ve Rusyada da satılmaya başladı. 2001 yılı yaz aylarında ülkemizde de piyasada görünmeye başlayan T.O. içme suları, ülkemizdeki piyasa adı sofra içeceği, önümüzdeki yıllar içinde daha da çoğalacaktır.

Alkolsüz Bira Üretiminde: Bira üretiminde süzüntünün sulandırılarak ters ozmoz ile özellikle düşük alkollü bira üretilmesi uygulamalarına sıkça rastlanmaktadır. Maliyetin ötesinde üründeki aroma kaybı oldukça önemli bir faktördür. Genellikle yeteri kadar alkolün uzaklaştırılmasında selüloz asetat membranlar kullanılır. Bu membranların poliamid membranlara göre aroma tutma özelliği daha zayıf olmasına rağmen poliamid TO membranların alkol tutma özelliği % 70 gibi yüksek değerlere ulaştığından düşük alkollü bira üretiminde kullanılmaları uygun değildir.

Şeker Şurubunun Hazırlanmasında: Şeker endüstrisinde konsantrasyon amacıyla genellikle TO membranlar kullanılır. TO genellikle ısısal konsantrasyonun istenmediği veya etkisiz olduğu durumlarda kullanılır. TO membranlar suyun % 60’ını uzaklaştırarak işlenmemiş şeker suyunu 12 ‘den 30˚Brix’e çıkarır. TO membranlar etkin molekül ağırlık sınırı özellikleri sayesinde renge olumsuz etkisi olan tanenler ve diğer organik bileşenleri uzaklaştırırlar.

Meyve Suyu ve Meşrubat Sanayii: Meyve suları raf ömürlerinin uzatılması, taşıma ve depolama maliyetlerinin azaltılması amacıyla konsantre edilirler. Satışa sunulmadan önce de sulandırılıp pastörize edilir ve ambalajlanırlar. Konsantre etme işlemi genelde vakumlu evaporasyonla yapılır ve bu işlem sırasında uçucu aroma maddeleri buharla birlikte kaybolur ve ürün kalitesinin düşmesine neden olur. Meyve sularını konsantre etmek için membran teknolojisi kullanıldığında ise aroma kaybı olmadığından daha kaliteli bir ürün elde edilmiş olur.

Ticari olarak farklı tip meyve suyu konsantrasyonunda TO kullanılmaktadır. Poliamid membranlar kullanılarak yüksek oranda aroma tutulmasının sağlandığı belirlenmiştir. Ancak ozmotik basınç ve viskozite nedeniyle TO 20-25°Brix katı madde içeriğine ulaşılan bir ön konsantrasyon basamağı olarak kullanılırdı. Ancak son zamanlarda 10-14 MPa basınçla çalışan oyuk lif (hollow-fiber) modüllerin kullanıldığı bir seri TO uygulamasıyla 55-70°Brix ürünler elde edilmiştir.

Eskiden kireç –soda yöntemi ile hazırlanan meşrubat suları son yıllarda T.O. ile hazırlanıyor. T.O. sisteminin işletmesi çok kolay, çok kaliteli su üretiyor ve işçilik gerektirmiyor, ayrıca T.O. sisteminin yatırım maliyeti daha da düşük ve kireç – soda metoduna göre çok daha az yer işgal ediyor. Mersin’de bulunan Etap Tarım işletmesine kurulmuş olan T.O. sisteminin ürettiği su ile meyve suyu imal ediliyor.

Buhar Kazanı Besi Suyu: Bazı işletmelerde, işletme şekli gereği olarak açık buhar kullanılır ve buhar kazanına kondens dönüşü az olur. Bu tür buhar sistemlerinde, buhar kazanına sürekli olarak yeni besi suyu verilir. Bu nedenle kazan suyunun iletkenliği çok hızlı yükselir ve iletkenliği azaltmak için çok miktarda kazan blöfü yapılır. Kazan blöfleri sırasında kaynar su atıldığından kazandan blöf yapmak ayni zamanda Isı Telefi anlamına gelir ve bu da ekonomik değildir. Ülkemizde buhar kazanı blöflerinin ürün maliyeti üzerindeki etkisi genelde hesaplanmaz. Oysa, 10 Bar basınçta işletilen bir buhar kazanından blöf ile atılan bir metre küp kaynar suyun bedeli yaklaşık 15 kg fuel-oilin ücretine eşittir. Buhar kazanı yüksek iletkenlikte su ile besleneceğine, T.O. ile hazırlanmış düşük iletkenlikte su ile beslendiğinde kazan blöfleri %97 azalır ve işletme maliyeti çok ucuzlar. Billur Tuz, Lio Yağ gibi birçok fabrikanın kazan besi suyu kurulmuş olan T.O. sistemleri ile hazırlanmaktadır.

