Temel İşlemler I Doç. Dr. Senar AYDIN 1
2. IZGARA (SCREEN) Gerek içme suyu gerekse evsel veya endüstriyel nitelikli atıksu arıtımında ızgaralar vazgeçilmez arıtma üniteleridir ve ön arıtımın ilk aşamasıdır. Izgaralar su ve atıksuların bünyesinde bulunan iri parçaların atıksu ve su ortamından uzaklaştırılmasında kullanılırlar. 2
2. IZGARA (SCREEN) Çevre Mühendisliğinde, su ve atıksu arıtımının asıl amacı, su bünyesinde bulunan çeşitli büyüklükteki kirliliklerin uzaklaştırılmasıdır. Bu kirlilikler, gözle görülebilecek kadar büyük olabileceği gibi, koloidal yapıda hatta iyon halinde de bulunabilmektedir. Su ve atıksuda bulunan çeşitli büyüklükteki bu katı partiküller, inorganik materyaller (kum, silt vb) şeklinde olabileceği gibi organik veya anorganik bileşikler veya AKM şeklinde de olabilmektedir. Katı partiküllerin arıtılmasında kullanılacak yöntemler, partiküllerin büyüklüklerine ve bileşimine göre değişmektedir. 3
2. IZGARA (SCREEN) Örneğin, 0.01-1 mm boyutlarında olan kum ve silt gibi inorganik partiküller kum tutucu ünitelerinde giderilirken, koloidal yapıda veya çözünmüş haldeki organik ve anorganik bileşikler ise, biyolojik arıtma ve/veya kimyasal arıtma ünitelerinde giderilmektedirler. 4
2. IZGARA (SCREEN) Su ve atıksuların bünyesinde katı partiküllerin yanı sıra taş parçaları, kumaş parçaları, odun kıymıkları, kağıt, plastik maddeler, yaprak vb gözle görülebilen büyüklükteki irili ufaklı maddeler mevcuttur. Bu maddelerin uzaklaştırılması amacıyla kullanılan ünitelere ızgaralar denir. 5
2. IZGARA (SCREEN) Izgaralar, arıtma tesislerindeki mekanik aksamın korunması, arıtma tesisindeki ekipmanlarda fiziksel hasarların oluşmaması, pompaların korunması, sonraki arıtım sistemlerinin katı madde yükünün azaltılması ve arıtma veriminin arttırılması amacıyla kullanılan ön arıtım üniteleridir. 6
2. IZGARA (SCREEN) Su arıtımında kaba çubuk ızgaralar ve hareketli ince ızgaralar, gölet ve nehirlerin üzerindeki su alma yapılarında kullanılır. Kaba ızgaralar, çubuklar arasında 75 mm (3 in) ye kadar açıklığa sahiptir ve ağaç kütükleri gibi büyük parçaların su alma yapılarına girmesini önlemek amacıyla kullanılır. Hareketli ince ızgaraların açıklığı genellikle 10-13 mm (3/8-1/2 in) arasındadır ve yaprak, dal, ağaç kabuğu ve balık gibi küçük parçaların girişini engellemek için kullanılır. 7
2. IZGARA (SCREEN) Önceleri elle temizlenen ızgaralar kullanılırken şu anda kullanılan ızgaraların hemen hemen hepsi mekanik olarak temizlenmektedir. Izgarada tutulan katılar atılmadan önce toplanmak üzere ızgaranın arakasında bulunan bir hazneye alınmaktadır. Bu maddeler genellikle katı atık depo sahasına gönderilmekte, arazi içerisinde depolanmakta yada yakılmaktadır. Izgarayı temizleyen mekanik tırmıklar genelde zaman ayarlı yada ızgaradaki yük kaybı 50 mm (2 in) den büyük olduğunda otomatik olarak çalışmaktadır. 8
2. IZGARA (SCREEN) İşletmede esnekliği sağlamak için bir tanesi yedek olmak üzere en az iki ızgara bulunmalıdır. Küçük tesislerde genelde bir mekanik bir de elle çalışan ızgara bulunur. Elle çalışan ızgara yalnızca mekanik ızgara devre dışı olduğunda kullanılır. Orta-büyük boyutlu tesislerde iki yada daha fazla mekanik ızgara bulunur. Her ızgaranın önünde ve arkasında akışı kesen kapaklar olmalıdır, böylece bakım için birimin suyu kesilebilir. 9
