Icme_suyu_aritma_tesisi_projesi_ornegi.docx

İÇİNDEKİLER

A.

GİRİŞ ............................................................................................. 3 İÇME VE KULLANMA SUYU NE DEMEKTİR? ......................... 3

B. GELECEĞE YÖNELİK UYGUN NÜFUS TAHMİNİN YAPILMASI .......................................................................................... 5

C.

B.1.

Aritmetik Artış Metodu .......................................................... 5

B.2.

Geometrik Artış Metodu ......................................................... 5

B.3.

İller Bankası Metodu .............................................................. 6

BÖLGEYE AİT ÖZELLİKLER ................................................... 7 a)

Debi ....................................................................................... 7

b)

KOİ ........................................................................................ 8

c)

Renk ...................................................................................... 8

d)

Koku ...................................................................................... 8

e)

Bulanıklılık ............................................................................ 8

f) Koliform ................................................................................... 9 C.1. NÜFUS HESABI ................................................................... 10 C.2. BİRİM SU SARFİYATI ........................................................ 11 C.3.

GELECEKTEKİ SU İHTİYACININ HESAPLANMASI ... 12

C.4. BİRİKTİRME HAZNESİ ...................................................... 16 C.4.1 Biriktirme Haznesinin Faydaları ..................................... 16 C.4.2 Biriktirme Haznelerinde Meydana Gelebilecek Zararlar 17 C.4.3 Boyutlandırma................................................................... 17 C.5.

HAVALANDIRMA ............................................................ 19

C.5.1. Havalandırma Ünitesi Hesaplamaları ............................. 20 C.6.

HIZLI KARIŞTIRMA ......................................................... 25

C.6.1.

Boyutlandırma .............................................................. 26

C.7.

YAVAŞ KARIŞTIRMA ...................................................... 28

C.7.1. Boyutlandırma................................................................... 28 C.8. ÇÖKTÜRME ........................................................................ 38 C.8.1 Boyutlandırma.................................................................... 39 C.9. FİLTRASYON ......................................................................... 42 C.9.1. Boyutlandırma................................................................... 43 C.10. DEZENFEKSİYON ............................................................ 45 C.10.1. Dezenfektan Maddeler ................................................... 46 C.10.2. Boyutlandırma................................................................ 46 KAYNAKLAR .................................................................................... 49

2 *

A. GİRİŞ İÇME VE KULLANMA SUYU NE DEMEKTİR? Genel anlamda su; hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşan gaz, katı ve sıvı halde bulunabilen molekül olarak tanımlanmaktadır: H2 + ½O2 → H2O + 58 Kcal/m Bir diğer tanıma göre su; normal sıcaklık ve basınç altında sıvı halde bulunan renksiz, kokusuz ve tatsız madde olmaktadır. Bunun yanında, insanların yaşamsal aktivitelerini yerine getirebilmesi için içtikleri ve diğer gereksinimlerini karşıladıkları suya ise içme ve kullanma suyu denilmektedir. Kişi başına düşen içme ve kullanma suyu miktarının ülkelerin, kentlerin hayat standardı ile paralel olduğu düşünüldüğünde, çağdaşlaşma yolunda su kullanımının önemi ortaya çıkmaktadır. Gelişmemiş ülkelere bakıldığında, içme suyuna bağlı hastalıkların ve ölümlerin yaygın olduğu görülmektedir. Doğada bulunan su kaynakları bazı istisnalar dışında içme ve kullanma ihtiyaçları için doğrudan doğruya kullanmaya uygun değildir. Bu yüzden suların arıtma işleminden geçirilmesi gerekir. İçme suyu arıtma tesislerinde 3 temel prensip vardır: Suyun fiziksel ve estetik kalitesinin sağlanması, bulunması muhtemel zehirli veya sağlığa zararlı maddelerin giderilmesi, sudaki hastalık yapan (virüslerin, bakterilerin v.s.) mikroorganizmaların etkisiz hale getirilmesidir. Uluslararası kuruluşlar bu durumu değerlendirerek içme suyu ile ilgili başta Dünya Sağlık Örgütü (WHO) olmak üzere çeşitli Avrupa ülkeleri ve Türkiye’de de belirli standartlar oluşturulmuştur. Türkiye ‘de arıtılmış su kalitesi TSE Standartlarında İçme Suyu Kullanım Amaçlı Su Kalitesi Kararnamesinde belirlenmiş şartlara uygun olmalıdır. Arıtılmış su kalitesi için aşağıda belirtilen tüm parametre limitleri TS 266 (2005) ‘te gösterilmiştir.

3 *

İÇME SUYU KALİTE STANDARTLARI Parametre

Birimi

Dünya Sağlık Örgütü (WHO)

Avrupa Birliği (EPA)

İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkındaki Yönetmelik Değerleri (TS266)

Kimyasal Parametreler 1-Bor mg/L 1 2-Florür mg/L 1,5 1,5 1,5 3-Siyanür mg/L 0,05 0,05 4- Kadmiyum mg/L 0,005 0,005 0,005 5- Alüminyum mg/L 0,2 0,2 0,2 6-Klorür mg/L 200 250 250 7-Sülfat mg/L 200 250 250 8-Demir mg/L 0,1 0,2 0,2 9-Mangan mg/L 0,5 0,05 0,05 10-Bakır mg/L 1,5 2 2 11-Kalsiyum mg/L 200 12-Magnezyum mg/L 13-Serbest Klor mg/L 0,5 14-Nitrat mg/L 50 50 50 15-Nitrat azotu mg/L (NO3-N) 16-Nitrit mg/L 0,5 17-Nitrit Azotu mg/L (NO2 -N) 18-Amonyum mg/L 0,05 0,5 0,5 19Amonyum azotu mg/L (NH4-N) 20-Organik madde mg/L 21-Toplam sertlik mg/L 500 (CaCO3) FİZİKSEL / FİZİKO KİMYASAL PARAMETRELER Görünüm Tortusuz Tortusuz Tortusuz Renk Pt-Co 50 20 Bulanıklık NTU 5,0 4,0 5,0 pH 6,5-8,5 6,5-9,5 6,5-9,5 İletkenlik µs/cm 2500 2500 2500 Tuzluluk ppt TDS(Toplam çöz. mg/L 1000 Mad.) Sıcaklık 12-25 ℃ MİKROBİYOLOJİK PARAMETRELER(PARAMETRİK DEĞER SAYI/ml) Coliform 100ml 0 0 0 Fecal coliform 100ml 0 Escherichia coli 100ml 0 Tablo 1: İçme Suyu Kalite Parametreleri

4 *

B. GELECEĞE YÖNELİK UYGUN NÜFUS TAHMİNİN YAPILMASI Su temini ve kanalizasyon arıtma tesislerinin boyutlandırılmasında kullanılacak debi, tesisten ihtiyacını karşılayacak nüfus ile kişi başına bir günde kullanılan su miktarının çarpılması ile bulunabilir. Bunu için söz konusu yerleşim merkezinin proje süresi sonundaki nüfusunun mümkün olduğu kadar doğru olarak tahmin edilmesi gerekir. Yerleşim merkezlerinin gelecekteki nüfuslarını hesaplamaya yarayan metotlar şunlardır: B.1.

Aritmetik Artış Metodu Toplum nüfusunun birim zamandaki artışının zamanla sabit kaldığı kabul edilen bu

metotta birim zamandaki nüfus artışı Ka=dN/dt şeklinde ifade edilebilir. 𝑵

𝒕

𝟏

𝟏

𝟐 𝟐 ∫𝑵 𝒅𝑵 = Ka ∫𝒕 𝒅𝒕

eşitliği elde edilir. Burada t1 ve t2 nüfus sayısının yapıldığı yılları, N1 ve N2 ise bu yıllardaki

KA=

(𝑵𝟐 −𝑵𝟏 ) (𝒕𝟐 −𝒕𝟏 )

nüfusu gösterir. Nüfus artış hızı; KA = Aritmetik nüfus artış hızı. B.2.

N = Nüfus.

t =Yıl

Geometrik Artış Metodu Nüfusun birim zamandaki artışının toplum nüfusu ile orantılı olduğu kabul edilen bu

metotta nüfusun birim zamandaki değişimi: 𝒅𝑵 𝒅𝒕

= Kg * N

KG=Geometrik nüfus artış hızı 𝑵𝟐 𝒅𝑵

∫𝑵

𝟏

ln

𝑵𝟐 ⁡𝑵𝟏

𝑵

𝒕

= Kg ∫𝒕 𝟐 𝒅𝒕 𝟏

Kg=

= Kg * (t1 - t2)

5 *

𝐥𝐧⁡(𝑵𝟐 )−𝐥𝐧⁡(𝑵𝟏 ) 𝒕𝟐 −⁡𝒕𝟏

B.3.