Buhar Jeneratörü Besi Suyu: Buhar jeneratörlerinde, kazanlardaki gibi kazan suyu için geniş bir hacim yoktur. Jeneratöre gelen su kısa zamanda buhara dönüşür, su içinde bulunan ve H2O molekülü olmayan her mineralin jeneratörün boruları içinde taşlaşması çok doğaldır. Buhar Jeneratörüne yumuşatılmış su verilmesi oluşan taşlaşmayı önleyemez, çünkü yumuşatılmış su içinde de çok miktarda mineral bulunur. Taşlaşma oluşturan mineraller kısa bir zaman içinde jeneratörün ısı verimini düşürürler. Oysa, buhar jeneratörü T.O. ile üretilmiş ve %97 kadar saflaştırılmış su ile beslenebilir ve yaşanan sorunlar %97 kadar azaltılabilir.

Soğutma Suyunun Hazırlanması: Hassas metal döküm yapan ve hassas plastik enjeksiyon yapan sanayi kuruluşları, kalıp soğutma sularına çok önem veriyorlar. Kalıpların içinde taş ve kışır oluşumu ürün kalitesini ve üretim hızını etkilediğinden, bu tür sanayilerde soğutma suları T.O. cihazı ile hazırlanıyor. Uluslar arası otomotiv sanayiine hizmet veren ve çok hassas metal döküm parçalar imal eden Cevher Döküm Sanayii (İzmir) tesislerinin soğutma sularını

1997 yılında kurulan T.O. cihazı ile hazırlanmaktır.

Enerji Santralları: Enerji santrallarında 0,1 µS/cm iletkenlik altındaki kalitede saf su istenir. Ayrıca sudaki Silikat (SiO2) miktarının 0,05 mg/lt altında olması şartı vardır. Batı dünyasında, yeni kurulan enerji santrallarında buhar kazanı besi suyunun ön saflaştırılması çoğunlukla T.O. sistemi ile yapılmaktadır. Besi suyunda istenmeyen minerallerin %98i T.O. sistemi ile ayrıldıktan sonra su, klasik Miks-Bed demineralize cihazı ile veya hiç rejenerasyon sıvısı kullanmayan Elektro-Deionizasyon (EDI) cihazı ile saflaştırılmaktadır. Böylece asit ve kostik gibi, işletmeci için tehlikeli olan sıvılar su hazırlamada kullanılmadığı gibi, çevreye zararlı rejenerasyon atık suyu da oluşmaz. T.O. ve EDI ile saf su hazırlayan bir sistemi 2000 yılı içinde İzmir - ATAER Enerji Santralına kurulmuştur.

Reçineli Demineralize Öncesi Suyun Saflaştırılması: T.O. icat edilmeden önce daha çok kullanılan reçineli Demineralize (Deionize) sisteminde bulunan reçinelerin rejenerasyonu asit ve kostik ile yapılır. Çok pahalıya mal olan bu işletme tekniği ayni zamanda, T.O. işletmeciliğine kıyasla çok zahmetli bir işletme tarzıdır. Reçineli Demineralize öncesi ham suyun T.O. ile saflaştırılması ile, su içindeki mineraller %95 – 98 kadar azaldığından, bu işlemden sonra suyun reçineli Demineralize ile saflaştırılması çok daha başarılı oluyor, aynı zamanda, reçinelerin kimyasallar ile rejenerasyonu %95 azalıyor.Bu nedenle, Batı Dünyasındaki işletmelerin bir çoğu, reçineli sistem öncesi suyu T.O. cihazı ile saflaştırıyorlar.

