Nihai kullanım amacına göre uygulanan membran prosesler ve diğer su arıtma yöntemleri ile içme ve proses suyu üretiminin maliyet

Dünya nüfusunun artışı ile birlikte kaliteli ve yeterli miktarda suya erişim ihtiyacı günden güne önem kazanmaktadır. Sadece dünyada değil Türkiye'de de endüstriyel ve tarımsal faaliyetlerin artışı, dış göç, yaşam kalitesindeki yükseliş, iklim değişiklikleri ile yağışların azalması gibi nedenlerle su sıkıntısı kendini göstermektedir. Türkiye'nin kullanılabilir su potansiyeli 110 milyar m3 olup, bunun % 16'sı içme ve kullanmada, % 72'si tarımsal sulamada, % 12'si de sanayide tüketilmektedir. Türkiye, kişi başına düşen yıllık ortalama 1.430 m³ su ile su yoksulu bir ülkedir. DSİ Genel Müdürlüğü verileri, 2030 yılında su kaynaklarımızın %100 verimle kullanılacağını öngörmektedir. 2030 yılında nüfusu 80 milyona ulaşacak olan Türkiye, kişi başına düşen 1100 m³ kullanılabilir su miktarıyla, su sıkıntısı çeken bir ülke durumuna gelecektir. Ülkemizde yaşanan su sıkıntısının giderilmesine yönelik alınacak önlemler arasında doğru su politikalarının ve yönetiminin uygulanmasının yanısıra su arıtma teknolojilerinin kullanımı da ön plana çıkmaktadır. Baraj, göl, akarsular gibi yüzeysel su kaynakları ve kaynak suları bulunmayan veya yetersiz olan bu bölgelerde, alternatif çözümler bulmak gerekmektedir. Alternatif çözümler arasında en kalıcı ve güvenli çözüm, mevcut kaynaklara yönelerek yeraltı suyunu veya bölge denize yakın ise deniz suyunu arıtarak içme ve kullanma suyu temin etmektir. Tuzluluk oranı yüksek olan kuyu ve deniz suyundan klasik arıtma yöntemleri ile içilebilir su elde etmek mümkün değildir. Bu suların arıtılması için farklı arıtma yöntemlerinin uygulanması gerekmektedir. Bu yöntemler arasında kimyasal tüketimi, enerji tüketimi ve arıtabilme aralığı bakımından en tercih edilen yöntem membran proseslerdir. Türkiye`de membran proseslerin içme ve kullanma suyu üretmek amaçlı kullanımının yaygın hale gelmesi, 2000 yılından sonra esas olarak lokal üretimler ile başlamıştır ve bu güne kadar ciddi bir maliyet analizi yapılmamıştır. Her geçen gün üretimi ve kullanımı artan bu sistemlerin kapsamlı olarak yapılacak bir maliyet analizi, tasarım ve seçimlerinde ekonomik açıdan faydalı datalar sağlayacaktır. Birçok yeni su arıtma teknolojisi ile kuyu suları, yüzeysel sular, deniz sularının arıtılması ve atıksuların geri kazanılarak tekrar kullanılması mümkündür. Sayılan amaçlar için ülkemizde son yıllarda en çok kullanılan su arıtma teknolojisi membran proseslerdir. Membran prosesler ile hem hijyenik içme suyu hem de endüstriyel kullanım için proses suyu elde edilmesi mümkündür. Bu çalışmada nihai kullanım amacına göre membran prosesleri de içeren su arıtma yöntemleri ile içme ve proses suyu elde edilmesinin maliyet analizleri incelenmiştir. Farklı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip kuyu ve deniz sularının orta ölçekte içme suyu ve proses suyu haline getirilmesi için maliyet hesaplamaları yapılmıştır. Düşük ve orta değerde tuzluluk içeren kuyu suları ile orta ve yüksek tuzluluk değeri içeren deniz suları için 1000 m³/gün, 2500 m³/gün, 5000 m³/gün ve 10.000 m³/gün kapasiteler için içme ve proses suyu eldesine göre maliyet analizleri karşılaştırılmıştır. Kuyu sularında 3 farklı tuzluluk değeri baz alınarak nihai kullanım amacına göre ön arıtma, membran prosesler ve son arıtma yöntemlerinin maliyet analizi incelenmiştir. Deniz sularında da 2 farklı tuzluluk değeri baz alınarak nihai kullanım amacına göre ön arıtma, membran prosesler ve son arıtma yöntemlerinin maliyet analizi incelenmiştir. Proses suyu eldesi kapsamında kuyu suyu RO sistemlerinde en düşük maliyetlerin 500-1000 ppm TDS aralığında KF sistemlerinin kullanıldığı alternatifler olduğu görülmektedir. Proses suyu eldesi kapsamında 500-1000 ppm ile 2000-5000 ppm TDS değerlerinde RO sistemleri kullanılması ile EDI sistemleri giriş suyu kalitesinin (31 ppm TDS) temin edildiği görüşmüştür. Proses suyu eldesi kapsamında 5000-10000 ppm TDS değerinde kuyu suyu, 19500 ppm ve 38000 ppm değerlerinde deniz sularının RO sistemi ile arıtılması ile EDI sistemleri giriş suyu kalitesinin yakalanamadığı görülmüştür (sırasıyla 84 ppm, 78 ppm ve 151 ppm). Bu nedenle istenilen ürün suyu değerine ulaşmak için 2. kademe RO sistemi kullanılması ve ardından EDI sistemi kullanılması gerektiği sonucuna varılmıştır. 10000 m³/gün kapasite için en düşük tuzluluk değerinde proses suyu eldesi toplam maliyetinin, içme suyu eldesi toplam maliyetinden ortalama % 35 daha pahalı olduğu görülmektedir. İçme suyu eldesi kapsamında NF ve yumuşatma sistemleri karşılaştırılmasında en düşük işletme maliyeti KF sistemlerinin ön arıtma olarak kullanıldığı 1000 m³/gün kapasite için elde edilmiştir. RO ve NF sistemleri ile içme suyu eldesi kapsamında NF sistemleri birim su ekipman maliyetinin RO sistemlerine gore % 5 daha pahalı olduğu tespit edilmiştir. RO ve NF sistemlerinin işletme maliyetleri açısından karşılaştırılmasında ise RO'nun NF sistemlerine gore % 8 daha pahalı kaldığı hesaplanmıştır. NF sistemleri için kullanılan yüksek basınç pompalarının basınçlarının düşük olması işletme maliyetlerine yansımaktadır. İçme suyu eldesi kapsamında çıkış suyu kalitesi açısından en düşük TDS değerlerinin RO sistemleri 30-110 ppm seviyelerine indirildiği, NF sistemleri ile TDS değerinin 180 ppm'e ve toplam sertlik değerinin 3 Fr seviyelerine indirilebildiği, yumuşatma sistemlerinde sertlik 1-5 Fr değerine getirilebilse de TDS değerinin aynı kaldığı görülmektedir. 38000 ppm TDS değerine sahip deniz suyundan içme suyu eldesi işletme maliyetinin, 19500 ppm deniz suyundan içme suyu eldesi işletme maliyetine gore ortalama % 16 daha ucuz olduğu tespit edilmiştir.