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Tipik bir ızgara, belirli aralıklarla dizilmiş metal çubuk bloğundan, bu bloğun yerleştirildiği bir yaklaşım kanalından, temizleme ekipmanlarından ve drenaj plakasından oluşur. 10
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Temizleme yöntemine göre ızgaralar: Elle temizlenen (Eşdeğer nüfus < 10 000) Mekanik olarak temizlenen (Eşdeğer nüfus > 10 000) 11
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Şekil 2.1. Elle temizlenen ızgaranın plan ve boy kesiti 12
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Şekil 2.2. Mekanik temizlemeli ızgaranın plan ve boy kesiti 13
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Şekil 2.3. Mekanik ve elle temizlenen ızgaranın plan ve boy kesiti 14
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Kullanım şekline göre: Çubuk ızgara (Bar rack) Diğer ızgaralar: delikli ızgaralar, elekler 15
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Toplayabildiği parçacık büyüklüğüne (veya çubuklar arası açıklığa, b) göre: Reynolds, 1982 Degremont, 1985 Kestioğlu, 2011 İnce ızgara 3-10 mm açıklık < 10 mm < 15 mm Orta ızgara 10-25 mm açıklık 10-40 mm 16-130 mm Kaba ızgara 25-100 mm açıklık > 40 mm > 130 mm 16
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Şekil 2.4. By-pass kanalı ile donatılmış kaba ve ince ızgaranın şematik görünüşü 17
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Kaba ızgaralarda boyutları 130 mm ve daha büyük olan dal, tahta parçaları, plastik malzemeler, karton parçaları, bez ve sünger parçaları gibi maddeler tutulur. Kaba ızgaralarda tutulan bu maddelerin katı madde içeriği %15-25 arasındadır. Bu katı maddeler %80-90 arasında uçucu madde ihtiva etmektedirler. Kaba ızgaralarda tutulan maddelerin yoğunluğu 640-960 kg/m 3 arasında değişmektedir. 18
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri İnce ızgaralarda veya eleklerde ise boyutları 15 mm den daha küçük olan katı maddeler tutulurlar. İnce ızgaralar ve eleklerde toplam katı maddenin %5-10 u ortamdan uzaklaştırılabilmektedir. Eğer çubuk aralığı 0.8-1.6 mm arasına indirilirse %10-15 oranında toplam katı madde giderim verimi sağlanabilmektedir. İnce ızgaralar ve elekler yardımıyla uzaklaştırılan katı maddelerde %65-95 arasında uçucu madde bulunmaktadır. 19
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Izgaralarda AKM giderimine paralel olarak bir miktar BOİ 5 ve KOİ parametrelerinde de giderim gerçekleşmektedir. Ancak bu miktar, AKM parametresine nazaran çok düşük olduğundan uygulamalarda genellikle BOİ 5 ve KOİ parametrelerinde giderim olmadığı kabul edilmektedir. 20
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Süzülecek suya göre: Yüzey sularında 20-40 mm Evsel atıksu 15-30 mm Kirli endüstriyel atıksu 10 mm İnce ızgaralar genellikle delikli ızgara olur. Verimliliği yüksektir fakat çok sık aralıklarla temizlik gerektirir. Eğer arıtma sisteminde ızgaradan sonra ön arıtım uygulanacaksa ince ızgaraya gerek yoktur. 21
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri Genellikle evsel atıksu arıtımında orta veya kaba ızgaralar kullanılır. İnce ızgaralar biyolojik arıtım sonrasında da kullanılabilir. bar (çubuk) ızgara delikli ızgara (perforated) 22
2.1. Izgaraların Yapısı ve Çeşitleri temizleme mekanizması toplanan parçacıklar Şekil 2.5. Izgara ünitesinin genel şekli ve yerleşimi (Muslu 109-117) 23