Tekstil Boyahanesi için Proses Suyu Üretimi: Genellikle yumuşatılmış su kullanan tekstil boyahanelerinde yılın 12 ayı ürün kalitesinde standardı yakalamak imkansızdır, çünkü kuyu veya baraj sularının kimyasal nitelikleri yılın 12 ayı içinde çok değişkendir. Oysa T.O. ile elde edilen işletme suyunun kalitesi yılın 12 ayı içinde, yumuşatılmış suya kıyasla çok az değişir. Ülkemizde bunu fark eden bazı tekstil boyahaneleri, tekstil prosesinin bazı safhalarında yüksek kalitede su kullanmak üzere T.O. sistemleri yatırımı yapıyorlar. Bu konunun ülkemizdeki öncüsü Bursa’da bulunan Biesseci Tekstil Boyahanesidir. Biesseci Tekstile 1991 yılında kurulan T.O. sistemi tekstil prosesi ve buhar kazanı için kaliteli su üretmektedir ve 11

yıldır hizmet vermektedir.

Kimya Sanayii: Bazı kimya sanayilerinde proses için gerekli düşük iletkenlikteki sular T.O. sistemi ile elde ediliyor. Bu konuda ülkemizdeki öncülüğü Gemlikte bulunan Marmara Entegre Kimya Sanayii yapmıştır. Daha sonra iki tutkal üretim tesisine T.O. sistemleri kurulmuş ve T.O. ile üretilen suyun kalitesi nedeni ile tutkal üretiminde kalite yükselmiştir.

İlaç Sanayii: İlaç sanayiinde, şırınga ile insana verilen ilaçların imalatında kullanılan saf suların üretiminde T.O. ön arıtma cihazı olarak kullanılmakta, daha sonra bu sular distilasyon ve mikro-filtrasyon yöntemi ile son haline getirilmektedir. Hastahanelerin DİALİZ (Suni Böbrek) Bölümleri: Türkiyeye gelen ilk T.O. sistemleri Dializ makinaları ile beraber geldiler. Hastahanelerde bulunan ve böbreği iyi çalışmayan insanların kanı içindeki üreyi ayırmayı amaçlayan Dializ Makinaları, T.O. cihazı ile üretilen kaliteli su ile besleniyorlar.

Deniz Suyundan Şehir ve Kullanma Suyu Üretimi: Petrolden çok para kazanmalarına rağmen yeterli şehir suları olmayan Arap Ülkeleri T.O.nun gelişmesinde tarihi bir rol oynadılar. Bugün bu ülkelerde bulunan kentsel yerleşimlerin çoğunda deniz suyundan T.O. ile üretilmiş şehir suyu kullanılıyor. Yazın turist akınına uğrayan bir çok adada T.O. sistemi kuruldu. İçinde 35000 mg/lt mineral bulunan ve 600 Fransız Sertliğinde olan Akdeniz suyundan T.O. ile 350 – 400 mg/lt ( yaklaşık 600 – 700 µS/cm iletkenlikte) ve 3 Fransız sertliğinde su üretiliyor.

Deniz Suyundan Gemiler için Kullanma ve İçme Suyu Üretimi: Yeni gemiler de artık ihtiyacı olan suyu gemi içinde bulunan T.O. sayesinde denizden temin ediyorlar. Böylece, gemide büyük hacimli su depolarına ihtiyaç kalmadı, yanaşılan limanda kaliteli ve bakterisiz sağlıklı

su arayışına girmek de gerekmiyor.

Askeri ve Stratejik Önemi olan yerler için İçme ve Kullanma Suyu Üretimi:
T.O. cihazları H2O molekülünü geçirip diğer molekülleri ender olarak (%1 – 2 kadar) geçirdikleri ve ayrıca mikropları da çok iyi süzdükleri için, askeri tesislerde, savaşlarda, çok önemli ve güvenilir içme suyu üretme cihazı olarak tercih ediliyor. Askeri amaç ile kamyon üzerine monte edilen, titreşimlere ve zor şartlara dayanıklı T.O. cihazı imal edilen T.O. üreticileribulunuyor.

