temel işlem ders notu

BÖLGESEL ÇÖKELME

Aktif çamur ve yumaklaştırılmış süspansiyonların çökelmesi, bölgesel çökelme şeklinde meydana gelir.Bölgesel çökelme türü,yaklaşık 0.5 g/L den daha fazla katı konsantrasyonlarında vuku bulur. Tanecikler,çamur ile sıvı arasında ,kesin bir ara yüzey oluşturarak blok halinde çökerler. Bu ara yüzey, kesikli çökelme deneylerinde gözlenebilir. Başlangıçta bütün süspansiyon, üniform bir konsantrasyona sahiptir. Bölgesel çökelme ve sıkışma olayı,yüksek konsantrasyonlu bir süspansiyonu,şeffaf bir deney silindirine koyarak çöktürmekle,iyi bir şekilde izlenebilir. Şekil 2.28 de engelli çökelme olayının çeşitli evreleri görülmektedir.

Şekil 2.28 (a) da deney başlangıcındaki durum görülmektedir.

BÖLGESEL ÇÖKELME

Şekil 2.28 . Bölgesel çökelmedeki evreler.

A

A

B

C

B

B

CC

DD

D

XX

X

X

X X

X

X

D

t t t t tO 1 2 3 4

'A'

'A

(a) (b) (c) (d) (e)

BÖLGESEL ÇÖKELME

Burada, silindir içindeki süspansiyon üniformdur ve bir co konsantrasyonuna sahiptir. (b) de ise, çökelme başladıktan sonraki durum görülmektedir. A ile gösterilen kısımda, konsantrasyon co dan az olacağı için, yumaklı veya taneli çökelmenin meydana geldiği bir serbest çökelme bölgesi ortaya çıkar. B ile gösterilen kısımda ise yaklaşık co

konsantrasyonuna sahip bir bölge vardır. A ile B bölgeleri arasında meydana gelen x-x arakesiti gayet belirgindir ve gözle izlenebilir. Başlangıç konsantrasyonu ne kadar fazla ise bu arakesit o kadar belirgin olur. B bölgesinin çökelme hızı, x-x arakesitinin zaman içindeki değişimi izlenerek bulunabilir. Bu hıza bölgesel çökelme hızı denir. Bölgesel çökelme hızı co konsantrasyonuna bağlıdır. Çünkü konsantrasyon arttıkça, taneciklerin çökelmesindeki engellenme de artmakta ve bu yüzden, çökelme hızı azalmaktadır

BÖLGESEL ÇÖKELME

C bölgesinde ise konsantrasyonunun co dan fazla ve değişken olduğu bir geçiş bölgesi meydana gelir. Bu bölgede,konsantrasyon aşağı doğru artmakta ve taneciklerin çökelme hızları azalmaktadır. Ancak, konsantrasyonun artmasıyla çökelme hızının azalması arasındaki bağıntı lineer değildir.

Son olarak D ile gösterilen kısımda bir sıkışma bölgesi meydana gelir. D bölgesinde artık, tanecikler birbirleriyle sürekli temas halindedirler ve sıvı bu taneciklerin arasındaki küçük boşluklardan yavaşça sızarak, yukarı doğru hareket eder: Gerçekte sıkışma bölgesinin sınırını belirlemek zordur. Mesela, C bölgesinin D bölgesine yakın kısımlarında da sıkışmanın var olduğu düşünülebilir. Yani, C bölgesi hem bölgesel çökelmenin, hem de sıkışmanın ortak etkilerinin görüldüğü bir bölge olarak düşünülebilir. D bölgesinin ilk olarak meydana geldiği an, kritik zaman (tk) olarak adlandırılır. Bu andan itibaren tabanda sıkışma başlar.

BÖLGESEL ÇÖKELME

Daha sonra öyle bir “ts” anına ulaşılır ki bu andan itibaren, tüm tanecikler birleşme şartları altına girerler. Yani bütün tanecikler, artık D bölgesinin içindedirler.

Şekil 2.28 (c) de bir t2 anındaki çökelme bölgelerinin durumu görülmektedir.

Burada x-x arakesitinin üzerinde kalan bölge tamamiyle bir duru su bölgesi haline gelmiştir. B bölgesi daralmış, C ve D bölgeleri genişlemiştir.

