Maliyet Analizleri ve Ekonomik Değerlendirmeler

Proje kapsamında sürekli şartlarda kararlı hal lab pilot ölçek işletimleri yapılmış olan her bir atıksu arıtma, su geri kazanma ve konsantre yönetim ve bertaraf sisteminin saha ölçek ekonomik performansları, SuperPro Designer 9.0® proses simülasyon ve maliyet analizi yazılımı kullanılarak belirlenmiştir. 1000 m3/gün’lük giriş atıksu debisi için gerçek ölçeğe kütle dengeleri sağlanmış tasarımlar üzerinden her bir arıtma sisteminin saha ölçek maliyet performansları yazılım aracılığıyla tespit edilmiştir. Saha ölçek tasarım uygulamalarından bağımsız olmak üzere her bir arıtma sistemi için, sıfır ve sıfıra yakın sıvı deşarjı uygulamaları kapsamında uygulanacak nihai konsantre atık bertaraf yöntemlerine bağlı maliyetler ayrı ayrı dikkate alınmıştır. Bu bağlamda nihai konsantre atığın, “sıfır sıvı deşarjı yaklaşımında” tesise yaklaşık 10 km mesafede olduğu varsayılan bir insinerasyon tesisinde yakılarak kalan katısının endüstriyel nihai düzenli depolama sahasında depolandığı; “sıfıra yakın sıvı deşarjında” ise yine tesis yaklaşık 10 km mesafede konuşlandığı varsayılan bir merkezi endüstriyel atıksu arıtma tesisine verilerek burada arıtılmaları sonrası kanala ya da alıcı ortama deşarj edildiği uygulama biçimleri nazarı dikkate alınmıştır. Her iki yaklaşım için tesise mesafe 10 km olarak kabul edilerek atığın teslimatı için birim ulaşım maliyet bedeli 1 $/km olarak kabul edilmiştir. Sıfır ve sıfıra yakın sıvı deşarjı yaklaşımları için piyasa araştırmasına dayalı elde edilmiş birim konsantre atık bertaraf maliyetleri, bertaraf+ulaşım toplamında sırasıyla 50 (=40+10) $/m3 ve 150 (=140+10) $/m³ olup; alınan resmi fiyat teklifi evrakları, “Ek-3: Piyasa Araştırmasına Dayalı Nihai Konsantre Atık Bertaraf Fiyat Teklifleri” dokümanında sunulmuştur.

Yatırım, işletme ve toplam maliyet bileşenlerinin hesaplanmasında kullanılan ve hali hazırda yazılım dâhilinde mevcut bulunan maliyet bileşenleri denklemleri Tablo 3.26’te sunulmuştur. Sistemlerin maliyet hesaplamalarında kullanılan birim maliyet bedelleri Tablo 3.27’da; membran satın alma-bertaraf maliyetleri, öngörülen membran ömürleri ve membran proseslerdeki elektrik sarfiyatları Tablo 3.28’de ve LED UV lambaların satın alma-bertaraf maliyetleri, kullanım ömürleri ve elektrik tüketim bilgileri ise Tablo 3.29’de sunulmuştur. Etkinliği bilinen ve önerilen yenilikçi her bir tasarlanmış sisteme ait ekonomik performans sonuçları, değişen atık çekim sayısına (uygulamada çıkış suyu kalitesini bozmamak amacıyla İOP reaktörden çekilecek günlük atık debisine) bağlı olarak, ilk yatırım maliyeti ($), toplam net yatırım maliyeti ($/20yıl) ve birim arıtma maliyeti ($/m3 temiz su) parametreleri üzerinden ayrı ayrı belirlenmiştir. İlk yatırım maliyeti ve işletme maliyetleri, bileşenleri için yazılımın çıktı dosyası vasıtasıyla ayrı ayrı elde edilmekte olup, toplam net yatırım ve birim arıtma maliyeti parametreleri, sırasıyla Denklem (3.4) ve (3.5) kullanılarak hesap edilmiştir.

