Biyolojik atık su arıtma proseslerinin önemli bir kısmı, mikroorganizmaların organik maddeleri parçalayabilmesi için oksijene ihtiyaç duyar.
Konvansiyonel sistemlerde oksijen çoğunlukla atmosferik havadan sağlanır. Ancak belirli tesislerde daha yüksek konsantrasyonda oksijen kullanımı;
amacıyla değerlendirilebilir.
PSA oksijen jeneratörü, atık su arıtma tesisinin ihtiyaç duyduğu oksijeni atmosferik havadan sahada üretir. Özellikle yüksek ve sürekli O₂ ihtiyacı bulunan tesislerde dışarıdan oksijen tedarikine alternatif oluşturabilir.
Yerinde oksijen üretimi aşağıdaki proseslerde değerlendirilebilir:
Her uygulamada oksijen ihtiyacı farklıdır.
Atmosferik hava yaklaşık:
%21 O₂
içerir.
PSA sistemi ise uygulamaya göre yaklaşık:
%90–95 O₂
seviyesinde oksijen bakımından zengin ürün gazı sağlayabilir.
Bunun anlamı, aynı gaz hacminde çok daha fazla oksijenin prosese taşınabilmesidir.
Ancak saf oksijen kullanımı, yalnızca jeneratör seçimi değildir.
Aşağıdaki ekipmanlar da önemlidir:
**PSA O₂ Üretimi
DO – Dissolved Oxygen, suda çözünmüş halde bulunan oksijen miktarıdır.
Genellikle:
mg/L
cinsinden ifade edilir.
Biyolojik arıtmada hedef DO değeri;
gibi faktörlere bağlıdır.
Bu nedenle:
“Her atık su tesisi X mg/L DO ile çalışmalıdır.”
şeklinde evrensel bir kural doğru değildir.
Doğru boyutlandırmanın başlangıç noktası:
prosesin gerçek oksijen ihtiyacıdır.
Temel olarak şu veriler gerekir:
Normal referans koşullarında yaklaşık olarak:
1 Nm³ O₂ ≈ 1,43 kg O₂
Dolayısıyla:
O₂ Debisi (Nm³/h)
≈ O₂ İhtiyacı (kg/h) / 1,43
Prosesin oksijen ihtiyacı:
143 kg O₂/h
ise teorik gaz karşılığı yaklaşık:
143 / 1,43 = 100 Nm³/h O₂
olur.
Fakat jeneratör doğrudan 100 Nm³/h seçilmemelidir.
Şunlar ayrıca değerlendirilmelidir:
Jeneratörden çıkan her Nm³ O₂'nin tamamı suya çözünmez.
Bir kısmı proses koşullarına bağlı olarak gaz fazından çıkabilir.
Bu nedenle:
PSA Oksijen Üretimi ≠ Sıvıya Aktarılan Oksijen
Transfer verimi;
ile değişir.
Bu nedenle PSA jeneratörü ve oksijen transfer sistemi birlikte boyutlandırılmalıdır.
Ozon:
O₃
molekülüdür ve oksijenden üretilir.
Endüstriyel ozon jeneratörlerinde besleme gazı olarak:
kullanılabilir.
Oksijen beslemeli ozon jeneratörleri, uygun ekipman tasarımında daha yüksek ozon konsantrasyonlarına ulaşabilen sistemlerdir.
Bu nedenle PSA oksijen jeneratörü;
ozon jeneratörü için yerinde O₂ besleme sistemi
olarak kullanılabilir.
Tipik proses:
Atmosferik Hava
→ Kompresör
→ Kurutma
→ Hassas Filtrasyon
→ PSA Oksijen Jeneratörü
→ O₂ Buffer Tankı
→ Oksijen Analizi
→ Ozon Jeneratörü
→ Ozon Kontaktörü / Proses
şeklindedir.
Burada özellikle:
ozon jeneratörü açısından önemlidir.
Birçok endüstriyel ozon uygulamasında PSA seviyesindeki yaklaşık:
%90–95 O₂
besleme gazı değerlendirilebilir.
Ancak kesin gereksinim mutlaka ozon jeneratörü üreticisinin inlet gas specification'ına göre belirlenmelidir.
Özellikle şu parametreler kontrol edilmelidir:
Ozon jeneratörleri genellikle çok kuru besleme gazı ister.
Yüksek nem:
Bu nedenle ozon besleme sistemi yalnızca:
“% kaç O₂?”
sorusu üzerinden değerlendirilmemelidir.
Dew Point + O₂ Purity + Pressure + Flow
birlikte belirtilmelidir.
Ozon jeneratörü kapasitesi çoğunlukla:
g/h O₃
veya:
kg/h O₃
olarak belirtilir.
Oksijen ihtiyacı ise hedef ozon konsantrasyonuna bağlıdır.