Atık Sudan Geri Kazanım: Avrupa ülkelerinde, yerleşim alanı az olan sanayi tesisleri, arıtılmamış atık sulardan T.O. ile su geri kazanmakta ve böylece, bir taraftan elde edilen iyi su tekrar kullanılmakta, diğer taraftan debisi azalan atık sular için daha küçük ölçekte atık arıtma tesisi kurulmaktadır. Ancak, bu uygulamada atık su doğrudan T.O. sistemine verilemez, önce mikro-filtrasyon olarak adlandırılan başka bir membran tekniği ile atık su içinde bulunan katılar ve bakteriler arındırılır. Mikro-Filtrasyon T.O. dan daha pahalı bir sistem olduğundan bu teknik her işletmenin ekonomisine uymaz ve henüz ülkemizde kullanılmamaktadır. Fakat, biyolojik atık arıtma tesisinden belli bir standarda göre arıtılmış olarak çıkan suyun çok iyi filtrelenmesi ve şartlandırılması ile (Mikro-Filtrasyon kullanılmadan) T.O. sistemi sayesinde bir miktar su geri kazanılabilir.

06. Ters Ozmoz Sisteminin Avantaj ve Dezavantajları

06.01. Avantajlar

· Suyu kimyasal herhangi bir madde kullanmaksızın arıtır.

· Günde 120 lt.den binlerce m³ e kadar sağlıklı ve güvenli içme ve kullanma suyu sağlar.

· İşçilik gerektirmez.

· Üretilmiş su maliyeti son derece düşüktür.

· Montajı kolaylıkla yapılır.

· Kendine özgü deposu ile arıtılmış suyunuzun uzun süre sağlıklı kalmasını sağlar.

06.02. Ters Ozmoz Sisteminin Dezavantajları

06.02.01. Sistemi Ön Şartlandırma

Ön Şartlandırma olarak adlandırılan sistem, TO cihazı besi suyunun, yani ham suyun, TO cihazına gelesiye kadar olan fiziksel ve kimyasal şartlandırmasıdır. Yukarıda anlatılan TO mambran sorunlarının en aza indirilmesi için TO ön şartlandırmasının doğru yapılması gerekir. Ön şartlandırmada suyun katılardan iyice arındırılması, yani iyi bir filtrasyon her TO sistemi için genel bir ihtiyaç ise de, filtrasyondan sonra yapılacak şartlandırmalar ham suyun kalitesine ve TO cihazının türüne göre çok değişir. Genelde, ön şartlandırma olarak aşağıda belirtilen işlemlerin biri veya bir kaçı beraberce yapılır:

· Asit dozajı ile suyun pH derecesinin düşürülmesi;

· Kostik (NaOH) dozajı ile suyun pH derecesinin yükseltilmesi;

· Su içinde bulunan gazların ayrılması;

· Suyun yumuşatılması;

· Suya antiskalant dojazı yapılarak TO membranları içinde kristallerinin oluşmasının önlenmesi.

06.02.02. Sistemi Son Şartlandırma

TO cihazı ile üretilen suyun pH derecesi ne olursa olsun bu su genelde çok koroziftir, çünkü su saflaştıkça korozif olur. Ayrıca, TO üretim suyunun kullanılması planlanan yerlerde bu derece saf su istenmeyebilir. Veya, TO üretim suyu bir sitenin veya şehrin boru şebekesine verilecekse, bu şebekede suyun bakteriler ile teması riski ile suya klor verilebilir. İşte bu tür nedenler ile TO üretim suyunun son şartlandırılması da istenir. Son şartlandırma her işletme için değişiktir. Hizmet verdiğimiz bazı işletmelerde rastladığımız TO suyu son şartlandırma türlerini sıralayalım:

· Kostik (NaOH) veya başka bir kimyasal dozajı ile suyun pH derecesinin yükseltilmesi;

· Suyun metallerde korozyon yapmasını önlemek amacı ile suya korozyon inhibitörü dozajı yapılması;

· Suya bazı mineraller dozajlanarak suyun belli bir proseste veya ürün imalatında kullanılması;

· Su içinde bulunan gazların ayrılması;

· Şehir şebekesine vermeden önce suya klor (sodyum hipoklorit veya kalsiyum hipoklorit) dozajı yapılması.

06.02.03. Gıda Sanayinde Proses Suyu Kalitesinin ve Su Hazırlanmasının Ürün Maliyetine Etkisi

Gıda sanayii işletmelerinde kullanılan suyun kalitesi gıda ürünlerinin kalitesini ve üretim maliyetini çok etkiler. SU gıda ürününün bir ham maddesi olarak kabul edilmelidir. Su kalitesine önem verilmeli ve sanayi yatırımında yalnızca üretim makinalarını değil Proses Suyu Hazırlama Sistemi de ayni titizlikle seçilmelidir.