İller Bankası Metodu Yürürlükte olan İller Bankası İçme Suyu Talimatnamesine göre yerleşim

merkezlerinin içme suyu ve kanalizasyon projelerinin hazırlanmasında esas olan gelecekteki nüfusları şu şekilde hesap edilir: NY 𝒂

Ç =( √

𝑵𝒚 𝑵𝒆

− 𝟏) * 100

Ç: Nüfus artış yüzdesi Ne: Eski nüfus (eski yıllardaki herhangi bir nüfus sayımı) Ny: Son nüfus sayımı a: Yeni ve eski olarak ifade edilen nüfus sayımları arasındaki yıl farkı Ç > 3 ise Ç = 3 alınır 1 ≤ Ç ≤ 3 ise Ç için bulunan değer alınır. Ç < 1 ise Ç = 1 alınır.

6 *

C. BÖLGEYE AİT ÖZELLİKLER N2006 =28213 Kişi N2013=28213 + (28213 * 0,23) N2013 =34702 Kişi PARAMETRE

DEĞERLER

TS 266 ya göre

Sıcaklık ( oC )

18

12-25

pH

5.3

6,5-9,5

Renk (Pt-Co)

85

20

Bulanıklık (NTU)

40

5,0

Çözünmüş Oksijen (mg/L)

2,6

5-7

Demir (mg/L)

0,45

0,2

Mangan (mg/L)

0,42

0,05

CO2 (mg/L)

12

15-18

Klorür (mg/L)

165

200-600

Sülfat (mg/L)

95

250

Nitrat(mg/L)

46

20-45

Toplam Organik Madde (mg/L)

3,5

2,6

0-5 Fr çok yumuşak su Sertlik (Fransız Sertliği)

5-10 Fr yumuşak su 39

10-20 Fr orta sert su 20-30 Fr sert su >30 Fr çok sert su

Tablo 2: Ham Suyun Özellikleri Yukarıdaki tabloda arıtılacak suyun değerleri ve TS 266 ya göre değerler karşılaştırılmıştır. Tesis çıkış suyunun standartları sağlaması için çeşitli birimleri tasarlamak gerekmektedir. Buna göre: a) Debi Nehrin minimum, ortalama ve maksimum debileri arasında çok büyük farklar mevcuttur. Bu debiler ihtiyacımız olan debiden büyük olmalarına rağmen debi salınımlarını

7 *

dengelemek için bir biriktirme haznesi yapılması gereklidir. Biriktirme haznesinin diğer yararları iri danelerin çökelmesini sağlamak, çözünmüş oksijen miktarını artırmak, su sertliğini ve kısmen BOİ’ yi azaltmak, koku, tat, renk açısından iyileşme sağlamak, koliform ve patojen mikroorganizma sayısını düşürmek olarak sayılabilir. Böylece hem suyun kalitesi dengelenmiş olacaktır hem de nehirdeki kirletici konsantrasyonlarının aniden çok artması halinde hazneye giriş durdurularak su ihtiyacı etki geçinceye kadar buradan sağlanabilecektir. Tüm bu sebeplerden ötürü bir biriktirme haznesini yapılacaktır ve bekleme süresi 15 gün olarak seçilebilir. b) KOİ KOİ içme sularında kirletici bir parametedir. İçme suyunda organik madde bulunmamalıdır. KOİ’nin %60 oranında giderimi için hızlı karıştırma ve yumaklaştırma birimleri yapılmalıdır. Daha sonra filtrasyon ile organik maddelerin okside olması sağlanabilir ve KOİ daha fazla düşürülebilir. c) Renk Renk parametresi suda organik ve inorganik çeşitli maddelerin bulunmasıyla oluşur. Bunların da çoğunluğu hümik asitler gibi doğal maddelerdir. Renk gideriminde kimyasal oksidasyon ile bu bileşiklerin tümü değil, sadece görünür ışığı absorblayan grupları parçalanır. Klor, ozon ve klordioksit ile yapılan oksidasyondan sonra pıhtılaştırma, yumaklaştırma ve filtrasyon işlemleri ile renk giderimi tamamlanır. d) Koku Koku kaynakları inorganik ve/veya organik olabilir. Biyolojik aktivite sonucu oluşan inorganik gazlardan ikisi H2S ve amonyaktır. Organik koku veren bileşiklerin çoğu azot ve sülfür içeren organik maddelerin anaerobik ayrışması sonucu oluşur. Ayrıca organik asitler, aldehit ve ketonlar da koku veren organik bileşikler arasında sayılabilir. Koku kontrolünde de en uygun ve etkili yöntem klorla kimyasal oksidasyondur. Çok şiddetli olmayan koku oluşumlarında havalandırma da kullanılabilir. KmnO4 ve ozon da kullanılmaktadır. e) Bulanıklılık Işığın sudaki askıda katı maddeler tarafından absorblanması doğal sularda bulanıklılığın sebebidir. Askıda katı maddenin bir göstergesidir ancak birebir karşılığı değildir. Bulanıklılık estetik yönden istenmeyen bir parametredir. Arıtmada ve filtrasyonda sorunlar oluşturur. Işık geçirgenliğini azaltarak fotosentezi engeller ve zararlılara tutunma ortamı sağlar. Kimyasal çöktürme ile giderilir.

8 *

f) Koliform Patojen mikroorganizmaları temsil eden kollektif bir parametredir. Dezenfeksiyon ile giderilir.

Tablo 3: İçme sularına uygulanan temel işlemlerin giderdikleri etkiler. Not: + İşareti arttıkça verimin arttığı anlaşılmalıdır. + + + + Verim çok iyi, 0 etkisi yok anlamındadır. 1. Eğer pH yüksekse ilave olarak kireçle muamele yapılır. 2. Kimyasal Çökeltme ile birlikte. 3. Bulanıklığın fazla olması halinde filtre çok çabuk tıkanır. 4. Klorofenol tadı dahil değil. 5. Eğer kırılma noktası klorlaması yapılır veya klorun alınmasından sonra süper klorinasyon 6. tatbik edilirse 7. Çok kesif bir koku ve tadın mevcut olması halinde 5. tatbik edilemezse. 8. Bazı koagülantlar karbonatı sülfat haline çevirir. 9. Karbondioksitin uzaklaştırılması halinde 10. Koroziflik düşükse oksijen ilavesi sebebiyle. 11. Bazı koagülantlar CO2’yi serbest bırakır. 12. Yüksek pH değerlerinde bazı metaller reaksiyona girdiğinde değişkendir. 13. Havalandırmadan sonra.

9 *

C.1.

NÜFUS HESABI

İller Bankası Metodu kullanılarak aşağıdaki hesaplamalar yapılmıştır. Buna göre: 0

N2006 =28213 Kişi. ⇒

28213+(28213 * 0,23) N2006 =34702 Kişi

N2013=32407 Kişi

0

⇒

32407+(32407 * 0,23) N2013 =39861

7

Ç = (√

7

Ç =(√

𝑁(2013) 𝑁(2006)

39861 34702

− 1⁡) * 100

⁡– ⁡1⁡⁡⁡) * 100

Ç=2

1 ≤ Ç ≤ 3 olduğundan aynı değer alınır.

15 sene sonraki nüfus ( n=1 (2014-2013) + 5 yıl inşaat süresi + 15 )

N2034 = Nson * (1 +

Ç

21

) 100

= 34702 * (1 +

2

21

) 100

N2034 = 52597 Kişi

30 sene sonraki nüfus ( n=1 (2014-2013) + 5 yıl inşaat süresi + 30 )

N2049 = Nson * (1 +

Ç

36

) 100

= 34702 * (1 +

N2049 = 81312 Kişi

10 *

2

36

) 100

C.2.

BİRİM SU SARFİYATI Bir toplumun su ihtiyacı, toplumdaki kişilerin bir günde kullandıkları su miktarı esas

alınarak hesaplanır. Bunun için bir insanın içme, yıkanma, temizlik, bulaşık, çamaşır vb. ev işleri için ortalama olarak günde kaç litre su kullandığı bilinmelidir. Birim su sarfiyatına etki eden faktörler aşağıda sıralanmıştır: 1. Yerleşim merkezinin nüfusu (Büyük yerleşim merkezlerinin su sarfiyatı daha yüksektir.) 2. İklim (sıcak ve kurak iklimlerde ve sıcak dönemin uzun olması halinde sarfiyat artar.) 3. Şehir suyundan sulanan park ve bahçelerin fazlalığı 4. Başka su kaynaklarının varlığı ve bu kaynaklardan su temin etme imkanları 5. Suyun kalitesi ( iyi kaliteli su, sarfiyatı artırır.) 6. Hayat standardı ve eğitim seviyesi ( yükseldikçe sarfiyat artar.) 7. Sanayi ve ticaret merkezlerinin durumu 8. Kanalizasyon tesislerinin mevcudiyeti ( mevcudiyeti sarfiyatı artırır.) 9. Su dağıtım sistemindeki (şebekedeki) basınç: Basıncın fazla olduğu şebekelerde musluk az açılsa dahi akan su miktarı fazla olacağından sarfiyat artar 10. Sarfiyatın ölçülmesi 11. Suyun fiyatı: Su fiyatının ucuz olması sarfiyatı artırır. 12. Suyun kente veriliş şekli: Su kente günün her saati verilirse sarfiyat gelişi güzel olacağından harcanan su artar, günün belirli saatlerinde verilen su sarfiyatı azaltır.

