Son yıllarda insanlığın ekolojik çevreye bağımlılığı önemli ölçüde arttı. Bilginin ve yapay zeka çağının hızla gelişmesiyle birlikte çevrenin korunması, yalnızca endüstriyel gelişimde değil, günlük yaşamda da sıklıkla bahsedilen, gündemde olan bir konu haline geldi. Bu nedenle, çevre üzerinde etkisi olan endüstriyel gelişme için çevre koruma seviyelerinin iyileştirilmesi büyük önem taşımaktadır.
Yüksek-tuzluluktaki endüstriyel atık suyun sıfır-deşarjı alanında, endüstriyel tuzun kaynak kullanımı gelecekteki çevre yönetiminin anahtarı olacak, atık deşarjı olasılığını azaltacak ve kaynak geri kazanımı ve kullanım oranlarını iyileştirecek ve bu da genel çevre koruma seviyelerinin iyileştirilmesi açısından son derece faydalı olacaktır. Yüksek-tuzluluktaki endüstriyel atık suyun sıfır-deşarjlı üretim sürecinde, egzoz buharının katma değerinin iyileştirilmesi ve enerji kullanım verimliliğinin arttırılması, sıfır-deşarjlı üretim kapasitesinin değerlendirilmesinde önemli göstergelerdir. MVR (Mekanik Buhar Yeniden Sıkıştırma) teknolojisi, yüksek-tuzlu atık suyun sıfır-deşarjında pratik sorunları çözebilir.
1. MVR Mekanik Buhar Yeniden Sıkıştırma Teknolojisi
MVR mekanik buhar yeniden sıkıştırma teknolojisi temel olarak aşağıdaki spesifik endüstriyel alanlarda uygulanır. Birincisi deniz suyunun tuzdan arındırılmasıdır. Şu anda ülkemde deniz suyunun tuzdan arındırılmasında en yaygın kullanılan yöntemler ters ozmoz ve damıtmadır. Damıtma yöntemleri temel olarak üç kategoriye ayrılır: çok-etkili buharlaştırma (MVR), kriyojenik dondurma ve buhar sıkıştırmalı damıtma. Bu teknolojileri pratik uygulamalarla karşılaştırdığımızda, MVR teknolojisi genel olarak en önemli enerji tasarrufunu sunmaktadır. Bu nedenle, bir MVR sistemi için kompresör seçerken, nispeten düşük sıkıştırma oranına sahip yüksek-performanslı bir kompresör seçilmelidir.
Endüstriyel atık su arıtma alanında, yüksek-tuzluluk oranına sahip birçok atık su öncelikle sodyum klorür ve sodyum sülfat içerir. Pek çok Çinli şirket, tuzu arıtmak için çok-etkili buharlaştırma teknolojisini tercih ediyor, ancak fiili operasyonda buhar enerjisi kullanım oranı yalnızca %80 civarındadır ve bu da önemli miktarda enerji israfına neden olur. Buna karşılık gelişmiş ülke ve yurt dışındaki bölgelerde tuz üretiminde öncelikli olarak MVR teknolojisi kullanılmaktadır. Gelecekteki sıfır-emisyonlu üretim süreçlerinde, MVR teknolojisinin tuz endüstrisine dahil edilmesi, yüksek toplam maliyet sorununu etkili bir şekilde çözebilir, gerçek maliyetleri ve gider oranlarını azaltabilir. Ayrıca çeşitli yenilebilir tuz türlerinin kalitesini ve performansını önemli ölçüde artırır. Bu pratik uygulamaların yanı sıra, MVR teknolojisinin emülsiyon ürünleri, kağıt yapımı ve damıtma alanlarında da yaygın olarak benimsenmesi, gelecek vaat eden bir gelişme eğilimine işaret etmektedir.
