SU VE ATIKSU ARITIMINDA MEMBRAN PROSESLER. Prof. Dr. Bülent Keskinler

(1)

SU VE ATIKSU ARITIMINDA MEMBRAN PROSESLER

Prof. Dr. Bülent Keskinler

(2)

Su ve Atıksu Arıtımında Membran Prosesler

Membran Teknolojisi ;

İlk uygulamalar; 1950’li yıllarda deniz suyundan tatlı su elde etme tesisleri ile başlamıştır.

Atıksularının arıtılıp, tekrar geri kazanılmasında kullanılmaya 1970’li yıllarda başlanmıştır

Günümüz membran uygulamalarında kullanılan RO, MF, UF, NF, elektrodiyaliz sistemleri hem akı hem de su geri kazanımı bakımından tatmin edici boyutlardadır.

Bunun yanında gaz ayırma, pervoparasyon, yakıt hücre ayırıcı, membran reaktörler, membran distilasyon, membran kristalizasyon gibi sistemler ise bir çok endüstri için gerekliliği kanıtlanmış ve kullanılabilir prosesler olduğu ispatlanmış ve birçoğu endüstriyel olarak kullanılmaktadır.

(3)

• Standartlar

• Su problemi

• İşletme kolaylığı

• Müşteri

Neden membran prosesler?

(4)

Membranların çalışma prensibi;

(5)

Membranların performansı

• Akı

• Giderme verimi

• Geri kazanım

ile ifade edilmektedir.

(6)

Su

kalitesi

Akı (uretilen su mıktarı)

Akı artışı

 ilk yatırım düşer $

 Daha az alan ihtiyacı

•Membranın birim alanından, birim zamanda gecen su miktarı

Akı

(7)

Membran proseslerin avantajları:

• Sürekli işletme

• Çok az yer kaplama

• Modüler olarak kullanılabilmesi

• Çok yüksek konsantrasyonlara uygulanabilmesi

• Taşınabilir olması

• Herhangi bir inşaat gerektirmemesi

• Maliyetinin gün geçtikçe azalması

(8)

Membran teknolojilerinin potansiyeline ve elde edilen büyük başarılarına rağmen hala çözülemeyen bazı problemler söz konusudur:

Azaltılması ya da minimize edilmesi istenen

Tıkanma

Enerji tüketimi Maliyet

Konsantre bertarafı Çevresel etki

Artan Su kalitesi

Geri kazanım oranı

(9)

Membranların Tıkanması (En büyük problem)

• Tıkanma: Membran yüzeyinde, partiküller, kolloidal maddeler,

makromoleküller, tuzlar v.b. lerin membran yüzeyine birikmesi sonucu oluşur.

Daha çok Boşluklu elyaf (Hollow fiber) ve spiral sargılı membranlarda probleme teşkil eder.

Akı

Zaman Tıkanma

(10)

Sürücü Kuvvetler

• Basınç farklılığı : P

• Konsantrasyon farklılığı : C

• Sıcaklık farklılığı : T

• Elektriksel potansiyel farklılığı : E

(11)

Membran proseslerin sürücü kuvvetlerine göre sınıflandırılmaları

∆P ∆c ∆T ∆E

Mikrofiltrasyon Pervaporasyon Termo-osmoz Elektrodiyaliz Ultrafiltrasyon Gaz ayırma Membran distilasyonu Elektro osmoz

Nanofiltrasyon Diyaliz Membran elektroliz

Ters osmoz Difüzyon diyaliz

(12)

Basınç sürücülü membran prosesler

Process technology

Separation principle

Size range MWCO

MF Size 0.1-1μm -

UF Size,charge 1nm-100nm >1000

NF Size, charge, affinity

1nm 200-1000

RO Size, charge, affinity

< 1nm <200

(13)

(14)

Basınç sürücülü membran proseslerin genel uygulama alanları;

• Atıksu arıtımı

• Meyva suyu, şarap ve bira üretimi

• Yarı iletken endüstrisinde saf su üretimi

• Metal geri kazanımı

• Meşrubat ve ilaç endüstrisinde

• Tıp ta uygulamalar

• Sürekli fermentasyon

• Nükleer tesislerde konsanse sularının saflaştırılması

• Yağlı su karışımlarının ayırımı

Mikrofiltrasyon

• Gıda ve süt endüstrisi

• İlaç endüstrisi (enzimler, antibiyotikler,)

• Tekstil endüstrisi

• Kimya end (yağ-su karışımları, boya geri kazanımı)

• Kağıt endüstrisi

• Deri endüstrisi

• RO ve NF öncesinde ön arıtma amaçlı

Ultrafiltrasyon

(15)

• Tuzlu peynir sularının arıtımında

• Süt endüstrisi atıksularının geri kazanılmasında

• Tekstil endüstrisinde renk ve TOC gideriminde

• Gıda ve eczacılıkta organik maddelerin konsantre edilmesi ve tuz giderilmesinde – v.b.

