ÇAMUR FİLTRASYONU SLUDGE FILTRATION



Benzer belgeler
Selçuk Üniversitesi, Çevre Müh. Bölümü, Kampus, Konya

T.C. NECMETTĠN ERBAKAN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK VE MĠMARLIK FAKÜLTESĠ, ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ, AKADEMĠK YILI ÖĞRETĠM PLANI / T.

TEKSTĐL ENDÜSTRĐSĐ ATIKSUYUNUN ARDIŞIK KESĐKLĐ BĐYOREAKTÖR (AKR) ĐLE ARITILMASINDA OPTĐMUM ŞARTLARININ BELĐRLENMESĐ

DEMİR ELEKTROTLU REAKTÖRDE KOİ, FOSFAT, RENK VE BULANIKLIK GİDERİMİ Tuba ÖZTÜRK a, Sevil VELİ b, Anatoli DİMOĞLO c, M.

AKTS/ ECTS KREDĠ/ CREDITS

2014 MÜFREDATI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI

PORTAKAL KABUĞU-ASİDİK SU KARIŞIMININ FİLTRASYONUNDA BUĞDAY KEPEĞİNİN SÜZME YARDIMCI MADDESİ OLARAK KULLANILMASI

TEKSTİL VE METAL SANAYİ ARITMA ÇAMURLARININ SUSUZLAŞTIRMA İŞLEMLERİNİN İNCELENMESİ

T.C. NEVŞEHİR HACI BEKTAŞ VELİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EĞİTİM-ÖĞRETİM PLANI I. YIL

ELEKTROFİLTRE TASARIMINDA YENİ BİR YAKLAŞIM

ADAPAZARI KENTSEL ATIKSU ARITMA TESĐSĐ ATIKSUYUNUN KARAKTERĐZASYONUNUN ĐNCELENMESĐ VE DEĞERLENDĐRĐLMESĐ

ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRDE AKTİF ÇAMURUN ÇÖKELEBİLİRLİĞİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ. Engin GÜRTEKİN 1, *

MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ I. YIL

1. YARIYIL 2. YARIYIL. No Ders Kodu Ders Adı T U Kredi ECTS No Ders Kodu Ders Adı T U Kredi ECTS Atatürk İlkeleri ve İnkılap Tarihi I

İLERİ ARITIM YÖNTEMLERİNDEN FENTON REAKTİFİ PROSESİ İLE ENDÜSTRİYEL BİR ATIK SUYUN ISLAK HAVA OKSİDASYONU

MJS Sünger Filtre İle Çamur Yoğunlaştırmada Ozonun Etkisi ve Maliyet Analizi

ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ÇAMUR YOĞUNLAŞTIRMA. 09 Aralık Doç. Dr. Eyüp DEBİK

ÖZGEÇMİŞ. : Neslihan Yazıcı SEMERCİ. Doğum Tarihi : Bölümü, Kuyubaşı-İstanbul. Tel : /292. Fax :

Electronic Letters on Science & Engineering 1(1) 2005 Available online at

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

Sünger filtre ile çamur yoğunlaştırma

ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRDE SÜT ENDÜSTRİSİ ATIKSULARININ BİYOLOJİK ARITIMI

TEKĠRDAĞ ĠLĠ ARITMA ÇAMURLARININ DEĞERLENDĠRĠLMESĠ ÇALIġTAYI

Curriculum Vitae. Department of Environmental Engineering. Papers published in international journals indexed in SCI:

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS PLANLARI

ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KODLU TEMEL ĠġLEMLER-1 LABORATUVAR DERSĠ DENEY FÖYÜ

BİYOLOJİK YÖNTEMLE ARITILAN KENTSEL ATIK SULARIN YENİDEN KULLANIMI İÇİN NANOFİLTRASYON (NF) YÖNTEMİNİN UYGULANMASI

HURMA (ANTALYA) ATIKSU ARITMA TESİSİNİN PERFORMANSININ MODELLENMESİ * Modelling Performance Of Hurma Waste Water Treatment Plant

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 1 sh. 1-9 Ocak 2002 KOT BOYAMA TEKSTİL ATIKSUYUNDA KALICI KOİ'NİN BELİRLENMESİ

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS PLANLARI

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl

İnegöl OSB Müdürlüğü Atıksu Arıtma, Çamur Kurutma ve Kojenerasyon Tesisleri 6/3/2016 1

YEMEK ATIKLARINDAN BİYOGAZ ÜRETİMİ

ULEKSİTİN SO 2 İLE DOYURULMUŞ SULARDA ÇÖZÜNMESİNDEN ELDE EDİLEN SÜSPANSİYONLARIN ÇAPRAZ-AKIŞ MİKROFİLİTRASYONU

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

Kirlenmiş Saha Temizleme ve İzleme Teknik Rehberi Prof. Dr. Kahraman Ünlü O.D.T.Ü. Çevre Mühendisliği Bölümü