2. Yüksek-Tuzlu Atık Su Kaynaklarının Kullanımında MVR Teknolojisinin Özellikleri
2.1 MVR Teknolojisinin Diğer Teknolojilerle Karşılaştırıldığında Avantajları
Ülkemdeki pratik uygulamalara dayanarak, yüksek-tuzlu atık suyun sıfır-deşarjı için yaygın olarak kullanılan teknolojiler arasında temel olarak RO ters ozmoz membranlı ikili-membran yöntemi ve EDR teknolojisi yer alıyor. Ana malzeme nano ölçekli ters ozmoz membranıdır. Bu teknolojiler ağır metal iyonlarının ve birçok organik bileşiğin ayrılması ve tutulmasında oldukça etkilidir. Ancak teknolojik gelişmeler ve gelişmiş araştırma düzeyleriyle birlikte MVR teknolojisi genel verimliliği artırdı. Önemli ölçüde daha az alan gerektirmesinin yanı sıra daha basit bir yapıya ve olağanüstü enerji-tasarrufu etkisine de sahiptir. Temel teknik prensip, düşük sıcaklıktaki buharı sıkıştırmak için bir kompresör kullanmayı, entalpisini artırmayı ve istenilen etkiyi elde etmek için buharın gizli ısısını tamamen aktive etmeyi{9} içerir.
2.2 MVR Teknolojisi Performansını ve Kullanımlarını Etkileyen Faktörler
Yüksek-tuzlu atık suyun geri kazanımı ve zararsız arıtımı için MVR teknolojisindeki malzeme özellikleri temel olarak şu hususları içerir: yoğunluk ve dayanıklılık, erime noktası, ısı duyarlılığı, sertlik ve viskozite. Birincil ısı transfer katsayısı buharlaşmanın kapladığı alana bağlıdır. Yüzey gerilimi esas olarak sıvı yüzeyi büzülme basıncını arttırmak için kullanılır ve buhar-sıvı ayrılması sırasındaki bir değerdir. Ek olarak, çok yüksek kaynama noktasına sahip malzemeler için, negatif basınç altında genel sıcaklığı azaltmak amacıyla tek-etkili buharlaştırma kullanılabilir ve böylece fiili işletme maliyetlerinden tasarruf sağlanır.
Tesisin fiili işletiminde, öncelikle besleme parametrelerindeki değişikliklere, ikinci olarak da MVR kompresörünün çalışma koşullarındaki değişikliklere dikkat edilmelidir. Kompresörün akış hızı, sıcaklık-basınç oranı, verimliliği ve diğer parametreler, ünitenin genel çalışmasını doğrudan etkileyen maksimum değerlere sahiptir. Örneğin, çeşitli yüksek-tuzluluktaki atık suların arıtılmasında, giriş sıcaklığı düşükse ancak spesifik hacim önemli ölçüde artarsa, kompresör büyük miktarda buhar dağıtabilir ve giriş sıcaklığı da önemli ölçüde artacaktır. Kompresörün gerçek frekansı, akış hızı ve sıcaklık artışı ayarlanabilir.
Ayırıcılarda, ikincil buharın yükselişini hızlandıran ve gazın büyük miktarda sıvı taşımasına neden olan yüksek-tuzlu atık suyun artan buharlaşma oranının farkında olmak çok önemlidir. Buna uzun süre maruz kalmak denge sıcaklığını bozabilir. MVR buhar sistemlerinde ikincil buharın ani buharlaşması stabilizasyon sırasında önemli ölçüde artar. İkincil buharın özgül hacmi nispeten büyüktür, bu da malzeme konsantrasyonunda ve viskozite geriliminde önemli bir artışa yol açar. Bu nedenle çap oranı, yeterli gaz-sıvı ayrımını sağlamalı ve yeterli ayırma yüzeyi sağlamalıdır. Yükseklik ve maliyetin de pratik sonuçları vardır.
Ayrıca pompanın da etkisi vardır. Birincil güç ünitesi olarak mekanik yoğunluğu, gerçek çalışma akış hızı ve yüksekliği, genel sistemi doğrudan etkiler ve kısıtlar. Herhangi bir sızıntıyı en aza indirmek için çaba gösterilmelidir.