2.2. Izgara Üzerinde Toplananların Uzaklaştırılması Izgarada toplanan katıların kalitesi: Izgaranın türüne ve büyüklüğüne, Arazinin coğrafyasına, Gelen su veya atıksuyun tipine ve karakteristiğine bağlı olarak değişir. Genellikle evsel atıksuların arıtımında kullanılan ızgaralarda: 0.01-0.03 m 3 katı/1000 kişi.gün 700-900 kg/m 3 katı. % 80-% 85 su içerir. Çamurun özgül ağırlığı 2.1 24
Tablo 2.1. Izgara çubukları arası boşluk-tutulan madde miktarı ilişkisi w (mm) 15 25 50 Tutulan madde, L/N.yıl 6 3 0.6 25
tutulan miktar, ft 3 /ugal Şekil 2.6. Izgara çubukları arası boşluk-tutulan madde miktarı ilişkisi 60 50 40 30 20 10 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 çubuklar arası açıklık, in 26
2.2. Izgara Üzerinde Toplananların Uzaklaştırılması Herhangi bir arıtma tesisinin tasarımında, ızgarada tutulan maddelerin bertarafı işlemlerinde hava, su ve katı atık ile ilgili yönetmeliklerin mutlaka dikkate alınması gerekir. Izgaralarda tutulan çamurların bertarafı: Toprağa gömme (düzenli depolama), Yakma (insinerasyon) (USA), İnsinerasyon: Diğer evsel katı atıklarla karıştırılır. Disintegrasyon (çubuklar arasından geçecek şekilde parçalama) (Avrupa), Katı atık ------- susuzlaştırma ------ ısı ile işlem ı çıkan su arıtma tesisine gider 27
2.2. Izgara Üzerinde Toplananların Uzaklaştırılması Izgarada tutulan maddelerin bertarafı amacıyla taşınmalarında, kapaklı kaplar, bantlar veya pnömatik kaldırıcılar kullanılmaktadır. Açıkta depolanmaları veya üzeri örtülmemiş bant konveyörlerle taşınmaları sinek oluşumuna neden olur. Konveyörler kullanılacaksa, ekonomik esaslar kadar hijyenik esaslara da uyulmalıdır. Aşırı paçavra ve iplik varlığı, pnömatik taşıyıcılarla taşınmalarını engeller. 28
2.3. Öğütücüler Bir çok tesiste, mekanik temizlemeli ızgaralarla birlikte öğütücülerde kullanılmaktadır. Öğütücüler kanal içerisine monte edilirler ve atıksu yüksek devirle dönen bıçaklar arasından geçerken, içerisindeki sürüntü maddeleri parçalanır. Parçalanan maddelerin büyüklükleri 6 ile 19 mm arasında değişir ve bunların ayrı bir ızgara veya elek sistemi ile sudan uzaklaştırılmalarına gerek yoktur. 29
2.3. Öğütücüler Öğütücülerin kullanılması, ızgara ve eleklerin temizlenmeleri sırasında oluşan koku, sinek ve kötü görünüm problemlerini ortadan kaldırır. Parçalanan katılar havalandırma havuzunun difüzörlerinde ve çürütücülerde birikimlere neden olabilir. Bu nedenle bunların ön çökeltme havuzlarında sudan uzaklaştırılmaları gerekir. Öğütücülerin kullanılması durumunda üretici firmanın önerileri ve kullanım esasları dikkate alınmalıdır. 30
Şekil 2.7. Öğütücünün perspektif görünüşü ve kesiti 31
2.4. Izgaraların Konumlandırılması Kaba ızgaraların konumlandırılmasında dikkat edilmesi gereken en önemli unsur ekipmanın korunmasıdır. İnce ızgaralar ise giren tanecik boyutuna ve istenen arıtım verimine göre konumlandırılır. Eğer, arıtma tesisine gelen kanalizasyon sistemi, tesis sahasında oldukça derinde ise veya terfi merkezi tesisten belirli bir mesafede ise çubuk ızgaraların kullanılması önerilmektedir. 32
2.4. Izgaraların Konumlandırılması Izgara ünitesi derin bir hendekte yer alıyorsa, başka bir ifadeyle atıksu terfi ettirilmeden önce ızgaradan geçirilecekse, hendek genişliği kolay çalışmayı sağlayacak kadar geniş olmalı ve ızgarada tutulan maddelerin uzaklaştırılması işlemi kolaylaştırmalıdır. Bakım ve onarım işleri için de yeteri kadar boş alan bırakılmalıdır. 33
