DİFÜZÖRLERDE TİPİK TIKANMA PROBLEMLERİ

İnce kabarcıklı difüzörler, su ve atıksu arıtma tesislerinde pek çok uygulamada çok önemli enerji tasarrufu sağlamıştır. Günümüzde iki temel tip ince kabarcıklı difüzör vardır.

• Rijit sabit delikli polietilen ya da seramik difüzörler
• Esnek membran difüzörler

Gözenekli seramik ve rijit polietilen boru tipi difüzörler eski teknoloji ürünü olup yıllardır kullanılmaktadır ve bu süre zarfında çok az değişikliğe uğramışlardır. 1920’li yıllardaki temel tasarım ve performans kriterleri günümüzde halen kullanılmaktadır.

Membran tıkanması pek çok uygulamada en önemli problemdir. Membranların tıkanması sistemin işletme basıncını artırır ( enerji maliyeti artar) ve membranın  ömrünü azaltır. Membran tıkanmasını tespit ederek engellemek sistemin işletme ömrünü artırır.

Rijit seramik difüzörlerin mükemmel oksijen transfer verimi karakteristikleri vardır. Doğru olarak monte edilmiş rijit ince kabarcıklı difüzörler, aktif çamur ve diğer benzeri havalandırma uygulamalarında çok iyi karıştırma ve havalandırma yapabilirler. Ancak bu rijit ince kabarcıklı difüzörlerin cazibesini azaltan çeşitli güçlükler vardır.

Rijit İnce Gözenekli Malzemelerin Sınırlamaları

1. Rijit malzemelerin sabit delikleri vardır ve daima açık olarak kalırlar. Difüzörlere verilen havada herhangi bir kesinti olduğunda sıvı ve katılar difüzöre girer. Açma/ Kapama sık yapıldığında veya sistem uzun süre durduğunda difüzör üniteleri katı maddelerle tıkanır. Bu tür sistemlerde tıkanmayı engellemek için havuzlarda temiz su olsa dahi blowerların devamlı çalışarak sistemin devrede olması istenir.

2. Rijit gözenekli malzemeye geri akış, buharlaşmadan dolayı zaman içerisinde difüzörleri tıkayan inorganik tuzların oluşmasına neden olur. Kalsiyum Karbonat gibi maddeler eğer HCl veya benzeri asitlerle temizleme yapılmazsa ciddi sorunlar çıkarabilir.
3. Rijit gözenekli malzemelerin yüzeyi, havalandırma ortamında biyolojik canlıların gelişmesi için çok uygun bir zemindir. Sistemde dur/kalk yapıldığında veya difüzörler çok düşük hava miktarı ile çalıştırıldığında biyolojik tıkanma problem haline gelir.
4. Çok düşük akışlarda rijit malzemenin yüzeyinde gaz dağılımı bozulur. Malzemenin sadece bazı gözeneklerinden hava çıkarken, geri kalan gözeneklerde geri akış olur ve tıkanma, biyolojik tıkanma, su alma problemleri yaşanır. Gözenekleri temiz tutmak için temizleme gerekebilir.
5. Rijit gözenekli difüzörlerin montajı ve bakımı pek çok uygulamada zordur.
6. Rijit gözenekli difüzörler betonarme zeminlere sabit monte edilmek zorundadır.
7. Rijit gözenekli difüzörlerin zaman zaman temizlenmesi gerekir ve bu son derece zahmetli ve masraflı bir iştir.

İnce gözenekli havalandırma teknolojisine sahip diğer tip difüzörler ise membran difüzör sistemleridir. Membran difüzörler son 15 yıldır yaygın olarak kullanılmaktadır ve hemen hemen her koşulda daha iyi işletme performansına ve proses kabiliyetine sahiptir. Membran difüzör sistemlerinin pek çoğu daha eski teknoloji ürünü olan rijit gözenekli difüzörlere göre daha iyi sonuç vermektedir. Bu yeni teknoloji membranlar aşağıdaki avantajları sunarlar.

