İTÜ. 7. ENDÜSTRİYEL KİRLENME KONTROLÜ SEMPOZYUMU (20-22 Eylül 2000, İSTANBUL) TERMİK SANTRAL İŞLETME ATIKSULARININ ARITIMI

Not: Figürlerin, Tabloların ve Formüllerin daha yüksek çözünürlüklü görüntüleri için görsele sağ tıklayıp “resmi yeni sekmede aç” seçeneğini seçiniz

İTÜ. 7. ENDÜSTRİYEL KİRLENME KONTROLÜ SEMPOZYUMU’2000

20-22 Eylül 2000, İSTANBUL

TERMIK SANTRAL İŞLETME ATIKSULARININ ARITIMI

İzzet Öztürk, Kadir Alp, Ahmet Samsunlu, Ali Fuat Aydın

İstanbul Teknik Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Ayazağa, 80626, İstanbul

ÖZET: Bu çalışmada 630 MW Kurulu güçte bir fuel oil termik santralinde işletme esnasında çıkan atıksular kaynak bazında ele alınmış, debi ve atıksu karakterizasyonu yapılmıştır. Ayrıca arıtılabilirlik çalışmaları ile tasarıma esas sistem seçilmiştir. Seçilen sistemin inşa edilerek devreye alınmasını takiben performansı arıtma çıkış suyu analizleri ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak bu tür prosesler için belirlenen sistemin gerekli arıtma verimini sağladığı görülmüştür.

ANAHTAR KELIMELER: Kimyasal Arıtma, Metal Son işlemleri, Pikle Atıksuları, Termik Santral

THE CHARACTERIZATION AND CHEMICAL TREATABILITY STUDIES ONTHE OIL FIRED POWER PLANT EFFLUENTS

SUMMARY: In this study, the effluents from an Fuel Oil Fired Power Plant of 630 MW capacity were evaluated in terms of source, flowrate and polluting characteristics. The treatment system based on the full-scale plant was determined by performing lab-scale chemical treatability results for the process wastewaters. The quality of the effluents from the full-scale treatment plant were evaluated by analysing wastewater samples following the plant start-up. The results indicate that the performance of the treatment plant satisfy the values proposing in the dosing work.

KEYWORDS: Chemical Treatment, Fuel Oil Fired Power Plant, Metal Finishing, Pickling Wastewater

GIRIŞ

Ülkemizde enerji ihtiyacı her yıl ortalama %7-10 arasında artmaktadır. Bu ihtiyacın karşılanmasında termik santraller gittikçe öne çıkmaktadır. Türkiye’de enerji üretimindeki ana kaynakların yıllara göre durumu Tablo l’de verilmiştir (Bayrak, 1995).

Termik santraller arasında doğalgaz ve kömüre dayalı olanlar 2000’li yıllardan sonra hızla artmaktadır. Fuel oil’li santrallerde kapasite sabit kalmaktadır. Bu tür santrallerde etkin bir baca gazı arıtımı yapılmamaktadır. Sadece partiküler madde kontrolü gerçekleştirilmektedir. Yakıt kalitesine bağlı olarak emisyonlar ve işletmecilik problemleri değişmektedir. Fuel oil altı ve daha kalın yağlar yakma ünitelerinde daha fazla bakım gerektirmekte, bu da atıksu oluşumunu arttırmaktadır. İşletmecilik atıksuları genellikle demir (Fe) içeriği yüksek, asidik karakterli sulardır. Bu bakımdan metal son işlemleri iş kolundaki pikle ve demir içeren atıksular kategorisine sokulabilir. Pikle atıksularından farklı olarak yüksek oranda florür (F) ve amonyum (NH4+) iyonları da ihtiva etmektedir. İşletmeden oluşan atıksuları genellikle kesikli karakterde olup, ünitelerde 3-6 aylık periyotlarda gerçekleşmektedir. Bu atıksular büyük hacimlerde ve 2-3 gün gibi sürede arıtma tesisine verilmektedir. Bu yüzden dengeleme işlemi önem kazanmaktadır. Arıtmada F ve NH4+ parametreleri dolayısıyla farklı proseslere gerek olmaktadır.

