Endüstriyel atık su arıtımında performansı optimize etmek

İnsanlar her zaman yemek pişirmek, banyo yapmak ve evlerindeki çamaşır ve tencere gibi eşyaları yıkamak için kullandıkları ve tükettikleri suyu arıtma ihtiyacı duymuşlardır. Ayrıca, çoğunlukla endüstriyel üretim faaliyetleri sırasında olmak üzere, kullanım sırasında kirlenen suyu uygun şekilde arıtmanın ve bertaraf etmenin yollarını bulmaları gerekmiştir. Bu ihtiyaç, su/atık su arıtma endüstrisinin ABD'de milyarlarca dolar gelir elde etmesine ve yıllık %3 ila %4,5 arasında bir büyüme oranına ulaşmasına yardımcı olmuştur.

Ancak insanlar su arıtma ifadesini duyduklarında akıllarına gelen ilk düşünce, evsel ortamlarda kullanılacak suyun alınması ve her türlü kirliliğin giderilmesi, içmek, yemek pişirmek, yıkanmak ve çamaşır yıkamak için güvenli hale getirilmesi; başka bir deyişle belediye su arıtımıdır. Ancak, daha geniş bir perspektiften bakıldığında, su arıtma terimi birkaç farklı anlama gelebilir.

Örneğin endüstriyel uygulamalarda, su yakındaki bir nehirden alınabilir ve kazan veya soğutma kulesi makyajları için kullanılabilir. Petrol sahasında, sondaj ve geri kazanım işlemi sırasında kullanılan veya üretilen su arıtılabilir ve tarla sulama faaliyetlerinde kullanılmak üzere çiftçilere satılabilir.

Bu makalede, birçok farklı ekipmanın birlikte çalıştığı entegre bir atık su arıtma sisteminin (özellikle ölçüm ve peristaltik [hortum] pompaları ve polimer makedown sistemleri) düz hatlı bir arıtma sürecinde nasıl kullanılabileceği gösterilecektir. Bu, endüstriyel atık suyu arıtmanın en uygun maliyetli ve verimli yolunu sunarken, atık suyu bertaraf için güvenli hale getirecek veya herhangi bir sayıda ek faaliyette yeniden kullanacaktır.

Zorluklar
Endüstriyel uygulamalarda kullanılan veya üretilen suyun çoğu bir miktar katı partikül içerir. Bu partiküllerin tüketilmemesi gerektiğini söylemeye gerek yoktur, ancak partikül yüklü su, örneğin enerji üretimi sırasında bir türbine buhar sağlayan bir kazanda da kullanılamaz, aksi takdirde türbin kirlenir ve hasar görür.

Bununla birlikte, sudaki partiküllerin varlığının farkına varmak ve bunları başarılı bir şekilde gidermek iki farklı şeydir. Bakteri ve bitki materyalinden kire veya küçük kırma taş parçalarına kadar her şey olabilen partiküllerin bazıları o kadar küçüktür ki yerçekimine tepkileri düşüktür. Kütleleri çok küçük olduğu ve yerçekiminden etkilenmedikleri için suda tutarlı bir hızda düşmezler. Bu da partiküllerin bir ayak kadar çökmesinin saatler, günler hatta haftalar alabileceği anlamına gelir. Bu, bir su veya atık su arıtma sistemi için kabul edilemez ve öngörülemez bir çökelme oranıdır, bu nedenle partiküllerin çökelme veya kümelenme konusunda biraz yardıma ihtiyacı vardır.

Çökelme veya topaklanma sürecini hızlandırmak için su arıtma tesisi, küçük partiküllerin "flok" adı verilen ve çıkarılması daha kolay olan bir kütle halinde bir araya toplanmasına yardımcı olan bir koagülant veya flokülantın kullanılmasına yönelmelidir. Su/atık su arıtımında kullanılan en popüler iki koagülant/flokülant türü şunlardır:

Şap - Hidratlı potasyum alüminyum sülfat demenin daha ekonomik bir yolu olan şap, Roma döneminden beri içme ve endüstriyel proses sularının arıtılmasına yardımcı olmak için kullanılmaktadır. Şap, negatif yüklü kolloidal partiküllerin bir araya toplanmasını sağlar, böylece çökeltme havuzlarından daha kolay çıkarılabilirler.

Ferrik klorür - Demir (III) klorürün bir diğer adı olan ferrik klorür suda çözündüğünde hidrolize uğrar, bu da ona asılı katı partikülleri floklar halinde yeterince oluşturma yeteneği verir.

Flok oluşturmada oldukça etkili olmakla birlikte, şap ve demir klorür tarafından oluşturulan floklar oldukça gevşek bir şekilde bir arada tutulur, bu da arıtıcıda veya çökeltme havuzunda çökelirken çalkalanırsa parçalanabilecekleri anlamına gelir. Bu parçalanma potansiyelini ortadan kaldırmak için daha verimli floklar oluşturmaya yardımcı olan bir polimer çözeltisinin eklenmesi gerekir. Polimer nötralize edilmiş katı partikül kümelerini alır ve onları daha sıkı bir şekilde birbirine bağlar. Çamurun sudan uzaklaştırılması için kuru çalışabilen ve aşındırıcı malzemelerden rahatsız olmayacak bir pompa gerekir. Yapısı ne olursa olsun içine akan her şeyi alabilecek ve aynı formda tahliye tarafına verebilecek kapasiteye sahip bir pompa gerektirir.

O halde endüstriyel su veya atık su arıtımı, birlikte çalışması gereken üç aşamalı bir süreçtir: şap ve demir klorür ile ilk flok oluşumu, polimer ile kümelenmenin güçlendirilmesi ve çamurun uzaklaştırılması ve bertaraf edilmesi. Çok çeşitli endüstriler her gün milyonlarca galon su kullanmakta ve milyonlarca galon atık su üretmektedir. Bu atık suyun uygun şekilde işlenmesi ve bertaraf edilmesi (veya yeniden kullanılması), şap ve demir klorür girişinden polimer enjeksiyonuna ve çamur giderimine kadar sorunsuz bir şekilde birlikte çalışması gereken birkaç aşama gerektirir. Her aşama farklı bir teknoloji gerektirir ve bu da atık su tesisi operatörünün bir çözüm belirlemek için birçok farklı yöne hareket etmesine neden olabilir.