1980’li yıllardan bu yana ülkemizde sanayileşme ve gıda ürünü ihracatı artmaya başladı. Şimdi 2003 yılındayız ve ihracat artışı devam ediyor, ancak “sanayici” gibi düşünme henüz her işletmede başlamadı. İlk kez sanayi yatırımı yapan bir kişinin, doğal olarak, hemen görmek istediği şey yatırımının üreteceği ÜRÜN’dür.

Yeni sanayiciliğe soyunmuş bir müteşebbis için tabii ki Türkiye’de olmayanı üretmek ve “yoktan var etmek” çok önemlidir ve gurur vericidir. Bu hissi bakış açısı ile ürünün maliyeti tam olarak hesaplanamaz. Yeni bir sanayici, maliyet hesabında, yalnızca gıda ürünü için kullanılan ham maddeyi ve işçiliği hesaba koyar, ancak,genel gider gibi sayılan su, buhar, basınçlı hava, hatta elektrik gibi yan giderlerin ürün maliyetini ne derece etkilediğini hesaplamaz.

Günümüzde, hala birçok sanayide, bir ürünün imalatı sırasında bir birim ürün başına kaç ton su kullanıldığı, ne kadar buhar harcandığı ve ne miktar basınçlı hava tüketildiği hesaplanmıyor ve bu giderler maliyet muhasebesine girmiyor. Oysa, bir gıda ürününün maliyeti içinde buharın ve suyun yeri olmalıdır. Kaliteli su hazırlamanın ve işletmede kaliteli su kullanmanın ürün maliyetini nasıl etkilediğini daha iyi vurgulamak için birkaç değişik örnek verilebilir.

1. Örnek: Gıda sanayinde kullanılan otoklav ve pastörizasyon makinalarında kaliteli su kullanılmadığında metal ve cam ambalaj üzerinde oluşan kireç ve mineral lekeleri ambalajın görünüşünü bozar. Bu görünüşü düzeltmek için ek işçilik giderleri ortaya çıkar ve ürünün maliyeti artar.

2. Örnek: Kum filtresi kullanan işletmelerde, filtre içinde çoğu zaman işletmeye zararlı olan mikroplar ürer. Filtre içindeki bu canlılar işletme içinde istenmeyen noktalara kadar giderler ve ürün kalitesine zarar verirler. Ayrıca bu canlılar, dezenfeksiyon maksadı için suya verilen klor’u da tüketirler ve böylece klor kullanımını artırırlar. Kum filtrelerinin diğer bir sorunu da ters yıkama sırasında fazlaca su harcamasıdır. Kuyu suyu veya şehir suyu kullanan gıda işletmelerinin kum filtresi yerine, canlılara yataklık yapmayan ve ters yıkama sırasında çok az su sarf eden (diskli filtre gibi) filtreler seçmeleri işletme giderlerini azaltabilir.

3. Örnek: Kaliteli su ile beslenmeyen ve sıkça su kontrolları yapılmayan bir buhar kazanı içinde taşlaşma olacağından bu taşlaşma kazanın ısı verimini %50 lere kadar düşürür ve sonuçta, imalat sırasında çok miktarda buhar kullanan bir işletmenin ürün maliyeti çok yükselir.Buhar kazanı düşük iletkenlikte ve iyi yumuşatılmış su ile beslenmelidir.

4. Örnek: Otel, apartman, site gibi DOMESTİK işletmelerde kullanılmak maksadı için imal edilmiş olan otomatik su yumuşatma cihazları normal debide üç Bar kadar basınç kaybı yaratırlar, çünkü bu cihazlarda “çok yollu monoblok vanalar” kullanılır ve bu vanaların basınç kaybı çok yüksektir, sanayi için ekonomik değildirler. Fakat bu cihazların fiyatları ucuz göründüğü için Türkiye sanayinde çok yollu vanalı yumuşatıcılar kullanılıyor.Oysa, sanayi tesisleri için uygun olan yumuşatıcılar, yavaş hızlar ile çalışan ve tek geçişli (normal vana) otomasyon vanaları ile teçhiz edilmiş olan cihazlardır, bunların basınç kaybı bir ile bir buçuk Bar kadardır.