Nanofiltrasyon

• İçme suyu üretimi

• Atıksu arıtımı amaçlı

• Endüstriyel su üretim amaçlı

• Değişik endüstriyel atıksuların arıtımı ve geri kazanımı

• Meyve suyu konsantresi, v.b. (gıda endüstrisinde kullanım.)

Tersosmoz

Basınç sürücülü membran proseslerin genel uygulama alanları;

(16)

Atıksu Arıtımında Membran Biyoreaktörler (MBR)

(17)

Membran Biyoreaktör (MBR) Nedir?

(18)

Membran Biyoreaktör (MBR) Nedir?

Aktif Çamur Prosesi

MBR

Ham Atıksu

Reaksiyon Tankı Sedimentasyon Tankı

Dezenfeksiyon Tankı

Arıtılmış Su

Ham Atıksu

(19)

(20)

ENDÜSTRİYEL MEMBRAN UYGULAMALARI

(21)

Membran Proseslerde Örnek Atıksu Arıtım Uygulamaları

(22)

Kuyu Suyu Arıtımı

Pompa

Basınçlı

Kum Filtresi Kartuş Filtre

Kuyu

Yüksek Basınç

Pompası Membran

Filtrasyon

Konsantre

Dolamit Filtre

Sisteme Dağıtım Cl²

H2SO4

NaHSO3

(23)

Deniz Suyu Arıtımı

Deniz

Basınçlı

Kum Filtresi Kartuş Filtre

Yüksek Basınç Pompası

Membran

Filtrasyon Dolamit Filtre

Sisteme Dağıtım Konsantre

Cl² H2SO4

NaHSO3

Aktif Karbon

Deniz Suyu Arıtımı

(24)

MDF Yıkama Suyu (UK)

(25)

Kağıt Fabrikası (Finlandiya)

(26)

Tekstil Boyahane Atıksuları (UK)

(27)

Düzenli depo alanı sızıntu suyu RO arıtma tesisi

(28)

Düzenli depo alanı sızıntu suyu RO arıtma tesisi

(29)

Endüstriyel Uygulamalarda Örnek Membran Prosesleri

(30)

GIDA ENDÜSTRİSİ

(31)

MF ile sütten bakteri giderimi

(32)

Süt prosesinde kullanılan membran teknolojileri

(33)

Peynir altı suyunda kullanılan membran teknolojileri Su ve Atıksu Arıtımında Membran

Prosesler

(34)

Membran teknolojileri ile bira üretimi

(35)

Şarap üretiminde membran teknolojileri

(36)

Meyve suyu üretiminde membran teknolojileri

(37)

KİMYA ENDÜSTRİSİ

(38)

Elektrokaplama endüstrisinde durulama tankında nikel kaybını kontrol etmek için kullanılan RO sistemi

(39)

Elektrokaplama endüstrisinde kullanılan UF sistemi

(40)

Koton-sentetik karışımı kumaş

üretiminde Polivinilalkol

(PVA) geri kazanımında kullanılan UF

sistemi

(41)

İLAÇ ENDÜSTRİSİ

(42)

Enjekte edilebilen sıvı ampül ilaçların üretilmesinde kullanılan MF sterilizasyon filtreleri

(43)

PERVAPORASYON

Başlıca kullanım alanları:

 Solvent dehidrasyonu

 Çözünmüş organiklerin sudan ayrımı

 Organik karışımların ayrımı

(44)

PERVAPORASYON- Solvent Dehidrasyonu

Fermentörlerden etanol geri kazanımı için entegre distilasyon-pervaporasyon tesisi

(45)

PERVAPORASYON- Organik Karışımların Ayrımı

Hibrit distilasyon-pervaporasyon sistemleri

(46)

İYON DEĞİŞTİRİCİ MEMBRAN - ELEKTRODİYALİZ

Başlıca kullanım alanları:

 Deniz suyundan tuz geri kazanımı

 Su yumuşatma

 Desalinasyon

 Asit giderimi

(47)

Elektordiyaliz ile deniz suyundan tuz kazanımının şematik gösterimi

(48)

Katyon değiştirici membran ile su yumuşatma prosesi

(49)

Anyon değiştirici membran ile meyvesuyunun asitliğini giderme

(50)

Sodyum klorürün, bipolar membranla sodyum hidroksit ve hidroklorüre ayrılmasının şematik gösterimi.