AISI 303 OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENMESİNDE KESME HIZI VE İLERLEMENİN TALAŞ BİÇİMİNE ETKİSİ

ARITMA ÇAMURUNDAN BİYOGAZ ÜRETİMİ VE ENERJİ TASURRUFU

FENOLÜN SULU ÇÖZELTİSİNİN DAMLAMALI YATAKLI REAKTÖRDE KATALİTİK ISLAK HAVA OKSİDASYONU

DİĞER ARITMA PROSESLERİ

AYÇİÇEK YAĞI ÜRETİMİ YAN ÜRÜNLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

YEMEKLİK YAĞ SANAYİ PROSES ATIKSULARININ KİMYASAL - BİYOLOJİK ARITIMI

2017 MÜFREDATI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI. Ders Kodu Ders Adı (Türkçe) Müf.No T P K AKTS Tip Op.

ATIKSU KARAKTERİZASYONU Genel. Dr. A. Saatçı

1. Çamur Susuzlaştırma

Çevre Kimyası 1, Örnek Çalışma Soruları

KADMİYUM İÇEREN ATIK SULARIN İLERİ ARITIMINDA SU MERCİMEĞİ (LEMNA MINOR) BİTKİSİNİN KULLANILMASI *

DEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING MASTER OF SCIENCE PROGRAM IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING

ULEKSİTİN SO 2 İLE DOYURULMUŞ SULARDA ÇÖZÜNMESİ SONUCU ELDE EDİLEN SÜSPANSİYONLARIN ÇAPRAZ AKIŞ MİKROFİLTRASYONU

ŞEKİL LİSTESİ... ix TABLO LİSTESİ... xxxi MEVCUT TESİSLERİN İNCELENMESİ (İP 1)... 1

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen

RAPOR. O.D.T.Ü. AGÜDÖS Kod No: Kasım, 2008

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ PĐLOT ÖLÇEKLĐ BATIK MEMBRAN SĐSTEMLERĐ ĐLE ĐÇME SUYU ARITIMI. YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Müge AKDAĞLI

Yrd. Doç. Dr. Kozet YAPSAKLI

ATIKSU ARITIMI YILİÇİ UYGULAMASI (1+2) Bahar 2012

1.SINIF 1. DÖNEM DERS MÜFREDATI

KİNETİK MODEL PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİNDE KULLANILAN OPTİMİZASYON TEKNİKLERİNİN KIYASLANMASI

AKARSULARDA KİRLENME KONTROLÜ İÇİN BİR DİNAMİK BENZETİM YAZILIMI

Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 2012, Koç Üniversitesi, İstanbul

ÇEVRESEL TEST HİZMETLERİ 2.ENVIRONMENTAL TESTS

FİLTRASYON. Şekil 4.1. Bir kum filtresinin kesit görünümü 1 GENEL BİLGİ

C6 Mugla White

C5 Mugla White

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Ford Otosan İhsaniye Otomotiv MYO

ESTIMATION OF EFFLUENT PARAMETERS AND EFFICIENCY FOR ADAPAZARI URBAN WASTEWATER TREATMENT PLANT BY ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

Murat Nehri (Elazığ) nin Bazı Fizikokimyasal Parametreler Açısından Su Kalitesinin Belirlenmesi

Calacatta Oro

ÖNSÖZ TES ARITMA TES ARITMA FOREWORD TES ARITMA TES ARITMA

Proses Analizörleri ile Atıksu Arıtma Tesislerinde Enerji Verimli Kontrol Örnek Uygulamaları /

Dr. Ece Ümmü DEVECİ ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ. Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl Lisans Çevre Mühendisliği Mersin Üniversitesi 1998 Yüksek Lisans

İÇİNDEKİLER SI BASKISI İÇİN ÖN SÖZ. xvi. xxi ÇEVİRİ EDİTÖRÜNDEN. BÖLÜM BİR Çevresel Problemlerin Belirlenmesi ve Çözülmesi 3

Tunceli Evsel Atıksu Arıtma Tesisinin Arıtma Etkinliğinin Değerlendirilmesi

ÇAM KOZALAĞININ PİROLİZİ İLE ELDE EDİLEN KATI ÜRÜNÜN AKTİF KARBON OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

ÇANAKKALE-ÇAN LİNYİTİNİN KURUMA DAVRANIŞI

Anaerobik yöntemle stabilize edilen kentsel nitelikli arıtma çamurların nihai bertaraf açısından değerlendirilmesi

ARITMA ÇAMURLARININ YOĞUNLAġTIRILMASI VE SU ALMA ĠġLEMLERĠ

Lisans Kimya Çukurova Üniversitesi Yüksek Lisans Çevre Mühendisliği Çukurova Üniversitesi 1997

Lineer Alkil Benzen Sülfonik Asit (LABSA) İçeren Sentetik Atıksuyun Membran Biyoreaktör (MBR) Sisteminde Arıtımı

TÜRKİYE DE SU POTANSİYELİ VE ATIKSULARIN GERİ KULLANIMI

KİMYASAL ARITMA İŞLEMİ GÖRMÜŞ EVSEL ATIKSULARIN MEMBRAN PROSESLERLE ARITMAYA UYGUNLUĞUNUN İNCELENMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ. Melis KONUK ( )

ARİFE ÖZÜDOĞRU Şube Müdürü V.

