Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 146. Sayı (Eylül 2020)

50 Su ve Çevre Teknolojileri / Eylül 2020 suvecevre.com TARIHSEL GELIŞIMI Gemilerde 17. ve 19. yüzyıllar arasında deniz suyu basit yöntemlerle distile edilerek içme ve kullanma suyu temin edilmekteydi. 1928 yılında Curaça (Hollanda Antilleri) Ada- sı’nda, 1930’ların başında Mısır’da ve 1938’de Suudi Arabis- tan’da denizden tatlı su eldilen tesisler kurulmuştur (Latte- mann, 2010; El-Dessouky, 2002). Bu tesisler doğadaki buharlaşmayı taklit eden bir pro- sesle dizayn edilmiştir. Petrol endüstrisindeki gelişmeye paralel olarak 1929’dan 1937’ye artış yaşanmış, takip eden yıllarda 1935’den 1960’a kadar toplam kapasitede yıllık orta- lama %17 olarak logoritmik artış yaşanmıştır (Bremere, 2001). Ortadoğu’da ilk yapılan geniş ölçekli desanilasyon tesis- lerinde prosesdeki ısı transfer yüzeyleri, yapı elemanları ve korozyon üzerine çalışmalar yapılmıştır. Çoklu etkili ani distilasyon (Multi EffectDistilation- MED) prosesi şeker ve tuz üretiminde uzun yıllardır kullanılmaktadır. İlk uygulanan tuz giderme tesislerinde kullanılan MED prosesi, 1960’larda geliştirilen, tortu katmanı oluşumuna karşı dirençli çok etkili damıtma (Multi Stage Flash-MSF) prosesine yerini bırakmış- tır. 1980’lerde daha düşük sıcaklıklarda ve enerji ihtiyacında işletilebilmesi sebebiyle MSF prosesine ilgi artmıştır (Latte- mann, 2010). Desanilasyon proseslerinin gelişim sürecinde 1950’de Kuveyt OilCompany tarafından 450 m 3 /günlük ilk geniş ölçekli tesis kurulmuştur (Delyannis, 2010). 1959 yılından itibaren proseste tortulaşmanın engellenmesi için suyu- nun tuzsuzlaştırılması sırasında antisilikant kullanımına geçilmiştir. Distilasyon tesisinde kullanılan polifosfat içerikli antisikalantlar su sıcaklığının 95 °C’nin üstüne çıkartarak tesisin işletme kapasitelerini 200-600 saatten 8000 saate kadar yükseltmiştir. 1960’larda; MSF kapasitesi dünyada günlük 25.000 m 3’ e kadar artmıştır. Aynı yıllarda 6000 m3/ gün kapasiteli dünyanın en büyük desanilasyon tesisi Manş Adaları’nda kurulmuştur. Balon tesisi temizliği, antisikalant eklenmesi gibi işlemler online olarak yapılmaya başlanmış ve kojenerasyon tesisi inşasına geçilmiştir. İşletme maliyetini %50’ye düşüren kojenerasyon tesislerini işletmeye almaya başlamışlardır (El-Dessouky, 2002). Ortadoğu’daki ülkelerde petrol krizinden dolayı büyük ölçekteki tuz giderme tesisle- rinin enerji gereksinimini karşılamak için güneş enerjisinden elektrik üreten tesisler kurulmuştur (Belessiotis, 2000). 1970’lerde elde edilen deneyimler ile tesis inşası, yöne- tilmesi, kimyasal arıtımı, korozyon önlenmesi ve kontrolü hakkındaki tanımlar ortaya konulmuştur. 1970’lerde MSF tesislerinin yapımında önemli bir güç olarak Japon üreticiler pazarda kendini göstermiştir. 1990’ların başında yapılan çalış- malar neticesinde polifosfat yerine polimer antisikalantlar kullanılmaya başlanmış ve su sıcaklığı 110 °C’ye çıkarılarak arıtım verimleri yükseltilmiştir 1980’de; düşük sıcaklıklı buhar sıkıştırmalı ünitelerin dizaynı yapılmıştır ve işletmeye alın- maya başlanmştır. 1990’larda düşük sıcaklıklı tek ve çoklu etkili buharlaştırma (Singleand Multiple Effect Evaporati- on-MEE) tesislerinin dizaynı ve işletmesi gerçekleştirilmiştir. 1990’ların ortalarında büyük kapasiteli MSF ve MEE tesisler inşa edilmiştir. 2000’lerde yüksek performanslı MSF tesisleri kurulmuş ve işletilmiştir (ElDessouky, 2002). 17. yüzyıldan günümüze kadar hakkında çalışmalar yürü- tülen membranların tuzsuzlaştırılmada kullanılması, 1950 yılında pratikte uygulaması çok zor ve akısı oldukça düşük seviyelerde olan selüloz asetat membranların bulunmasıyla gündeme gelmiştir. 1960 yılında asimetrik selüloz memb- ranların geliştirilmesiyle daha yüksek akı seviyesine sahip membranlar üretilmiştir. Bu gelişme membranları uygulana- bilir hale getirmiştir (Williams, 2003). Membran proseslerinin ticari düzeyde gelişim süreçlerinde 1960’ da selüloz asetat spiral sargılı membranlar kullanılmaya başlandı (El-Dessouky, 2002). 1960’ların başında sürücü kuvveti elektrik potansiyeli olan ve iyonları ayıran elektrodiyliz (ED) prosesleri kullanıl- maya başlanmıştır. Özellike Amerika’da acı suların tuzsuz- laştırılmasında ED kullanılmıştır (Buros, 1999). 1963’te Kaliforniya Üniversitesi’nden Loeb ve Sourirajan yüksek tuz giderimi sağlayan asimetrik selüloz membranları geliştirmiştir (Wilf, 2007). 1970’lerde Ters Ozmoz sistemleri kullanılmaya başlanmıştır (Buros, 1999). 1973’ün sonunda Dupont, tek geçişte deniz suyunu arı- tabilen asimetrik ısıya dayanıklı ve güçlü bir sentetik lif türü olan aramid fiber Permaseb B-10 permeator model memb- ranlarını piyasaya sürmüştür. 1970’lerin ortasında Dow Che- mical Company tarafından selüloz triasetathollow (boşluklu) fiber membranlar ticarileştirmiştir. Aynı zaman aralığında FluidSystemsandFilmTec firmaları spiral sargılı poliamid ince film kompositmembranları üretmiş ve ticareileştirmiştir. 1980 yılları süresince bu membranların geliştirilmesine yönelik olarak çalışmalar yapılmıştır. Günümüzde aramitler, poliamid ve selüloz asetat/triasetatmembranlar üretilmekte ve spiral sargılı ve hollow fiber konfigurasyonlarında kullanılmaktadır (El-Dessouky, 2002). Tarihsel gelişime bakıldığında Membran teknolojilerinin en önemli özelliklerinden biri sürekli geliştiril- mesidir. Membran teknolojisindeki gelişme ile 1980 yılından günümüze bir membrandan elde edilen süzüntü suyu miktarı üç misli artmıştır. Aynı zaman diliminde, bir membranın üre- timmaliyeti ise %90 oranında azalmıştır. Bu verilerle beraber, 1980 yılında kurulan bir ters ozmoz tesisinin yatırım maliyeti ile bugün 30 kat daha fazla süzüntü suyu elde edilebilir tesis kurmak mümkündür (Torunoğlu, 2010). MAKALE