Farklı filtre malzemeleri için temiz yatak yük kayıplarının belirlenmesi

Yıl 2010, Cilt: 20 Sayı: 1, 111 - 119, 31.12.2010

Esra Erdim İbrahim Demir Ömer Akgiray

Öz

Granüler filtrasyon su arıtımında yaygın olarak kullanılan bir arıtma yöntemi olup bu prosesin tasarım ve işletmesi açısından yük kayıpları büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada laboratuvar ölçekli bir filtrasyon kolonunda sık kullanılan farklı filtre malzemeleri için temiz yatak yük kayıpları
belirlenmiştir. Karışık boyutta elde edilen malzemelerin eleme işlemi ile fraksiyonlarına ayrılması sonucu 6 kum, 5 perlit, 8 garnet ve 3 kırık cam fraksiyonu elde edilmiştir. Karşılaştırma amacıyla küreler ile de deneysel çalışma yürütülmüştür. Deney düzeneği filtredeki hidrolik koşulların da etkisini incelemek amacıyla yüksek hızlarda da veri elde edilebilecek şekilde tasarlanmıştır. En yüksek yük kayıpları malzemenin çapına da bağlı olarak 0.1 m/sn filtre hızında 5-6 m olarak gözlenmiştir. Filtrasyon hızı ile yük kaybının lineer olmayan bir şekilde değiştiği tüm malzeme türleri ve her bir fraksiyon için teyit edilmiştir. Aynı zamanda gözeneklilik ve tanecik çapı parametrelerinin yük kaybı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yaklaşık olarak aynı tanecik çapındaki kum, perlit ve garnet yataklarında yük kaybı oluşumu karşılaştırmalı olarak incelenmiş ve gözenekliliğin en düşük olduğu kum
yatakta en yüksek yük kaybı elde edilmiştir. Küresellik ile ifade edilen malzeme şeklinin gözenekliliği etkileyen bir unsur olduğu ortaya konmuştur. Tane çapının yük kaybı üzerindeki etkisi kum ve garnetin farklı fraksiyonlarından oluşan kapsamlı bir aralıkta incelenmiş ve her iki malzeme türü için de tane çapı küçüldükçe yük kaybının arttığı gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Filtrasyon, granüler malzeme, temiz yatak, yük kaybı, gözeneklilik, küresellik

Teşekkür

Bu çalışma İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi- Lisansüstü Tezlerini Destekleme Programı tarafından desteklenen “Küresel olmayan malzemelerin sabit yatak hidroliği” projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir.

Kaynakça

• Akgiray, Ö., Saatçi, A., Eldem, N. ve Soyer, E., (2007). Hızlı filtrasyonda çift malzemeli filtre yatağı ve geri kazanılmış pulverize cam kullanımı ve silika kumu ile mukayesesi, Sonuç Raporu, TÜBİTAK MAG 104M435.
• ASTM C136-06, (2004). Standard test method for sieve analysis of fine and coarse aggregates, ASTM, PA, USA.
• ASTM E11-01, (2004). Standard test methods for sieve analysis, ASTM, PA, USA.
• AWWA, ASCE, (2005). Water treatment plant design, 4th edition, McGraw Hill Handbooks, NY.
• Bai, H., Theuerkauf, J., Gillis, P. ve Witt, P., (2009). A coupled DEM and CFD simulation of flow field and pressure drop in fixed bed reactor with randomly packed catalyst particles, Industrial & Engineering Chemistry Research, 48, 8, 4060- 4074.
• Chang, R.M., Trussell, R., Martinez, J.G. ve Delanay, C.K., (1999). Laboratory studies on the clean bed headloss of filter media, Journal of Water Supply: Research and Technology – Aqua, 48, 4, 137-145.
• Cleasby, J.L. ve Fan, K., (1981). Predicting fluidization and expansion of filter media, Journal of Environmental Engineering, 107, 455-471.
• Ergun, S., (1952). Fluid flow through packed columns, Chemical Engineering Progress, 48, 2, 89-94.
• Nemec, D. ve Levec, J., (2005). Flow through packed bed reactors: 1. Single-phase flow, Chemical Engineering Science, 60, 6947-6957.
• Trussell, R., (2004). Deep bed filters and high rate service. http://www.trusselltech.com, (20.10.2009)