Tekstil ürünlerinin çevresel ayakizi. Yaşam Döngüsü Analizi (YDA) ve EcoTool un sunumu

Biyolojik Çamurların Elektro-Oksidasyon Prosesi ile Şartlandırılması

ELEKTROKOAGÜLASYON İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOYAR MADDELERİN GİDERİLMESİ

10. KONSOLİDASYON. Konsolidasyon. σ gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve deformasyon yaratır (gözeneklerden su dışarı çıkar).

KTÜ MERKEZ KAMPÜS ATIK SULARININ AKTİF ÇAMUR YÖNTEMİ İLE ARITIMINDA BİR GRAFİK YÖNTEM UYGULAMASI.

İYC MADENCİLİK SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. NE AİT MUĞLA - FETHİYE YÖRESİ BEJ TÜRÜ KİREÇTAŞININ FİZİKO-MEKANİK ANALİZ RAPORU

Arıtma çamuru nedir?

ORGANİZE SANAYİ BÖLGELERİNDE ATIKSU ARITIMI: BURSA DAN BİR O.S.B. ÖRNEĞİ

PETROKİMYA KOMPLEKSİ ARITMA ÇAMURLARININ EKSTRAKSİYONU

SU ARITMA TESİSLERİNDE HAVALANDIRMA

KESİKLİ İŞLETİLEN PİLOT ÖLÇEKLİ DOLGULU DAMITMA KOLONUNDA ÜST ÜRÜN SICAKLIĞININ SET NOKTASI DEĞİŞİMİNDE GERİ BESLEMELİ KONTROLU

TEHLİKELİ ATIK ÖN İŞLEM TESİSLERİ

Araştırma Makalesi / Research Article

Mikrofiltrasyon işleminin zeytinyağı endüstrisi atıksularına uygulanabilirliği

ELBİSTAN LİNYİTİ VE ATIKLARIN BİRLİKTE SIVILAŞTIRILMASI

KATI ATIK DEPOLAMA SAHASI GENÇ SIZINTI SULARININ ÖN ARITIMI. Selami APAYDIN, Tuba ERTUĞRUL, Ali BERKTAY

Derece Alan Üniversite Yıl

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 2 Sayı: 3 sh Ekim 2000

Transkript:

TMMOB Çevre Mühendisleri Odası V. ULUSAL ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ ÇAMUR FİLTRASYONU Hande Yükseler 1, Özge Yılmaz 2, Ülkü Yetiş 3, İsmail Tosun 4 (1) Arş. Gör., Çevre Mühendisi, ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü, yhande@metu.edu.tr (2) Çevre Mühendisi, ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü, ozge_ylmz@yahoo.com (3) Prof. Dr., Öğretim Görevlisi, ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü, uyetis@metu.edu.tr (4) Prof. Dr., Öğretim Görevlisi, ODTÜ Kimya Mühendisliği Bölümü, itosun@metu.edu.tr ÖZET Su ve atıksu arıtma tesislerinde uygulanan çeşitli biyolojik ve kimyasal prosesler sonucunda oluşan ve içinde yüksek oranda su ile birlikte, çeşitli kirleticiler bulunduran çamurların, çevreye en az zarar verecek şekilde bertaraf edilmesi gerekmektedir. Çamurların susuzlaştırılması amacıyla kullanılan yöntemlerin en başında vakum veya basınç filtrasyonu gelmektedir. Çamurların filtre edilebilir ya da susuzlaştırılabilirliğini ölçmek için; özgün kek direnci, kılcal emme süresi ve belirli miktarda süzüntü elde edilmesi için gerekli süre gibi parametreler kullanılmaktadır. Temelde hemen hemen aynı olan bu üç parametreden özgün kek direnci, çamurdaki katı tanecik konsantrasyonuna bağımlı olmaması sebebiyle tercih edilmekte ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Özgün kek direncinin belirlenmesinde; çamur örneği bir süzme ortamı ya da malzemesi üzerinden süzülmekte ve zamana karşı elde edilen süzüntü hacmi verisi, parabolik filtrasyon denkleminin doğrusallaştırılmış haline oturtulmaktadır. Bu çalışmada, Ankara Sincan Evsel Atıksu Arıtma Tesisi aktif çamur ünitesi geri dönüşüm hattından alınan aktif çamur örneği ile bir dizi vakum filtrasyon testi yapılmıştır. Deneylerde, Buchner hunisi kullanılmış ve zamana karşı süzüntü suyu hacmi izlenmiştir. Aynı çamur için, değişik çapta ve gözeneklilikteki filtre kağıtları kullanılarak gerçekleştirilen testler sonucunda; parabolik filtrasyon denkleminin aynı çamur için farklı özgün kek direnci değerleri verebileceğinin göstermiştir. Bu sonuçlar, özgün kek direncinin aktif çamur filtrasyonunu doğru karakterize eden bir parametre olmadığını açıkça göstermiştir. Anahtar Kelimeler: çamur filtrasyonu, özgün kek direnci, süzme ortamı direnci, parabolik filtrasyon denklemi, aktif çamur ABSTRACT SLUDGE FILTRATION Process sludges resulting from various biological and chemical processes in water and wastewater treatment plants contain water and certain amounts of organic and/or chemical materials and pollutants and has to treated so as to give minimum impact to the environment upon their disposal. Filtration (vacuum or pressure) is one of the most commonly used methods to separate the water and organic and/or chemical materials within the sludge. To assess the filterability or dewaterability of sludges, parameters like specific cake resistance, capillary suction time and Buchner funnel filtration time is used. Although basically the three parameters are the same; specific cake resistance is preferred in sludge characterization since it

