TARIFNAME KAPALI DEVRE IYON REÇINESI REJENERASYONU iLE su YUMUSATMA SISTEMI Bulusun Ilgili Oldugu Teknik Alan Bulus, karbon ayak izi düsük, tuz içeren rejenerasyon atik sularin geri kazanimini saglayan, teknik ve ekonomik açidan avantajli bir sert su yumusatma sistemi ve bu sistemin çalisma yöntemi ile ilgidir. Bulus, özellikle, bir kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma sistemi ve bu sistemin çalisma yöntemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Su, dogadaki tüm canlilar için yasam kaynagidir ve içerisinde sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve fosfat gibi mineraller veya iyonlar bulunmaktadir. Su, içerisinde bulunan minerallerin veya iyonlarin türüne ve oranina göre sert su ve yumusak su olarak siniflandirilir. Yüksek oranda çözünmüs kalsiyum ve magnezyum iyonu içeren sular sert su olarak adlandirilmaktadir. Içerdigi bu iyonlar suyun yapisinin sert ve tadinin acimsi olmasina sebep olmaktadir. Yumusak su ise, daha yüksek bir sodyum içerigi ve küçük bir kalsiyum ve magnezyum konsantrasyonuna sahip olan sudur [1]. Yüksek oranda çözünmüs kalsiyum ve magnezyum iyonu içeren sert suda bulunan sertlik yapan mineraller veya iyonlar, zamanla kendiliginden veya suyun isitilmasi hizla çözünürlüklerini kaybeder ve bu mineraller veya iyonlar suyun geçtigi yüzeylere yapismaya baslarlar. Mineraller veya iyonlarin yüzeye yapismalari dolayisiyla su borularinin içi hizla dolar, su basinci ve akisi azalir. Ayrica, sert sular, sahip olduklari yüksek iyon konsantrasyonu nedeniyle daha yüksek bir kaynama noktasina sahiptir ve bu nedenle bu sularin isitilmasinda daha fazla enerji sarf edilir. Suyun isitildigi yüzeylerde daha da artan kireçlenme, yalitkanliga sebep oldugundan elektrik tüketimini artirir. Kalorifer tesisatindaki kireçlenme yakit tüketiminin artmasina sebep olur. Söz konusu olumsuzluklar sebebiyle endüstrilerin büyük çogunlugunun su kullanilan proseslerinde su içerisindeki sertlik yapan kalsiyum ve magnezyum iyonlari istenmemektedir. Bu sebeple, sert sular, sertligin giderilmesi için su yumusatma islemine tabi tutulmaktadir [2]. Su yumusatma, su aritma zamani kalsiyum, magnezyum ve diger bazi metal katyonlarin sert su içerisinde uzaklastirilmasidir. Elde edilen yumusak su, sabun kalsiyum iyonlarini paspaslamakla israf edilmediginden, ayni temizlik çabasi için daha az sabun gerektirir. Yumusak su ayrica borularda ve baglanti parçalarinda kireç birikmesini azaltarak veya ortadan kaldirarak sihhi tesisatin ömrünü uzatir. Su yumusatma, genellikle kireç yumusatma veya iyon degistirme reçineleri kullanilarak gerçeklestirilir, ancak su filtreleri sistemlerinde nanofiltrasyon veya ters osmoz membranlari kullanilarak giderek daha fazla yapilir. Yumusatma isleminde kalsiyum ve magnezyumdan kaynakli sertlik iyonlarini gidermek için ters ozmos, katyonik iyon reçinesi ve kireç/soda yumusatma yöntemleri kullanilmaktadir [3]. Su yumusatma islemlerinden biri olan ters ozmos yöntemi, istenmeyen molekülleri ve içme suyundan daha büyük parçaciklari gidermek için kullanilan hücre zari olarak görev yapan bir su aritma islemidir. Ters osmoz süreci, filtre edilmemis suyun basinç uygulanarak yari geçirgen zardan geçirilerek filtrelenmesi islemi olarak da tanimlanabilir. Tamamen dogal bir yöntemdir. Ters Osmoz teknolojisinde membran filtre kullanilir. Membran, geçis için su moleküllerini kabul edecek kadar genis gözeneklere sahiptir ve bu gözeneklerden kalsiyum iyonu (Ca2+) ve magnezyum iyonu (Mg2+) gibi sertlik iyonlari geçememektedir. Ters ozmos yönteminde yüksek maliyette membranlar ve özel ekipmanlar kullanildigi için bu yöntemin yatirim maliyeti yüksektir. Yüksek basinçta (40- 55 bar) saf suya yakin su üretir fakat uygulanan yüksek basinçtan dolayi enerji maliyeti dolayisi ile karbon ayak izi ve isletme maliyeti çok yüksektir. Ters ozmos, bir süzme islemi oldugundan aritilan suyun %40-50'si konsantre atik olarak çikmaktadir. Konsantre atik ile birlikte ayni oranda su kaybi mevcut oldugundan zorunlu haller disinda tercih edilmemesi gereken bir yöntemdir [4]. Su yumusatma islemlerinden bir digeri ise katyonik reçine yöntemidir. Katyonik reçine yönteminde, su yumusatma sistemlerinin yaptigi ters yikama sirasinda tuzlu sudan alinan sodyum iyonuyla, suda bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonunu yer degistirir. Böylece kireç yapan iyonlar alinmis olur. Reçine doyuma ulasinca tuzla yikanir ve tekrar kullanilir. Katyonik reçine yöntemi, yatirim maliyeti diger metotlara göre en düsük olan sertlik giderme yöntemidir. Isletme maliyeti çok düsüktür ve su kaybi ters ozmosa göre çok düsüktür. Su kaybi, %6-15 oraninda tuzlu rejenerasyon atik sularinin olusmasindan dolayi kaynaklanmaktadir. Tuzlu atik sular; topraklarda çoraklasma, tatli sularda su yasam alaninin degismesi gibi çevresel etkilere sebep olurken %6-15 su kaybi ile birlikte tuz kaybi endüstrilerde önemli derecede maddi kayba sebep olur [5]. Su yumusatma islemlerinden bir digeri ise kireç/soda yöntemidir. Kireç/soda yönteminde sert su önce bir kireç olan kalsiyum oksit (CaO) veya kalsiyum hidroksit (Ca(OH)2) kireç ile, daha sonra da kostik soda ile muamele edilir. Bu yöntemde sudaki sertlik, kalsiyum karbonat veya magnezyum hidroksit halinde çöktürülerek uzaklastirilir. Kireç