11 *

C.3.

GELECEKTEKİ SU İHTİYACININ HESAPLANMASI Yerleşim merkezinin gelecekteki nüfusuna bağlı olarak kişi başına günde aşağıdaki

miktarlarda su hesaba esas alınacaktır. Şebeke su kayıpları değerlere dâhildir. Max Sarfiyat(L/N.gün) Nüfus 3000 60 3000-5000 70 5000-10000 80 10000-30000 100 30000-50000 120 50000-100000 170 100000-200000 200 200000-300000 225

Tablo 4: Nüfuslara göre su ihtiyacı (SAMSUNLU 1997 )

Gelecekteki nüfusu 300000’e kadar olan yerleşim merkezlerinde yukarıda verilen değerlere yol, ev bahçesi, park, motorlu araçlar, okul, hastane, mezbaha, otel, hamam, çamaşırhane, dükkân, inşaat vb. yerlerin ihtiyacı veya temizlenmesi için tüketilecek su miktarları da dâhildir. Ancak hesabı etkileyebilecek özel durumlarda bu miktarlar hesaba ayrıca eklenir. Gelecekteki nüfusu 300000’den büyük beldelerde kişi başına ve özel su ihtiyacı gibi konularda idare ile anlaşılarak bir karar verilir. C.3.1. Hayvan Su İhtiyacı Projenin düzenlendiği tarihteki hayvan sayıları hesabı esas alınarak, Büyük baş hayvan için 50 L/gün, Küçükbaş hayvan için 15 L/gün alınır. Özel hallerde hayvancılıktaki gelişme imkânı göz önüne alınabilir.

12 *

C.3.2. Sanayi İhtiyacı Yerleşim merkezindeki küçük ve büyük sanayi, liman, istasyon gibi tesislerin su ihtiyacı ayrıca göz önünde tutulacaktır. Genel olarak sanayi su ihtiyacı; Büyük sanayi bölgelerinde, QBS = 0,5 – 0,85 L/ sn-ha Küçük sanayi bölgelerinde ise, olarak alınabilir. QKS = 0,35- 0,50 L / sn-ha Ayrıca diğer bir hesap yolu da, maksimum günlük su ihtiyacın (insan için) yüzdesi cinsinden bulmaktır; Qsanayi = % (5-25)* Qinsan C.3.3. Su Debisinin Hesabı

Qproje = Q insan + Q sanayi + Q hayvan + Q özel C.3.4. Su İhtiyacındaki Değişmeler Yerleşim merkezinin su ihtiyacı mevsimlerde, haftanın günlerinde ve günün saatlerinde değişiklik gösterir. İller Bankası yönetmeliklerinde nüfusa bağlı olarak kişi başına maksimum su ihtiyaçları verilmiştir. Şehrin max. saatlik su ihtiyacı şehrin maksimum günlük su ihtiyacının 1.5 katı olarak hesaplanır ve en fazla su kullanılan günün en fazla su sarf edilen saatindeki su sarfiyatını ifade etmektedir.

Qmax = 1,5 * Qproje C.3.5. Özel Su İhtiyaçları Proje yapımında buraya kadar yapılan debi hesaplamalarından başka özel su ihtiyaçları Tablo 4’ten yararlanılarak belirlenir.

13 *

Tablo 5: Bazı Özel Su İhtiyaçları ve Uç Debi Değerleri (Samsunlu, 1997)

14 *

C.3.6 Su İhtiyacı Hesabı N2034 = 52597 kişi için.

qmax =

𝟏𝟕𝟎⁡𝑳 𝑵−𝑮

a) İnsan Su İhtiyacı: Qinsan =

52597⁡∗170⁡𝐿⁡

= 103,49 L/sn

86400

b) Yangın Su İhtiyacı: Qyangın =

10⁡𝐿 𝑠𝑛

c) Özel Su İhtiyacı: Qözel = 0,2 * 103,49 = 20,7 L/s d) Proje Debi İhtiyacı: Qproje = Qinsan + Qyangın + Qözel = 103,49 + 10 + 20,7 = 134,2 L/sn =0,134 m3/sn

qmax =

N2049 = 81312 kişi için.

𝟏𝟕𝟎⁡𝑳 𝑵−𝑮

a) İnsan Su İhtiyacı: Qinsan = ⁡

81312∗170⁡L⁡ 86400

b) Yangın Su İhtiyacı:

⁡ = 158 L/sn Qyangın =

10⁡𝐿 𝑠𝑛

c) Özel Su İhtiyacı: Qözel = 0,2 * 158 = 32 L/sn d)

Proje Debi İhtiyacı: Qproje = Qinsan + Qyangın + Qözel = 158 + 10 + 32 = 200 L/sn = 0,2 m3/sn

15 *

C.4. BİRİKTİRME HAZNESİ Biriktirme hazneleri; suda bulunan iri tanelerin çökelmesi, su kalitesinin düzeltilmesi ve debinin dengelenmesi için suların bir süre depolandığı yapılardır. C.4.1 Biriktirme Haznesinin Faydaları 1.Suda bulunan iri taneler çökelir. 2. Suyun bulanıklığı azalır. 3. Sudaki çözünmüş oksijende artma olabilir. 4. Su sertliğinde azalma olabilir. Ca++ +2HCO3-

CaCO3 +CO2+ H2O

Çökelme.

CO2 azaldığından

Alg.

Suda bulunan çözünmüş haldeki CO2, algler tarafından alındığı zaman yukarıdaki reaksiyon sola doğru kayar ve böylece Ca++ da azalma olur. 5. Organik oksidasyon sebebiyle; ◦

Koku ve tad bakımından iyileşme,

◦

BOİ’ de azalma,

◦

Bazı durumlarda suyun renginde iyileşme olur.

6. Koliform sayısında ve hastalık yapan mikroorganizmalarda azalma olur. 7. Su kalitesinde dengeleme olur. Şekil 1: Nehirde ve haznede suyun salınımı

16 *

C.4.2 Biriktirme Haznelerinde Meydana Gelebilecek Zararlar 1) Alg büyümesi en büyük problem olup, algler yüzünden: ◦

Estetik görünüş bozulur.

◦

Koku ve tat problemi ortaya çıkar.

◦

Mavi- Yeşil algler gibi bazı yosunlar sebebiyle toksik madde konsantrasyonu artar.

2) Bazı kirleticiler tekrar ortaya çıkabilir. Örneğin; tabana biriken organik maddelerin anaerobik olarak ayrışması sonucunda koku ve tat problemleri ortaya çıkar. 3)Sıcaklık tabakalaşması sebebiyle su kalitesi bozulabilir.

C.4.3 Boyutlandırma 2049 yılı için: t = Bekletme süresi = 3 saat ( 10800 sn ) Q2049 = 0,2 m3/ sn V =Hazne Hacmi (m3) 𝑉

m3

Q =⁡ ( ) 𝑡 sn

0,2 =

𝑉 10800

V = 2160 m3

V = 2160 m3 ise tablodan, h = 6 m okunur. Su Derinliği (m) 3 3,5 4 5 6

Hazne Hacmi (m3) 50-350 400-500 600-900 1000-2000 >2000

17 *

4x =22 m V = 3x* 4x * 6 3x= 16,5 m

2160 = 12x2 * 6 x = 5,5

h=6 m 3x = 16,5 m 4x = 22 m

2034 yılı için: t = Bekletme süresi = 3 saat ( 10800 sn )

Q2034 = 0,135 m3/ sn V =Hazne Hacmi (m3) 𝑉

𝑚3

Q =⁡ ( ) 𝑡 sn

0,135 =

𝑉

V = 2010 m3

10800

V = 2010 m3 ise tablodan, h = 6 m okunur. Su Derinliği (m) 3 3,5 4 5 6

Hazne Hacmi (m3) 50-350 400-500 600-900 1000-2000 >2000

4x =21,12 m V = 3x* 4x * 6 3x= 15,84 m

2668 = 12x2 * 6 x = 5,28

h=6m

3x = 15,84 m 4x = 21,12 m

18 *

2049 - 2034 yılları arasında belirgin fark olduğundan yatay eksenden 1,7 m ’lik bir perde ile havuz 2’ ye ayrılacaktır. 2049 yılına gelindiğinde perde yıkılacaktır ve havuz tam dolu kapasite ile çalıştırılacaktır. 22 m

20,3 m

1,7 m 2010

P E R D E

C.5.