Şekil 2.28 (d) de , t3 anında, B bölgesi tamamiyle ortadan kalkmış, C bölgesi

biraz daralmış ve D bölgesiyle A bölgesi genişlemiştir. Şekil 2.28 (e ) de, t4 anında sadece, duru su bölgesi ve D bölgesi olmak üzere iki

bölge kalmıştır. Bu durum, “sıkışma noktası” olarak tanımlanır. t4 anı, sıkışma zamanı (ts) olarak tanımlanırken, bu anda x-x arakesitindeki katı madde konsantrasyonu da “ sıkışma konsantrasyonu” olarak tarif edilir

BÖLGESEL ÇÖKELME

ts anından sonra , artık çökelme olayı tümüyle D bölgesi içindeki çok yoğun çamurun sıkışmasına dönüşür. ts anında Hs yüksekliğine sahip olan D bölgesi, birleşme nedeniyle gitgide daralır ve birleşmenin sona erdiği sonsuz bir zamanda, H yüksekliğine sahip olur.

2.3.1. Çökelme Eğrisi

Çamur-sıvı arakesitinin silindir tabanından yüksekliğinin zamanla değişimi izlenerek, yükseklik ile zaman arasında bir grafik çizilebilir. Bu grafiğe, “çökelme eğrisi” denir. Şekil 2.29 den görüldüğü gibi t = 0 anından itibaren bir müddet için çökelme eğrisinin eğimi sabit devam etmez. Bu bölge “ yeniden yumaklaşma bölgesi” olarak isimlendirilir. Başlangıç konsantrasyonunun yüksek ve taneciklerin yumaklaşma eğilimlerinin fazla olduğu durumlarda,bu bölgeye rastlanmaktadır.

BÖLGESEL ÇÖKELME

Şekil 2.29. Çökelme eğrisi.

Yeniden yumaklaşma bölgesinden sonra, çökelme eğrisinin sabit olduğu bir bölge gelir. Bu bölgeye “engelli çökelme bölgesi” denir. Bu bölgede, çökelme eğrisinin sabit olan eğimi, “bölgesel çökelme hızı” (vb) olarak adlandırılır.

H

H

H

O t t

Engelli çökelme

Geçiş

Sıkışma

S

v

v

O

S

S

S

b

BÖLGESEL ÇÖKELME

Bu vb değeri, süspansiyonun başlangıç konsantrasyonuna, fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve yumaklaşma karakteristiklerine bağlıdır. Mesela, evsel atık su aktif çamurlarının 1000 – 4000 mg/L başlangıç konsantrasyonları için, bölgesel çökelme hızı (vb), 1,8-6 m / saat olarak bulunmuştur. Camp tarafından verilen bir değer ise 5-9,6 m / saat şeklindedir. Engelli çökelme bölgesini, çökelme eğrisinin azaldığı yeni bir bölge izler. Bu bölgeye “geçiş bölgesi” denir. Bu bölgede, yukarıda da ifade edildiği gibi, çökelme hızı azalmakta, buna karşılık konsantrasyon artmaktadır. Bu bölgenin bitiminden itibaren “ sıkışma bölgesi” ne geçilir. Sıkışma noktasının bulunması için şöyle bir işlem yapılır; Önce çökelme eğrisine, engelli çökelme bölgesi ile sıkışma bölgesinden teğetler çizilir. Bu teğetlerin kesiştikleri yerde meydana gelen açının,açı ortayı alınır ve bu açı ortay uzatılarak çökelme eğrisi kestirilir.

BÖLGESEL ÇÖKELME

Çökelme eğrisi üzerinde bulunan bu nokta, sıkışma noktasıdır. Bu nokta bulunduktan sonra, sıkışma zamanı ile sıkışma yüksekliğini de bulmak mümkün olmaktadır. Şöyle ki; sıkışma noktasından apsise indirilen dikme sıkışma zamanını, ordinata indirilen dikme ise sıkışma yüksekliğini verir. Ayrıca, sıkışma noktasından çökelme eğrisine çizilen teğetin eğimi ise,çökelme hızını verecektir.

2.3.1.1. Ara Yüzey Konsantrasyonlarının Bulunması

Çökelme eğrisinin üzerindeki herhangi bir noktadan bu eğriye çizilen teğetin eğimi bilindiği gibi, o noktadaki çamur-sıvı ara yüzeyinin çökelme hızını verecektir. Acaba bu noktada, çamur-sıvı ara yüzeyindeki katı madde konsantrasyonu nedir?

BÖLGESEL ÇÖKELME

Bilindiği gibi ara yüzeydeki konsantrasyon minimumdur ve tabana doğru artmaktadır. Halbuki engelli çökelme bölgesi için böyle bir sorun yoktur. Çünkü engelli çökelmenin olduğu kısımda konsantrasyon sabittir ve başlangıç konsantrasyonuna eşittir.