ya kalsiyum hidroksit ya da kalsiyum oksit, soda ise sodyum karbonat veya sodyum hidroksit seklinde ilave edilir. Kireç/soda yönteminde çok yüksek miktarda kimyasal tüketimi vardir. Tüm sularin aritiminda çok büyük karistirma ve çöktürme tanklarina ihtiyaç duyar. Diger su yumusatma yöntemlerine göre çok yüksek alana ihtiyaci vardir. Yumusatma isleminde pH degeri kimyasallar ile 11 civarina getirildigi için tekrar pH düsürüldügünde çok yüksek asit harcanmaktadir. Ortaya ayrica çok yüksek oranda çamur çikmaktadir [6]. yüksek tuz içerigine ve yüksek kimyasal oksijen ihtiyaci (KOI) degerine sahip kanalizasyon atiksulari için sifir emisyonlu bir aritma yöntemi ve sistemi ile ilgilidir. Söz konusu yöntem "Atik su üzerinde biyokimyasal aritmanin gerçeklestirilmesi; saflastirilmis atik su elde etmek için ayirma ve elektrokimyasal kirliligin giderilmesinin gerçeklestirilmesi: inorganik amonyak nitrojen safsizliklarini gidermek için bir kurban anot ve bir atil anot ve bir katot içeren birlesik bir anot arasinda dogru akim voltaji uygulayarak bir elektrokimyasal aritma tankinda aritilmis atik su üzerinde elektrokimyasal aritmanin gerçeklestirilmesi" islem adimlarini içermektedir. Yöntem ayrica kimyasal yumusatma, süzme ve ayirma, ters ozmos ve nano süzme tuz ayrimini içerir. Kimyasal yumusatma: ikinci asama saflastirilmis atik su yumusatma reaktörüne tasinir ve atik su, üçüncü asama saflastirilmis atik suyu elde etmek için sodyum karbonat (Na2COs) ve/veya sodyum numarali patent basvurusunda açiklanan sistem veya yöntemde konsantre atik ile birlikte ayni oranda su kaybi mevcuttur ve bu sebeple karbon ayak izi yüksektir. Mevcut teknikte yer alan su yumusatma sistemlerinde veya yöntemlerinde yüksek maliyette membranlar, özel ekipmanlar, yüksek miktarlarda kimyasal ve çok büyük karistirma ve çöktürme tanklari kullanilmasindan dolayi bu sistem veya yöntemlerin yatirim maliyetinin yüksek olmasi, bu sistem veya yöntemlerin konsantre atik olusturmasi sebebiyle karbon ayak izinin yüksek olmasi, topraklarda çoraklasma, tatli sularda su yasam alaninin degismesi gibi çevresel etkilere ve çamur olusumuna sebep olmasi gibi olumsuzluklar dolayisiyla sert sularin yumusatilmasi için atik olusumunu minimuma indirgeyen, karbon ayak izi düsük, çevreci ve düsük maliyetli bir sistem gelistirilmesi gerekli kilinmistir. Bulusun Kisa Açiklamasi ve Amaçlari Bulusta, bir sert su yumusatma sistemi açiklanmaktadir. Bahsi geçen sert su yumusatma sisteminde bir kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma yöntemi kullanilmaktadir. Bulus ile karbon ayak izi düsük, tuz içeren rejenerasyon atik sularin geri kazanimini saglayan, teknik ve düsük maliyetli bir su yumusatma sistemi ve bu sistemin çalisma yöntemi saglanmaktadir. Bulusun en önemli amaci, çevreye zarar vermeyen ve karbon ayak izi düsük bir sert su yumusatma sistemi saglamaktir. Bulusta, kapali devre iyon reçinesi sistemi ve kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma yöntemi açiklanmaktadir. Bulusa konu sistemde, su yumusatma islemi sirasinda açiga çikan tuz içeren atik su içerisinde bulunan magnezyum iyonlari (Mg+2) ve kalsiyum iyonlari (Ca+2) sodyum karbonat (Na2COs) ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonat (CaCOs) ve magnezyum karbonat (MgCOs) katilari olusmakta ve bu katilar çökmektedir. Böylece, su içerisinde bulunan iyonlar medyadan elimine edilmektedir. Bulusun bir diger amaci, düsük maliyetli ve tasarruf saglayan bir sert su yumusatma sistemi ve sert su yumusatma yöntemi saglamaktir. Bulusa konu sistemde ve bu sistemin çalisma yönteminde sadece suyun %1-2 hacmindeki tuzlu su aritimi pH dengeleme yapilmadan yani ek kimyasal kullanilmadan saglanmaktadir. Herhangi bir ek kimyasal kullanilmamasi sayesinde düsük maliyetli bir sert su yumusatma yöntemi saglanmaktadir. Ayrica, sanayide 1000 m3 su aritmak için yaklasik olarak 1-1.7 ton tuz kullanilmaktadir ve bu tuzlu sular çevreye verilmektedir. Bu ayni zamanda tuz ile birlikte gönderilen su için yüksek maddi kayip demektir. Bulus ile kapali devre tuz kullanimi saglanmakta ve iyon reçinesi rejenerasyonu sonucunda olusan tuzlu suyun çevreye bosaltilmasi tamamen engellenmektedir. Bulusun bir diger amaci, çamur olusumunu minimuma indirgeyen bir sert su yumusatma sistemi ve yöntemi saglamaktir. Bulusta olusan çamur sadece suda bulunan aritilmasi istenen kalsiyum ve magnezyumdur. Bulusa konu yöntemde sadece suyun %1-2 hacmindeki tuzlu su aritimi pH dengeleme yapilmadan yani ek kimyasal kullanilmadan saglanmaktadir. Bulusa konu yöntemde disaridan herhangi bir ek kimyasal eklenmemesi sayesinde çamur olusumu minimuma indirgenmektedir. Bulusun bir diger amaci, atik su geri dönüsüm sistemlerinde inorganik tikanmalari engelleyen bir sert su yumusatma yöntemi saglamaktir. Bulus ile sertlik yapan iyonlar kaynaginda tamamen çamur olarak atildigindan dolayi atik sularin geri dönüsümünde sertlik iyonlarindan kaynakli tikanmalarin kontrolü tam olarak saglanmaktadir. Bulus ile, çevreye zarar vermeyen, karbon ayak izi düsük, düsük maliyetli, çamur olusumunu minimuma indirgeyen ve atik su geri dönüsüm sistemlerinde inorganik tikanmalari engelleyen bir sert su yumusatma sistemi ve bu sistemin çalisma yöntemi saglanmaktadir. Sekillerin Açiklamasi Sekil 1. Kapali devre