Esnek Membran Malzemelerin Avantajları

1. Sistemin ilk yatırım maliyeti düşüktür.
2. Montaj masrafları seramik difüzör sistemlere göre % 20 – % 25 daha azdır.
3. Membran difüzör tüm çalışma aralığı boyunca daha iyi oksijen transfer verimi sağlar. Çünkü membranlar sadece sistemde hava olduğu zaman açılır, ve küçük miktarda akışın olduğu uygulamalarda sadece difüzörün çalışmasına yetecek kadar membran açılır. Bu da sistem durduğunda veya düşük debili uygulamalarda geri akışı önleyerek membran tıkanmalarını engeller.
4. Her türlü proseste dur/kalk yapılabilir. Örneğin dur/kalk SBR prosesisinin bir parçasıdır
   (Genelde 4 saatlik bir dur/kalk döngüsü ); anoksik bölgelerde difüzörler uzun bir süre çalıştırılmayabilir. Tüm bu zorlu uygulamalarda membran difüzörler başarılı bir şekilde fonksiyonlarını yerine getirmiştir. Rijit gözenekli malzemelerde ise yukarıda bahsedildiği gibi çeşitli sorunlar yaşanmaktadır.
5. Membran malzemeler uygulanan hava miktarına göre esnerler. Bu sayede kimyasal, inorganik tıkanmalar ve biyolojik tıkanmalar minimize edilir.
6. Membran sadece sistemde hava olduğunda açıldığından, membran içerisine havalandırma borusu kanalıyla ulaşan sıvı ve katılar sistem tarafından otomatik olarak atılır ve olası bakımları minimize eder.
7. Membran difüzörlü havalandırma-karıştırma sistemlerinin toplam maliyeti, seramik difüzörlü sistemlere göre daha düşüktür.

Havalandırma ve Karıştırma sistemlerinde minimum işletme maliyeti ve optimum performanstan faydalanmak için günümüzde yeni tasarlanan sistemlerinin yaklaşık olarak
% 90’nında ileri teknoloji ürünü membran difüzör sistemleri kullanılmaktadır. Tüm havalandırma-karıştırma sistemlerinde bakımla ilgili çözülmesi gereken çeşitli hususlar vardır. Yukarıdaki noktalar, işletme ve bakımdaki olası problem ve masrafları ortadan kaldırmak için esnek membran difüzörlerin en uygun çözüm olduğunu göstermektedir.

Esnek Membranların Tıkanması

Doğru bir şekilde tasarlanmış, monte edilmiş ve işletiliyor olsalar dahi, bazı esnek membranlar için dikkat edilmesi gereken çeşitli bakım hususları vardır. Bu hususlar

rijit malzemeli difüzörlere göre oldukça azaltılmıştır ancak tıkanma, yırtılmayla ilgili çeşitli noktalara aşağıda değinilmiştir.

1. İçten Tıkanma – Membran difüzör sistemleri, havalandırma borularında büyük miktarda biyolojik katının sisteme girmesine neden olan yırtılmalar olmadığı sürece, nadiren iç yüzeylerinden tıkanır. Eğer böyle bir durumla karşı karşıya kalınırsa, membranların sökülerek temizlenmesi ve yeniden monte edilmesi gerekir. Rijit malzemeleri ise böyle bir durumda temizlemek mümkün değildir ve değiştirilmeleri gerekir. Ancak membran difüzörler için temizleme maliyetleri ve değiştirme maliyetleri karşılaştırılarak ekomik olan çözüm seçilmelidir.
2. Biyolojik Tıkanma – Rijit malzemeler için biyolojik tıkanma ciddi bir problem olabilir ve kontrol etmesi güçtür. Esnek membran tipi difüzörlerde ise biyolojik tıkanmaya nadiren rastlanır ve uzun dönem etkisi azdır. Açıklıkların çapı hava miktarına göre değişken olduğundan, düşük miktardaki tıkanmaların oksijen transfer verimi ve karıştırma verimi üzerine çok fazla etkisi yoktur. Çok fazla biyolojik büyüme olduğunda ( Membranın dış yüzeyinde 6-7 mm veya daha fazla biyolojik madde biriktiğinde ) bu durumu ortadan kaldırmak için tesisin işletme prosedürünü gözden geçirmek gerekir. Genelde biyolojik proseste yapılacak değişikliklerle bu tür sorunları çözmek mümkündür. Eğer biyolojik tıkanmalar devam ederse, yüksek basınçlı temizleme ya da benzeri metotlarla biyofilm tabakası ortadan kaldırılabilir.
3. Kalsiyum Karbonat Tıkanmaları – Rijit malzemeler için kalsiyum karbonat tıkanmaları çok ciddi bir problem haline gelebilir. Çok ciddi kalsiyum karbonat tıkanmalarında HCL enjekte edilmek suretiyle bu sorunun üstesinden gelinebilir. Ancak bu oldukça tehlikeli ve masraflı bir işlemdir. Membran difüzörlerde ise kalsiyum karbonat tıkanması nadiren olur. Membran difüzörleri temizlemek için kalsiyum karbonat tıkanmasının meydana geldiği işletme basıncı karakteristiklerinde uygulanacak bir seyreltik muriatic asit durulaması başarılı olacaktır. Seyreltik muriatic asitin havalandırma borularına enjekte edilerek temizleme yapılması da başarılı olarak uygulanmıştır. Çok kötü işletme koşullarında dahi bu tür bir temizliğe 1-3 senede bir ihtiyaç duyulur.