2.4. Izgaraların Konumlandırılması Bileşik sistem kanalizasyon sistemlerine sahip olan yerleşim bölgelerinin atıksularının arıtılmasında, pompadan önce çubuk ızgaralar (tercihen ince tip) kullanılmalıdır. Kum tutuculardan önce çubuk ızgaraların kullanılması önerilmektedir. Kum tutuculardan önce veya sonra uygulanacak çubuk ızgaralar ve/veya öğütücüler pompalardan önce tesis edilmelidir. 34
2.4. Izgaraların Konumlandırılması Öğütücünün kullanılması durumunda, öğütücü bıçaklarının zarar görmemesi için çubuk ızgara ve öğütücü üniteleri kum tutucudan sonra uygulanır. Bununla birlikte,öğütücü bıçaklarının değiştirilmesi, kum tutucunun içerisinde çökelen organik maddelerin yarattığı sorundan daha az zahmetlidir. Izgara, ister kum tutucudan önce isterse de sonra konumlandırılmış olsun, bakım ve onarım faaliyetlerini gerçekleştirmek için kolay ulaşılabilen yerde olmalıdır. 35
2.4. Izgaraların Konumlandırılması Izgara ünitesinin üzeri kapalı bir yapı içerisinde tesis edilmesinin gerekliliği iki faktöre bağlıdır. Bunlardan birincisi, ekipman tasarımı, diğeri ise iklim şartlarıdır. Yapı sadece ızgara ekipmanını korumakla kalmaz, aynı zamanda bakım şartlarını kolaylaştırır, estetik görünümü korur ve çevre için koku sorununun oluşumunu engeller. Izgara ünitesi kapalı bir yapı içerisine tesis edilmiş olsun veya olmasın, mekanik temizlemeli ızgaranın tahrik ünitesi korunmaya alınmalıdır. 36
2.4. Izgaraların Konumlandırılması Izgarayı barındıran herhangi bir yapı, özellikle de mekanik temizlemeli ızgaraları çevreleyen tesis, mutlaka iyi bir şekilde havalandırılmalıdır. Bu işlem oda içerisindeki nemi minimize eder ve ekipmanın korozyona karşı ömrünü uzatır. Bazı durumlarda, havanın kurutulması veya ısıtılması ile birlikte yürütülen havalandırma da önerilmektedir. 37
2.5. Yaklaşım Kanalı ve Izgara Ünitelerinin Boyutlandırılması 2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Yaklaşım kanalları, ızgaraların bulunduğu ve suların ızgaralardan geçişine olanak veren yapılardır. Elle veya mekanik olarak temizlenen ızgaralar için yaklaşım kanalı ızgarada eşit bir hız dağılımını sağlamak üzere, ızgaranın önünde 0.6 m uzunlukta ve düz olmalıdır. 38
2.5. Yaklaşım Kanalı ve Izgara Ünitelerinin Boyutlandırılması 2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Yaklaşım kanalı genellikle dikdörtgen kesitli betonarme kanal olarak, nadiren metal saç ve levhalardan inşa edilir. Şekil 2.8. Dikdörtgen en kesitli ızgara yaklaşım kanalı 39
2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Yaklaşım kanalları, ister kaba ister ince ızgara olsun her çeşit ızgara türü için inşa edilmektedirler. Ancak bazı mekanik temizlemeli ızgaralarda, ızgara sahasına giriş su ve/veya atıksu boruları ile sağlandığından yaklaşım kanalı yerine bu yaklaşım borularıyla su girişi sağlanmaktadır. Yaklaşım kanallarında kanal yüksekliği taşmaları engellemek amacıyla maksimum su yüksekliğinden 50 cm daha yüksek olarak inşa edilmelidir. Ayrıca yaklaşım kanalının boyutlandırılmasında maksimum debi değeri esas alınmaktadır. 40
2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Yaklaşım kanalı aşağıda verilen Manning formülü kullanılarak boyutlandırılırlar. Burada: Q: debi (m 3 /s) R: hidrolik yarıçap (m) J: kanal taban eğimi (hidrolik eğim) A: akış yönüne dik ıslak kesit alanı (h max x.b, m 2 ) n: manning katsayısı (beton kanallar için n=0.013) 41