iyon reçinesi ile su yumusatma sistemi. Sekillerde Belirtilen Referanslarin Açiklamasi 1. Sert su tanki 2. Pompa Katyonik sodyum reçinesi Tuzlu atik su tanki Tuz kazanimi/çöktürme tanki Tuzlu su/rejenerant tanki Üretim tesisi Çamur (CaCOs, MgCOs) tanki Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bulus, çevreye zarar vermeyen, karbon ayak izi düsük, düsük maliyetli, çamur olusumunu minimuma indirgeyen ve atik su geri dönüsüm sistemlerinde inorganik tikanmalari engelleyen bir sert su yumusatma sistemi ve bu sistemin çalisma yöntemi ile ilgidir. Bulus, özellikle, bir kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma sistemi ve bu sistemin çalisma yöntemi ile ilgilidir. Bulusa konu kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma sistemi; yumusatilmasi istenilen sert suyu içeren sert su tanki (1), yumusatilmasi istenilen sert suyun sert su tankindan (1) katyonik sodyum reçinesine (3) çekilmesini saglayan, sert su tanki (1) ve katyonik sodyum reçinesi (3) arasinda konumlanan pompa (2), sert su içerisinde bulunan magnezyum (Mg) ve kalsiyum (Ca) iyonlarinin giderilmesi için katyonik sodyum reçinesi (3), su yumusatma islemi sonrasinda olusan tuzlu atik suyun dolmasi için tuzlu atik su tuz-su solüsyonu içerisinde yer alan tuzun geri kazanimini saglamak için tuz kazanimi/çöktürme tanki (5), tuzlu su/rejenerant tanki (6) içermektedir. Bulusa konu kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma sisteminin çalisma yöntemi, katyonik sodyum reçinesi yöntemi ile sert suyun yumusatilmasi ve sonrasinda rejenerasyon islemi sirasinda kullanilan tuz-su solüsyonunun aritilmasi islem adimlarini içermektedir. Klasik kapasitesi 25°C'de 1000 miliekivalent/litre (meq/l) olan katyonik sodyum reçinesinin (3) kapasitesi su yumusatma islemi sirasinda iyon degistirme reaksiyonu sonucu dolmaktadir. Kapasitesi dolan katyonik sodyum reçinesi (3) %10-15 oraninda sodyum klorür (NaCl) tuzu içeren tuz-su solüsyonu ile rejenere edilmektedir. Bahsi geçen tuz-su solüsyonunun pH degeri bir baz ile 10'nun üzerine getirilmektedir. Rejenerasyon islemi sonrasi rejenerasyon tuz-su solüsyonu önce tuzlu atik su tankina (4) daha sonra da tuz kazanimi/çöktürme tankina (5) alinmaktadir. Tuz kazanimi/çöktürme tankina (5) alinan tuz-su solüsyonunda bulunan sertlik iyonlarina esdeger (meq/L cinsinden) sodyum karbonat (Na2COs) eklenmektedir. Na2C03 eklenmesi sonucunda magnezyum iyonlari (Mg+2) ve kalsiyum iyonlari (Ca+2), Na2C03 ile yer degistirme reaksiyonuna girerek kalsiyum karbonat (CaCOs) ve magnezyum karbonat (MgCOs) katilari olusmakta ve bu katilar çökmektedir. Tuz-su solüsyonuna reçinede tutulan kalsiyuma es deger, yani 1 mol kalsiyum veya magnezyum sertlik yapici iyonlar için 2 mol sodyum iyonu (Na+1) 1 mol sodyum karbonat (Na2COs) verilmektedir. Böylelikle tuz ile rejenerasyon yapildigi sirada rejenerasyon atik suyuna geçen kalsiyum iyonu (Ca2+) ve magnezyum iyonu (Mg2+) iyonlarinin tuz-su solüsyonunda kalsiyum karbonat (CaCOs) ve magnezyum karbonat (MgCOs) olarak kati faza geçirilerek çöktürülmesi saglanmaktadir. Böylelikle, sadece tuz-su solüsyonunda bulunan Ca2+ ve Mg2+ iyonlarina es degerde Na2COs eklenerek kapali devre tuz-su solüsyonu geri kazanimi yapilmaktadir. Söz konusu çöktürme reaksiyonlari asagidaki gibidir: M92+(Çözünmüs) 'I' N82C03 -› MgC03(kati) 'I' 2Na+ C82+(Çözünmüs) + Na2C03 -› CaC03(kati) + 2Na+ Karbonat çöktürmesi asit-baz kullanmadan veya karbonat uçurma gibi ek prosesler uygulanmadan saglanmaktadir. Çöktürülen kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat katilari çamur olarak atilirken aritilmis tuz-su solüsyonu kapali devrede tekrar kullanilmaktadir. Çamurun atilmasi ile azalan tuz-su solüsyonu kadar ilave durulama atik suyu tanka alinmakta ve %1-3 oraninda eksilen tuz miktari kadar tuz eklenmektedir. Bulusa konu kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile sularin yumusatilmasi sistemi Sekil 1'de gösterilmektedir. Bulusa konu çevreye zarar vermeyen, karbon ayak izi düsük, düsük maliyetli, çamur olusumunu minimuma indirgeyen ve atik su geri dönüsüm sistemlerinde inorganik tikanmalari engelleyen kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma sisteminin çalisma yöntemi; su kaynagindan alinan suyun sert su tankina (1) alinmasi, su tankinda (1) bulunan sert suyun pompa (2) ile katyonik sodyum reçinesine çekilmesi, katyonik sodyum reçinesinde (3) sert suda bulunan sertlik iyonlarinin giderilmesi, sertlik iyonlari giderildikten sonra elde edilen yumusak suyun üretim proseslerine temin edilmesi, katyonik sodyum reçinesinin (3), iyon degistirme kapasitesinin yeniden kazandirilmasi için tuz-su solüsyonu ile rejenere edilmesi, katyonik sodyum reçinesi rejenere edildikten sonra tuz-su solüsyonunun, önce tuzlu atik su tankina (4) daha sonra ise tuz kazanimi/çöktürme tankina (5) iletilmesi, tuz kazanimi/çöktürme tankina (5), alinan tuz-su solüsyonunda bulunan sertlik iyonlarina esdeger (meq/L cinsinden) sodyum karbonat (Na2C03) eklenmesi ile magnezyum iyonlari (Mg+2) ve kalsiyum iyonlarinin (Ca+2), Na2C03 ile yer degistirme reaksiyonuna girerek kalsiyum karbonat (CaCOs) ve magnezyum karbonat (MgCOs) katilarini olusturmasi ve bu katilarin çökmesi, çöken kalsiyum karbonat (CaCOs) ve magnezyum karbonat (MgCOs) katilarinin çamur (CaCOs, MgCOs) tankina (8) iletilmesi, kalsiyum karbonat (CaCOs) ve magnezyum karbonat (MgCOs) katilarindan arindirilan tuz-su solüsyonunun tuzlu su/rejenerant tankina (6) iletilmesi, çamurun atilmasi ile azalan tuz-su solüsyonu kadar ilave durulama atik suyunun tuzlu su/rejenerant tankina (6) eklenmesi ve %1-3 oraninda eksilen tuz miktari kadar tuz eklenmesi, elde edilen tuz-su solüsyonunun katyonik sodyum reçinesine geri kazandirilmasi Bulusa konu kapali devre iyon reçinesi rejenerasyonu ile su yumusatma yönteminin, teknigin bilinen durumunda yer alan ters ozmos, katyon reçinesi ve kireç/soda yöntemleriyle karsilastirilmasi Tablo 1'de gösterilmektedir. Bulusa konu kapali devre iyon reçinesi ile su yumusatma sisteminin ve bu sistemin çalisma yönteminin teknigin bilinen durumunda yer alan ters ozmos, katyon reçinesi ve kireç/soda yöntemleriyle karsilastirilmasi Yüksek yatirim maliyeti ve çok yüksek isletme maliyeti Metot Kullanilan Dezavantajlari Avantajlari Karbon Ayak Kimyasal Izi Ters Ozmos Antiskalant %40-50 atik su kaybi Yüksek kalitede Çok yüksek Asit Konsantre atik su yumusak su Baz yikama Yüksek enerji tüketimi Membran Özel ekipman gereksinimi Yüksek yatirim ve isletme maliyeti Katyon reçinesi Tuz %6-10 tuzlu atik su Düsük yatirim Orta olusumu, tuz-su kaybi ücreti Tuz maliyeti Tuzlu sularin çevresel etkileri Tuz ve sertligin geri dönüsüme etkileri Kireç/soda Kireç %100 su aritimi için Düsük su kaybi Orta Soda yüksek aritma tesisi Kostik alan ihtiyaci Asit Çok yüksek çamur Çamur olusumu sartlandirma Çok yüksek kimyasal tüketimi Kapali devre iyon Düsük oranda Düsük miktarda çamur Kapali devre Çok düsük reçinesi ile soda olusumu tuz ve su ile yumusatma rejenerasyon Atiksu olusumu Tuz kaybi yok Çevresel etki Tablo 1'den de görüldügü üzere teknigin bilinen durumunda yer alan su yumusatma yöntemleri kireç, soda, kostik, asit, çamur sartlandirma, antiskalant, asit, baz yikama gibi birçok kimyasal içermektedir. Bulusa konu yöntemde yalnizca düsük oranda soda içermesi sayesinde düsük maliyetli bir yöntem saglanmaktadir. Ayrica, bulusa konu yöntemde teknigin bilinen durumunun aksine çok düsük miktarda çamur olusumu görülmektedir. Tablo 1'de verildigi gibi bu bulus ile kapali devre ve atik susuz rejenerasyon islemi sadece %1-2 tuzlu sular için uygulandigindan aritma sistemi için gerekli alan ayni oranda çok düsüktür. Benzer kireç/soda isleminin tüm sular için uygulanmasi benzer aritmanin 98 kat daha büyük yapilmasi anlamina gelmektedir. Tüm sular için uygulanan benzer kireç/kostik/soda metodunda tüm sularin pH degerinin önce yükseltilip sonra da ayni sekilde asit kullanimi ile düsürülmesi gerekmektedir. Bulusta sadece suyun %1-2 hacmindeki tuzlu su aritimi pH dengeleme yapilmadan yani ek kimyasal kullanilmadan saglanmaktadir. Yine kireç/soda metodu tüm aritilacak sulara uygulandigindan ortaya asiri kimyasal çamur çikmaktadir. Bulus ile olusan çamur sadece suda bulunan aritilmasi istenen kalsiyum ve magnezyumdur. Yapilan çamur hesabinda bu metoda göre %90 daha az çamur olustugu saptanmistir. Çünkü kireç/soda metodunda olusan kireç sadece sudaki kalsiyum ve magnezyumdan degil ayni zamanda disaridan tüm suya eklenen kireç ile olusmaktadir. Kireç/soda yönteminde sularin yumusatilmasi sonrasi tüm aritilmis sulara karbon dioksit verilerek aritilmis suyun pH degeri karbonat iyonlarinin uçurulmasi saglanmaktadir. Tüm suda yapilan karbonat uçurma ve pH dengeleme asamasi islemi bulusta bulunmamaktadir. Bulus ile sertlik yapan iyonlar kaynaginda tamamen çamur olarak atildigindan dolayi atik sularin geri dönüsümünde sertlik iyonlarindan kaynakli tikanmalarin kontrolü tam olarak saglanmaktadir. Tablo 2. Kapali devre su yumusatma sisteminin uygulama sonuçlari. Rejenerasyon Yumusatilmis Rejenerasyon Tuzlu su Rejenerasyon tuzulu suyun su sertlik (Fr) atiksu aritma geri tuzlu su sertlik geri kullanimi verimi (%, dönüsüm degeri (Fr) çevirim sayisi toplam sertlik orani (%) giderme) 0 2.6 - - 348-445 (atiksu) 1 <1 86 %98 10 3 1.5 97 %96 14 1.5 95 %94 20 <1 94 %97 18 <1 95 %96 23 <1 89 %96 18 Bulusa konu yöntemin pilot ölçekte atik su olarak atilan rejenerasyon atik sularinin aritimi için kullanilmistir. Toplam 30 defa rejenerasyon yapilarak rejenerasyon atik sulari tekrar geri kullanilmistir. Geri kullanim ile yumusatilmis suda hiçbir olumsuz etki görülmemis ve sistemde yumusatilmis suda sertlik sürekli olarak 2 Fransiz sertligi (Fr) sertlikten düsük elde edilmistir. Tekstil vb. pek çok tesiste yumusatilmis suda sertli genelde 5 Fr sertlikten düsük istenmektedir. Elde edilen sonuçlar Tablo 2'de gösterilmektedir. Alinan sonuçlara göre sistem düzenli olarak çalistirildiginda %95 üzerinde bir tuz ve su kazanimi sagladigi görülmektedir. Bahsi geçen Fransiz sertligi (Fr) ülkemizde yaygin olarak sertlik siniflandirmasinda kullanilan birimdir. Suyun içindeki sertlik iyonlarinin konsantrasyonunu tanimlamada kullanilir. 