Basitleştirilmiş olarak:
O₂ Feed Mass Flow
≈ O₃ Production / O₃ Mass Fraction
Ozon kapasitesi:
1 kg/h O₃
ve çıkış gazındaki ozon konsantrasyonu:
%10 ağırlıkça
ise toplam gaz kütle debisi yaklaşık:
1 / 0,10 = 10 kg/h
olacaktır.
Bu değer yaklaşık:
7 Nm³/h O₂ eşdeğeri
mertebesindedir.
Gerçek seçim;
ile doğrulanmalıdır.
Küçük ve aralıklı ozon uygulamalarında tüp oksijen pratik olabilir.
Ancak sürekli işletmede:
artabilir.
PSA sistemiyle ana girdiler:
Atmosferik Hava + Elektrik + Periyodik Bakım
haline gelir.
Yüksek oksijen tüketiminde LOX da alternatif olabilir.
Doğru karşılaştırma şunları içermelidir:
| Kriter | PSA Yerinde O₂ | LOX |
|---|---|---|
| Kaynak | Atmosferik hava | Harici tedarikçi |
| Üretim | Tesiste | Harici |
| Tanker ihtiyacı | Çok düşük | Yüksek |
| Kriyojenik depolama | Genellikle gerekmez | Gerekir |
| Ana OPEX | Elektrik + bakım | Gaz + lojistik |
| 24/7 kullanım | Güçlü aday | Uygun |
| Tedarik kontrolü | İşletmede | Tedarikçide |
| Ölçeklenebilirlik | Modüler olabilir | Depolama ve tedarik artar |
Ana enerji tüketicisi çoğunlukla:
hava kompresörüdür.
Bu nedenle iki PSA sistemini karşılaştırırken yalnızca jeneratör fiyatına değil:
kWh/Nm³ O₂
değerine de bakılmalıdır.
Temel formül:
Yıllık Enerji Maliyeti
= Ortalama Güç × Yıllık Çalışma Saati × Elektrik Fiyatı
Sabit maksimum debide çalışmak yerine proses ihtiyacına göre oksijen üretimini modüle etmek enerji verimliliğini artırabilir.
Örneğin:
DO Analyzer → PLC → Oxygen Demand Control → PSA / Compressor
mimarisi kurulabilir.
Yük değiştiğinde:
optimize edilebilir.
Bu özellikle değişken COD/BOD yükü bulunan tesislerde önemlidir.
O₂ receiver;
yardımcı olabilir.
Ozon jeneratörlerinde de stabil O₂ beslemesi performans açısından önemlidir.
Atık su arıtma prosesleri çoğu zaman durdurulamaz.
Bu nedenle O₂ kritikse:
gibi senaryolar değerlendirilebilir.
Yedeklilik seviyesi prosesin oksijensiz ne kadar süre çalışabileceğine göre belirlenmelidir.
Büyük ve sürekli biyolojik oksijen ihtiyacı.
Yüksek COD/BOD içeren atık sular.
Organik yükü yüksek proses atıkları.
Yüksek debili endüstriyel arıtma.
Kimyasal ve biyolojik arıtma hatları.
Oksidasyon ve atık su arıtma prosesleri.
Ozon jeneratörlerine sürekli O₂ beslemesi.
Evet. PSA oksijen, uygun şekilde tasarlanmış oksijen transfer sistemi ile biyolojik ve oksidatif atık su proseslerinde kullanılabilir.
Gerçek kg O₂/h ihtiyacı, transfer verimi, pik yük ve proses koşullarına göre hesaplanmalıdır.
Birçok endüstriyel ozon jeneratörü oksijen bakımından zengin gaz ile çalışabilir. Kesin saflık, dew point ve basınç gereksinimleri cihaz üreticisinin spesifikasyonundan kontrol edilmelidir.
Birçok uygulamada yaklaşık %90–95 O₂ değerlendirilebilir; ancak ozon jeneratörünün inlet specification'ı esas alınmalıdır.
Doğru boyutlandırılmış endüstriyel sistemler sürekli çalışma için tasarlanabilir.
Yüksek, düzenli ve sürekli tüketimde PSA güçlü bir alternatif olabilir. Kesin sonuç TCO ve ROI hesabına göre belirlenmelidir.
Mentis Engineering'de sistemi yalnızca oksijen jeneratörü olarak değerlendirmiyoruz.
Komple proje:
**Hava Kompresörü
olarak ele alınmalıdır.
Tesisiniz için:
bilgilerini paylaşın.
Mentis Engineering ekibi:
PSA Kapasitesi + Kompresör + Enerji Tüketimi + Nm³ O₂ Maliyeti + Yıllık OPEX + TCO + ROI
analizini gerçekleştirsin.
Mentis Engineering – On-Site Oxygen Generation for Water & Ozone Applications