does not depend on solid concentration. In order to evaluate specific cake resistance, the sludge sample is filtered through a filter paper or a cloth and the volume of filtrate collected with time is inserted into the linearized form of the parabolic filtration equation. In this study, vacuum filtration tests with activated sludge taken from the recycle line of activated sludge unit of Ankara Sincan Municipal Wastewater Treatment Plant are performed. In the experiments, Buchner funnel apparatus is used and the filtrate volume collected with time is monitored. Experiments revealed that changing the diameter and the type of the filter paper yields different specific cake resistance values from the parabolic filtration equation for the same sludge. These results undoubtfully show that specific cake resistance is not a correct parameter to characterize filtration of activated sludge. Keywords: sludge filtration, specific cake resistance, filter medium resistance, parabolic filtration equation, activated sludge GİRİŞ Atıksu arıtma tesislerinde biyolojik arıtım prosesleri sonucunda ortaya çıkan biyolojik çamur çok miktarda su ve çeşitli kirletici unsurlar içermekte ve nihai bertarafı öncesinde, su içeriğinin mümkün olduğunca azaltılması gerekmektedir. Yoğunlaştırma sonrası su içeriği hala yüksek olan çamurun, susuzlaştırılması gerekmektedir. Bu amaçla, çamur susuzlaştırılması ana başlığı altındaki; vakum ya da basınç filtrasyonu, santrifüjleme, kurutma yatakları gibi teknikler uygulanmaktadır. Bu tekniklerin en başında, vakum filtrasyonu gelmektedir. Evsel atıksuların arıtımıyla oluşan biyolojik çamur içindeki katı madde yüzdesini, vakum filtrasyonu ile tipik olarak %5-1 dan %25-3 a kadar arttırmak mümkün olmaktadır. Ancak; genel olarak vakum filtrasyonu işleminin verimi, susuzlaştırılan çamurun özelliklerine bağlı olarak değişmektedir. Çamurun; selüloz içeriği, ph sı, taneciklerin elektriksel yükü, organik madde içeriği, bağlı su miktarı, katı tanecik konsantrasyonu, katı taneciklerin mekanik mukavemeti vb. pekçok parametre, çamurun susuzlaştırılabilirliğini etkilemektedir (Lo ve diğerleri, 21). Çok sayıda değişkenin etkilediği susuzlaştıralabilirlik, yaygın olarak; belirli miktarda süzüntü elde edebilmek için gereken süre, kılcal emme süresi (CST) ve özgün kek direnci parametreleri ile karakterize edilmektedir. Her üç parametre de temelde aynı olmakla birlikte; özgün kek direnci, çamurdaki katı tanecik konsantrasyonuna bağımlı olmaması nedeniyle çamur karakterizasyonu için tercih edilmektedir (Gale, 1967; Kavanagh, 198; Christensen ve Dick, 1985a, 1985b). Özgün kek direnci, "Buchner" hunisi kullanılarak yapılan deney sonuçlarının, parabolik filtrasyon denklemi ile değerlendirilmesiyle elde edilmektedir. Özgün kek direnci, filtrasyon literatüründe ilk defa Ruth (1933) tarafından tanımlanmıştır. Bu tanımın aktif çamur filtrasyonuna uygulanması ise, ilk olarak Coackley ve Jones (1956) tarafından gerçekleştirilmiştir. PARABOLİK FİLTRASYON DENKLEMİ: ÇIKARIMI VE VARSAYIMLAR Filtrasyon literatüründe özgün kek direnci kavramı ilk defa Ruth (1933) tarafından ortaya atılmıştır. Ruth, Ohm Kanunu (Akım = Voltaj / Direnç) ile filtrasyon arasında benzerlik kurarak, süzüntü akış hızına karşı gösterilen direncin kek ve süzme ortamı dirençlerinin toplamına eşit olduğunu varsaymıştır. Parabolik filtrasyon denklemi ise Ohm Kanunu ile kütle denkliğinin birlikte düşünülmesi sonucu elde edilmiştir: t V µ c α µ Rm V + 2A P AP = 2 (1) burada; 412