16,5∗6

= 20,3 m

HAVALANDIRMA Havalandırma üniteleri; suya oksijen kazandırmak, karbondioksit gidermek veya

kazandırmak, hidrojen sülfür gidermek, metan giderilmesi, uçucu yağlar ve kimyasal maddelerin giderilmesi, suların dezenfeksiyonu gibi faydaları olan arıtma tesisi elemanıdır. İçme suyu arıtımında en çok kullanılan kademeli (kaskat) tipi havalandırıcılardır.

Resim 1: Kademeli (kaskat) tipi havalandırıcılar

19 *

C.5.1. Havalandırma Ünitesi Hesaplamaları Mevcut Oksijen Miktarı: 2,6 mg/L İstenilen Oksijen Miktarı: 6,7 mg/L O2 (TS266 Çözünmüş Oksijen Aralığı 5-7 mg/L ) Kalan Oksijen Miktarı: 6,7 – 2,6 = 4,1 mg/L O2 4Fe+2 + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3  + 8H+

6Mn+2 + 3O2 + 6H2O → 6MnO2↓ + 12H+

4 * 56 gr Fe

6 * 55 gr Mn

3 * 32 gr O2

0,45 mg/L

X

3 * 32 gr O2

0,42 mg/L

X = 0,063 mg/L

X

X = 0,1218 mg/L

Gerekli Oksijen Miktarı = 4,1 mg/l + 0,063 mg/L + 0,1218mg/L = 4,0848 mg/L

Formüller 𝟒𝟔𝟖

Cn = Cs – (Cs – C0) * (1- K)n

Cs = 𝟑𝟏,𝟔+𝐓

h = Düşü 10

K * Cs

yüksekliği(m)

y = 3.1517x + 1.4629 R² = 0.8753

8 6

Series1

4 Linear (Series1)

2 0 0

1

2

3

h

K. * Cs = 3,1517h * 1,4629

20 *

K * Cs

0

0

0.3

2

0.5

3

0.75

5

1

5.75

1.5

7

2

7.9

2.5

8

a) Sabit Düşümlü Havalandırıcı Tasarımı H = Toplam Düşü Yüksekliği: 2-5 m arası [𝟑, 𝟕⁡𝒎⁡𝒔𝒆ç𝒊𝒍𝒅𝒊. ] 1. kademe ( Sabit düşümlü havalandırıcılar en az 2 kademeli olmalıdırlar.) 2. kademe [Tablodan okunan sıcaklık T = 18 ℃] [ Mevcut Oksijen Miktarı: 2,6 mg/L ] h=

3,7⁡𝑚 2

= 1,85 m .

K * Cs = 3,1517h * 1,4629

Cs =

𝟒𝟔𝟖 𝟑𝟏,𝟔+𝑻

K * Cs = 7,29 Cs =

K =0,77

468 31,6+18

= 9,4 g/m3

Cn = Cs – (Cs – C0) * (1- K)n

h C2 = 9,4 – (9,4 – 2,6) * (1- 0,77)

2

H C2 = 9,04 g/m

h

3

3. kademe h=

3,7⁡𝑚 3

𝟒𝟔𝟖

Cs = 𝟑𝟏,𝟔+𝑻

K * Cs = 3,1517h * 1,4629 = 1,23 m

K * Cs = 5,33

468

Cs = 31,6+18 = 9,4

K =0,56

Cn = Cs – (Cs – C0) * (1- K)n

h

C3 = 9,4 – (9,4 – 9,04) * (1- 0,56)3 H C3 = 9,36 g/m

h

21 *

h

3

4. kademe h=

3,7⁡𝑚 4

= 0,925 m

K * Cs = 3,1517h * 1,4629 K * Cs = 4,37

𝟒𝟔𝟖

Cs = 𝟑𝟏,𝟔+𝑻 468

Cs = 31,6+18 = 9,4

K =0,46

Cn = Cs – (Cs – C0) * (1- K)n C4 = 9,4 – (9,4 – 9,36) * (1- 0,46)4 C4 = 9,39 g/m3 2,6 g/m3

C0 C1 C2

9,04 g/m3

C3

9,36 g/m3

C4

9,39 g/m3

 C3 ve C4 değerleri arasında çok az fark olduğundan havalandırıcı 3 basamaklı olarak tasarlanmalıdır. b) Değişken Düşümlü Havalandırıcı Tasarımı H = Toplam Düşü Yüksekliği: 2-5 m arası olmalıdır. [3,7⁡𝑚⁡𝑠𝑒ç𝑖𝑙𝑑𝑖. ] h1 = 0,7 m

Formüller

h2 = 0,8 m 3,7⁡m

K = 0,45 (1 + 0,046 * T ) * h

h3 = 0,9 m

Cn = C0 + Kn * (Cs - C0)

h4 = 1,3 m

T=18 o C C0= 2,6 g/m3 Cs = 9,4 g/m3

22 *

K1 = 0,45 (1 + 0,046 * 18 ) * 0,7

C1 = 2,6 + 0,575 * (9,4 – 2,6)

K1 = 0,575

C1 =6,51 g/m3

K2 = 0,45 (1 + 0,046 * 18 ) * 0,8

C2 = 6,51 + 0,658 * (9,4 – 6,51)

K2 = 0,658

C2 =8,41 g/m3

K3 = 0,45 (1 + 0,046 * 18 ) * 0,9

C2 = 8,41 + 0,740* (9,4 – 8,41)

K3 = 0,740

C2 =9,13 g/m3

K4 = 0,45 (1 + 0,046 * 18 ) * 1,3

C2 = 9,13 + 1,069* (9,4 – 9,13)

K4 = 1,069

C2 =9,41 g/m3

c) Savak Yükü Hesaplama Savak Yükü (q) =0,04 – 0,08 m3/m.sn [ 0,06 m3/m.sn ]

2x = W 3x = B

Q2034 = 0,135 m3/ sn için hesaplanacak olursa: Savak Boyu (L) =

𝑄 𝑞

=

0,135⁡𝑚3 /⁡𝑠𝑛 0,06⁡𝑚3 /𝑚.𝑠𝑛

= 2,25 m Savaklar Arası Boşluk

0

[(2x*2)+(3x*2)] = 10x ⇒ 10x = 2,25 m x = 0,225 olduğundan,

x1 =0,3 m x2 =0,4 m x3 =0,5 m x4 =0,5 m

23 *

0,5 m

0,5 m

0,4 m

0,3 m

3x 0,45 m 2x

Şekil 3: Savakların gösterimi

1. Savak

2. Savak

3. Savak

4. Savak

W = 0,45 m

W = 1,05 m

W =1,85 m

W = 2,85 m

B = 0,675 m

B = 1,75 m

B = 2,075 m

B =3,075 m

L = 2,25 m

B = 1,75 m

L =7,85 m

L =11,85 m

X1 =0,3 m

X1 =0,4 m

X1 =0,5 m

Giriş Boru Hızı: V = 1- 2 m/sn arasında olmalıdır. [1,5 m/sn seçildi.] A=

Q V

𝐴=

=

0,135 0

𝜋.𝐷2 4

⇒ A = 0,09 m2

1,5 0

⇒ D = 0,34 m çapında boru.

24 *

Savaklar Arası Boşluk

Q2049 = 0,2 m3/ sn için hesaplanacak olursa: Savak Boyu (L) =

𝑄 𝑞

=

0,2⁡𝑚3 /𝑠𝑛 0,06⁡𝑚3 /m.sn

x1 =0,3 m = 3,33 m x2 =0,4 m

0

[(2x * 2)+(3x * 2)] = 10x ⇒ 10x = 3,33 m

x3 =0,5 m

x = 0,333

x4 =0,5 m

1. Savak

2. Savak

3. Savak

4. Savak

W = 0,66 m

W = 1,26 m

W = 2,06 m

W = 3,06 m

B = 0,99 m

B = 1,59 m

B = 2,39 m

B =3,39 m

L = 3,3 m

L = 4,7 m

L =8,9 m

L =12,9 m

X1 =0,3 m

X1 =0,4 m

X1 =0,5 m

Giriş Boru Hızı: V = 1- 2 m/sn arasında olmalıdır. [1,5 m/sn ] A=

C.6.

Q V

=

0,2 0 1,5

⇒ A = 0,133 m2

𝐴=

𝜋.𝐷2 4

0

⇒ D = 0,41 m çapında boru.

HIZLI KARIŞTIRMA Kimyasal maddelerin suya karıştırıldığı ve uniform dağılımının yapıldığı yapılardır.