2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Hidrolik yarıçap (R) parametresi, ilgili kanalın ıslak alanının ıslak çevresine oranı olarak tanımlanır ve aşağıda verilen bağıntı ile bulunur. Burada: R: hidrolik yarıçap (m) B: kanal genişliği (m) h: kanaldaki su yüksekliği (m) 42
2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Yaklaşım kanallarında su hızı su içerisindeki katı partiküllerin çökelmemesi için 0.4 m/s (1.5 ft/s) değerinden büyük, kanal cidarlarında aşınmaya neden olmaması için 3.06 m/s değerinden küçük olmalıdır. Bir ızgaranın çubuklarına gelen su etkisi Şekil 2.9 da şematik olarak verilmiştir. 43
2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Şekil 2.9. Tıkanmış bir ızgaranın çubukları üzerine gelen su etkisi 44
2.5.1. Yaklaşım kanalının boyutlandırılması: Yaklaşım kanallarının boyutlandırılmasında, belirli bir kanal genişlik değeri kabul edildikten sonra minimum ve maksimum su ve/veya atıksu debisine bağlı olarak minimum ve maksimum su yükseklikleri (h min ve h max ) hesaplanarak kanaldaki su hızı belirlenir ve bu değerlerin yukarıdaki verilen hız sınırlarına göre uygunluğu araştırılır. Ancak burada kabul edilen yaklaşım kanalı genişliğinin, ızgaranın genişliğine eşit olacağı unutulmamalıdır. 45
2.5.2. Izgaraların boyutlandırma kriterleri Izgara ünitelerinin boyutlandırılmasında kullanılan parametreler, çubuk kalınlığı (d), çubuklar arası mesafe (w) ve ızgara yaklaşım hızı (V) ile ızgara çubukları arasındaki hız (Vızg) gibi parametrelerdir. 46
Tablo 2.2. Elle ve mekanik temizlemeli ızgaralarda tasarım kriterleri Parametre Elle temizlenen Mekanik İnce ızgara Kaba ızgara olarak temizlenen Çubuk boyutları: Kalınlık (mm) Genişlik (mm) Çubuklar arası boşluk (mm) Çubuk eğimi (derece) Izgara yaklaşım hızı (m/s) Kabul edilebilir yük kaybı (mm) 5-15 25-38 25-50 30-45 o / 30-75 o 0.3-0.6 150 5-15 25-38 50-150 30-45 o /30-75 o 0.3-0.6 150 5-15 25-38 15-75 0-30 o / 45-90 o 0.6-1.0 150 47
2.5.2. Izgaraların boyutlandırma kriterleri Su içerisindeki alan > 0.14 m 2 /1000 kişi Günlük temizlik = 3 sefer/gün Temizlik 1 sefer/gün olursa, sudaki alan 3 kat artırılmalıdır. Minimum bar boyutları = 10x50 mm Kanal derinliği 0.6-1.2 m Izgarada sistem analizi kullanılan türe ve materyale göre yük kaybı hesaplarına bağlıdır. Izgarada temizleme zamanına yük kaybına göre karar verilir. 48
2.5.3. Izgaraların Boyutlandırılması Bir ızgara çubuklarının şematik görünümü Şekil 2.10. Izgara çubuklarının şematik görünümü 49
2.5.3. Izgaraların Boyutlandırılması Izgaraların boyutlandırılmasında kullanılan en temel bağıntılar: B = (n+1).w + n.d B ı = (n+1).w Burada: B: ızgara veya kanal genişliğini, (m) B ı : ızgara boşlukları arasındaki boşlukların toplam uzunluğunu, (m) n: ızgaradaki çubuk sayısını, w: ızgara çubukları arasındaki boşluk uzunluğunu, (m) d: ızgara çubuk kalınlığını, (m) 50
2.5.3. Izgaraların Boyutlandırılması Izgara çubukları, kanal tabanına belirli bir α açısı ile yerleştirilmektedir. Şekil 2.11. Izgara çubuklarının uzunluğu ve kanal kesitindeki şematik gösterimi 51
2.5.3. Izgaraların Boyutlandırılması Izgaraların boyutlandırılmasında çubuk uzunluğunun aşağıdaki bağıntıyla hesaplanması mümkündür. Burada: H: ızgara ve kanal yüksekliği, (m) L: ızgaradaki çubuk uzunluğu, (m) α : ızgara çubuklarının kanal tabanına yerleştirilme açısı 52