1 Fr derecesi 10 mg/lt CaC03 sertligine esittir. TR TR TR DESCRIPTION WATER SOFTENING SYSTEM WITH CLOSED CIRCUIT ION RESIN REGENERATION Technical Field to which the Invention Relates The invention relates to a technically and economically advantageous hard water softening system and the working method of this system, which provides the recovery of salt-containing regeneration wastewater with a low carbon footprint. The invention particularly relates to a closed circuit ion resin regeneration water softening system and the operating method of this system. State of the Art Water is the source of life for all living things in nature and contains minerals or ions such as sodium, potassium, calcium, magnesium and phosphate. Water is classified as hard water and soft water according to the type and ratio of minerals or ions in it. Water containing high amounts of dissolved calcium and magnesium ions is called hard water. These ions it contains cause the water to have a hard structure and a bitter taste. Soft water, on the other hand, is water that has a higher sodium content and a small concentration of calcium and magnesium [1]. The hardening minerals or ions found in hard water containing high amounts of dissolved calcium and magnesium ions lose their solubility over time, either spontaneously or by heating the water, and these minerals or ions begin to stick to the surfaces through which water passes. Due to the adhesion of minerals or ions to the surface, the inside of the water pipes fill rapidly and the water pressure and flow decreases. Additionally, hard water has a higher boiling point due to its high ion concentration, and therefore more energy is consumed in heating these waters. Increased calcification on the surfaces where water is heated increases electricity consumption as it causes insulation. Calcification in the heating system causes fuel consumption to increase. Due to these negativities, calcium and magnesium ions that cause hardness in the water are not desired in the processes where water is used in the majority of industries. For this reason, hard water is subjected to water softening to remove hardness [2]. Water softening, water purification, is the removal of calcium, magnesium and some other metal cations in hard water. The resulting soft water requires less soap for the same cleaning effort because the soap calcium ions are not wasted mopping. Soft water also extends the life of plumbing by reducing or eliminating limescale buildup in pipes and fittings. Water softening is usually achieved using lime softening or ion exchange resins, but is increasingly done using nanofiltration or reverse osmosis membranes in water filter systems. In the softening process, reverse osmosis, cationic ion resin and lime/soda softening methods are used to remove hardness ions originating from calcium and magnesium [3]. The reverse osmosis method, one of the water softening processes, is a water purification process that acts as a cell membrane used to remove unwanted molecules and larger particles from drinking water. The reverse osmosis process can also be defined as the process of filtering unfiltered water through a semi-permeable membrane by applying pressure. It is a completely natural method. A membrane filter is used in Reverse Osmosis technology. The membrane has pores large enough to accept water molecules for passage, and hardness ions such as calcium ion (Ca2+) and magnesium ion (Mg2+) cannot pass through these pores. Since costly membranes and special equipment are used in the reverse osmosis method, the investment cost of this method is high. It produces water close to pure water at high pressure (40-55 bars), but due to the high pressure applied, the energy cost, carbon footprint and operating costs are very high. Since reverse osmosis is a filtration process, 40-50% of the treated water comes out as concentrated waste. Since there is the same amount of water loss as concentrated waste, it is a method that should not be preferred except in cases of necessity [4]. Another water softening process is the cationic resin method. In the cationic resin method, the sodium ion taken from the salt water during the backwashing of water softening systems replaces the calcium and magnesium ions in the water. Thus, ions that cause scale are removed. When the resin reaches saturation, it is washed with salt and used again. The cationic resin method is the hardness removal method with the lowest investment cost compared to other methods. The operating cost is very low and water loss is much lower than reverse osmosis. Water loss is caused by the formation of 6-15% salty regeneration wastewater. Salty wastewater; While it causes environmental effects such as barrenness in soils and change of aquatic habitat in fresh waters, salt loss along with 6-15% water loss causes significant financial losses in industries [5]. Another water softening process is the lime/soda method. In the lime/soda method, hard water is first treated with lime, a form of calcium oxide (CaO) or calcium hydroxide (Ca(OH)2), and then with caustic soda. In this method, hardness in water is removed by precipitation as calcium carbonate or magnesium hydroxide. Lime is added either as calcium hydroxide or calcium oxide, and soda is added as sodium carbonate or sodium hydroxide. There is a very high amount of chemical consumption in the lime/soda method. It requires very large mixing and settling tanks for the purification of all water. Compared to other water softening methods, it requires much more space. Since the pH value is brought to around 11 with chemicals