Suda bulunan askıdaki ve kolloidal partiküller genellikle negatif bir elektrik yükü taşırlar. Birbirlerini iterek yumaklaşmayı ve dolayısıyla çökelmeyi önlerler. Bu etkiyi yok etmek için suya kimyasal maddeler (Örneğin; Alum [Al2(SO4)3] , ferrik klorat (Demir3 Sülfat) [Fe(SO4)3.9H2O] vb.) ilave edilir. Yardımcı kimyasal madde olarak polielektrolit eklenebilir. Pozitif yüklü bu maddeler metal iyonları içerdiği için negatif yüklü askıdaki ve kolloidal partikülleri nötralize ederler. Nötralizasyon sonucu partiküller birleşmeye başlar ve birleşmeden sonra çökelerek sudan atılabilirler.

25 *

Resim 2: Hızlı karıştırma yapısı C.6.1.

Boyutlandırma

Q2034 = 0,135 m3/ sn için hesaplanacak olursa: Bekletme süresi ( t = 30 – 60 sn arasında olmalı) [ t = 40 sn ] Hız gradyanı ( 300 – 1000 sn- arasında olmalı) [ G = 400 sn- ] Hacim = V = Q * t V = 0,135 m3/ sn * 40 sn V = 5,4 m3 odanın hacmi

Q2049 = 0,2 m3/ sn için hesaplanacak olursa: [ t = 40 sn ] [ G = 400 sn- ] Hacim = V = Q * t V = 0,2 m3/ sn * 40 sn V = 8 m3 odanın hacmi

 2034 -2049 yılları arasında debi farkı az olduğundan tek boyutlandırma yapılacaktır.

26 *

Hacim = V = 4 * 2 *1 =8 m3 t=

𝑉 𝑄

=

8⁡𝑚3 0,2⁡𝑚3 /⁡𝑠𝑛

= 40 sn (30 – 60 sn arasında)

a) Motor Gücü [T = 18℃ için µ = 1,0734 *⁡𝟏𝟎−𝟑 ]

P = G2 * µ * V

P = (400⁡𝑠𝑛− ⁡)2 * 1,0734 *⁡10−3 * 8 P = 1374 watt = 1,375 kW b) Pratik Güç Gereksinimi [ N ] 𝑃

N =⁡⋎ N=⁡

1,375

[⁡⋎ = % 80

= Motor Verimi ]

= 1,72 kW

0,80

c) Pedalın Kapladığı Yüzey Alanı Vp = Mutlak Hız

Vp = 𝝅 * Da * n

Da = Karıştırıcı Boyu (% 50 - % 80 * L arasında olmalı.) [Da = % 70 ] Da = 0,7 * 1 = 0,7 m

Hacim = V = (4 * 2 * 1 )= 8 m3 n : Dönme Hızı ( devir/dakika 2-150 rpm arasında ) [120 rpm seçildi.] 120 devir / dk =

120

Vp = 𝜋⁡* 0,7 m *

60

devir / sn

120 60

devir / sn = 4,4 m/sn

27 *

 İzafi hız mutlak hızın % 75’ i kabul edilirse ; Vr = 4,4 * 0,75 = 3,3 m/sn 1

1

Pedal Alanı : Toplam alanın % 20’ si olduğuna göre 0,25 Toplam Alan = 4 * 2 = 8 m2 Olabilecek en büyük pedal alanı = 1,6 m2 0,25

[ (1 * 2) * 0,25 ] + [ (2 * 2) *0,25 ] = 1,5 m2 < 1,6 m2 2

C.7.

2

YAVAŞ KARIŞTIRMA Yumaklaştırıcı kimyasal maddelerin hızlı karıştırma ünitesinde suya karıştırılmasından

sonra yumakların oluşması için yavaş karıştırma işleminin yapılması gereklidir. Bu işlem partiküllerin birleştirilmesi ve ya büyüklüklerinin arttırılması demektir. Yavaş karıştırıcılar, yumaklaşmayı kolaylaştıracak olan koagülantların sudaki yayılımını bozmayacak ve oluşmakta olan yumakları birbirine temas ettirerek, daha sıkı ve daha büyük boyutta yumakların oluşmasını ve bunların daha kolay ve çabuk çökelmesini sağlar. İşlem sonucunda küçük tanecikler halinde birleşmiş olan kolloidler, yavaş bir şekilde karıştırılarak kolay çökebilen daha büyük yumaklar haline dönüştürülür. Karıştırma işlemi mekanik ve ya hidrolik

olabilir fakat en fazla kullanılan yumaklaştırıcılar mekanik olanlardır.

C.7.1. Boyutlandırma Q2034 = 0,135 m3/ sn için hesaplanacak olursa: t = 15 – 45 dk arasında [40 dk ] G = 10 – 100 sn- arasında [G =80 , 60 , 30 ] Bölme sayısı: 2 – 6 arasında [3 adet paralel havuz 3 bölmeden oluşacak 1 yedek ]

28 *

V=Q*t V=

0,135⁡𝑚3 𝑠𝑛

60⁡𝑠𝑛

* 40 dk *

Bir Bölmenin Hacmi =

𝑑𝑘 𝑉 3

=

= 324 𝑚3

324⁡𝑚3

= 108 𝑚3

3

Bu hacme göre her bir bölmenin boyutları : 3

√108 = 4,76 ise buna göre yeni hacim :

[5 * 5 * 4,32 ] = 108 𝑚3 Havuz için yeni toplam hacim = 108 𝑚3 * 3 = 324 𝑚3 td =

𝑉 𝑄

=

324 0,135

= 2400 sn = 40 dk

Bölmeler

1.bölme

2.bölme

G (sn- )

80

60

30

t (dk )

6

14

20

G * t = 104 – 105 / 2*104 – 2*105 G * t = (80*6*60) + (60*14*60) +(30*20*60) G * t = 115200

1. Bölme için : G * t = 80 sn-

P = G2 * µ * V

[T = 18⁡℃ için µ = 1,0734 *⁡𝟏𝟎−𝟑 ]

P = 1,0734 *⁡10−3 * 802 * 108 P = 742 watt = 0,742 kW

29 *

3.bölme

Vr = İzafi Hız (0,5-0,7 m/sn) [ Vr = 0,7 m/sn seçilmiştir ] ρ = 1000 kg / m3 L/W

5

20

∞

CD

1,2

1,5

1,9

Pedal Alanı : Ap =

2∗𝑃 𝐶𝐷 ∗ρ∗(𝑉𝑟)

3

=

2∗742 1,5∗1000∗(0,7)

A =L * W

= 2,9 m2 3

L/W =20

7 bıçak kullanılırsa : 2,9 7

A = W2 *20 0,41 = W2 *20

= 0,41 m2

W = 0,143m L =2,86 m < 5

2. Bölme için : G * t = 60 sn-

[T = 18o C için µ = 1,0734 *⁡𝟏𝟎−𝟑 ]

P = G2 * µ * V

P = 1,0734 *⁡10−3 * 602 * 108 P = 418 watt = 0,418 kW

Vr = İzafi Hız (0,5-0,7 m/sn) [Vr = 0,7 m/sn ρ = 1000 kg / m3] L/W

5

20

∞

CD

1,2

1,5

1,9

30 *

Pedal Alanı : Ap =

2∗𝑃 𝐶𝐷 ∗ρ∗(𝑉𝑟)

3

=

2∗418 1,5∗1000∗(0,7)3

A =L * W

= 1,62 m2

L/W =20

5 bıçak kullanılırsa : 1,62 5

A = W2 *20 0,324 = W2 *20

= 0,324 m2

W = 0,127 m L =2,54 m < 5

3. Bölme için : G * t = 30 sn-

[T = 18o C için µ = 1,0734 *⁡𝟏𝟎−𝟑 ]

P = G2 * µ * V

P = 1,0734 *⁡10−3 * 302 * 108 P = 104,3 watt = 0,104 kW Vr = İzafi Hız (0,5-0,7 m/sn) [Vr = 0,7 m/sn ρ = 1000 kg / m3] L/W

5

20

∞

CD

1,2

1,5

1,9

A =L * W

Pedal Alanı :

L/W =20 Ap =

2∗𝑃 𝐶𝐷 ∗ρ∗(𝑉𝑟) 3

=

2∗104,3 1,5∗1000∗(0,7)3

= 0,450 m2

0,225 = W2 *20

2 bıçak kullanılırsa : 0,450 2

W = 0,106 m = 0,225 m2

L =2,12 m < 5

31 *

A = W2 *20

0,76 m

1. Bölme : (W =0143 m ) 0,3 m

7 Bıçak kullanılırsa: [ Derinlik: 4,32 m ] [ Pedallar arası boşluk = 0,3 m ] Toplam Karıştırıcı Yüksekliği;

4,32 m

(0,3* 6) + (0,143 * 7) = 2,80 m 4,32 – 2,80 = 1,52 1,52 2

0,76 m

= 0,76 m (alttan üstten bırakılacak boşluk)

1,24 m

2. Bölme: (W =0,127 m ) 5 Bıçak kullanılırsa:

0,3 m

[ Derinlik: 4,32 m ] [ Pedallar arası boşluk = 0,3 m ] 4,32 m

Toplam Karıştırıcı Yüksekliği; (0,3* 4) + (0,143 * 5) = 1,835 m 4,32 – 1,835 = 2,485 m

