11 Ekim 2021 – Dünya nüfusunun artmasıyla paralel olarak, doğal su kaynakları da gün geçtikçe azalmaktadır. Çevrenin korunmasına yönelik resmi düzenlemeler ve işletmelerde artan su ihtiyacı nedeniyle teknolojilerin geliştirilmesi gerekmektedir. Atık su miktarını en aza indirmek ve değerli parçacıkları geri kazanmak önemlidir. Kum filtrasyonu, atık su geri kazanım süreçlerinde yıllardır sıklıkla kullanılan bir sistemdir. Sudan büyük parçacıkları, askıda kalan katı maddeleri ve suda bulanıklığa neden olan kil ve çamur gibi parçacıkları gidermede etkilidir. Bu çalışmada, kum filtreleme sistemlerinde en iyi arıtma verimliliğini elde etmek için sistemin temel mekanizması ve tasarım kriterleri incelenmiştir. Ancak, moleküler düzeydeki bileşim ve özelliklere odaklanan daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Atık su arıtma prosesinde kum filtreleme sistemlerinin tasarım parametreleri

Giriş

Su kıtlığı, 21. yüzyılda birçok ülkenin en büyük sorunlarından biridir. Bu, önümüzdeki on yılın en kritik çevre sorunlarından biri olacak. ABD’nin güney eyaletleri, Güney Avrupa, Kuzey Afrika, Orta Doğu ve Avustralya zaten bu sorunla boğuşuyor.

Dünyadaki su rezervi 1 milyar 400 milyon km³’tür. (1 km3 = 1 billion m3). Bu suyun %97,5’i denizlerde ve okyanuslarda bulunan tuzlu sudan oluşmaktadır. Geriye kalan %2,5’i tatlı sudur. Bu oranın çok küçük bir kısmı çeşitli amaçlar için kullanılır. Dünyadaki toplam su miktarının yüzdesi Tablo 1’de sunulmaktadır. Bu son derece sınırlı doğal su kaynaklarını bilinçli bir şekilde tüketmeliyiz.

Atık su, nüfus yoğunluğunun yüksek olduğu yerlerde, kurak bölgelerde ve kaliteli suyun sınırlı olduğu durumlarda önemli bir su kaynağı potansiyeline sahiptir. Su geri kazanım sistemleri ile enerji tüketimi ve su temin maliyetleri azaltılabilir. Ayrıca, yüzey sularının kalitesinin bozulması da önlenebilir. Sonuç olarak, arıtılmış su çeşitli alanlarda yeniden kullanılabilir. Arıtılmış atık suyun kullanım ve uygulama alanları Tablo 2’de gösterilmiştir.

Atık suyun yeniden kullanım sürecinde suyun belirli standartlara getirilmesi gerekmektedir. Uygun koşullar altında suyun geri kazanımı teorik olarak her zaman mümkündür. Bu, ekonomik olanaklara bağlıdır. Arıtılmış suyun yeniden kullanımı için seçilecek teknoloji; arıtılmış atık suyun özellikleri, yeniden kullanım amaçları için kalite kriterleri, güvenilirlik, işletme kolaylığı ve ekonomik olanaklar dikkate alınarak belirlenmelidir.

Ters ozmoz (RO), tuzdan arındırma işlemlerinde etkili sonuçlar vermektedir. Oron ve diğ. başlangıçta atık suyun% 81’i 2020 µS / cm elektrik iletkenliği ile arıtıldı. Diğer çalışmalarında ise 208 mg/L olan Na+ konsantrasyonunu %83 oranında artırdılar. Ayrıca, %80’lik ters ozmoz yöntemiyle başlangıçtaki 48 mg/L’lik Cl konsantrasyonunu gidermeyi başardılar. Ters ozmoz, sodyum iyonlarını ve iki değerlikli katyonları uzaklaştırabilir. Bu nedenle, sodyum adsorpsiyon hızını azaltmada oldukça etkilidir.