Tablo 1: Enerji Üretiminde Kaynak Dağılımı

ATIKSU KAYNAKLAR!, DEBI VE KARAKTERISTIKLERI

Incelenen tesis 2×150 MW ve 3×110 MW olmak üzere 5 ünite halinde toplam 630 MW elektrik kurulu gücündedir. Santralde yılda ortalama 1.000.000 ton fuel oil tüketilmektedir.

Atıksu Kaynak ve Özellikleri

Tesiste oluşan atıksu kaynak ve debileri;

  1. Bunker Yıkama Suları

3 ünitede baca gazIarından siklonlar tarafından tutulan kurumlar, içinde deniz suyu bulunan haznelere verilirler. Haznenin taşkanından çıkan ve kurumu taşıyan atıksu akımı kanallarla çökeltme havuzuna verilmektedir. Atıksu debisi sürekli olup her bir ünite için 2 m3/saat olmak üzere toplam 6 m3/saat’tir.

  • Luvo Yıkama Suları

Luvo yanma havasının ön ısıtılmasında kullanılan, baca yalan ile direkt temasta olan ve belli aralıklarla dizilmiş levhalardan oluşan bir ünitedir, Levha aralıklarının zamanla, kurum ve benzeri maddelerle tıkanması verimi düşürdüğt1 için temizlenmesi gerekmektedir. Luvo yıkamaları 3,6 aylık periyotlarla yapılır. 3 ünite için düşünüldüğünde 1-2 ayda bir bir luvo yıkaması gerçekleştirilmektedir. Yıkama işlemi 24 saat sürmekte ve ortalama 1000-1500 m3 su kullanılmaktadır.

  • Kazan Ateş Tarafı Yıkama Suları

Kazanlann ateşle temas eden kısımlannda zamanla cüruf birikmektedir. Yılda bir kez cüruf temizliği yapılır ve 200-300 m3 su ile 24 saatte temizleme işlemi tamamlamr.

  • Kazan Boruları Asidik Yıkma Suları

Buhar üretiminin yapıldığı boruların iç yüzeyinde oluşan kireç tabakası zaman zaman, temizlenmelidir. Bu amaçla asidik karakterli sularla Ön yıkama ve akabinde metal yüzeylerin korozyona karşı korunması için pasivasyon işlemi yapılır. 3-4 yılda bir kez yapılan bu işlemde 2 gün içinde 200-350 m3 asidik yıkama çözeltisi + nötralizasyon ve pasivasyon çözeltileri borulardan geçirilir. 400 m3 durulama suyu ile kalıntılar uzaklaştırılır. Çözeltiler ve ihtiva ettikleri kimyasallar ve miktarları Tablo 2’de verilmiştir.

Tablo 2: Asidik Yıkamada Kullanılan Kimyasallar ve Miktarları

  • Yağ Kapan: Deşarjları   

Fuel oil naklinin yapıldığı boru hatlarının korunması ve temizlenmesi amacıyla ayda 3-4 kez oluşan toplam 960 m3 yağlı deniz suyu 7 adet gravite ayırmalı yağ kapanından geçirildikten sonra denize deşarj edilmektedir.

  • Saha Drenaj Suları

Yağışlar dolayısıyla sahadan gelen drenaj suları yağ kapanından geçirilerek deşarj edilmektedir.

  • Evsel Atıksular

Tesiste 200 kişi çalışmakta ve atıksular Imhoff tankından geçirilmektedir. Debi 10 m3/gün mertebelerindedir.

  • Soğutma Suları

Toplam 40.000 m3/saat debide deniz suyu, soğutma amaçlı olarak kullanılmakta ve soğutma devresinde 10 °C ısınan su tekrar denize verilmektedir. Soğutma suyu dönüş hattı ile denize verilen sular önemli ölçüde termal kirlenmeye sebep olmaktadır. Atıksu Özellikleri Tablo 3’de verilmiştir.