Günde 24 saat çalışan bir sanayi tesisinde, yüksek basınç kaybı yaratan Domestik Tip su yumuşatma cihazının işletme maliyeti çok yüksektir. Örneğin, saatta 50 ton debili bir su yumuşatma cihazı bir bar yerine üç bar basınç kaybı yaratırsa, bu cihazı besleyen pompanın motoru saatte 5,5 kWh daha fazla elektrik tüketir. Günde 20 saat ve yılda 300 gün çalışan bir işletme için saatta 5,5 kW fazla enerji kullanmak yılda 33000 kW daha fazla enerji demektir; bu enerjinin bugünkü bedeli yılda 2300 US Dolardır. Bu enerji israfı yerine “sanayi tipi”su yumuşatma cihazı satın alınması daha uygun olur.

Su yumuşatma cihazı satın alınırken satın alma fiyatı yanında işletme maliyetini de göz önüne almak doğru olur. Ancak, yumuşatma cihazı elektrik kullanmadığı için bu cihazın yaratacağı basınç kaybı satın alma sırasında gözden kaçabilir.

Çok uzun yıllar önce sanayi tesisleri kurmaya başlamış olan ülkelerin sanayi tarihlerinde tabii ki yukarıda verilen örnekler yaşanmıştır. Onlar da pahalıya mal olan dersleri almış oldukları için sanayide SU’yun ve Su Kalitesi’nin kıymetini artık öğrenmişlerdir. Tecrübeli sanayi ülkelerinde SU’yu “Ürünün bir Ham Maddesi” olarak kabul ediyorlar ve su kalitesinin işletmedeki önemini çok iyi biliyorlar. Bu nedenle, tecrübeli ülkelerde, ilk kuruluşta Su ve Su Kalitesi için köklü yatırımlar yapılıyor. Türkiye’de sanayi yatırımı yapan Batı ülkeleri yatırımcılarının SU’ya verdikleri önemi birkaç örnekle anlatılmıştır.

Piyasaya sunulan bir meşrubat içinde %90 üzerinde su vardır.Bu bilinmesine rağmen,meşrubat üreten bazı işletmeler ilk kuruluş sırasında su kalitesi ile ilgili araştırma düşük basınç kaybıyla çalışan Su Yumuşatma Cihazı yapmazlar. İşletmeye önce paslanmaz çelikten mamul pırıl pırıl ürün hazırlama makinaları gelir, tüm proses sistemi hazırlanır; tam deneme üretimi çalışmaları yapılacağı sırada, işletmede bulunan kuyu suyunun iyileştirilmesi için henüz hiçbir cihaz satın alınmadığı fark edilir. Zaten geç kalındığı için fazlaca araştırmaya zamanları da yoktur, olur olmaz birkaç cihaz satın alınır ve piyasadan şikayetler gelesiye kadar imalat uygun kalitede olmayan su ile yapılır.

Oysa, uluslar arası bir meşrubat sanayi kuruluşu, Türkiye’de yapacağı bir yatırım sırasında, su iyileştirme sistemi ve cihazları için 10 –15 sayfa uzunluğunda bir teknik şartnameyi önümüze koyuyor. Satın alınacak bir ters ozmos cihazı için dahi teknik detayları bize tek tek not ettiriyorlar. Bursa’da yapılan bir yatırıma Almanya’dan bir danışman mühendis davet edilmişti. Buhar kazanı yatırımına sıra geldiğinde Alman mühendis bir taraftan buhar kazanı teklifleri toplarken bir taraftan da su uzmanı bir şirket arayışına geçti. İşletmede bulunan teknik kadronun yardımı ile bize ulaşan Alman mühendisi ziyaret ettiğimizde elde etmiş olduğu buhar kazanı tekliflerini beraberce incelendi. Türkiye’den almış olduğu tekliflerde buhar kazanının imalat kalitesi ve referanslar çok sayfalı bir dosya olmasına rağmen buhar kazanı içine konacak SU’yun kalitesi ile ilgili yalnızca birkaç paragraf kadar bilgi vardı.