2.5.3. Izgaraların Boyutlandırılması Izgaraların boyutlandırılmasında ızgara çubukları arasındaki hızın 0.4-1.2 m/s arasında olması istenir. Bu hızın 0.4 m/s den küçük olması durumunda su/atıksu ortamındaki katı partiküller çökelir. Ayrıca su hızının 1.2 m/s den büyük olması durumunda da ızgarada tutulması gereken partiküllerin ızgarayı aşması söz konusudur. 53
2.5.3. Izgaraların Boyutlandırılması Izgaranın çubukları arasındaki su hızı aşağıdaki bağıntı yardımıyla hesaplanır. Burada: V ızg : ızgara çubukları arasındaki su hızı, (m/s) Q: debi, (m 3 /s) B ı : ızgara boşlukları arasındaki boşluk mesafesi, (m) h su : ızgaradaki su yüksekliği, (m) göstermektedir. 54
2.5.3. Izgaraların Boyutlandırılması Bazı endüstriyel atıksuların arıtımında kaba ızgaralar yeterli olmayabilir. Bu durumda kaba ızgaralardan sonra ince ızgaralar boyutlandırılır. Kaba ızgaralarda izlenen metot ince ızgaraların boyutlandırılmasında kullanılabilir. Aralarındaki fark ince ızgaralardaki çubuk aralığının daha küçük olmasıdır (10-25 mm). Diğer tüm kabuller ince ızgaralar içinde geçerlidir. 55
2.5.4. Izgaralardaki yük kayıplarının hesaplanması Izgaralardaki yük kaybı Kirschmer tarafından geliştirilen ve aşağıda verilen bağıntı ile hesaplanabilir. Burada: h k : yük kaybı, (m) : şekil katsayısı (0.76-2.42 değişen çubuk şekline bağlı bir katsayı, Şekil 2.12.) d: akış yönüne dik yöndeki ızgara çubuk kalınlığı, (m) w: ızgara çubukları arasındaki uzaklık, (m) V: ızgara yaklaşım kanalındaki hız, (m/s) α: ızgara çubuklarının yatayla yaptığı açı, (derece) 56
2.5.4. Izgaralardaki yük kayıplarının hesaplanması Şekil 2.12. Izgara çubuklarının en kesitleri Barlar arası ortalama hız 0.6-1.0 m/s İzin verilebilen maksimum hız 1.2-1.4 m/s İzin verilebilen maksimum h k = 15 cm 57
2.5.4. Izgaralardaki yük kayıplarının hesaplanması Izgaralardaki yük kaybını Chain Belt Company tarafından geliştirilen ve hız farkları şeklinde ifade edilebilen bir bağıntı olarak yazmak mümkündür. 1 V h k 0.7 Burada: 2 s V 2g h k : yük kaybı, (m) 2 V: ızgara yaklaşım kanalındaki hız, (m/s) 0.3-0.5 m/s kanalda çökelmeyi önlemek için. V s : ızgara çubukları arasındaki su hızı, (m/s) 0.7: Türbülans ve ölü alanları dikkate alarak alan sabit katsayısı 58
2.5.4. Izgaralardaki yük kayıplarının hesaplanması Izgaralarda oluşan yük kaybının bazı literatürlerde 5 ile 10 cm arasında, bazı literatürlerde ise 7 ile 15 cm arasında olması gerektiği belirtilmiştir. Ancak, ızgara ünitelerinde hidrolik yük kaybının 15 cm yi geçmemesi istenmektedir. Izgara ünitelerinde, yaklaşım kanalının tabanının ızgara kanalının (ızgara çubuklarından sonraki kanal kısmından) tabanından 5-10 cm daha alçakta inşa edilmesi hidrolik yük kaybının karşılanması açısından uygun bir inşa şekli olmaktadır. 59
2.5.4. Izgaralardaki yük kayıplarının hesaplanması Bar ızgarada, barlar arası yük kaybı; V : Yaklaşma hızı, K 1 : Tıkanma katsayısı, Temiz ızgarada K 1 = 1 Tıkanmış ızgarada m h K 1 xk 2 xk 2 V 2g : Maksimum tıkanmaya yol açabilecek su geçişindeki kesit alanı yüzdesi % 60 elle temizlemede, % 90 mekanik temizlemede, 3 K 1 100 m 2 60
2.5.4. Izgaralardaki yük kayıplarının hesaplanması w: Barlar arası açıklık, d: Bar genişliği, l: Bar kalınlığı, h: Suya batan derinlik, 61