Arıtılabilirlik Çalışmaları

Arıtılabilirlik çalışmalarına bunker yıkama, Luvo yıkama, kazan ateş tarafı yıkama ve asidik yıkama atıksuları alınmıştır. İncelenen atıksular genel olarak bunker yıkama hariç, asidik karakterlidir. Askıda madde ve çökelebilir madde miktarları yüksektir. Asidik yıkama dışında diğer atıksular yüksek KOI, düşük amonyak azotu (NH3-N) ve fosfat fosforu (PO4-3-P) ve yüksek metal (özellikle Fe, Nikel ve Vanadyum) içeriğine sahiptirler. Asidik yıkama sularında ise NH4+-N , Fe ve F yüksek miktarlardadır. Parametreler baz alınarak arıtılabilirlik alternatifleri irdelenmiştir (Watson 1973; Faust, 1983). Buna göre;

Tablo 3 Atıksular ve Özellikleri

Demir için (ihtiyaç olması halinde) Fe III’e oksidasyon—Fe(OH)3 çöktürmesi – Nikel (Ni) için hidroksit çöktürmesi

– Florür için kireçle çöktürme, magnezyum hidroksitle adsorpsiyon, alum ile giderme veya Fe (III) tuzlan ile giderme, adsorplama

– Amonyak için hava ile sıyırma

Alternatifleri değerlendirilmiştir.

Bu yöntemler arasında uygun alkalilerle (kireç veya kostik) hidroksit çöktürmesi yapıldığında ortamda genellikle yüksek konsantrasyonda demir tuzlan da bulunduğu için ilave bir koagülan maddeye ihtiyaç kalmadan Fe ve Ni’in yüksek oranda ve ‘ün de belirli oranda giderileceği anlaşılmaktadır. Aynı zamanda adsorpsiyon mekanizması da bir kısım metallerin uzaklaştınlmasında katkı sağlayacaktır. Ancak büyük miktarda çamur oluşumu söz konusudur. Diğer taraftan NH4+-N’ın uzaklaştırılması içinde pH>11’de hava ile sıyırma işlemi yapılmalıdır.

MATERYAL VE METOD

Çökelebilen madde tayinleri 1 litre hacimli Imhoff konisinde ve 1 saatlik süre için yapılmıştır. Nötralizasyon deneyleri jar test cihazında 1 ‘er litrelik numuneler üzerinde 6 N NaOH veya %5’lik Ca(OH)2 ve °A. I ‘lik AP273 anyonik polielektrolit çözeltileri kullanılarak yapılmıştır. Hızlı kanştırma 100 devir/dk hızda, 2 dakika ve yavaş kanştırma ise 40 devir/dak’da, 30 dakika süre ile yapılmış, çökelme için 30 dakika süre ile beklenilmiştir. Süre sonunda üst fazdan alınan numunelerde gerekli su analizleri Standart Metotlar (APHA, 1992) kullanılarak yapılmıştır.

Yukarıda yapılan yaklaşımlar çerçevesinde bunker yıkama, luvo yıkama, ateş tarafı ve kazan borularını asıdık yıkama suları üzerinde yapılan arıtılabilirlik çalışmaları sonuçları Tablo 4, 5 ve 6’da verilmiştir.

Bunker yıkama atıksularında Imhoff konisinde Oktürme işlemi ile AKM’de %90 giderme verimi sağlanmıştır.

Tablo 4: Luvo Yıkama Atıksuları Üzerinde Yapılan Arıtılabilirlik Çalışmaları

Tablo 5: Ateş Tarafı Yıkama Atıksuları Üzerinde Yapılan Arıtılabilirlik Çalışmaları Kimyasal Madde Sarfiyatı