Çökelme eğrisi üzerinde, çeşitli noktalara karşılık gelen ara yüzey konsantrasyonlarının bulunması için, Talmage ve Fitch tarafından, Kynch’ in teorisine dayanılarak bir yöntem önerilmiştir. Kynch’a göre, çökelmenin başlangıcında, tabanda, co ile cmax arasında tüm konsantrasyonlara sahip pek çok tabaka oluşmaktadır. Bu tabakalar çökelme olayı devam ederken, yukarı doğru sabit bir hızla hareket ederler.

BÖLGESEL ÇÖKELME

Talmage-Fitch yöntemiyle ara yüzey konsantrasyonları şöyle bulunur;

Çökelme eğrisi üzerinde bir İ noktası düşünelim. Şekil 2.30 dan görüldüğü gibi, bu noktada çamur-sıvı ara yüzeyinin yüksekliği Hi ve ara yüzeyin Hi yüksekliğine inmesi için geçen süre ti dir. Bu i noktasından, çökelme eğrisine çizilen teğetin eğimi vi olup, bu değer ci konsantrasyonuna sahip olan bu tabakanın çökelme hızıdır.

H

tt

H

Hİ

i

i

i

i

u i

v

'

Yukarıdaki varsayımlara göre, şüphesiz bu vi hızı, yalnız ci konsantrasyonuna

bağlıdır. ci konsantrasyonuna sahip bu tabakanın, i seviyesinden daha farklı bir seviyede bulunması vi hızını etkilemez. Kynch’in varsayımına göre, bu ci konsantrasyonuna sahip tabaka, önce tabanda meydana gelmiş ve sonra sabit bir ui hızıyla yukarı doğru çıkarak, ti zamanı sonra Hi yolunu aşmış ve İ seviyesine ulaşmıştır. O halde;

(2.56)

olur. Bu değer, grafik üzerinde orijin noktasını İ noktasına birleştiren doğrunun eğimidir. Şekil 2.31 de tabakaların hareket edişi neticesinde ara yüzey konsantrasyonunun meydana gelişi gösterilmiştir.

i

ii t

Hu

H

tt

H

Hİ

i

i

i

i

u i

v

'

Arayüzey Konsantrasyonlarının Bulunması

Şekil 2.30. Talmage-Fitch yöntemiyle arayüzey konsantrasyonlarının bulunması

H

tt

H

Hİ

i

i

i

i

u i

v

'


t = O

C

t t i'

C i

iC

Ci

(a) (b) (c)

Z

İ seviyesi

Hi

HOO

Vi

Ui

iU

Şekil 2.31. Ara yüzey konsantrasyonunun meydana gelişi.


Tabandan hareket eden ci konsantrasyonlu tabaka yükselirken, bu tabakanın üzerinde yer alan çamur bölgesindeki tanecikler de, yükselen tabakanın içinden geçerek, ters istikamette tabana doğru hareket ederler. Taneciklerin bu tabaka seviyesindeki konsantrasyonu da yine ci dir. Şekil 2.31 (b) de görüldüğü gibi, sanki iki tabaka birbirinin içinden geçiyormuş gibi düşünülebilir. Taneciklerin aşağı doğru hızı vi dir. Şimdi Şekil 2.31 (c) de görülen durumu, yani ci konsantrasyonuna sahip bu tabakanın, i seviyesine ulaştığı ti anını düşünelim. Bu anda aşağı doğru hareket eden taneciklerin tümü i seviyesinin altındaki Z bölgesine geçmiş bulunmaktadır.Şu halde t =0 anından t =ti anına kadar geçen süre içersinde Z bölgesini dolduran tüm katı maddelerin ağırlığı ;

t = O

C

t t i'

C i

iC

Ci

(a) (b) (c)

Z

İ seviyesi

Hi

HOO

Vi

Ui

iU


(2.57)

olur.

Burada ;

A = deney silindirinin taban alanı.

Diğer taraftan, silindirin yüksekliği Ho ve başlangıç konsantrasyonu co ise, tüm silindiri dolduran katı maddenin ağırlığı;

(2.58)

olacaktır. ti anında, tüm madde Z bölgesinde bulunduğundan, (2.57) ve (2.58) denklemleri birbirine eşit demektir.

(2.59)

(2.60)

iiiiii cAtvcAtu ......

