T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ FİLTRASYON ÜNİTESİ SAMSUN

T.C.

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

2020 SAMSUN

FİLTRASYON ÜNİTESİ

10.12.2020

FİLTRASYON

• Filtrasyon, suyun gözenekli bir ortamdan geçirilmesi işlemidir. Bu işlem esnasında, sudaki asılı ve kolloidal maddelerin tutulması, bakteri ve diğer mikroorganizma sayılarının azalması, organik maddelerin okside olmasının sağlanması gibi fiziksel, kimyasal ve bazı durumlarda biyolojik olarak su kalitesinde iyileşme sağlanır.

• Filtreler, filtrasyon hızlarına göre yavaş filtreler ve hızlı filtreler; akım şartlarına göre cazibeli ve basınçlı filtreler; filtre malzemesine göre tek ortamlı ve çok ortamlı filtreler olarak farklı şekilde sınıflandırılabilirler.

• Arazi durumuna göre hızlı ya da yavaş kum filtreler kullanılabilir.

• Filtreler, temizlik ve geri yıkama anında işletmeyi aksatmayacak şekilde yedekli ve maksimum debiye göre seçilmelidir. Zamanla kirlenen filtrelerin temizliği için geri yıkama yapılmaktadır. Büyük tesislerde geri yıkama suyunda kaçan kumu kaybetmemek adına geri yıkama su tanklarına yer verilir.

• Filtrasyon amacıyla yaygın olarak hızlı ve yavaş kum filtreleri kullanılır. Temel tasarım parametresi filtre hızı filtrasyon prosesinin türünü belirler. Tabloda kum filtreler için tasarım parametreleri

verilmektedir.

PROJELENDİRME HER İKİ KADEME İÇİNDE YAPILACAKTIR.

KUM FİLTRELER İÇİN TASARIM KRİTERLERİ

HIZLI KUM FİLTRELERİ

HIZLI KUM FİLTRESİ

• Filtreler sabit hızlı ve sabit seviyeli çift gözlü hızlı kum filtreler tipinde olacaktır.

I. KADEME

• Q2040=578.16 𝑚

/sa

• Ünite sayısı : 4 Adet

• Filtreleme hızı: 10 𝑚

/𝑚

sa seçildi. (su hızı hızlı kum filtrelerinde: 5-15 𝑚

/𝑚

sa)

• 4 ünitenin 2’sinin çalışması halinde

• (Birinin bakımda, birinin yıkamada olması hali)

• 𝐴

=

/sa

2∗10𝑚³

/

sa=

• Kontrol: A=^578.16𝑚3/sa

10𝑚³/𝑚²sa =57.81 𝑚² 28.9 𝑚²=^57.81𝑚2

(𝑛−2) =^57.81𝑚2

(4−2)

Filtre sayısı

HIZLI KUM FİLTRESİ

• FİLTRELEME HIZLARI

• 4 üniteden 2 tanesi devredeyken;

• 𝑉

=

/sa

2∗28 𝑚²

=

uygundur

• 4 ünite devredeyken;

• 𝑉

=

/sa

4∗28 𝑚²

=

uygundur

• Hızlar (V: 5-15 𝑚³/𝑚²sa) aralıklarında olduğu için uygundur. Uygun olmasaydı filtre sayısı ya da filtreleme hızı değişecekti.

FİLTRE TABANI

• Filtre ünitelerinin tabanı «False Bottom» filtre tabanı şeklinde teçhizatlı beton plakalarla oluşturulacaktır.

• Filtre geri yıkaması sırasında tüm filtre kumu içinde homojen bir hava ve su dağılımına yönelik döşeme, boruları ve taban süzgeçlerini taşımaktadır.

HIZLI KUM FİLTRESİ

• Beton plaka boyutu: 1.25*0.99 (1250*990 mm)

• Beton plaka adedi: 26 adet /filtre

• Plaka nozul sayısı: 48 adet/plaka

• Filtre nozul sayısı: 26*48=1248 adet/filtre

• Nozul oranı: 1248 adet/(𝐴

:28 𝑚

)=44 adet/𝑚

• Toplam nozul sayısı:1248*4=4992 adet

• İnşaat sırasında filtreleme montaj yapılacak nozul miktarının %5 fazlası temin edilecektir.

• Temin edilecek nozul sayısı: (4992*5/100)+4992=5242 adet

Filtre sayısı

HIZLI KUM FİLTRESİ

FİLTRE YATAĞI MALZEMELERİ

• Filtre yatağında kullanılacak kum temiz, sert ve dayanıklı tercihen kuartz ve silis olacaktır.

Filtre yatağı malzemesi

Efektif dane çapı (mm)

%10 %80

Filtredeki Tabaka Kalınlığı (cm)

4 adet filtrenin yüzey alanı (𝒎^𝟐)

Filtre Yatak Malzeme Miktarı

(𝒎^𝟑)

Kum 0.8 ~ 1.2 100

(4*28) 112

112

İnce Çakıl 2.4 ~ 4.8 10 11.2

Orta Çakıl 6.0 ~ 9.5 10 11.2

KUM FİLTRELER GERİ YIKAMA

HIZLI KUM FİLTRESİ

FİLTRE YIKAMA SİSTEMİ

• Filtre geri yıkamasında yardımcı hava yıkamalı su ile geri yıkama sistemi benimsenmiştir. Ön görülen sisteme göre filtre yıkaması aşağıda belirtilen 3 aşamada yapılacaktır.