71

Tablo 3.26 Yatırım, işletme ve toplam maliyet bileşenlerini hesaplama denklemleri

Maliyet bileşenleri Hesaplama metodu

Toplam yatırım maliyeti (Total capital cost (TCC)) TCC = DFC + WC + SC

doğrudan sabit sermaye (direct fix capital (DFC)) DFC = PDC + PIC + CFC - tesis doğrudan maliyeti (plant direct cost (PDC)) PDC = PC + OP

∙ ekipman satın alma maliyeti (purchase cost (PC)) PC = (Listed Eq. PC) + (0.20 × PC)

∙ diğer tesis maliyetleri (other plant costs a

(OP)) OP = A+ B + C + D + E + F + G + H

- tesis dolaylı maliyeti ( plant indirect cost b

(PIC)) PIC = I + J

müteahhit ücreti ve riskler (contractor's fee and contingency c

(CFC))

CFC = K + L

döner sermaye (working capital (WC))

başlangıç maliyeti (start-up cost (SC)) SC = 0.03 × DFC

Toplam işletme maliyeti (Total operating cost)

işçilik maliyeti (labour dependent cost d

)

tesis kurma maliyeti (facility dependent cost ^e (FDC)) FDC = M + N + O

sarf malzemeler (membranlar) (consumables)

membranların bertaraf maliyetleri

çeşitli gereksinimler (utilities)

- elektrik, soğutma suyu vd.

a A) kurma (her ünitesinin ve dengeleme tankının 0.10×PC + membran ünitesinin 0.50×PC + 0.06×PC), B) boru tesisatı (0.35×PC), C) cihazlandırma (0.40×PC), D) yalıtım (0.03×PC), E) elektrik (0.10×PC), F) inşaat (0.10×PC), G) şantiye ıslahı (0.05×PC) ve H) yardımcı tesisler (0.20×PC) için maliyetleri içerir.

b I) mühendislik (0.10×PDC) ve J) inşaat (0.15×PDC) maliyetlerini içerir.

c K) müteahhit ücreti (0.03×(PDC+PIC)) ve L) ve risk giderlerini (0.03×(PDC+PIC)) içerir. d

Vardiyalı üç tam zamanlı teknisyen ve bir tam zamanlı mühendisi kapsar.

e M) yıpranma payı, N) bakım (0.10×PC), ve O) çeşitli giderler (sigorta (0.01×DFC), yerel vergiler (0.02×DFC), ve tesis harcamaları (0.05×DFC)) toplamıdır

Tablo 3.27 Hedef endüstriyel atıksulardan saha ölçek etkinliği bilinen ve önerilen sistemlerle su geri kazanımı ve konsantre yönetimi uygulamalarına ilişkin birim maliyetler

Parametre Birim Maliyet

Geri Kazanım suyundan sağlanan kazanç $/ton 1,8

Hidrojen Peroksit (H2O2) $/metrik ton 500

Sülfirik asit (H2SO4) $/ton 420

Sodyum hidroksit (NaOH) $/ton 940

Demir sülfat (FeSO4) $/ton 130

Mühendis maaşı (1 kişi) $/saat-kişi 9,1

Operatör maaşı (3 kişi) $/saat-kişi 6,5

Konsantre atık bertarafı (merkezi arıtma tesisi) $/ton+$ transfer 40+10 Konsantre atık bertarafı (insinerasyon) $/ton+$ transfer 140+10

72

Tablo 3.28 Membranların satın alma-bertaraf maliyetleri, kullanım ömürleri ve membran proseslerin elektrik sarfiyatları

Bileşen Birim UF NF_sıkı NF_gevşek RO MD Batık

UF

Kartuş Filtre

Modül fiyatı $/adet 1000 10

Membran fiyatı $/m² 100 30 30 30 90 40 - Kullanım ömrü yıl 3,0 0,5 Bertaraf maliyeti ($/m² ya da kartuş) ^5,0 Elektrik tüketimi (kWh/m3 ) 1,1 1,4 1,3 3,0 0,75* 0,2 -

* Sadece pompaj için gerekli birim enerji sarfiyatı değeridir.

Tablo 3.29 LED UV lambaların satın alma-bertaraf maliyetleri, kullanım ömürleri ve elektrik sarfiyatları

Parametre Birim UVA UVC

Satın alma ($/adet 0,1kW) 30

Elektrik tüketimi (kWh/m³) 0,10 0,15

Kullanım ömrü (saat) 30.000

Bertaraf maliyeti ($/adet) 5

Toplam Net Yatırım Maliyeti _{20 yıl}^$ = İlk Yatırım Maliyeti $ Toplam İşletme Maliyeti (Yıllık %7 Faizde) _{20 yıl}^$

Su Geri Kazanım Kazancı (Yıllık %7 Faizde) _{20 yıl}^$ (3.4)

Birim Arıtma Maliyeti ^$

^{= İşletme Maliyeti} $

yıl Su Geri Kazanım Miktarı

Birim su alış maliyeti ^$ (3.5)