t = zaman (sn) V = süzüntü hacmi (ml) µ = süzüntü viskozitesi (N.s/m 2 ) w = aktif çamur MLSS konsantrasyonu (mg/l) A = süzmede etkin alan (m 2 ) P = uygulanan vakum (Pa) R = özgün kek direnci (m/kg) R f = süzme ortamı direnci (1/m) veya kısaca, t V bv + a = (2) yazılabilmektedir. Buradaki a ve b terimleri şu şekilde tanımlanmaktadır: a µ Rm AP = (3) µ c α = 2A P b 2 Denklem 2 den de görüleceği gibi, t/v'nin V'ye karşılık çizilmesiyle elde edilecek doğrunun eğimi b'ye, doğrunun t/v eksenini kestiği nokta ise a'ya eşittir (Şekil 1). Çizilen doğrudan b değerinin elde edilmesiyle özgün kek direnci, 2 2A bp α = µ C (5) olarak hesaplanır. Aktif çamur için özgün kek direnci değeri, genellikle 1 13 ile 1 14 m/kg arasında olarak rapor edilmektedir (Tchobanoglous, 1979). (4) Şekil 1. Parabolik filtrasyon denkleminden a ve b parametrelerinin bulunması. 413

Aktif çamurun susuzlaştırılabilirliğine ilişkin olarak, parabolik filtrasyon denklemi uygulanıp, özgün kek direnci hesaplanırken süzme ortamı direnci genellikle ihmal edilmektedir. Oysa; başta aktif çamur olmak üzere çeşitli çamurların susuzlaştırılması ya da filtrasyonu için, t/v nin V ye karşı çizilmesiyle her zaman doğru elde edilememekte veya doğru elde edilse bile doğrunun t/v eksenini kestiği nokta negatif olmaktadır (Tosun ve diğerleri, 1993). Kesenin negatif olması, süzme ortamı direncinin negatif olması demektir ki, bu da olanaksızdır. Dolayısıyla, parabolik filtrasyon denklemi uygulanabilir olmamaktadır. Çeşitli araştırmacılar, parabolik filtrasyon denklemine alternatif başka pekçok filtrasyon modeli geliştirmişlerse de; çevre mühendisliği uygulamalarında, parabolik filtrasyon denklemi ya da özgün kek direnci çok yaygın olarak kullanılmaya devam etmektedir. Parabolik filtrasyon denkleminin bu zayıflığı, çeşitli varsayımlara dayanmaktadır (Tien ve diğerleri, 21; Lee ve Wang, 2). Bunlar; katı taneciklerin hızının ihmal edilebilir olması, sıvı akış hızının Darcy Kanunu ile tarif edilebileceği, çamur keki özelliklerinin (boşluluk ve geçirgenlik) sadece basınç gerilmesine bağlı olması, süspansiyon-kek interfazının hareketli oluşunun ihmal edilebilir olması ve katı tanecikler arasında noktasal etkileşimin bulunmasıdır. Ancak, yapılan bu varsayımlar aktif çamur filtrasyonu için geçerli görünmemektedir. Şöyle ki: taneciklerin hareketli olmadığı koşulda çamurda sıkışma söz konusu olamaz, aktif çamuru oluşturan katı tanecikler için noktasal etkileşim mümkün olamaz. Bu varsayımlar; aktif çamur gibi karmaşık bir yapıya sahip, susuzlaştırılmaya karşı yüksek bir direnç gösteren ve bünyesinde büyük miktarlarda taneciklere bağlı su içeriği bulunduran bir yapı için geçerli olamaz (Lee ve Wang, 2). Bu sebeple, parabolik filtrasyon denkleminin aktif çamur susuzlaştırmasını doğru bir şekilde yansıtabilmesi için dayandığı varsayımlar gözden geçirilmeli ve gerekli düzenlemeler yapılmalıdır. Bu çalışmanın amacı, aktif çamur filtrasyonu için parabolik filtrasyon denkleminin uygulanabilirliğinin sorgulanması ve yukarıda işaret edilen tartışmalı hususun araştırılmasıdır. Aynı aktif çamur örneği için; farklı süzme ortamı boyutu, farklı süzme ortamı gözenek büyüklüğü ve farklı süzme basıncı değerleri için filtrasyon testleri gerçekleştirilmiş ve elde edilen verilerin parabolik filtrasyon denklemine uygunluğu araştırılmıştır. YÖNTEM Malzemeler Deneyler sırasında kullanılan 1 g/l katı madde derişimli aktif çamur, bir seferde, Ankara Sincan Evsel Atıksu Arıtma Tesisi Aktif Çamur Ünitesi geri dönüşüm hattından alınmıştır. Süzme ortamı olarak Whatman 4, 41 ve 42 numaralı filtre kağıtları kullanılmıştır. Filtre kağıtlarının gözenek boyutları Tablo 1 de verilmiştir. Süzme ortamı alan büyüklüğünün ya da çapının etkisini gözlemleyebilmek için, 47 mm ve 9 mm çaplarında filtre kağıtları kullanılmıştır. Tablo 1. Süzme Ortamı Özellikleri Süzme Ortamı Gözenek Boyutu (µm) Whatman 4 8 Whatman 41 2-25 Whatman 42 2.5 414

