SU ARITMASINDA FİLTRASYON A. Saatçı
Filtrasyon Arıtmanın Kalbi
Ref: Amirtharajah Kademeli Arıtma (Multiple-Barrier Treatment) Kimyasal direct filtration Havza Koruma Ham su ızgaralar çökeltme koagulasyon yumaklaşma çamur filtrasyon dezenfeksiyon Şebeke Geri devir çamur
Direkt Filtrasyon Direkt Filtrasyonda Kullanılabilecek su Kalitesi (AWWA Committee Report, 1980): Renk < 40 renk birim, Bulanıklık < 5 NTU Alk < 2000 asu/ml Demir < 0.3 mg/l Mn < 0.05 mg/l
(USEPA Surface Water Treat Rule: SWTR) Log giderim Giardia Virus Konv. Arıtma 2.5 2.0 Direkt Filtrasy. 2.0 1.0 * Her ay ortalamasının % 95 de, <0.5 NTU ve hiçbir zaman > 5 NTU * 3-log = 99.9 % giderim, 4-log = 99.99%
Log C ph Diyagramları [OH - ] [H + ] = 10-14 -log [OH - ] -log [H + ]= 14 - log C ph
Log C - ph
Log C-pH Diyagramları [OH-][H+] = 10-14 0 7 14 ph Log C -7 OH - H + -14
Mf o Hp /L g m- o m- /Ll ]l mlu [A A gol Alum Yumaklaşma Diyagramı Alum Coagulation Diagram.3 0 0 1 enoz n iot wyr av s ier adnuob( pee ws ugaoc a wt azili ner effi se R LAT OT egr ahc art + 2 ) 1 3 0 3 001 hti 9 n iot ) sr et la ) H 8 (Ol bat A d 7 6 5 n iot 4 azil l H A ue N (Ol A 5. 5. 5. 5. 5. 5. 8-7- 6-5- 4-3- Ref: Amirtharajah lu os de ix n iot
Zeta Potential Log (Al) - mol/l Alum - mg/l as Al 2 (SO 4 ) 3 14.3H 2 O Alum Yumaklaşma Diyagramı Alum Coagulation Diagram Ref: Amirtharajah ph of Mixed Solution
Effluent Turbidity Ref: Amirtharajah Filtre Çıkış Kalitesi:Filter Effluent Quality Filtre iyileşmesi: Filter Ripening Backwash remnants above in T B Outle t media media Clean backwash Function of influent T M T U Media Strainer Filter breakthrough T U T M T B Time T R
Trajectory Theory d p Viruses 0.01-0.025 mm d c d c d c Bacteria 0.2-1 mm Cryptosporidium 3-5 mm Diffusion d p < 1 mm Sedimentation d p > 1 mm Interception Giardia 6-10 mm Ref: Amirtharajah
Filtre Mekanizmaları Mechanisms of Filtration particle, d p transport attachment fluid streamline collector, d c detachment Ref: Amirtharajah
Sabri Ergun (1952) 2 3 2 2 3 2 1 6 ) (1 6 ) (1 v d g k v d g k L h eq eq m L h
Akışkan Yatak Fluidised Bed dh v d eq L m
Filtre Yatak Malzemeleri
UC = d60/d10 < 1.42 20 % 10 % d10 d60
ABD Filtre Malzemesi Yeknesaklık Katsayısı(ABD Filtreleri Yatak Derinliği: 60 cm 90 cm)
Filtre Malzemeleri
Yatak Malzemesi Seçimi Difüzör üzerine gelen en alt tabaka dane çapı > 2-3 * (drenaj sistemi orifis çapı) En üst tabaka en düşük dane çapı > 4-4.5 Efektif Çap UC <= (2)^0.5
Yatak Malzemesi Çeşitleri d10 (Efektif Çap) =0.35-0.6 mm (sade kum yatağı) d10 (Efektif Çap) = 0.4-0.55 mm kum ve 0.8-0.11 mm antrasit (çift yatak)
Yatak Malzemesi Çeşitleri Kum dane çapı sınırları: (0.3 mm) ile (1.18 mm) arası (tek yataklı kum) Kaba kum sınırları ( 0.5 mm ile 6.0 mm arası) derin yataklı kum filtrelerinde
