Ters Osmos Sistemi bugün ülkemizde enerji santrallarından tekstil boyahanelerine, meşrubat üretiminden sofra suyu üretimine kadar bir çok yerde karşımıza çıkıyor.  Teknolojinin bugün ulaştığı noktada, “SU için en mükemmel mineral filtresi” olarak nitelendireceğimiz TERS OSMOS sistemini her teknik kişinin yakından tanımasında yarar vardır.   Dünyada 30 yıldır kullanılan Ters Osmos teknolojisine, “yeni teknoloji”  ve “pahalı teknoloji” ön fikri ile uzak duranlar ve Ters Osmos teknolojisinin işletmelere getirdiği kazancı  mühendisçe hesaplamayanlar hizmet verdikleri işletmeleri zarara sokuyor olabilirler. 

ÖNSÖZ:   Birçok literatürde İngilizce adı ile, "Reverse Osmosis - RO" şeklinde adlandırılan Ters Osmos (TO)  tekniği günümüzde hızlıca ilerleyen teknolojilerden biridir. 30 yılı  geçmiş tarihi olan Ters Osmos tekniği  yeni buluşlar ile gelişiyor.  1990 yılında Ters Osmos sistemleri üzerinde çalışmaya başladım ve  Ters Osmos sistemi detayları hakkında  yeni bilgileri çok yakından takip ediyorum.  2001 Kasım ayı içinde Avrupa’da düzenlenen Ters Osmos Sistemleri Seminerine katıldığımda bu yazı dizisini kaleme almaya başladım.  1990 yılından bu yana edindiğim bilgi ve tecrübelerin bir kısmını  bu yazı dizisinde okuyucularım ile paylaşacağım. Ters Osmos sistemi tatbikatından sistem bakımına  kadar bir çok konuyu bu yazı dizisi içinde işleyeceğiz.  Su içindeki mineralleri (iyonları), mekanik olarak, yalnızca su basıncı  ile %95 - %99 kadar ayıran Ters Osmos tekniğinin ülkemizde tatbikat sahası çok geniştir.  Araştırma yapmayan  meslektaşların “Pahalıdır” ön fikri ile fiyat dahi almadıkları Ters Osmos sistemi yatırımı bazı sanayi kuruluşlarında 12 ay gibi  kısa sürelerde amorti ediyor.  

KELİMELER
Bu yazı dizisi içinde çok kullanılacak olan teknik kelimeler:

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

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

TERS OSMOS CİHAZININ GELİŞMESİNİ DESTEKLEYEN NEDENLER
Her gün yeni buluşlar yapılıyor ve patentler alınıyor.  Ancak bu yeni buluşların hepsi de piyasada tutunmuyor.  Ters Osmos 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 Suyu’ndan  içme ve kullanma suyu üretmek için TO  sistemleri kuruyorlar.  Bu sistemlerin sayısı gittikçe  artmaktadır.

Sanayi’nin ihtiyacı için SU Kalitesi’nin Yükseltilmesi:
SU’yun 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 Osmos (TO) tekniği tercih ediliyor, çünkü TO, reçineli sistemlere kıyasla  daha ekonomik ve daha çevrecidir.

İyon değiştirici reçinelerin çalışma prensibini kısaca özetleyelim:
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:

  1. 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.
  2. Reçinelerin her rejenerasyonundan sonra, belli bir süre üretim suyu kalitesi bozulabilir.  Bu da reçineli sistemlerin bir zayıflığıdır.
  3. 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 kontrolu, 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.
  4. 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.
  5. İş Kanunlarının ve Sağlık kurallarının iyi çalıştığı ülkelerde  asit ve kostik kullanılan iş yerlerinin Sigorta riskleri yüksek olmakta ve bu tür iş yerleri sigortaşirketlerine daha çok sigorta primi ödemektedirler.

Yukarıda değinilen işletme sorunları nedeni ile Ters Osmos (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 mambran 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. 

TO cihazının gelişmesini destekleyen tarihi nedenlerden biri de dünyada çok bol olan Deniz Suyu’nun kullanılmasının  TO’nun icadı ile  çok kolay ve pratik hale gelmesidir.   Basit bir sundurma altına yerleştirilen TO sistemi ile, deniz suyundan kullanma suyu üretilebilir ve bu sistem tam otomatik olarak çalıştığından, günde bir kez göz kontrolu ile sağlıklı bir işletme sağlanabilir.  TO dan çıkan atık su içinde yalnızca tabiatın kendi mineralleri bulunduğundan bu suyun  denize verilmesi çevre sorunu yaratmaz.   Deniz suyunun  bu şekilde zahmetsizce şehir ve otellerde kullanılır hale gelmesi ile deniz kenarındaki kentlerin gerek normal yerleşme, gerekse turizm açısından gelişmesi sağlanmıştır.    Deniz suyundan TO ile elde edilen suyun iletkenliği  yaklaşık 600 – 700  S/cm ve sertliği 3 –4 Fr. dır.  Bugün Ege Bölgesindeki birçok kentin  şehir suyu daha kötü kalitededir.

TO cihazının çok az yer tutması Gemi  İmalatçılarının da işine geliyor ve gemilerde büyük hacimli su depolarına yer ayıracaklarına,  çok küçük bir yere sığan TO cihazı ile geminin kullanma ve içme suyunun temin edilmesini sağlanıyor.   TO cihazının ilk icadı sırasındaki yüksek fiyatı dahi gemi inşacılarını zorlamadı, çünkü, gemi içinde  geniş su depoları için ayrılacak olan   yerlerin maliyeti  TO cihazının fiyatından çok daha yüksektir. Ayrıca, bir gemide TO ile üretilen su, geminin herhangi bir  limandan temin edeceği sudan daha  bakterisiz ve daha sağlıklı olacağı kesindir.   TO’nun getirdiği bu avantajlar ile  Gemicilik Sektörü de TO cihazının gelişmesine neden olmuştur.

Yukarıda sözü edilen nedenler dolayısı ile Ters Osmos Sistemleri 30 yıl içinde teknik ve ticari olarak çok gelişti ve bütün dünyada yerini buldu.  Kaliteli SU üretiminde, deniz suyu gibi çok tuzlu sulardan iyi ve sağlıklı su üretiminde, atık sulardan su geri kazanımında ve daha bir çok tatbikatta TO Sistemleri dünya üzerinde kullanılmaktadır. TO Sistemleri hakkında diğer bilgileri ileriki sayfalarımızda anlatacağız.

Ters Osmos Sistemini Yakından tanıyalım: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 Ileri>

Yük. Müh. Enis Burkut / Termodinamik Dergisi - Ocak 2002