Bu maliyet bileşenlerine ilave olarak, tekstil ve kâğıt atıksuları için ekonomik olarak en iyi performanslar elde edilmiş Fenton destekli sistemleri için, yazılımdan doğrudan elde edilen yıllık işletme maliyetleri bileşenleri, değerleri bazında ortaya konmuştur. Proseste yeniden kullanılabilir suyun satışından elde edilecek ekonomik faydanın, yatırımların ekonomik geri

73

dönüşlerinin 20 yıllık işletme süresi içerisine düşmüyor olması dolayısıyla ekonomik sonuçlar için Fayda/Maliyet (F/M) hesaplamaları ve değerlendirmeleri yapılamamıştır. Bir başka deyişle, geri kazanılan sudan ekonomik fayda elde edilmesine rağmen, amaçlanan uygulamaların yerine getirilmesi noktasında geliştirilen arıtma sistemleri, yatırımcı tarafından para harcanmasını gerektirmektedir. Ayda ve yılda 1 atık çekim sayıları için yazılımdan elde edilmiş “Tüm Sistemlere Ait Saha Ölçek Maliyet Analiz Raporları”, Ek-4’te verilmiştir.

Elde edilen tüm tekno-ekonomik sonuçlar ışığında, önerilen ve etkinliği bilinen sistemlerin, konsantre yönetimini de içerisine alan bütünlüklerdeki saha ölçek uygulamalarının; hedef tekstil ve kağıt endüstriyel atıksuları ile yoğun su tüketilen endüstriyel atıksular geneli için yaygınlaştırılabilme potansiyeli değerlendirmeleri ayrı ayrı yerine getirilmiştir. Bu çalışmaların hedef tekstil ve kâğıt endüstriyel atıksuları geneli için yapılan değerlendirmelerinde, değişen İOP reaktörü hidrolik bekletme süresi ve İOP reaktörü eşdeğeri atığın reaktörden günlük çekim debisine karşı gelen atık çekim sayısına bağlı counter (eğri dağılımlı) grafikler elde edilerek, her bir hedef sektördeki tekno-ekonomik performanslar ayrı ayrı ortaya konmuştur. Çalışmaların yoğun su tüketilen endüstriyel atıksular geneli için yapılan değerlendirmelerinde ise, tekstil atıksuyuna yönelik sistemlerin kâğıt atıksuyunun arıtılması için, kâğıt atıksuyuna yönelik sistemlerin de tekstil atıksuyunun arıtılması için uygulandığındaki saha ölçek tekno-ekonomik etkinlikler ortaya çıkarılmıştır. Geliştirilen tüm sistemlerin her iki değerlendirme adımında hem ilgili sektör içerisindeki hem de sektör genelindeki diğer atıksulara başarıyla uygulanabilmelerinin değerlendirilmesi; rölatif düşük (tekstil atıksuyu için TOK=320 mg/L, KOI=1000 mg/L, İletkenlik= 700 μS/cm ve TÇK=350 mg/L) ve rölatif yüksek (kâğıt atıksuyu için TOK=730 mg/L, KOI=2000 mg/L, İletkenlik= 2000 μS/cm ve TÇK=1000 mg/L) organik ve inorganik kirlilik içerikli endüstriyel atıksu muhteviyatlarında yerine getirilmiştir. [NF_gevşek/NF_sıkı]/{İOP/UF} sistemi için yapılan hesaplamalarda kağıt atıksuyu için ayrıca “ * ” tanımlaması yapılmıştır ki; bu atıksu, konvansiyonel sürekli işletilen [NF_gevşek/NF_sıkı]/{İOP/UF} sistemdeki tekstil eşdeğeri rölatif düşük organik/inorganik (TOK=350 mg/L, KOI=1000 mg/L, İletkenlik= 2000 μS/cm ve TÇK=1000 mg/L) içerikli kağıt atıksuyunu ifade etmektedir.

Sonuçta, konvansiyonel esaslı uygulanan ve geliştirilen yenilikçi tüm sistemlerin endüstriyel atıksulara su geri kazanımı ve konsantre yönetimi amacıyla başarıyla uygulanabilirlikleri; Fe hariç toplam inorganikler saha ölçek simülasyonlarda hedef çıkış suyu kalitesini kısıtlamadığından atıksuda “eşdeğer organik kirlilik seviyesi” parametresi baz alınarak, rölatif düşük ve rölatif yüksek organik kirlilik içeriklerindeki atıksular için ayrı ayrı belirlenmiştir. Bu sayede, geliştirilen sistemlerin saha ölçek tekno-ekonomik tercih edilebilirlikleri birbirleriyle kıyaslamalı olarak ortaya çıkarılmıştır.

74