AHc oo

iiiiiioo cAtvcAtuAHc

iiiioo vuctHc


Ayrıca ;

ve (2.61)

olduğundan;

(2.62)

ve

(2.63)

O halde, çeşitli zamanlardaki ara yüzey konsantrasyonlarını bulabilmek için ; bu zamana karşılık gelen çökelme eğrisi üzerindeki noktadan bir teğet çizilir ve bu teğetin ordinat eksenini kestiği Hi' yüksekliği bulunur. Denklem (2.63) den de ara yüzey konsantrasyonu hesaplanır. Diğer taraftan bu noktadaki ara yüzeyin çökelme hızı da çizilen teğetin eğimine karşılık gelir.

i

ii t

Hu

i

iii t

HHv

'

i

ii

i

iiioo t

HH

t

HctHc

'

'iioo HcHc

ÇÖKTÜRME HAVUZLARI

Çöktürme havuzları üç grupta toplanabilir ; Yatay ve paralel çöktürme havuzları Yatay ve radyal akımlı çöktürme havuzları Düşey ve radyal akımlı çöktürme havuzları

Şekil 2.34 de bunların şekilleri verilmiştir.

Çöktürme havuzları derinliklerine göre de iki gruba ayrılır ; Sığ çöktürme havuzları Derin çöktürme havuzları

Plan olarak iki çeşit çöktürme havuzu vardır ; Dikdörtgen planlı çöktürme havuzları Dairesel planlı çöktürme havuzları


Şekil 2.34 . Muhtelif çöktürme havuzları

Yatay ve paralel akımlı çökeltim havuzu (F. Pöpel)

Yatay - radyal akımlı çökeltim havuzu (F. Pöpel)

Düşey - radyal akımlı çökeltim havuzu (F. Pöpel)


2.4.1. Dikdörtgen Planlı Çöktürme Havuzları2.4.1.1. Normal Havuzlar

Bu havuzlarda genişlik/uzunluk oranı en fazla 1 : 4 olmalıdır. Ancak bu oran 1 : 3 ile 1 : 4,5 arasında da değişebilir. Bu havuzlar 3 – 7,5 m arasında inşaa edilirler. Şekil 2.35 de dikdörtgen planlı yan yana konulmuş iki çökeltim havuzu görülmektedir. Şekilden görüldüğü gibi her bir havuzun iki tane çamur toplama çukuru mevcuttur. Bazı havuzlarda 1 veya 3 çamur konisi bulunur. Bunların her birinde ayrı bir çamur tahliye borusu vardır. Böylece her bir çamur konisinden ayrı ayrı zamanlarda çamur çekilebilir. Şekil 2.36 da muhtelif çamur konileri gösterilmiştir.

Dikdörtgen planlı çöktürme havuzlarının uzunlukları 25 – 36m arsında değişir. Ancak 75 m ye kadar uzunluk artırılabilir.


Bu havuzlarda derinlik 2.5 – 3.7 m arasında değişir. Ancak bazı havuzlarda 4.2 m ye kadar derinlik yapılmaktadır. En çok kullanılan derinlik 3 m dir. Dikdörtgen planlı havuzların tabanı, çamur toplama çukuruna doğru eğimli olarak inşa edilir. Bu eğim, 1 : 100 oranında yapılır. Ancak tamir ve bakım sırasında, suyun tamamen boşaltılabilmesi için, 1 : 300 eğimi daha uygundur. Raylar üzerinde hareket eden bir köprüye bağ dikdörtgen çöktürme havuzu Şekil 2. 37 de verilmiştir. ı, sıyırıcılarla çamur sıyrılarak, çamur toplama konilerine toplanır. Bu sıyırıcıların hızları 0.25 m/dk civarındadır. Kauçuk kaplı sıyırma perdesi, çamur konisi kenarına kadar havuz tabanında kayar. Mekanik sıyırıcı bulunan bir dikdörtgen çöktürme havuzu Şekil 2.37 de verilmiştir.

Dikdörtgen Planlı Çöktürme Havuzu

Şekil 2.35. Dikdörtgen planlı bir çöktürme havuzuna ait kesitler

Hizmet geçidi(Servis köprüsü)

40

04

00

ab c

10

m

Tekerlek açıklığı

W

W

Küreyicinin yön değiştirme belgesi

A

XC

C

A

Y

D

D

D

B

B

Normal ray

1:300 1:

10m10m

250

70

0max2000

kablodan

50 kg

400

20 30

p800

Üstten görünüş

A-A kesiti

Z

Piriz için konsol


Şekil 2.35 (Devam) . Dikdörtgen planlı çöktürme havuzuna ait kesitler.