Deneysel Metodlar Aktif çamur filtrasyonu, laboratuar koşullarında Buchner hunisi kullanılarak gerçekleştirilmiş ve bilinen hacimli çamur örneği süzülerek, toplanan süzüntü hacmi zaman karşı izlenmiştir. Kullanılan düzenek Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2. Vakum Filtrasyon Düzeneği Süzme ortamı çapının çamur filtrasyonuna etkisini gözlemleyebilmek için yapılan deneylerde, karşılaştırılabilir sonuçlara ulaşabilmek için birim alana düşen katı madde miktarı sabit tutulacak şekilde çamur hacmi filtrasyona tabi tutulmuştur. Bu durumda, 47 mm lik süzme ünitesi kullanıldığında süzmede etkin çap 4 mm olduğu için 5 ml çamur numunesi alınırken, 9 mm lik süzme ünitesi kullanıldığında 253 ml çamur süzülmüştür. BULGULAR VE TARTIŞMA Süzme Ortamı Çapının Etkisi Aktif çamur filtrasyonuna süzme ortamı çapının etkisini gözlemleyebilmek için aynı gözenek büyüklüğüne sahip süzme kağıdı ve aynı basınç altında iki farklı çapta (47mm ve 9mm) süzme ortamı kullanılarak deneyler yapılmıştır. Deney I ve II de Whatman 4 numaralı süzme ortamı kullanılırken, Deney III ve IV te ise Whatman 42 numaralı süzme ortamı kullanılarak 47 mm ve 9 mm lik süzme ortamları karşılaştırılmıştır. Deney koşulları Tablo 2 de, elde edilen sonuçların parabolik filtrasyon denklemine uygulanması ile hesaplanan özgün kek direnci ve süzme ortamı direnci değerleri de Tablo 3 te verilmektedir. Tablo 3 den net olarak görülebileceği gibi, aynı çamur için farklı süzme ortamı kullanımı, farklı özgün kek direnci değerlerine götürmektedir. Her iki çapta süzme ortamı için aynı özgün kek direnci beklenirken, farklı değerler elde edilmesi süzme ortamı ya da süzme ortamı büyüklüğünün önemli bir işletme değişkeni olduğunu işaret etmektedir. Fiziksel olarak açıklanamayan negatif süzme ortamı dirençleri de, parabolik filtrasyon denkliğinin tartışılabilirliğini açıkça göstermektedir. 415

Tablo 2. Deney Koşulları Süzme Ortamı Çapının Etkisi Değişken Deney No I II III IV Süzme Ortamı Tipi Whatman 4 Whatman 4 Whatman 42 Whatman 42 Süzme Ortamı Çapı 47 mm 9 mm 47 mm 9 mm Uygulanan Vakum 22 in-hg 22 in-hg 22 in-hg 22 in-hg Çamur hacmi 5 ml 253 ml 5 ml 253 ml 5 4 3 2 1 y = 13,827x - 53,11 R 2 =,9824 1 2 3 4 Şekil 3. t/v ye karşılık V grafiği (Deney I) 6 5 4 3 2 1 y =,2126x - 1,82 R 2 =,9833 5 1 15 2 25 3 Şekil 4. t/v ye karşılık V grafiği (Deney II) 416

25 2 15 1 5 y = 4,5134x - 1,485 R 2 =,9954 1 2 3 4 5 Şekil 5. t/v ye karşılık V grafiği (Deney III) 8 y =,2519x + 8,3488 7 R 2 =,9538 6 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25 3 Şekil 6. t/v ye karşılık V grafiği (Deney IV) Tablo 3. Hesaplanan R ve R f Değerleri Süzme Ortamı Çapı Etkisi Deney No I II III IV Süzme Ortamı Tipi/ Çapı Whatman 4 47 mm Whatman 4 9 mm Whatman 42 47 mm Whatman 42 9 mm R (m/kg) R f (1/m) 2.85*1 14-4.354*1 12 1.123*1 14-4.49*1 11 9.3*1 13-8.6*1 1 1.33*1 14 3.46*1 12 Süzme Ortamı Gözenek Büyüklüğünün Etkisi Aktif çamur filtrasyonuna süzme ortamı gözenek büyüklüğünün etkisini gözlemleyebilmek için aynı çapta süzme kağıdı ve aynı basınç altında üç farklı gözenek büyüklüğünde (Whatman 4, 41 ve 42) süzme ortamı kullanılarak deneyler yapılmıştır. 417