during the softening process, very high acid is consumed when the pH is lowered again. Additionally, a very high amount of sludge is produced [6]. It is about a zero-emission treatment method and system for sewage wastewater with high salt content and high chemical oxygen demand (COD) value. The method in question is "Carrying out biochemical treatment on wastewater; carrying out separation and removal of electrochemical pollution to obtain purified wastewater: by applying a direct current voltage between a sacrificial anode and a combined anode containing an inert anode and a cathode to remove inorganic ammonia nitrogen impurities. It includes the process steps of "performing electrochemical treatment on treated wastewater in the electrochemical treatment tank". The method also includes chemical softening, filtration and separation, reverse osmosis and nano leachate salt separation. Chemical softening: the second stage purified waste water is transported to the softening reactor and the waste water is used with sodium carbonate (Na2COs) and/or sodium to obtain the third stage purified waste water. In the system or method described in the patent application numbered sodium, there is a water loss at the same rate as the concentrated waste, and this Therefore, the carbon footprint is high. The water softening systems or methods in the current technique have high investment costs due to the use of high-cost membranes, special equipment, high amounts of chemicals and very large mixing and settling tanks, and the carbon footprint of these systems or methods is high because they create concentrated waste. It has become necessary to develop an environmentally friendly and low-cost system that minimizes waste generation, has a low carbon footprint, and causes environmental impacts such as barrenness in soils, change of aquatic habitat in fresh waters, and sludge formation in order to soften hard water. Brief Description and Purposes of the Invention In the invention, a hard water softening system is disclosed. In the mentioned hard water softening system, a closed circuit ion resin regeneration and water softening method is used. The invention provides a technical and low-cost water softening system and the working method of this system that enables the recovery of salt-containing regeneration wastewater with a low carbon footprint. The most important purpose of the invention is to provide a hard water softening system that does not harm the environment and has a low carbon footprint. In the invention, a water softening method with a closed-circuit ion resin system and closed-circuit ion resin regeneration is explained. In the system subject to the invention, magnesium ions (Mg+2) and calcium ions (Ca+2) in the wastewater containing salt released during the water softening process react with sodium carbonate (Na2COs) to form calcium carbonate (CaCOs) and magnesium carbonate (MgCOs). Solids form and these solids collapse. Thus, the ions present in the water are eliminated from the media. Another aim of the invention is to provide a low-cost and saving hard water softening system and hard water softening method. In the system subject to the invention and the operating method of this system, only 1-2% of the volume of water is treated with salt water without pH balancing, that is, without the use of additional chemicals. Since no additional chemicals are used, a low-cost hard water softening method is provided. Additionally, approximately 1-1.7 tons of salt is used in industry to purify 1000 m3 of water, and this salt water is released into the environment. This also means high financial loss for the water sent with the salt. With the invention, closed-circuit salt use is ensured and the discharge of salt water resulting from ion resin regeneration into the environment is completely prevented. Another aim of the invention is to provide a hard water softening system and method that minimizes sludge formation. The sludge formed in the invention is only calcium and magnesium, which are found in water and are desired to be purified. In the method of the invention, only 1-2% of the volume of salt water treatment is achieved without pH balancing, that is, without the use of additional chemicals. In the method of the invention, sludge formation is minimized by not adding any additional chemicals from outside. Another aim of the invention is to provide a hard water softening method that prevents inorganic clogging in wastewater recycling systems. With the invention, since the ions that cause hardness are completely disposed of as sludge at the source, control of blockages caused by hardness ions in the recycling of wastewater is fully ensured. The invention provides a hard water softening system and its working method that does not harm the environment, has a low carbon footprint, is low-cost, minimizes sludge formation and prevents inorganic clogging in wastewater recycling systems. Explanation of Figures Figure 1. Water softening system with closed circuit ion resin. Explanation of the References Specified in the Figures 1. Hard water tank 2. Pump Cationic sodium resin Salty waste water tank Salt recovery/precipitation tank Brine/regenerant tank Production facility Sludge (CaCOs, MgCOs) tank Detailed Description of the Invention The invention is an environmentally friendly, carbon footprint It is about a low, low-cost hard water softening system that minimizes sludge formation and prevents inorganic clogging in wastewater recycling systems and the working method of this system. The invention particularly relates to a closed circuit ion resin regeneration water softening system and the operating method of this system. Water softening system with closed circuit ion resin regeneration, which is the subject of the invention; The hard water tank (1) containing the hard water desired to be softened, the pump (2) located between the hard water tank (1) and the cationic sodium resin (3), which allows the hard water desired to be softened to be drawn from the hard water tank (1) to the cationic sodium resin (3). , cationic sodium resin (3) to remove the magnesium (Mg) and calcium (Ca) ions in hard water, salt to recycle the salt in the salt-water solution of salty wastewater to fill the salty wastewater formed after the water softening process. It includes recovery/sedimentation tank (5) and brine/regenerant tank (6). The working method of the closed-circuit ion resin regeneration and water softening system subject to the invention includes the process steps of softening hard water with the cationic sodium resin method and subsequently purifying the salt-water solution used during the regeneration process. The capacity of the cationic sodium resin (3), whose classical capacity is 1000 milliequivalents per liter (meq/l) at 25°C, is filled as a result of the ion exchange reaction during the water softening process. The cationic sodium resin (3), which has reached its capacity, is regenerated with a salt-water solution containing 10-15% sodium chloride (NaCl) salt. The pH value of the said salt-water solution is brought above 10 with a base. After the regeneration process, the regeneration salt-water solution is first taken into the salty wastewater tank (4) and then into the salt recovery/precipitation tank (5). Sodium carbonate (Na2COs) equivalent to the hardness ions in the salt-water solution taken into the salt recovery/precipitation tank (5) is added (in meq/L). As a result of the addition of Na2CO3, magnesium ions (Mg+2) and calcium ions (Ca+2) undergo a displacement reaction with Na2CO3, forming calcium carbonate (CaCOs) and magnesium carbonate (MgCOs) solids, and these solids precipitate. Equivalent to the calcium held in the resin, that is, 2 moles of sodium ions (Na+1) and 1 mole of sodium carbonate (Na2COs) are added to the salt-water solution for 1 mole of calcium or magnesium hardness-forming ions. Thus, calcium ion (Ca2+) and magnesium ion (Mg2+) ions, which pass into the regeneration wastewater during regeneration with salt, are precipitated by passing into the solid phase as calcium carbonate (CaCOs) and magnesium carbonate (MgCOs) in the salt-water solution. Thus, closed circuit salt-water solution recovery is achieved by adding Na2COs equivalent to the Ca2+ and Mg2+ ions present only in the salt-water solution. The precipitation reactions in question are as follows: M92+(Dissolved) 'I' N82CO3 -› MgCO3(solid) 'I' 2Na+ C82+(Dissolved) + Na2CO3 -› CaC03(solid) + 2Na+ Carbonate precipitation occurs without the use of acid-base or additional additives such as carbonate volatilization. It is provided without applying any processes. While the precipitated calcium carbonate and magnesium carbonate solids are disposed of as sludge, the purified salt-water solution is reused in a closed circuit. Additional rinsing waste water equal to the salt-water solution reduced by the disposal of the sludge is taken into the tank and salt is added in the amount of 1-3% less salt. The closed circuit ion resin regeneration and water softening system subject to the invention is shown in Figure 1. The working method of the water softening system with closed circuit ion resin regeneration, which is the subject of the invention, does not harm the environment, has a low carbon footprint, is low-cost, minimizes sludge formation and prevents inorganic clogging in wastewater recycling systems; Taking the water taken from the water source into the hard water tank (1), drawing the hard water in the water tank (1) into the cationic sodium resin with the pump (2), removing the hardness ions in the hard water in the cationic sodium resin (3), removing the soft water obtained after the hardness ions are removed. supplying water to the production processes, regenerating the cationic sodium resin (3) with salt-water solution to regain its ion exchange capacity, after the cationic sodium resin is regenerated, the salt-water solution is first sent to the salty waste water tank (4) and then to the salt water tank. magnesium ions (Mg+2) and calcium ions by adding sodium carbonate (Na2CO3) equivalent to the hardness ions in the salt-water solution (in meq/L) to the salt recovery/precipitation tank (5). (Ca+2) undergoes a displacement reaction with Na2CO3 to form calcium carbonate (CaCOs) and magnesium carbonate (MgCOs) solids, and the precipitation of these solids causes the precipitated calcium carbonate (CaCOs) and magnesium carbonate (MgCOs) solids to enter the