1,24 m 2,485 2

= 1,24 m (alttan üstten bırakılacak boşluk)

32 *

3. Bölme: ( W =0,106 m ) 1,904 m

2 Bıçak kullanılırsa: [ Derinlik: 4,32 m ] [ Pedallar arası boşluk = 0,3 m ] Toplam Karıştırıcı Yüksekliği; 4,32 m

0,3 m

(0,3* 1) + (0,106 * 2) = 0,512 m 4,32 – 0,512 = 3,808 m 1,904 m 3,808 2

= 1,904 m (alttan üstten bırakılacak boşluk)

Q2034 = 0,2 m3/ sn için hesaplanacak olursa: t = 15 – 45 dk arasında [40 dk seçildi.] G = 10 – 100 sn- arasında [G =80 , 60 , 30 ] Bölme sayısı: 2 – 6 arasında [3 adet paralel havuz 3 bölmeden oluşacak 1 yedek ] V=Q*t V=

0,2⁡𝑚3 𝑠𝑛

* 40 dk *

60⁡𝑠𝑛

Bir Bölmenin Hacmi =

𝑑𝑘 𝑉 3

=

= 480 𝑚3 480⁡𝑚3 3

= 160 𝑚3

Bu hacme göre her bir bölmenin boyutları : 3

√160 = 5,42 ise buna göre yeni hacim :

[5 * 5 * 6,4] = 160 𝑚3 Havuz için yeni toplam hacim = 160 𝑚3 * 3 = 480 𝑚3 td =

𝑉 𝑄

=

480 0,2

= 2400 sn = 40 dk

33 *

Bölmeler

1.bölme

2.bölme

G (sn- )

80

60

30

t (dk )

6

14

20

G * t = 104 – 105 / 2*104 – 2*105 G * t = (80*6*60) + (60*14*60) +(30*20*60) G * t = 115200

1. Bölme için : G * t = 80 sn-

[T = 18o C için µ = 1,0734 *⁡𝟏𝟎−𝟑 ]

P = G2 * µ * V

P = 1,0734 *⁡10−3 * 802 * 160 P = 1100 watt = 1,1 kW Vr = İzafi Hız (0,5-0,7 m/sn) Vr = 0,7 m/sn ρ = 1000 kg / m3 L/W

5

20

∞

CD

1,2

1,5

1,9

Pedal Alanı : Ap =

2∗𝑃 𝐶𝐷 ∗ρ∗(𝑉𝑟) 3

=

2∗1100 1,5∗1000∗(0,7)3

A =L * W = 4,28 m

2

L/W =20 A = W2 *20

7 bıçak kullanılırsa : 4,28 7

0,61 = W2 *20 = 0,61 m

2

W = 0,18m L =3,6 m < 5

34 *

3.bölme

2. Bölme için: G * t = 60 sn-

[T = 18℃ için µ = 1,0734 *⁡𝟏𝟎−𝟑 ]

P = G2 * µ * V

P = 1,0734 *⁡10−3 * 602 * 160 P = 618,27watt = 0,618 kW Vr = İzafi Hız (0,5-0,7 m/sn) [Vr = 0,7 m/sn ] ρ = 1000 kg / m3 L/W

5

20

∞

CD

1,2

1,5

1,9

Pedal Alanı : Ap =

2∗𝑃 𝐶𝐷 ∗ρ∗(𝑉𝑟)

3

=

2∗618,27 1,5∗1000∗(0,7)3

A =L * W

= 2,40 m2

L/W =20

5 bıçak kullanılırsa : 2,40 5

A = W2 *20 0,48 = W2 *20

= 0,48 m2

W = 0,16 m L = 3,2 m < 5

3. Bölme için: G * t = 30 sn-

P = G2 * µ * V

[T = 18℃ için µ = 1,0734 *⁡𝟏𝟎−𝟑 ]

P = 1,0734 *⁡10−3 * 302 * 160 P = 154,56 watt = 0,154 kW

35 *

Vr = İzafi Hız (0,5-0,7 m/sn) [Vr = 0,7 m/sn seçildi.] ρ = 1000 kg / m3 L/W

5

20

∞

CD

1,2

1,5

1,9

Pedal Alanı : Ap =

2∗𝑃 𝐶𝐷 ∗ρ∗(𝑉𝑟)

3

=

2∗154,56 1,5∗1000∗(0,7)3

A =L * W

= 0,450 m2

L/W =20

2 bıçak kullanılırsa : 0,60 2

= 0,3 m

A = W2 * 20 0,3 = W2 * 20

2

W = 0,13 m L =2,75 m < 5

1,67 m

1. Bölme: (W =0,18m ) 0,3 m

7 Bıçak kullanılırsa: [ Derinlik: 6,4 m ] [ Pedallar arası boşluk = 0,3 m ] 6,4 m

Toplam Karıştırıcı Yüksekliği; (0,3* 6) + (0,18 * 7) = 3,06m 6,4 – 3,06 = 3,34 m 3,34 2

= 1,67 m (alttan üstten bırakılacak boşluk)

36 *

1,67 m

2,2 m

2. Bölme: (W =0,16m ) 5 Bıçak kullanılırsa: 0,3 m

[ Derinlik: 6,4 m ] [ Pedallar arası boşluk = 0,3 m ] 6,4 m

Toplam Karıştırıcı Yüksekliği; (0,3* 4) + (0,16 * 5) = 2 m 6,4 – 2 = 4,4 m

2,2 m 4,4 2

= 2,2 m (alttan üstten bırakılacak boşluk)

3. Bölme: ( W =0,13 m ) 2 Bıçak kullanılırsa:

2,92 m

[ Derinlik: 6,4 m ] [ Pedallar arası boşluk = 0,3 m ] Toplam Karıştırıcı Yüksekliği; 6,4 m

0,3 m

(0,3* 1) + (0,13 * 2) = 0,56 m 6,4 – 0,56 = 5,84 m 2,92 m 1,44 2

= 2,92 m (alttan üstten bırakılacak boşluk)

37 *

C.8. ÇÖKTÜRME Çökeltme işlemi sıvı-katı ayrıştırma işlemidir. İçme suyu arıtımında yavaş karıştırma ünitesinden çıkan suyun içindeki flokların sudan ayrılmasında uygulanır. Çökeltme havuzları dairesel, kare ve dikdörtgen havuzlar kullanılır. Bu havuzlarda dibe çöken çamur işletme giderlerini minimum seviyede tutmak için hidrolik olarak, eğimli tabandan çamur toplama bölümüne geçer. Daha büyük tesislerde ise dipteki çamur zincirli paletler yoluyla çamur toplama bölümüne sıyrılır. Su arıtımında en çok kullanılan havuz tipi dairesel olup bu havuzlarda tabana çöken çamurlar havuz üstünde devamlı dönen sıyırıcı sayesinde sıyrılarak havuzun merkezindeki çamur hunisinde toplanma şeklinde çalışır.

Resim 3: Dikdörtgen kesitli çökeltme havuzu

Resim 4:Dairesel kesitli çökeltme havuzu

38 *

C.8.1 Boyutlandırma  Dikdörtgen kesitli çökeltim havuzu tasarlanacaktır. 3 𝟑 Çamur Yüklene Oranı (SLR) = 20 – 33 𝑚 ⁄𝑚2 ∗ 𝑔ü𝑛 [SLR = 25 𝒎 ⁄𝒎𝟐 ∗ 𝒈ü𝒏 seçildi.]

Tank Derinliği: 2 – 5 m arasında [3 m seçildi.] Q2049 = 0,2 m3/ sn için hesaplanacak olursa:  3 adet asıl 1 adet yedek tank seçilir. Alan =

𝑄 𝑆𝐿𝑅

692⁡𝑚2 ⁡ 3

=

0,2⁡𝑚3 𝑠𝑛

*

𝑚2 ∗𝑔ü𝑛 25⁡𝑚3

* 86400 = 692 𝑚2

= 231 𝑚2 (1 tankın alanı ) [A = 50 – 400 𝑚2 sağlamalı.]

1 tankın hacmi = V = 231𝑚2 * 3 m = 693 𝑚3 [Bekletme süresi (td) = 2 – 4 saat arasında olmalı.] V

693𝑚2

Q

0,2⁡𝑚3 /𝑠𝑛⁡ 3

td=⁡ =

𝐿

= 10370,04 sn = 2,88 saat

𝑢𝑧𝑢𝑛𝑙𝑢𝑘

Tankın (𝑊) [ 𝑔𝑒𝑛𝑖ş𝑙𝑖𝑘 ] = 3 – 5 arasında,

L=4W

W * L = 231 𝐿

=4

A = 231 𝑚2

𝑊

[1 tank alanı]

4𝑊 2 = 231 𝑚2 W = 7,6 m L = 30,4 m

39 *

Al2(SO4)3 + 14H2O + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH)3 𝟎

+ CaSO4 + 6CO2 + 14H2O

Çökeltim havuzunda oluşan çamur miktarı: (Alum miktarı 20 - 40 mg/L arası olmalı .) [30 mg/L seçildi.]