Deney V ve VI da, 47 mm çapında süzme ortamında aynı vakum altında Whatman 4 ve 41 numaralı filtre kağıtları karşılaştırılırken, Deney VII ve VIII de 9 mm çapında süzme ortamında aynı vakum altında Whatman 4 ve 42 numaralı filtre kağıtları karşılaştırılmıştır. Deney koşulları, Tablo 4 te; hesaplanan özgün kek ve süzme ortamı dirençleri ise Tablo 5 de sunulmaktadır. Çapı 47 mm lik ortamda Whatman 4 ile süzülen aktif çamur, Whatman 41 ile süzülenden neredeyse 7 kat yüksek özgün kek direncine sahipken, 9 mm lik ortamdaki deney sonuçlarındaki özgün kek direnci değerleri farkı daha düşük gerçekleşmiştir. Çapı 47 mm lik ortam için negatif süzme ortamı dirençleri bulunurken, 9 mm lik ortam için Whatman 4 numaralı süzme ortamıyla yapılan filtrasyonda negatif, Whatman 42 ile yapılan deneyde ise pozitif süzme ortamı direnci bulunmuştur. Bu da parabolik filtrasyon denkleminin aktif çamur susuzlaştırılmasındaki tutarsızlığını açıkça göstermektedir. Tablo 4. Deney Koşulları - Süzme Ortamı Gözenek Büyüklüğünün Etkisi V VI VII VIII Süzme Ortamı Tipi Whatman 4 Whatman 41 Whatman 4 Whatman 42 Süzme Ortamı Çapı 47 mm 47 mm 9 mm 9 mm Uygulanan Vakum 15 in-hg 15 in-hg 22 in-hg 22 in-hg Çamur hacmi 5 ml 5 ml 253 ml 253 ml 3 25 2 15 1 y = 5,5753x - 4,8234 R 2 =,997 5 1 2 3 4 5 Şekil 7. t/v ye karşılık V grafiği (Deney V) 418

6 5 4 3 2 1-1 y = 1,2183x - 7,783 R 2 =,9925 1 2 3 4 5 6 Şekil 8. t/v ye karşılık V grafiği (Deney VI) 6 5 4 3 2 1 y =,2126x - 1,82 R 2 =,9833 5 1 15 2 25 3 Şekil 9. t/v ye karşılık V grafiği (Deney VII) 8 7 6 5 4 3 2 1 y =,2519x + 8,3488 R 2 =,9538 5 1 15 2 25 3 Şekil 1. t/v ye karşılık V grafiği (Deney VIII) 419

Tablo 5. Hesaplanan R ve R f Değerleri Süzme Ortamı Gözenek Büyüklüğünün Etkisi Deney No Süzme Ortamı R (m/kg) R f (1/m) V Whatman 4 47 mm 7.83*1 13-2.7*1 11 VI Whatman 41 47 mm 1.71*1 13-4.35*1 11 VII Whatman 4 9 mm 1.123*1 14-4.49*1 11 VIII Whatman 42 9 mm 1.33*1 14 3.46*1 12 Filtrasyon Basıncının Etkisi Aktif çamur filtrasyonuna uygulanan vakumun büyüklüğünün etkisini gözlemleyebilmek için aynı çapta ve gözenek büyüklüğünde süzme kağıdı kullanılarak deneyler yapılmıştır. Deney IX ve X da, 47 mm çapında süzme ortamında sırasıyla 22 in-hg lik ve 15 in-hg lik vakum basıncı altında Whatman 4 numaralı süzme ortamı kullanılarak süzme işlemi gerçekleştirilmiştir. Deney koşulları Tablo 6 da, sonuçları, özgün kek direnci ve süzme ortamı direnci değerleri de Tablo 7 de verilmiştir. Bu deneyler sonucunda, Tablo 7 de sunulduğu üzere, düşük basınçta yapılan vakum filtrasyon deneylerinde daha düşük özgün kek direnci değeri elde edilmiştir. Öte yandan, her iki basınçta da negatif süzme ortamı dirençleri elde edilmiştir. Tablo 6. Deney Koşulları - Filtrasyon Basıncının Etkisi IX X Süzme Ortamı Tipi Whatman 4 Whatman 4 Süzme Ortamı Çapı 47 mm 47 mm Uygulanan Vakum 22 in-hg 15 in-hg Çamur hacmi 5 ml 5 ml 5 4 3 2 1 y = 13,827x - 53,11 R 2 =,9824 1 2 3 4 Şekil 11. t/v ye karşılık V grafiği (Deney IX) 42

