KALİTE VE SU: TAŞ OLUŞUMU

Üretimin, yönetimin, pazarlamanın, hizmetin kalitesinden söz ederken kaliteli olması gerektiği unutulan belki de en önemli unsur "su"dur. Endüstriyel işletmelerde prosesler su ile başlar ve su kalitesi tüm sistemi etkiler.
Dünyamızın 2/3'ü su ile kaplı iken, Kişilerin su sıkıntısından bahsetmelerinin en önemli sebebi istenen kalitedeki suyun istenen yerde bulunmamasının maliyetinden kaynaklanır. Suyun kalitesinden bahsedebilmek için. beklenen bazı özelliklere uygunluğu saptanmalıdır.
1. Suyun, kullanım için uygunluğu sağlanmalıdır. Suya istenen özelliklerin verilmesi için yumuşatma, deiyonizasyon, deareasyon (mekanik veya kimyasal) gibi sistemler kullanılır.
2. Suda yaşayan canlıların hayatına zarar verecek özellikleri içermemelidir.
3. Suda toksik maddeler olmamalıdır. Sistemde kullanılan suyun kalitesinden kaynaklanan çeşitli problemler vardır. Bu problemler üç başlık altında toplanabilir:
a. Taş oluşumu
b. Korozyon
c. Mikrobiyolojik Kirlilik
Yazımızda üç ana problemden ilki olan taş oluşumundan söz etmek istiyoruz.
TAŞ OLUŞUMU
Normalde tüm suların çözünmüş ve askıda katı maddeler içerdiğini biliyoruz.
· Askıda (suspended) katılar genelde kum, toz, metalik oksit gibi maddelerdir. Su hızı yeterince yüksek ise suda dispers halde durmaya devam ederler.
· Çözünmüş katılar (dissolved solids) ise genelde inorganik bileşiklerden ve komplekslerden oluşur. Hız ve çözünürlük limitlerinin uygun olmadığı durumlarda çökelmeler görülür. Çökelmeler deposit oluşumu ile sonuçlanır.
A) TAŞ OLUŞUMU ETKİLEYEN FAKTÖRLER:
1 . Isı: Genelde çözünürlüğün ısı artışı ile arttığı bilinir: Ancak taş oluşturan CaCO3, Ca504 maddelerin çözünürlükleri ısı ile ters orantılıdır. Yani sistemin ısısı arttıkça sistemde taş oluşma eğilimi artar.
2. Madde miktarı: Taş oluşumuna yol açacak madde miktarının fazla olması da taş oluşumunu arttıracaktır. Bilindiği gibi her bileşiğin belli bir ısı için maksimum çözünürlüklerini veren çözünürlük çarpımları farkıdır. Belli konsantrasyonlara gelindiği ve maksimum değerler geçildiği takdirde taş oluşumu gözlenir.
3. Alkalinite: Sistem alkalinitesinin yüksek olması sistemde taş oluşumunu arttıran faktörlerden birisidir.
B) SONUÇLARI:
ÖzeIlikle taş oluşumunun ısı artışı ile artmasının sonucunda, taşlar sistemde ısı iletim yüzeylerinde oluşurlar ve ısı transferini büyük ölçüde engellerler. Örneğin çelik için ısı iletim katsayısı 310 olarak bilinmektedir. Ca3 (POq) 2 için bu değer 25, CaSO4 için 16, CaCO3 için 6, SiO3 için 0.6'dır. Görüldüğü gibi oluşan taşlar ısı iletimini büyük ölçüde azaltmakta, belirli bölgelerde aşırı ısınmalara yol açmakta ve sonuçta borularda veya kazanlarda patlamalara neden olmaktadırlar.
Ayrıca taş kalınlığı da işletme maliyeti açısından oldukça önemlidir. Örneğin 1 mm taş kalınlığı için % 6 enerji kaybı olduğu ve bu enerji kaybınında maliyetleri arttırdığı düşünülürse taş kalınlığının önemi çok daha net bir şekilde ortaya konmuş olur.
Ayrıca oluşan taşlar;
· sistemde pompaların, boruların tıkanmasına yol açar.
· birikinti altı korozyona neden olabilir.
· korozyon inhibitörlerinin etkinliklerini bozar.
· mikrobiositlerin performanslarını düşürür.
C) TAHMİN YÖNTEMLERİ
Amaç stabil bir su oluşturmaktır. Suyun ne taş oluşumuna eğilimli, ne de korozyon yapmaya eğilimli olması istenmez. Suyun bu eğilimlerini tahmin etmek için çeşitli yöntemler vardır. Birincisi stabilite ve Scaling indeksleri, ikincisi ise çözünürlük çarpımları ve saturasyon seviyesi hesaplamadır.
Birinci yöntemi incelediğiniz takdirde özellikle kullanılmakta olan üç çeşit indeksi görmekteyiz.
1. LSI
2. RSI
3. PSI
1.) LSI (Langelier Saturation Indeks)
Endüstriyel uygulamalarda kullanılan yüksek ısılardaki sular için çok uygun değildir. LSI=pH-pHs
formülünden elde edilen değer doğrultusunda sistem için yorum yapılır. pHs: kullanılmakta olan suyun CaCO3 ile doyurulduğunda verdiği pH'ı gösterir.
2.) RSI (Ryznar Stability Indeks)
Bu indeks değerleri bazı deney sonuçlarına göre düzenlenmiştir: Hesaplanan değere göre suyun özelliklerini gösteren bir grafik hazırlanmıştır.
RSI=2pHs-pH.
3.) Practical/Puckorious Indeks
Son yıllarda geliştirilen bir indekstir. Özellikle pH değeri 8'in üstünde olan sistemler için uygulanır. Bu indeks hesaplamasında RSI'daki pH değeri toplam alkalite değeri ile değiştirilmiş ve böylece
değişken sayısı 4'e indirilmiştir.
Çözüm yöntemleri :
Taş oluşumunu önleyecek üç temel yöntem vardır.
1 - Kullanımdan önce kalsiyum sertliği ve taş oluşturacak mineraller sudan uzaklaştırılabilir.
2- Taş oluşturacak maddelerin çözeltide ayrışık olarak tutulması sağlanabilir.
3- Safsızlıklar, önce kolay temizlenebilecek şekilde çöktürüp daha sonra temizlenebilir.
Bu yöntemlerin uygulanmasında kullanılan kimyasallardan bazıları aşağıda belirtilmiştir; dispersantlar, sentetik suda çözünebilen polimerler, poliakrilamidler, yüzey aktif maddeler...

İNDEKS DEĞERLERİ

LSI RSIveyaPSI TAŞ DURUMU

3.0 3.0 Oldukça Şiddetli Taş Oluşumu

1.0 5.0 Şiddetli Taş Oluşumu

0.5 5.5 Orta Derecede Taş Oluşumu

0.0 6.0 Dengeli Su

-0.5 7.0 Taşta Hafif Çözünme

-0.1 8.0 Taşta Orta Dereceli Çözünme

-3.0 10.0 Taşta Oldukça Kuvvetli Çözünme