Yatak derinliği/efektif çap Normal kum L/de > = 1000, (1mm1m) 3- yataklı Filtre: Antrasit, Kum, Garnet L/de > = 1250Tek kum yatak: L/de > = 1250, (1.0 mm < de<1.5 mm) Tek yatak, kaba kum: L/de > = 1250, (1.5 mm < de<2.0 mm)
Filtre Hızları
Filtre Çıkış Kalitesi ve Yük Kaybı ıkış ulanıklığı Yük Kaybı
Filtre Tabanı (ABD Tipi)
Nozül Sistemi
Filtre Tabanı
Filtre Geri Yıkaması
Filtre Geri Yıkama Zamanı Tespiti Filtre Yük Kaybı belli bir değeri geçerse: 2.4-3.0 m su sütunu Çıkış kalitesi sınırlarının üzerine çıkarsa Önceden tesbit edilen en fazla zaman (3-4 gün) geçilirse
Geri Yıkama USA EU
Geri Yıkama Su ve Hava Hızları
Geri Yıkama Derin yataklı filtreler için hava/su beraber verilmesi: (ES = 1-2 mm) 36-72 m/st hava ve 15.4 m/hr su (ES = 2-6 mm) 108-144 m/st hava ve 15.4-18.3 m/hr su 5-10 dakika hava/su beraber yıkama, arkadan su ile 5-10 dak durulama. Son su durulaması sırasında hava ile beraber verilen su debisin 1-2 katı.
Geri yıkama (EU ) Tek yataklı orta dane büyüklüğü için, (ES=0.6-1.2 mm ) (su ve hava ayrı yıkanıyor) 3-5 dakika, 18-36 m/st hava, sonra 12-18 m/hr su ile geri yıkama
Geri yıkama (USA ) Hava Su ayrı geri yıkama Hava: Çift yataklı veya çok yataklı filtreler için: 36-90 m/st 37-56 m/hr su, (hava ve su ayrı) Akışkan yatak -Geri Yıkama: Hız: 37-56 m/hr su ( 3-15 dak) 20-50 % akışkan yatak (havasız geri yıkama)
ÖMERLİ FİLTRELERİ : GERİ YIKAMA Osmaniye Geri yıkama Hızı= 20 m/hr 0 1 dakika: Filtre suyunu drene edilmesi 1-6 dak.: Hava başlatılması 6 15 dak : Sadece su erilmesi (13 üncü dakikada giriş vanası kapatılıyor)
Orhaniye Geri Yıkama Geri Yıkama Hızı= 18 m/h Hava hızı= 40 m/hr. 0 1 dak: Filtre suyunu drene edilmesi 1-9 dak: Sadece Hava verilmesi 9 17 dak:su verilmeye başlatılması 10 uncu dakikada hava durdurulur ve giriş vanası 13 dakikada açılır.
OMERLİ FİLTRELERİ : GERİ YIKAMA Muradiye : Geri yıkama hızı= 25 m/h ( 9 dakika kadar). Muradiye giriş vanaları kapak şeklinde olduğu için, su drene edilmez. Yükseltilerek ham su giriş kapakların kapanması sağlanır. Hava + Su girişi = 10-11 dakika Sadece = 5-6 dakika sadece su ile durulama
Emirli- Geri Yıkama "Aquazur" Filtreleri. Geri yıkama sırası ve hızları Muradiye ile aynıdır: Geri yıkama hızı= 25 m/h ( 9 min dakika kadar). Hava + Su girişi = 10-11 dakika Sadece = 5-6 dakika sadece su ile durulama
Basınçlı Filtreler
Yavaş Kum Filtreleri
Yavaş Kum Filtresi Yatak Malzemesi Efektif Çap = 0.15-0.40 mm (tipik:0.30) UC= 1.5-3.6 (tipik:2) Kum Yatağı Derinliği,X= 0.5-1.5 (tipik:0.9 m) Taban Çakılı= 0.15-0.90 (tipik:0.45-0.60 m)
Filtre Yatakları UC=1.3-1.8 (tek yataklı filtreler) UC= 1.2-1.3 (1.5 a kadar çıkabilir) (derin yataklı filtreler) Kaba kömür dane boyu/ince kum dane boyu = 3 Polimer =0.02-0.05 mg/l (cazibeli filtreler) Basınçlı filtreler için daha fazla dozlar mümkündür.