1 L‘de,

594 gr Alum

156 gr Al(OH)3

30 mg/L

x gr

x = 0,00787 gr/L Al(OH)3 çöker.

Q2049 = 0,2 m3/ sn için hesaplanacak olursa: (Çamur Konsantrasyonu % 2 – 6 arasında ) [% 4 seçildi.] 0,00787⁡𝑔𝑟 𝐿

⁡*⁡

4 100

*⁡

0,2 𝑠𝑛

*

1⁡𝑘𝑔 1000⁡𝑔𝑟

*

86400⁡𝑠𝑛 𝑔ü𝑛

*

1000⁡𝐿 1𝑚3

= 5,44 kg/gün

[Çamur Yoğunluğu 1005 gr / 𝑚3 alınacaktır.] 5,44⁡𝑘𝑔/𝑔ü𝑛 1005⁡𝑔𝑟/𝑚3 ⁡

5,44⁡𝑘𝑔/𝑔ü𝑛

=5,41 𝑚3 /𝑔ü𝑛

3⁡

= 1,80 𝑚3 /𝑔ü𝑛

1 tanktaki çamur. Q2034 = 0,135m3/ sn için hesaplanacak olursa: (Çamur Konsantrasyonu % 2 – 6 arasında ) [% 4 seçildi.] 0,00787⁡𝑔𝑟 𝐿

⁡*⁡

4 100

*⁡

0,135 𝑠𝑛

*

1⁡𝑘𝑔 1000⁡𝑔𝑟

*

86400⁡𝑠𝑛 𝑔ü𝑛

*

1000⁡𝐿 1𝑚3

= 3,67 kg/gün

[Çamur Yoğunluğu 1005 gr / 𝑚3 alınacaktır.] 3,67⁡𝑘𝑔/𝑔ü𝑛 1005⁡𝑔𝑟/𝑚3 ⁡

=3,65 𝑚3 /𝑔ü𝑛

3,65⁡𝑘𝑔/𝑔ü𝑛 3⁡

= 1,21 𝑚3 /𝑔ü𝑛

1 tanktaki çamur.

40 *

a) Çöktürme Tankında Savak Hesaplaması A = 231 m2

W = 7,6 m

L/W = 4

L = 30,4 m

[q = 138 - 260 m3/m. gün (Eroğlu, 2008 ) (Yumakların büyüklüğüne göre değişiyor.)]  Çöktürme Tankı Taban Eğimi 1: 100 – 1: 200 arasında seçilmelidir.  Sıyırıcı ne kadar küçülürse sıyırıcı ihtiyacı o kadar artar.  Çamur haznesinin eğimi tank taban eğiminden büyük olmalıdır.  Sıyırıcı hızı < 5 mm/sn olmalıdır. *Savak eşkenar üçgen şeklinde tasarlanacaktır. m m k

n n-1

Şekil 2: Eşkenar üçgen savak gösterimi (n*k) + (n-1) * m = Alan

m = eşkenar üçgenin bir kenarı

(k = 5 cm , m = 10 cm)

k = 2 savak arası boşluk (cm)

(n*5) + (n-1) * 10 = 231 m2

n = Savak arası sayısı (adet)

15n – 10 = 231

n – 1 = Savak sayısı

15n = 241 n = 16,06 ~ 17 adet

Toplam savak uzunluğu

m

m

(k)

(17 * 0,05 m) + (17 - 1) * 0,2 = 4,05 m

m + m = 20 cm = 0,2 m

41 *

C.9. FİLTRASYON Filtrasyon, kimyasalla koagüle edilip çöktürülmüş ham suyun içindeki çökeltilememiş askıda katı maddeleri tutmak ve yüksek kalitede içme suyu elde etmek için suyun filtre ortamından geçirilmesi işlemidir. Filtre ortamı tek bir katmandan oluştuğu gibi üç ayrı katmandan da oluşabilir. Tek katmanlı filtrelerde alta çakıl üste ise kum konulur. Çok katmanlı filtrelerde ise çakıl üzerine değişik irilikte kum katmanları konulur. Filtreler, su filtreleme hızına göre yavaş filtreler ve hızlı filtreler olarak ikiye ayrılır. Küçük tesislerde işletme kolaylığı açısından yavaş kum filtreleri tercih edilmektedir. Hızlı kum filtreleri ise filtre hızı daha yüksek olduğundan daha az alana ihtiyaç olup yüksek verim elde edilir. Hızlı filtrelerde filtreleme ve geri yıkama işlemleri istenirse tam otomatik olarak yapılabilir. Yavaş filtrelerde ise filtrenin sadece yüzey kısmı etkili olup, filtre kirlendiğinde temizleme filtrenin üst kısmını kazıma yoluyla yapılır.

Resim 5: Hızlı kum filtresi Filtre yüzey alanı: 10-20 m2 - 100-200 m2 Filtre boyutları: 3-6 m [ 3-5 m seçildi.] *1 filtre alanı = 3 * 5 = 15 m2 Su yüksekliği: 0,25-2 m [1,5 m seçildi.] Yatak kalınlığı:0,5-2 m [1m seçildi.] 3

𝟑

Filtre hızı: 5-15 𝑚 ⁄𝑚2 ∗ 𝑠𝑎 [𝟏𝟎⁡ 𝒎 ⁄𝒎𝟐 ∗ 𝒈ü𝒏 𝒔𝒆ç𝒊𝒍𝒅𝒊. ]

42 *

C.9.1. Boyutlandırma a) Filtre Yüzey Alanının Hesaplanması *Q2049 = 0,2 m3/ sn için hesaplanacak olursa: = 0,2 m3/ sn * 3600 = 720 m3/ sa A=

⁡720⁡𝑚3 /⁡𝑠𝑎 3 10⁡𝑚 ⁄ 2 𝑚 ∗𝑔ü𝑛

 4 adet filtre devredeyken:

= 72 m2

A = 57,6 m2 n=

72⁡𝑚2 15⁡𝑚2

≅ 5 adet seçilir.

⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡=

⁡720⁡𝑚3 /⁡𝑠𝑎 57⁡⁡𝑚2

3

= 12,5 m/sa (5 - 15 𝑚 ⁄𝑚2 ∗ 𝑠𝑎 )

[4 esas 1 yedek ]

 Hızı uygun.

b) Yük Kaybı Hesaplaması *Rose Denklemi

𝒉𝑳 =

𝑹𝒆 =

𝟏,𝟎𝟔𝟕⁡∗⁡𝑪𝑫 ⁡∗⁡𝑳⁡∗⁡𝑽𝟐 ɸ⁡∗⁡𝑷° 𝟒 ∗⁡𝒅∗⁡𝒈

𝝆∗𝑽∗𝒅 𝝁

𝒉𝑳 = Yük kaybı (m)

ɸ = Tane şekil faktörü = 0,95

𝑪𝑫 = Sürtünme katsayısı

𝑷° = Porozite =0,4

𝑳 = Yatak kum derinliği=1 m

𝜇 = Dinamik viskozite

⁡𝑽=Filtrasyon hızı[12,5 m/sn]

(T = 18℃ için 1,0734*10-3)

𝝆 = Yoğunluk=1000kg/m3

d = Tanecik çapı=10-3 m (1mm) g = Yer çekimi ivmesi (9,81m/sn2)

𝑅𝑒 = CD =⁡

 Re < 1

1000𝑚3 ∗12,5⁡𝑚/⁡𝑠𝑎⁡∗⁡0,001⁡𝑚 ⁡1,0734∗10−3 𝑁.𝑠𝑛/𝑚2 ∗3600⁡𝑠𝑎/𝑠𝑛

24

+

3,23

3 √3,23

= 3,23

𝑅𝑒

+ 0,34 𝑪𝑫 =⁡

1,067⁡∗9,43⁡∗⁡1⁡𝑚⁡∗⁡(

24 𝑅𝑒

+

3 √𝑅𝑒

+ 0,34

 Re > 1000 → Türbülans Akım 12,5 2 ) 3600

0,95⁡∗⁡0,4 4 ∗⁡⁡0,001⁡𝑚⁡∗⁡9,81⁡𝑚/𝑠 2

= 0,50 m

a) Filtre Yüzey Alanının Hesaplanması

43 *

24

 1< Re < 1000 →Geçiş Bölgesi

CD = 9,43

ℎ𝐿 =

𝑪𝑫 =⁡

→ Laminer Akım

𝑪𝑫 =⁡0,34 – 0,4 arası bir değer alınır.