3 25 2 15 1 5 y = 5,5753x - 4,8234 R 2 =,997 1 2 3 4 5 Şekil 12. t/v ye karşılık V grafiği (Deney X) Tablo 7: Hesaplanan R ve R f Değerleri - Filtrasyon Basıncının Etkisi Deney No Süzme Ortamı R (m/kg) R f (1/m) IX Whatman 4-47mm 22in-Hg 7.83*1 13-2.7*1 11 X Whatman 4-47mm 15 in-hg 1.71*1 13-4.35*1 11 TARTIŞMA Özgün kek direnci, bir çamurun ne boyutta susuzlaştırılabilir ya da filtre edilebilir olduğunu gösteren ve özellikle aktif çamur filtrasyonunda sıkça kullanılan bir parametredir. Aktif çamur için tipik özgün kek direnci değerleri literatürde verilmektedir (Tchobanoglous, 1979). Ancak bu değerler, çamurun biyolojik ve kimyasal özellikleri ile özgün kek direncinin ölçümü sırasındaki işletim koşulları göz önünde bulundurulmadan, sabit bir parametre gibi verilmektedir. Oysa, aynı çamur için farklı koşullarda yapılan süzme testleri, farklı özgün kek direnci değerleri vermiştir. Bu, özgün kek direncinin aslında literatürde verildiği gibi sabit bir değer olmadığını, süzme ortamı ve işletim koşulları ile değişebileceğini açıkça göstermiştir. Bu durum, bütünüyle, çamur susuzlaştırılmasında kullanılan parabolik filtrasyon denkleminin aktif çamur filtrasyonunu doğru bir şekilde karakterize edemediğini işaret etmektedir. Nitekim, bazı çalışmalarda süzme ortamı direnci değerleri sabit kabul edilirken, bir diğer kısmında süzme ortamı direnci ihmal edilmektedir (Tien, 22). Ancak, bu çalışmanın sonuçları, bu parametrenin ihmal edilemeyecek kadar büyük olduğunu açıkça göstermektedir (Tablo 3-7). Bunun yanı sıra, fiziksel olarak açıklanması mümkün olmayan negatif süzme ortamı direnci değerlerinin elde edilmiş olması, parabolik filtrasyon denkliğinin geçersizliğini ayrıca işaret etmektedir. Bu nedenle, çamur filtrasyonunu tanımlayacak yeni bir model geliştirilmesi gerekmektedir. Literatürde mevcut çalışmalar, genellikle kaolin ve kalsiyum karbonat gibi konvensiyonel parçacık sistemlerine yönelik olduğundan ve susuzlaştırılabilirliği karakterize edebilen özgün kek direnci benzeri bir değişken içermediğinden, çevre mühendisliği uygulamalarında kullanılamamaktadır. Bu çalışmanın devamında, aktif çamur filtrasyonunu tanımlayacak, bu hedefe yönelik yeni bir filtrasyon modeli geliştirilmesi hedeflenmektedir. 421

TEŞEKKÜR Bu çalışma, ODTÜ tarafından BAP 22-7-2--11 No lu Biyolojik ve Kimyasal Çamur Filtrasyonu başlıklı proje kapsamında desteklenmektedir. KAYNAKLAR Christensen, G. L., Dick, R. A. (1985a), Specific Resistance Measurements: Non-parabolic Data, Journal of Environmental Engineering, ASCE, 111:243-257. Christensen, G. L., Dick, R. A. (1985b), Specific Resistance Measurements: Methods and Procedures, Journal of Environmental Engineering, ASCE, 111:258-271. Coackley, P., Jones, B. R. S. (1956), Vacuum Sludge Filtration I. Interpretation of Results by the Concept of Specific Resistance, Sewage and Industrial Wastes, 28:963. Gale, R. S. (1967), Filtration Theory with Special Reference to Sewage Sludges, Water Pollution Control, 66:622-632. Kavanagh, B. V. (198), The Dewatering of Activated Sludge: Measurement of Specific Resistance to Filtration and Capillary Suction Time, Water Pollution Control, 79:388-398. Lee, D. J., Wang, C. H. (2), Theories of Cake Filtration and Consolidation and Implications to Sludge Dewatering, Water Research, 34/1:1-2. Lo, I. M. C., Lai, K. C. K., Chen, G. H. (21), Salinity Effect on Mechanical Dewatering of Sludge with and without Chemical Coditioning, Environmental Science and Technology, 35:4691-4696. Ruth, B. F. (1933), Studies in Filtration II-Fundamental Axiom of Constant Pressure Filtration, Ind. Eng. Chem., 25:153-161. Tchobanoglous, G. (1979), Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse, 2nd Ed., McGraw-Hill, New York. Tien, C. (22), Cake Filtration Research-A Personal View, Powder Technology, 127:1-8. Tien, C., Teoh, S. K., Tan, R. B. H. (21), Cake Filtration Analysis-The Effect of the Relationship Between the Pore Liquid Pressure and the Cake Compressive Stress, Chemical Engineering Science, 56:5361-5369. Tosun, İ., Yetiş, Ü., Willis, M. S., Chase, G. C. (1993), Specific Cake Resistance: Myth or Reality, Water Science and Technology, 28/1:91-11. 422