RAPID FILTER DESIGN CRITERIA Parameter AWWA/ASCE, Third Edition (1998) Rate 5 m/hr typical 24-37 m/hr for deep-bed uniform anthracite filters Bed depth 0.6-0.9 m (single medium sand) 0.15-0.3 m sand and 0.46-0.76 m anthracite (dual media) 1.2-1.8 m (up to 2.4 m) in uniform deep-bed filters Backwash 20-50 % expansion with 37-56 m/hr for 3-15 minutes (for water wash only ) British practice: 0.3-0.6 m 3 /min/m 2 air for 3-5 min followed by 12-18 m/hr water for single-medium sand media with ES=0.6-1.2 mm (air and water applied separately) US practice: 0.6-1.5 m 3 /min/m 2 air followed by 37-56 m/hr water for dualmedia or multimedia (air and water applied separately) Concurrent air/water wash for deep-bed filters: 0.6-1.2 m 3 /min/m 2 air and 15.4 m/hr water (ES = 1-2 mm) and 1.8-2.4 m 3 /min/m 2 air and 15.4-18.3 m/hr water (ES = 2-6 mm). Concurrent wash for 5-10 minutes followed by water wash for 5-10 minutes. Final water wash rate is 1 or 2 times that used with air. d 10 (ES) 0.35-0.6 mm (single medium sand) 0.4-0.55 mm sand and 0.8-0.11 mm anthracite (dual media) Size limits 50 sieve(0.3 mm) to 16 sieve (1.18 mm) (single medium sand) Relatively coarse (from 0.5 mm to 6.0 mm) in uniform deep-bed filters UC 1.3-1.8 (single medium sand) 1.2-1.3 with values up to 1.5 (deep-bed filters) Mixing Coarse coal size/fine sand size = 3 Primary Metal salts coagulant Cationic polymer Filter aid Nonionic or anionic polymers (for coarse-to-fine media only) 0.02-0.05 mg/l for gravity filters Higher doses possible for pressure filters Coagulant Nonionic or anionic polymers aid Head losses Clean bed = 0.3 0.6 m Clogging head loss = 2.4 to 3.0 m Inlet/outlet Influent conduits = 0.6 m/sec velocities Filtered water and washwater = 0.9-1.8 m/sec Water depth Minimum 1 m above media to avoid air binding High filtration rates necessitate 1.5 m or more
Filtrasyon Hız Kontrol Metodları
Filtre Çıkış Suyu Kontrolü L C
0.5 m Varibar Sistemi
Azalan Debili Filtre V, m/h Sabit Debi Azalan Debi Zaman
Azalan Debili Filtreler Temiz Filtre On- Off Kirli Filtre
Water level (Head loss) t c t 23 Level 3 Level 4 Level 5 Time Figure 2: Water level variations in DRF Level 2
Inlet Level 4 Level 3 Level 2 Level 1 Wash trough Static water level Filter medium h 4 h 3 h 2 h 1 Underdrain Clear well Backwash outlet channel Figure-1: A typical DRF system
Azalan Debili Filtre Boyutlandırması Temiz Filtre Kirli Filtre Seviye 3= K1(1.5*Vd) + K1(0.7*Vd) + K2*(1.5*Vd) 2 + K2*(0.7*Vd) 2 + K3*(1.5*Vd) 2 K3*(0.7*Vd) 2 0 1.4 K1= 36e-3 h Temiz kum yük kaybı sabiti K2= 1.521 e-3 h2/m Borular, vanalar.. K3= Kontrol vanası (bilinmeyen) 4 2 3
Filtre Boyutlandırması Temiz yatak yük kaybı= 0.3 0.6 m Kirlenme yük kaybı = 2.4 to 3.0 m Giriş boru hızları = 0.6 m/sec Filtre edilmiş su ve geri yıkama hatları= 0.9-1.8 m/sec Su derinliği, yatak üst seviyesinden en az 1 m. yukarıda. Yüksek filtre hızlarında 1.5 m veya daha fazla.