2.5.4. Izgaralardaki yük kayıplarının hesaplanması 1 2 1 w/( w d) 4 w h 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.4 2.0 3.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 230 48 17.4 7.7 3.75 1.87 0.9 0.4 0.13 0.01 221 46 16.6 7.4 3.6 1.80 0.88 0.39 0.13 0.01 199 42 15 6.6 3.2 1.6 0.8 0.36 0.13 0.01 164 54 12.2 5.5 2.7 1.34 0.66 0.31 0.12 0.02 149 31 11.1 5.0 2.4 1.2 0.61 0.29 0.11 0.02 137 28.4 10.3 4.6 2.25 1.15 0.58 0.28 0.11 0.03 134 27.4 9.9 4.4 2.2 1.13 0.58 0.28 0.12 0.4 132 77.5 10.0 4.5 2.24 1.17 0.61 0.31 0.15 0.6 Birimler metrik sistemdedir. 62
3. Elekler Eleklerin gözenek boşlukları 2.3 ila 6.0 mm arasında değişir. 2.3 mm den daha küçük aralığa sahip elekler de ön arıtım amacıyla kullanılmaktadır. Ayrıca dönen tambur şeklindeki elekler de uygulama alanı bulmaktadır. Tel veya kumaş örgüden oluşan eleklerin delik çapları veya birbirlerine çok yakın tel veya çok ince çubuklardan meydana gelen açıklıkları, genelde 0.02 mm den daha büyüktür. 63
Şekil 3.1. Elekler 64
3.1. Sabit elekler Sabit eleklerin evsel atıksuların arıtımına uygulanması sonucunda BOİ ve AKM konsantrasyonlarında %20 ile 35 arasında giderim sağlanır. Sabit elekler özellikle ön arıtım sürecinde tercih edilirler. Bu özellikle mevcut küçük tesislerin verimlerinin arttırımın da önem kazanır. Uygulanan elek ortamı delikli plakalardan, özel tel veya kumaş örgüden veya birbirine çok yakın çubuklardan meydana gelir. 65
3.1. Sabit elekler Geçmişte, sabit elekler, ikincil arıtımdan önce ön çökeltme havuzlarının yerine veya atıksuyun alıcı ortama boşaltılmasından önce kullanılmışlardır. Günümüzde ise, birçok yerde uygulama alanı bulmaktadırlar. Geçmişte kullanılan sabit elekler ham atıksu AKM konsantrasyonunda %5 ila 10 arasında azalma sağlarken günümüzde 0.8 ila 1.5 mm boşluğa sahip sabit elekler %25 ila 35 arasında AKM giderimi vermektedirler. 66
3.1. Sabit elekler Bu değer bazı uygulamalarda %60 a kadar çıkabilmektedir. Ön çökeltme havuzları ile kıyaslandıklarında, aynı verime (%50 ila 60) sahip oldukları görülür. Elekten geçirme sırasında atıksuya kazandırılan 2 mg/l civarındaki çözünmüş oksijen miktarı, yağ ve gres giderimine ve biyolojik arıtıma katkıda bulunur. 67
3.2. Dönen Tambur Elekler Dönen tambur elekler Şekil 3.2 de de görüldüğü üzere sürekli olarak temizlenirler. Şekil 3.2. Dönen tambur eleğin en kesiti 68
3.2. Dönen Tambur Elekler Elek, silindir şeklinde dönen bir tamburdan ibarettir. Bu tamburun çevresi özel tel veya kumaş örgü ile çevrelenmiştir. Malzeme olarak, genelde, paslanmaz çelik, naylon veya polyester kullanılmaktadır. Açıklıklar 0.02 ila 3 mm arasındadır. Bazı özel endüstriyel atıksuların arıtımında kullanılan ve boşlukları 0.005 mm olan dönen elekler de mevcuttur. 69
3.2. Dönen Tambur Elekler Dönen eleklerin bazı tiplerinde, atıksu tamburun ortasından girer ve radyal yönde ızgara örtüsüne doğru hareket eder. İri maddeler örtünün iç tarafında kalır. Diğer tiplerindeki akım şekli ise çevreden merkeze doğrudur. Tambur dönerken, örtü, üst taraftaki su püskürtme cihazı ile yıkanır. Yıkama zamanı, iki taraftaki diferansiyel basınç farkı yardımıyla saptanır. Örtü yıkama suyunun boşluklardan girmesine izin verecek yapıya sahiptir. 70
3.2. Dönen Tambur Elekler Geri yıkama sistemi, otomatik olarak artan diferansiyel basınç (yük kaybı) tarafından harekete geçirilir. Yük kaybı normal değerine indirildiğinde, yıkama sistemi durdurulur. Yıkama sisteminin çalıştırılmasında iletkenlik ölçen elektrotlar da kullanılmaktadır. Yıkama suyu toplanır ve arıtıma tabi tutulmak üzere tesise gönderilir. 71