*Q2034 = 0,135 m3/ sn için hesaplanacak olursa: = 0,135 m3/ sn * 3600 =486 m3/ sa A=

⁡486⁡𝑚3 /⁡𝑠𝑎 3 10⁡𝑚 ⁄ 2 𝑚 ∗𝑔ü𝑛

 3 adet filtre devredeyken:

= 48,6 m2

A = 45 m2 n=

48,6⁡𝑚2 15⁡𝑚2

≅ 4 adet seçilir.

⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡=

486⁡𝑚3 /⁡𝑠𝑎 45⁡𝑚2

3

= 10,8 m/sa (5 - 15 𝑚 ⁄𝑚2 ∗ 𝑠𝑎 )

[3 esas 1 yedek ]

 Hızı uygun.

b) Yük Kaybı Hesaplaması *Rose Denklemi

𝒉𝑳 =

𝟏,𝟎𝟔𝟕⁡∗⁡𝑪𝑫 ⁡∗⁡𝑳⁡∗⁡𝑽𝟐 ɸ⁡∗⁡𝑷° 𝟒 ∗⁡𝒅∗⁡𝒈

𝒉𝑳 = Yük kaybı (m)

ɸ = Tane şekil faktörü = 0,95

𝑪𝑫 = Sürtünme katsayısı

𝑷° = Porozite =0,4

𝑳 = Yatak kum derinliği=1 m

𝜇 = Dinamik viskozite

𝝆∗𝑽∗𝒅 ⁡𝑽=Filtrasyon 𝑹 =hızı[12,5 m/sn]

(T = 18℃ için 1,0734*10-3)

𝝆 = Yoğunluk=1000kg/m3

d = Tanecik çapı=10-3 m (1mm)

𝒆

𝝁

g = Yer çekimi ivmesi (9,81m/sn2)

 Re < 1

1000𝑚3 ∗10,8⁡𝑚/⁡𝑠𝑎⁡∗⁡0,001⁡𝑚

𝑅𝑒 = ⁡1,0734∗10−3 𝑁.𝑠𝑛/𝑚2 ∗3600⁡𝑠𝑎/𝑠𝑛 = 2,79 CD =⁡

24 2,79

+

3 √2,79

𝑪𝑫 =⁡

→ Laminer Akım

24 𝑅𝑒

 1< Re < 1000 →⁡Geçiş Bölgesi

+ 0,34 ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡𝑪𝑫 =⁡

CD = 10,73

24 𝑅𝑒

+

3 √𝑅𝑒

+ 0,34

 Re > 1000 → Türbülans Akım 𝑪𝑫 =⁡0,34 – 0,4 arası bir değer alınır.

44 *

ℎ𝐿 =

1,067⁡∗10,73⁡∗⁡1⁡𝑚⁡∗⁡(

10,8 2 ) 3600

0,95⁡∗⁡0,4 4 ∗⁡⁡0,001⁡𝑚⁡∗⁡9,81⁡𝑚/𝑠 2

= 0,43 m

2049

0,2 m3/ sn

0,50 m

2034

0,135 m3/ sn

0,43 m

NOT = 2 debi arasında çok fazla fark olmadığından N2049 yılının verilerine göre projelendirilir.

C.10. DEZENFEKSİYON İyi bir arıtma ile sudaki bakteri sayısı %99.5 azaltılabilir ama bu yeterli değildir ve sular mutlaka dezenfekte edilmelidir. Etkin bir dezenfeksiyon için su iyice arıtılmış olmalıdır. Dezenfeksiyonla patojen mikroorganizmalar ve parazitler ortadan kaldırılır. Dezenfeksiyon amacıyla kullanılan maddelere dezenfektan denir. Su arıtımında kullanılacak bir dezenfektanın aşağıdaki özellikleri taşıması gerekmektedir: 1. Değişik sıcaklık, zaman ve derişimlerde kabul edilebilir bir sürede sudaki bakteri, virüs ve amip kistlerini yok etmek zorundadır. 2. İnsanlara ve evcil hayvanlara zararsız olmak zorundadır. 3. Ucuz olması, depolanması, taşınması ve saklanması kolay olmalıdır. 4. İşlenen suyun içerisinde kalıntılarının kolayca ve tercihan otomatik olarak belirlenmesi gerekmektedir. 5. Dezenfektan madde suda kalıcı olmalı ve kaybolmasının suyun yeniden kirlenmesinin bir göstergesi olarak kullanılabilmesi gerekmektedir.

45 *

C.10.1. Dezenfektan Maddeler a) Klor: Ucuz ve uygulama kolaylığı ile sonuçların denetlenebilmesi yönünden en uygun olanıdır. Klor gazı 1 L’de 1 mg (milyonda 1 kısım) (1 ppm) bulunacak şekilde hesaplanmalıdır. Su çok kontamine değilse suyun litresinde 0,2 mg serbest klor kalır bu da dezenfeksiyon için yeterlidir. Klorun dezenfektan etkisini gösterebilmesi için 30 dakika su ile temas etmesi gerekir. b) Ozon: Maliyeti oldukça yüksektir. Dezenfektan olarak kullanılan ozonun klora karşı üstünlüğü vardır. Sporlu bakterilere ve virüslere karşı klor gazına göre daha etkindir. 0,4 mg/L ozonla 4 dakikada etkin bir dezenfeksiyon sağlanır. Kalıcı etkisi olmadığından ozonizasyondan sonra bakteriyostatik bir dezenfektanın kullanılması uygundur. c) Ultraviyole (UV) ışınlar: 200-300 nm dalga boyundaki UV ışınların dezenfektan etkisi yüksektir. Suyun derinliği fazla değilse, içinde demir yoksa, bulanıklık yoksa canlı ve spor yapan tüm mikroorganizmalar ölür. Kalıcı etkisi yoktur, maliyeti yüksektir.

C.10.2. Boyutlandırma *Q2049 = 0,2 m3/ sn için hesaplanacak olursa: Klor dozu: 0,5 - 2 mg/L arasında olmalıdır. [ 1,2 mg/L seçildi.] Temas süresi: 5 -15 dk [12 dk seçildi.] Klor İhtiyacı Hesabı 1,2𝑚𝑔 0,2⁡𝑚3 1000⁡𝐿 86400𝑠𝑛 𝑘𝑔 ∗ ∗ ∗ ∗ 6 = 20,74⁡k𝑔/⁡𝑔ü𝑛 𝐿 𝑠𝑛 𝑠𝑛 𝑔ü𝑛 10 𝑚𝑔 Klor Temas Tankı: td = Bekleme süresi [12 dk seçildi.] 𝑉 = 𝑄 ∗ 𝑡𝑑 V=

0,2⁡𝑚3 60𝑠𝑛 ∗ 12 ∗ = 144⁡𝑚3 𝑠𝑛 1𝑑𝑘

46 *

h = 2 – 4 m arasında [h=3 m seçildi.] A=L* W A=

V h

=

144 3

= 40⁡𝑚2

L=4W 4W²=40 W=3,16 m

Yeni Alan:

L=12,64 m

A=L*W=12,64 * 3,16 = 40 m² Yeni Hacim: V=A * h=40 * 3=144 m³

V 144⁡𝑚3 t= = = 720⁡𝑠𝑛 = 12⁡𝑑𝑘 Q 0,2⁡𝑚3 /𝑠𝑛

Klor Temas Tankı; *Klorlama işlemi gaz klor ile yapılacaktır. Tesiste bulunması gereken klor miktarı aylık depolama + 1 aylık ihtiyacın %50’si kadardır. 2074⁡kg ∗ 30 ∗ 1,2 = 746,64⁡𝑘𝑔⁡bulunması⁡gereken⁡miktar gün

Klor 500 kg’lik tüpler şeklinde temin edileceği için; Aylık =

746,64⁡⁡kg = 1,49⁡ ≅ 2⁡tane⁡tüp⁡yeterlidir. 500

47 *

Şekil 3: Basit akım şemaları

48 *

KAYNAKLAR 1. Eroğlu, V., 1995. Su Tasfiyesi, İTÜ Yayınları, İstanbul, 314 s. 2. Uyak, V., ve Toröz, İ., “İçme suyu kaynaklarındaki doğal organik maddelerin zenginleştirilmiş koagülasyon yöntemi ile giderilmesi”, İTÜ Dergisi, Su Kirlenmesi Kontrolü 16, 115-122, 2006. 3. Akar, A., 2000. İçme Suyu Kalitesi Açısından Kirlilik Parametrelerinin İrdelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 141 s. 4. İnsani Tüketim Amaçlı Sular Yönetmeliği, 2005. T.C. Sağlık Bakanlığı, Resmi Gazete, No: 25730, Ankara, 5. Samsunlu, A. 2005. Çevre Mühendisliği Kimyası, İstanbul Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü, Birsen Yayınevi, s. 176 – 186, İstanbul. 6. Yrd. Doç. Dr. Kevser CIRIK, Ders Notları.

49 *

50 *