Esnek Membran Sistemleri Çok Az Bakıma İhtiyaç Duyar.

Membran difüzörler havalandırma-karıştırma sistemlerinde servis ihtiyaçlarını minimize ederek operatör müdahalesini en aza indirirler. Bir kural olarak membran difüzörleri rutin olarak temizlemeye veya bakım yapmaya gerek yoktur. Membran difüzörler genelde 3–5 sene boyunca minimum operatör müdahalesi ile fonksiyonlarını yerine getirirler. Membranın ekonomik ömrü dolduğunda, membranlar çıkarılarak, yeni membranlar mevcut difüzör gövdelerine takılır. Membran difüzörlerin az bakım ihtiyacı, ekonomikliği ile birleştiğinde her türlü havalandırma-karıştırma uygulaması için son derece cazip hale gelir.

Doğru Bakım Sistem Performansını Artırır.

İnce gözenekli esnek membranlı havalandırma üniteleri oksijen transferi ve karıştırma için maksimum fayda sağlar. Membranların doğru olarak işletilmesi ve bakımlarının yapılması, yıllarca minumum enerji maliyeti ve işletme masrafları ile hizmet vermesini sağlar. Tüm ince gözenekli difüzörler için koruyucu bakım prosedürleri izlenerek sistemin ömrü uzatılacağı gibi, sistemin arıza yapmasının önüne geçilebilir.

1. Difüzörler, mineral yağlar ve aromatik hidrokarbonlar gibi petrol ürünleri ile temas ettirilmemelidir. Bu tür temaslar olursa membran ömrü kısalır.
2. Tüm ince kabarcıklı difüzörler için havanın iyi filtre edilmesi esastır. Blower sisteminde 2 mikron çapındaki parçacıkları % 99.5 oranında filtre edebilen emiş filtresi kullanarak tıkanmaların önüne geçilebilir. Blower sistemlerinin emiş filtresi, kayıp 50 mbara ulaşmadan önce değiştirilmelidir. Hava filtresi sistemine uygun olarak bakım yapılmazsa blower’da aşırı yükleme olabileceği gibi, filtrasyon veriminin düşmesi sonucu difüzörlerde tıkanmalarla karşılaşılabilir.
3. Difüzörler işletmeye alındıktan uzun bir süre sonra basınç kaybında artma meydana gelebilir. Basınç kaybındaki bu artışın nedeni genelde difüzör yüzeyinde biriken biyolojik ve inorganik maddelerdir. Bu durum tamamıyla atıksuyun tipine ve sistemin işletme karakteristiklerine göre ortaya çıkar. Sistemin toplam basınç kaybını düşürmek ve performansı artırmak için bu tür sistemlerde rutin bakım gerekebilir.
4. SİSTEMPARK tüm difüzörlerin yılda bir kez gözden geçirilmesini tavsiye etmektedir. Genelde difüzörlere havuzdaki su seviyesini belli bir seviyeye düşürerek veya bazı sistemlerde tesis durdurumadan ulaşmak mümkündür. Bakım yapılan havuzlarda difüzörlerden fazla hava geçmesini önlemek için sistem durdurulmalıdır.