sludge (CaCOs, MgCOs) tank. (8), conveying the salt-water solution purified from calcium carbonate (CaCOs) and magnesium carbonate (MgCOs) solids to the brine/regenerant tank (6), and additional rinsing waste water as much as the salt-water solution reduced by removing the sludge, to the brine/regenerant tank. (6) and adding salt equal to the amount of salt reduced by 1-3%, recycling the resulting salt-water solution into cationic sodium resin. The closed circuit ion resin regeneration and water softening method subject to the invention is reverse osmosis, cation resin, which is in the state of the art. and comparison with lime/soda methods are shown in Table 1. Comparison of the closed circuit ion resin water softening system and the working method of this system, which are the subject of the invention, with the reverse osmosis, cation resin and lime/soda methods in the state of the art. High investment cost and very high operating cost. Method Used Disadvantages Advantages Carbon Foot Chemical Trace Reverse Osmosis Antiscalant 40-50% wastewater loss High quality Very high Acid Concentrated wastewater soft water Base washing High energy consumption Membrane Special equipment requirement High investment and operating costs Cation resin Salt 6-10% salty wastewater Low investment Medium formation, salt-water loss cost Salt cost Environmental effects of salt water Effects of salt and hardness on recycling Lime/soda Lime For 100% water purification Low water loss Medium Soda high purification plant Caustic area requirement Acid Very high sludge Sludge formation conditioning Very high chemical consumption Closed circuit ion Low rate Low amount of sludge Closed circuit Formation of soda with very low resin Softening with salt and water Regeneration Wastewater formation No salt loss Environmental impact As can be seen from Table 1, the water softening methods in the state of the art are lime, soda, caustic, acid, sludge conditioning, antiscalant. It contains many chemicals such as acid and base washing. In the method subject to the invention, a low-cost method is provided due to the fact that it contains only a low amount of soda. In addition, in the method subject to the invention, a very low amount of sludge formation is observed, contrary to the known state of the art. As given in Table 1, since the closed circuit and waste waterless regeneration process with this invention is applied only for 1-2% salt water, the area required for the treatment system is very low at the same rate. Applying a similar lime/soda process to all water means performing a similar treatment 98 times larger. In the similar lime/caustic/soda method applied to all waters, the pH value of all waters must first be increased and then reduced in the same way by using acid. In the invention, salt water treatment of only 1-2% of the volume of water is achieved without pH balancing, that is, without the use of additional chemicals. Again, since the lime/soda method is applied to all water to be purified, excessive chemical sludge results. The sludge formed by the invention is only calcium and magnesium, which are found in water and need to be purified. In the sludge calculation, it was determined that 90% less sludge was produced compared to this method. Because the lime formed in the lime/soda method is formed not only from the calcium and magnesium in the water, but also from the lime added to all the water from outside. In the lime/soda method, after the water is softened, carbon dioxide is added to all purified water, and the pH value of the purified water is evaporated and carbonate ions are evaporated. The carbonate volatilization and pH balancing step, which is done in all water, is not included in the invention. With the invention, since the ions that cause hardness are completely disposed of as sludge at the source, control of blockages caused by hardness ions in the recycling of wastewater is fully ensured. Table 2. Application results of the closed circuit water softening system. Regeneration Softened Regeneration Brine Regeneration brine water hardness (Fr) wastewater treatment back brine hardness reuse efficiency (%, conversion value (Fr) number of cycles total hardness rate (%) removal) 0 2.6 - - 348-445 (wastewater) 1 <1 86 98% 10 3 1.5 97 96% 14 1.5 95 94% 20 <1 94 97% 18 <1 95 96% 23 <1 89 96% 18 The method subject to the invention is used for the treatment of regeneration wastewater discarded as wastewater on a pilot scale. used. Regeneration was carried out a total of 30 times and the regeneration wastewater was reused. No negative effects were observed in the water softened by reuse, and the hardness in the water softened in the system was consistently lower than 2 French hardness (Fr). Textile etc. In many facilities, hardness in softened water is generally required to be lower than 5 Fr. The results obtained are shown in Table 2. According to the results, it is seen that the system provides over 95% salt and water recovery when operated regularly. The aforementioned French hardness (Fr) is the unit commonly used in hardness classification in our country. It is used to define the concentration of hardness ions in water. 1 Fr degree is equal to 10 mg/lt CaCO3 hardness.TR TR TR