3.2. Dönen Tambur Elekler Dönen tambur eleklerin olumlu yanlarından birisi de, düşük yük ve enerji gerektirmeleridir. Izgarada oluşan yük kaybı 0.30 ila 0.50 m arasında değişir. Bu değere giriş ve çıkış yapıları da dahildir. Eleğin kendisinde oluşan maksimum yük kaybı 0.15 m dir. 72
3.2. Dönen Tambur Elekler Dönen elekler, özellikle havalandırmalı lagünler gibi ikincil arıtım çıkış sularının cilalanması amacı ile de yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar. Bazı özel tipleri stabilizasyon havuzlarının çıkış suyundaki alglerin gideriminde de kullanılmaktadır. 73
3.2. Dönen Tambur Elekler Dönen tambur eleklerin verimini etkileyen parametreler, giriş katı madde konsantrasyonu, hidrolik işletme yükü ve katıların biyolojik özellikleridir. İkincil derece de öneme sahip olanlar ise örtünün dokusu, tamburun dönme hızı ve ham atıksuyun özellikleridir. 74
3.2. Dönen Tambur Elekler Eleğin verimi, atıksudaki AKM konsantrasyonunun salınımına duyarlı olmakla beraber, genelde, %50 nin üzerindedir. 0.02 mm açıklıklara sahip eleklerde elde edilen AKM giderme verimi %57 ila %89, 0.035 mm lik eleklerde ise %55 ila %73 arasındadır. AKM gideriminden dolayı önemli ölçüde BOİ giderimi de söz konusudur. Eleklerden önce yumaklaştırma işlemi verimi arttırıcı bir unsur gibi görünmekle beraber, yumakların ızgara içerisinde kırılma eğilimleri fazladır. 75
3.3. Dönen Tambur Eleklerin Tasarım Esasları Tablo 3.1. İkincil arıtma çıkış suyuna uygulanan dönen tambur elekler için tipik tasarım parametreleri ve değerleri Parametre Tambur hızı (dev/dak) Tambur yüzey alanı (m 2 ) Açıklıklar (mm) Hidrolik yük (m 3 /m 2.dak) 0.02 mm kumaş örtü için 0.035 mm kumaş örtü için Geri yıkama suyu debisi (% toplam debi) Geri yıkama suyu basıncı (psi) Yük kaybı (cm) Değer 0.7-4.3 4.37-65.03 0.02-0.035 0.407 0.541 3-6 20-80 7.62-15.24 76
3.3. Dönen Tambur Eleklerin Tasarım Esasları Örtüsü 0.02 ila 0.036 mm açıklıklara sahip dönen tambur elekler için önerilen hidrolik yükleme hızı 0.7 ila 2.2 m 3 /m 2.gün arasındadır. Dönen tambur elekler, tambur hızını ve geri yıkama suyu debisini otomatik olarak ayarlayan yük kaybı cihazları ile donatılırlar. Örtüden geçiş sırasında oluşan yük kaybı aşağıda verilen bağıntı ile hesaplanabilir. 77
3.3. Dönen Tambur Eleklerin Tasarım Esasları Eleklerde/ ince ızgaralarda yük kaybı: h k C 1 (2 g) Q A C: Deşarj katsayısı 0.6 (temiz ızgarada), Q: Debi, m 3 /s A: Suya batmış açıklık alanı, m 2 g: Yerçekimi ivmesi, m/s 2 2 A = Toplam açıklık genişliği x (derinlik 1/3 x su yüksekliği) İzin verilen maksimum h k = 0.8-1.4 m (çok ince ızgaralarda) İzin verilen maksimum h k = 1.2-2.1 m (ince ızgaralarda) 78
3.3. Dönen Tambur Eleklerin Tasarım Esasları Örtü üzerinde birikme ve çamur oluşumu yük kaybını arttırır. Çamur büyümesi örtüye yakın yerleştirilmiş ultraviyole ışınları üreten cihaz ile kontrol edilmektedir, ancak bu durumda plastik malzeme kullanılmamalıdır. Çamuru elimine etmek için uygulanan diğer bir yöntem de klorlamadır, ancak bu durumda polyester malzeme uygulanmalıdır. 79
3.3. Dönen Tambur Eleklerin Tasarım Esasları Metal veya naylon örtüye sahip dönen ızgaralar klor ile temizlenecekse, ızgara ünitesi devreden çıkartılmalıdır. Yağ ve gres birikimi söz konusu ise, metal yüzeylerde basınçlı buhar, plastik ve naylon yüzeylerde ise sıcak su kullanılabilir. 80
Screenings Traveling Screen 81
82
83
93
94
95
96
97
98