Yim ve ekibi, ultrafiltrasyon teknolojisini kullanarak atık sudan virüs giderme oranını %99’a çıkarmayı başardı. Hyun ve arkadaşlarının çalışmasında, optimum çalışma koşulları altında Fe, Mn, Cu, Cr ve Pb gibi ağır metaller için bir dizi biyofiltrasyon ve membran işleminden sonra %95’lik bir giderim verimliliği elde edilmiştir. Arıtılmış suyun tarımsal alanlarda kullanıma uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Tarımsal sulama ve ultraviyole sistemleri (FTS) de atık suyun yeniden kullanımı için uygundur. Araştırma sonuçları, arseniğin %76’sını, kadmiyum ve bakırın %80’ini, krom ve kurşunun %88’ini ve çinkonun %97’sini giderebildiğini gösterdi.

Nakada ve arkadaşları, kanalizasyon arıtma tesisinin ikincil atık suyundaki endokrin bozucu kimyasalların 24 ilaç ve kişisel bakım ürünü ile kum filtrasyonu ve ozonlama ile giderimini incelemişler ve çoğu kirleticinin gideriminin %80’den fazla olduğunu bulmuşlardır.

Bu çalışmada, çalışma koşullarına göre değişen kum filtrasyon sistemlerinde en iyi arıtma verimliliğini elde etmek için temel mekanizma ve tasarım kriterleri incelenmiştir.

Filtrasyon Mekanizması

Filtrasyon işleminden geçen sular, yüksek kaliteli çıkış sularıdır. Bu süreçte, askıda kalan ve kolloidal maddelerin tutulması, mikroorganizmaların uzaklaştırılması ve kimyasal bileşiklerdeki değişikliklerle birlikte suyun kalitesi artar. Filtrasyon işleminde kullanılan ortam, taneli kum yatakları, çakıl taşları, antrasit, cam, küçük kömür parçacıkları veya herhangi bir kararlı malzeme olabilir. En yaygın filtre malzemesi silika kumudur. The fact that sand is cheap compared to other filter materials, easy to find and effective results have caused it to be widely used. Antrasit veya diğer filtre malzemeleri, genellikle daha yüksek kapasite sağlayan çift veya çok katmanlı (çok ortamlı) filtre yataklarının yapımında kum malzemesiyle birlikte kullanılır.

Filtreler, kullanılan filtre ortamına göre tek ortamlı, çift ortamlı ve çoklu ortamlı olmak üzere üç gruba ayrılır. Tek ortamlı filtreler bir filtre türüdür ve genellikle filtre ortamı kum veya sıkıştırılmış antrasittir. Filtre yatağındaki filtre malzemesinin boyutları aynı ise homojen tek ortamlı filtreler, farklı ise heterojen tek ortamlı filtreler olarak adlandırılır. Çift ortamlı filtrelerde filtre yatağında iki tip filtre malzemesi bulunmaktadır. Multimedya filtreleri ikiden fazla filtre malzemesi içerir.

Filtreler, çalışma koşullarına bağlı olarak yerçekimiyle çalışan ve basınçlı olmak üzere iki gruba ayrılır. Yerçekimiyle çalışan filtreler, suyun filtre ortamından yerçekimi etkisiyle süzülmesi işlemidir. Bu filtrelerdeki çıkış suyu basıncı atmosfer basıncına eşittir. Yerçekimiyle çalışan filtreler, çalışma hızlarına göre yavaş kum filtreleri ve hızlı kum filtreleri olmak üzere ikiye ayrılır.

Granüler aktif karbonlu arıtma teknolojisi, içme suyundaki tat ve kokuya neden olan klorlu hidrokarbonları ve trihalometanları, dezenfeksiyon yan ürünlerini, uçucu organik maddeleri, pestisitleri ve mikro kirleticileri gidermek için ideal çözümdür.

Basınç filtreleri genellikle tank şeklinde üretilir. Bu filtrelerde suyu hareket ettiren kuvvet, filtrenin giriş ve çıkışındaki basınç farkıdır. Bu filtrelerin en önemli özelliği, atmosferle temas etmemeleridir. Basınç filtreleri dikey basınç filtreleri ve yatay basınç filtreleri olmak üzere iki çeşitte üretilir.