(51)

TÜRKİYE’DEKİ

ENDÜSTRİYEL MEMBRAN UYGULAMALARINDAN

BAZI ÖRNEKLER

(52)

PAKMAYA

(53)

MARMARABİRLİK

(54)

GENMAK

(55)

GENMAK

(56)

ASIM KİBAR ORGANİZE SANAYİ

BÖLGESİ

(57)

ASIM KİBAR ORGANİZE SANAYİ BÖLGESİ

NaOCl

HCl NaOH

Antiskalant

NaOH

HCl NaOH

HCl & NaOH & SMBS

13 11

2

Mekanik Filtre Besleme

24 193.2 4638.0

Mekanik Filtre Üretim

24

MMF Üretim (UF Besleme)

24

4027.5 1

GERİ KAZANIM TESİSİ GİRİŞ

UF CEB & CIP Atıkları

ACF Besleme

4495.0 4

1.5 - 240.0

UF Ters Yıkama Atıkları

7 8

ACF Ters Yıkama Atıkları

0

ARITIKMIŞ ATIKSU

24 166.7 4000.0

9 10

6

- 5

4734.2 197.3 3

24 198.2 4758.0

MMF Ters Yıkama Atıkları

14

ARITILMIŞ SU SMBS

ASIM KİBAR OSB GERİ KAZANIM TESİSİ AKIM ŞEMASI & KÜTLE DENGESİ

NaOCl

RO - CIP UNIT

UF CIP Hattı Girişi

RO CIP Hattı Girişi HCl

Ultrafiltrasyon (UF) (2x50%) Revize Edilen

Mevcut Multim edya Filtre (MMF)

(2x50%)

MMF Geri Yıkama Pompası (2x100%) UF Geri Yıkama

Pompası (2x100%)

ACF Besleme

& Ters Yıkama Pompası (3x50%)

Son Ürün Deposu (Kapsam Dışı) Ters Osm oz (RO)

(2x50%)

12

3907.5

24 125.0 3000.0 15

37.8 24 RO Konsantre

24

907.5 4027.5

167.8 93.50

ACF Ters Yıkama

Atıkları UV Dezenfeksiyon

(1x100%)

162.8 ACF Üretim (RO Besleme)

RO Üretim

4 0.43 24

- 120.0

125.0 3000.0 187.3

24

167.8

1 24

UF Üretim

h/day m³/h m³/day ARITIM BASAMAKLARI

HAT

Saatlik Debi Günlük Debi Çalışma Süresi

Mekanik Filtrre Atıkları

24 1.0 24.0

- 373.98 5

8

12 11 3

4

Arıtma Tesisine

7

DEŞARJ 12

ATIKSU ARITMA TESİSİ

1

RO Besleme Havuzu (Kapsam Dışı)

ARITILMIŞ SU

13 2

9

15 14 10

6 4

6

8 0

Arıtılmış Su Pompası (2x100%) MMF Ters

Yıkama &

Nötralizasyon Blower (2x100%)

RO CIP Atıkları UF Ters Yıkama Blower (2x100%) Mekanik

Filtre

Sistem Besleme Pompası

(3x50%)

ACF Ters Yıkama Atıkları Aktif

Karbon Filtre (ACF)

Kartuş Filtre (2x50%)

Yüksek Basınç Pompası

(2x50%)

Kartuş Filtre (1x100%)

CIP Tankı & Pompası (2x100%)

Nötralizasyon Havuzu (Kapsam Dışı)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

SU VE ATIKSU ARITIMINDA MEMBRAN PROSESLER. Prof. Dr. Bülent Keskinler

Neden membran prosesler?

Membranların performansı

Akı

Membran proseslerin avantajları:

Nanofiltrasyon

Tersosmoz

Atıksu Arıtımında Membran Biyoreaktörler (MBR)

ENDÜSTRİYEL MEMBRAN UYGULAMALARI

Membran Proseslerde Örnek Atıksu Arıtım Uygulamaları

Kuyu Suyu Arıtımı

Deniz Suyu Arıtımı

MDF Yıkama Suyu (UK)

Kağıt Fabrikası (Finlandiya)

Tekstil Boyahane Atıksuları (UK)

Düzenli depo alanı sızıntu suyu RO arıtma tesisi

Düzenli depo alanı sızıntu suyu RO arıtma tesisi

Endüstriyel Uygulamalarda Örnek Membran Prosesleri

GIDA ENDÜSTRİSİ

KİMYA ENDÜSTRİSİ

İLAÇ ENDÜSTRİSİ

PERVAPORASYON

TÜRKİYE’DEKİ

ENDÜSTRİYEL MEMBRAN UYGULAMALARINDAN

BAZI ÖRNEKLER

PAKMAYA

MARMARABİRLİK

GENMAK

GENMAK

ASIM KİBAR ORGANİZE SANAYİ

BÖLGESİ

ASIM KİBAR ORGANİZE SANAYİ BÖLGESİ

TEŞEKKÜRLER..