Oysa, Almanya’dan alınmış bir buhar kazanı teklifi dosyasında, sayfaların yarısı kazan besleme suyu kalitesi ve işletme sırasında kazan suyunun kontrollerine aitti.

Bu yazıda ülkemiz sanayinin su kalitesine vermiş olduğu önemin şu andaki (yıl 2003) durumuna değinilmekte ve sanayide görevli teknik kadronun dikkati su kalitesinin önemi üzerine çekilmektedir. Her konuda iyiye ve kaliteye ulaşmak ancak tecrübeler ile olur. Ülkemiz sanayicisi ve teknik kadro pahalıya mal olan tecrübeler edindikçe Batı sanayiinde bulunan yüksek kaliteli su iyileştirme sistemlerinin gerekli olduğuna inanacaklardır. Bu gelişmenin hızlandırılarak milli kaynakların kaybının en aza indirilmesi için ülkemizde teknik kadroya görev düşmektedir . Özellikle sanayide görevli teknik kadro su kalitesinin gıda sanayi kuruluşu için çok önemli olduğunu öğrenmeli, “ücretini ödeyerek ”su danışmanı kullanmayı denemeli ve su kalitesinin sanayi için gerekli olduğu konusunda yatırımcıları ikna etmelidir. Teknik kadro, SU’yu önemsiz bir madde olarak değil de “Ürünün bir Ham Maddesi” olarak nitelendirdiğinde, doğru bakış açısını yakalayacak ve gıda sanayimizde su kalitesinden kaynaklanan sorunlar ortadan kalkacaktır.

07. Sonuç ve Öneriler

Ülkemizde ve dünyada TO sisteminin çok başarılı ,çok pratik ve işletmesi kolay bir sistem olduğu gittikçe anlaşılmaktadır. TO cihazlarının bir taraftan fiyatı düşerken diğer taraftan dünyadaki talebi artmaktadır. Sanayi işletmelerinde , iyi suyun maliyeti ,buhar üretiminin maliyeti ve bunların ürün maliyetine etkisi hesaplandığında TO yatırımının bir işletmeye ne kadar ekonomi sağlayacağı derhal görülmektedir. TO cihazı bir katalogdan seçilerek tek başına satın alınacak bir cihaz değildir. TO cihazının ön ve son şartlandırılması ile beraber seçilmesi ve işletmesinin tasarlanması ve sistem kurulduktan sonra işletim eğitiminin eksiksiz olarak alınması şarttır. Sorunlar yaşadığı için bize müracaat eden işletmelerde bazen çok kaliteli TO cihazları ile karşılaşmamıza rağmen, ön şartlandırmanın veya yalnızca işletme eğitiminin eksikliği nedeni ile köklü sorunlar yaşandığını ve yılda bir membran değiştirilmektedir. TO yatırımı bir sistem yatırımı olarak düşünüldüğünde ve bu sistemin satış sonrası hizmetlerini çok iyi veren bir kuruluş ile iş birliği yapıldığında, TO sistemi çok kolay işletilen, çok az bakım gerektiren mükemmel bir su hazırlama tekniğidir.

08. Kaynaklar

M. Mulder , Basic Principles of Membrane Technology Kluwer Academic Publishers, Enschede Netherlands , 2000.

M. C. Shih , An overview of arsenic removel by pressure – driven membrane processes , Desalination , 172 (2) (2005) 85-97.

S.S. Madaeni , K. Tahmasebi and S .H. Kerendi , Sugar syrup concentration using reverse osmosis membranes , Eng. Life Sci. , 4 (2004) 187-190.

http://www.susistemleri.com/tersosmos.htm
http:// www.zema-aritma.com/REVERSE%20OSMOSIS.htm
http:// www.globalaritim.com/ayontemo.htm
http://www.startekaritim.com/filtrekaplari.htm
http:// www.suaritim.net/semantik/id9.htm
http://www.ontekmuhendislik.com/kutuphane/kutuphane_tersozmoz.php
http://www.zetaskimyasu.com/index.asp?id=urunler
http://www.aldebaran.com.tr/reserveosmosis.htm
http://www.biotek-tr.com/reverse.htm
http://www.ats.com.tr/urun/reverse/reverse.htm
http://www.telerehber.com/botes/suarit2.htm

 Sibel Kaya