• Hava ile geri yıkama hızı: 54-90 𝑚³/𝑚²sa ve ortalama 5 dk (filtre yatağı basınçlı hava ile gevşetilmektedir.)

• Hava+ su fazı olarak adlandırılan ikinci aşamada filtre yatağı bir taraftan hava ile gevşetilirken, yatak içinde daneler arasında yer alan çamur parçaları su ile sürüklenerek ortamdan uzaklaştırılmaktadır.

• 13-36 𝑚³/𝑚²sa ve ortalama 5 dk

• Bu fazı takiben sadece su ile geri yıkamanın yapıldığı su fazı başlatılmaktadır.

• 13-36 𝑚³/𝑚²sa ve ortalama 5 dk

• Yıkama suyu sarfiyatı: (13 𝑚³/𝑚²sa + 26 𝑚³/𝑚²sa )*28 𝑚² *5 dk *1sa/60dk=91 𝑚³

FİLTRE GERİ YIKAMA SUYU TANKI

• Filtreler, filtrelenmiş su ile geri yıkanacaktır. Bu amaçla filtre boru galerisinin sonunda tertip edilmiş bulunan filtrelenmiş su çıkış tankı filtre geri yıkama suyu stok havuzu görevini de üstlenecektir.

• Qmax 2040=0.1606 𝑚³/sn

• Qmax 2055=0.2079 𝑚³/sn

HIZLI KUM FİLTRESİ

Geri yıkama suyu tankı sayısı: 1

• (Filtrelenmiş su çıkış haznesi)

• Bölme sayısı: 1

• 1. aşama geri yıkama hızı: 13 𝑚³/𝑚²sa

• 2. aşama geri yıkama hızı: 26 𝑚³/𝑚²sa Yıkama suyu debisi:

• Filtre alanı: 28 𝑚² (7*4)

• Q1 aşama yıkama: 13 𝑚³/𝑚²sa *28=364 𝑚³/sa

• Q2 aşama yıkama: 26 𝑚³/𝑚²sa *28=728 𝑚³/sa Yıkama Suyu Hacmi:

• V1 aşama yıkama: 364 𝑚³/sa * 5 dk/60 dk=30 𝑚³

• V2 aşama yıkama: 728 𝑚³/sa * 5 dk/60 dk=60 𝑚³

• Vtoplam: V1+V2=30+60=90 𝑚³ (1 filtre için gerekli su hacmi)

• Filtre geri yıkama suyu tankı en az 2 adet filtrenin yıkanmasına yetecek kadar suyu tutabilecek şekilde boyutlandırılacaktır.

Minimum tank hacmi: 200 𝑚³ olmalıdır.

• A=4*25 =100 𝑚²

• Hs=2 m

• V=4*25*2=200 𝑚³

HIZLI KUM FİLTRESİ YÜK KAYBI HESABI

Temiz bir filtrenin başlangıçtaki yük kaybı:

• Ho=^180.υ

𝑔

(1−𝑃𝑜)² 𝑃𝑜³

𝑉 𝑑ℎ². L

• Ho:Filtre yatağının başlangıçtaki yük kaybı, m

• Υ: Kinematik vizkozite, 𝑚²/𝑠

• Po: Temiz filtre yatağının porozitesi

• V: Filtrasyon hızı, m/s

• dh: filtre malzemesinin hidrolik çapı, m

• L:yatak kalınlığı, m

• Φ:şekil faktörü (0.95)

• Po:0.42

• L:0.9 m

• dh:0.08 mm

• Υ:1.01*10⁻⁶

• g:9.81m/𝑠²

• Dh=Φ.ds

• 0.80*0.95=0.76 mm=0.76*10⁻³m

• Υ=^µ

ƍ=^1.518∗10

−3𝑁.𝑠.𝑚²

1000 𝑘𝑔/𝑚³ =1.518*10⁻⁶

*𝑛𝑜𝑡: 𝑁 = 𝑚. 𝑘𝑔. 𝑠⁻²

• Ho=180(1.01∗10⁻⁶) 9.81

(1−0.42)² 0.42³

( ¹⁰

3600)

(0.76∗10⁻³)².1m=0.40m

• Filtre hızı yük kaybıyla doğrudan ilgilidir. Bu nedenle ünitenin yük kaybı hesaplanmalıdır.

• Farklı yöntemler olmakla birlikte suların arıtılmasında genellikle Carman - Kozeny denklemi kullanılır.

• Kumun dane çapı, 0,5 mm ile 1,0 mm arasında değişen ve normal filtrasyon hızlarında çalışan (V = 4 ~ 12 m/sa) hızlı kum filtreler için akımın laminer bölgede olduğu kabul edilir ve Carman-Kozeny denklemi kullanılabilir.

Çizim