e1e1

a

b

l

B-B kesiti C-C kesiti D-D kesiti

Beton çıkıntıları

Çıkış

k

500...1

000

Giriş

400

Stengel girişi

a

F

F

300

X görünüşüF-F kesiti

p/2pp

Dalgıç perde

Gir

işyap

ısı

500

300

E

65

0


Şekil 2.36. Dikdörtgen Havuzlar İçin Çamur Konileri

B BBC BC CB

B

B

B CGC G

B BC

A

B

C

B

E

D

C

D

E

F F

A

7.5

7.5

A

A

A

Pion

Pion

Pion Kesit - AA

Kesit - CC

Kesit - EE


Şekil 2.37. Mekanik çamur sıyırıcılı ve enine kollektörlü dikdörtgen çöktürme havuzu

6

6

B

11

45Min

3

3

5

23

AB

3

A

3

5B

3

4

AA

12

9

Min12

7 8

Min

cm 45

8

10

6

911

Yatay Akışlı Havuzlar

Şekil 2.38. Yatay akışlı havuzlarda kesit şemaları

a) Sıyırıcılı dikdörtgen planlı havuz c) Radyal akışlı dairesel havuz

b)Yatay perdeli çöktürme havuzu d) Sıyırıcılı dikdörtgen planlı havuz

(a)

(d) (c)

(b)

Dar ve Uzun- Dairesel Çöktürme Havuzları

2.4.1.2. Dar ve Uzun Çöktürme Havuzları Bu tip havuzlarda Genişlik : Uzunluk oranı 1 : 8 ile 1 : 20 ve hatta daha

küçüktür. Küreme tertibatının geri hareketinde, hiçbir iş yapılmadığından böyle havuzlarda bantlı iletici şeklinde temizleme mekanizması daha ekonomik olmaktadır.

2.4.2. Dairesel Planlı Çöktürme Havuzları Dairesel çöktürme havuzları genellikle merkezden beslenirler ve içten

dışa doğru yönelmiş bir akıma sahiptirler. Merkezden beslenen dairesel çökeltim havuzlarının şemaları Şekil 2.39 ve Şekil 2.40 da görülmektedir.

Dairesel havuzların çapları genellikle 9– 46 m arasında yapılmaktadır. Ancak çapı 60 m olan havuzlar da inşa edilmektedir. Bu havuzların duvar derinliği 2,1 – 3,7 m arasında değişir. Aslında havuz çapının ortalama derinliğe oranı 10 : 1 ila 40 : 1 arasında bulunur. Çap büyüdükçe bu oran azalır.

Dairesel Çöktürme Havuzları

Bazı havuzlarda giriş borusu, havuz tabanından gelerek, düşey bir dirsekle yukarı doğru çıkarken bazı durumlarda da havuz içinden giriş yapısına bağlanır. Merkezden giren su bir dağıtma perdesi ile dağıtılarak, radyal olarak çıkış kanallarına doğru akar. Giriş kuyusu, kısa devreleri azaltmak için akışı aşağı doru yönlendirir. Çok yavaş bir şekilde sürekli dönen sıyırıcı, çamuru havuzun merkezindeki çamur konisine toplar. Sıyırıcının koluna bağlı bir köpük toplayıcı, su yüzeyindeki köpük tabakasını toplar ve köpük kutusuna sürükler. Kutu, köpüğü havuzun dışına akıtır.

Dairesel havuzların dip eğimleri %8 civarındadır. Çamur çukurlarının eğimleri ise 1,2 : 1 ile 2 : 1 arasında değişir (Dikey : Yatay)

Dairesel çöktürme havuzları, sıyırma tertibatının tekerleğinin çizdiği d yarıçapına göre standardize edilirler. Bu çapa ‘anma çapı’ denir ve 16 – 50 m arasında değişir. Havuzun iç çapı bundan 0,3 – 0,4 veya 0,5 m daha küçük olur ( Şekil 2.41 )

Havuzun giriş yapısının iç çapı da 2 ila 8 m arasında yapılır.


4500 m3 hacme sahip, 42 m çapında ve 3.2 m derinliğinde dairesel çöktürme havuzu(İski Paşaköy Tesisleri)


Şekil 2.41. Dairesel çöktürme havuzu ve sıyırma tertibatının standartları Tabana çökelmiş çamurun toplama konisine iletilebilmesi için, sıyırma perdesi,

toplama konisinin içine girmelidir. Şekil 2.41 de verilen e mesafesi, çamur konisi kenarının, giriş yapısından ne kadar uzakta yapılması lazım geldiğini göstermektedir.

b

b/2

e Çökeltim havuzu

Küreyici

Hareket dairesinin çapıd = Anma çapı

d

40 42 45 48 50323028 3835201816 2522

0,50,40,3

0,30,4

0,2b >= >=e

Giriş Yapıları

Şekil 2.42. Giriş Yapıları

temel işlem ders notu

Documents