Tablo 6: Asidik Yıkama Atıksuları Üzerinde Yapılan Antılabilirlik Çalışmaları

Asidik yıkama suları üzerinde yapılan nötralizasyon işlemi ile Fe ve F yüksek yerinde giderilirken NH4-N ve KOI giderilememiştir. Atıksudaki klorür (Cr) iyonunun KOI de girişime neden olduğu tahmin edilmektedir. Fe gideriminden sonra atıksuda kalan NH3-N’nun giderimi için yüksek pH değerlerinde (pH=10) hava ile sıyırma uygulamasında (12 saat havalandırma) düşük limitlere (<10 mg/1) ulaşılmıştır. Sonuç olarak her bir numunede ayrı ayrı gerçekleştirilen arıtılabilirlik çalışmalarından; AKM, KOI, Fe, NH3-N, F” parametreleri bu endüstri için öngörülen A Ilk limitlerinin altına indirilmiştir.

Arıtma Sistemi Seçimi

Literatür ve arıtılabilirlik ile ilgili çalışma sonuçlarından Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Tablo 9.3 ve 9.8’deki deşarj standartlarından hareketle seçilen sistem Şekil 1 ‘de verilmiştir. Bu sistemin inşa edilerek devreye alınmasından sonra, luvo ve bunker yıkama atıksuları arıtma çıkışından alınan numunelerin analiz sonuçları Tablo 7’de verilmiştir.

Tablo 7 Bunker ve Luvo Atıksuları İçin Kurulu Arıtma Tesisi Çıkış Akımı Özellikleri

DEĞERLENDİRME

Arıtma tesisinin devreye alınmasından sonra, zaman zaman Vanadyum (V) dışında diğer parametrelerin deşarj kriterlerini sağladığı görülmektedir. Vanadyum fuel oil içinde doğal bileşenlerden biridir. Yanma reaksiyonu sonunda baca gazı içerisinde oksitleri halinde kurumla birleşmiş olarak bulunmaktadır. Oksit formunda olması nedeniyle hidroksit çöktürmesi ile etkin bir şekilde giderilememektedir. Ancak çökelme esnasında adsorpsiyon mekanizması ile çamurda toplanmaktadır. Bu şekilde deşarj standartlarında öngörülen 3,0 mg/1 değerinin altına indirilmesi sağlanmıştır. Fuel oil’in orijinine bağlı olarak Vanadyum konsantrasyonu değişkenlik gösterecektir. Ancak bu probleme dikkat edilmesi gerekmektedir. Diğer taraftan mevcut arıtılabilirlik çalışmalarında gerek NH4-N’u gerekse demir parametrelerinin deşarj kriterlerinin sağlayacak şekilde arıtımı sağlanmıştır.

SONUÇ

Sonuç olarak fuel oil yakan termik santrallerin işletilmesi esnasında ortaya çıkan kesikli akım halindeki, düşük pH ve yüksek Fe içerikli atıksuların yapılan arıtılabilirlik çalışmalarının ışığında seçilen arıtma sistemi ile, Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği’nde öngörülen limitleri sağlayacak şekilde arıtılabildiği ortaya konulmuştur.

KAYNAKLAR

Bayrak Y., (1995), “Electrical Energy Demand, Least Cost Expansion Plan the Role of Coal Fired Power Plants in Turkısh Electricity System”, International Symposium on Coal-Fired Power Generation, Environment and Public Acceptance, Ankara,

Faust, S,D., Aly, Mü (1983). “Chemistry of Water Treatment” Butterwortes, Ann Arbor Science Book.

Watson, M.R, (1973), “Pollution Control in Metal Finishing”, Noyes Data Corporation.

Samsunlu, A., Öztürk, L Alp, K., Aydın, A F, (1995). ” Türkiye Elektrik A.Ş. Ambarlı Termik Santralı Atıksuları Arıtılabilirlik Çalışması Projesi, Karakterizasyon, Arıtılabilirlik ve Arıtma Tesisi Raporu”, İstanbul Teknik Üniversitesi, Inşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İstanbul.

Sistem Planlama Müş. Müh. ve Proje Ltd. Şti. (1998), “Ambarlı Fuel-oil Santralı Atıksu Arıtma Tesisi Uygulama Projesi Proses Açıklama Raporu”, İstanbul

Leave a Comment.