Kum Filtresi'nin Kapasitesini Filtre Çapı Mı Tayin Eder?

Enis Burkut
Makine Yüksek Mühendisi
enis@burkut.com.tr

Temmuz 2009 / Enis Burkut
Kum Filtrelerinin bazı modelleri içinde bulunan ve filtre görevi yapan kumun yalnızca belli bir oranı hakikatte filtre görevi yapar. Oysa kum filtresi hesabı yapılırken filtre kumunun tamamının filtre görevi yaptığı kabul edilir.

Tüm dünyada ve ülkemize kullanılan basınçlı kum filtrelerinin çoğu alışılagelmiş şekilde imal edilir ve belli alışkanlıklar ile, kum filtresinin yalnızca çapı göz önüne alınarak  kapasite hesabı  yapılır.   Genelde kum filtresi seçiminde, filtre içinde bulunan dağıtım sistemi  göz önüne alınmaz. Sanki filtre içindeki kumun tamamı suyu bir güzel filtre ediyor düşüncesi ile, filtre tankının çapından yola çıkılarak filtre kapasitesi hesaplanır.   

Kum filtresi kapasitesi hesabı örneği: filtre tankının çapı örneğin 2,00 metre ise, kum filtresi kesiti 3,14 m2 dir.  Su filtrasyon hızı 10 m3/h/m2 alındığında bu filtrenin kapasitesi 31,4 m3/saat olarak kabul edilir.  Su hızı 20 m3/h/m2 alınırsa  ayni filtrenin kapasitesi  62,8  m3/saat  kabul edilir. İşte, kum filtresi hesabı genelde filtre tankı çapı ve tank kesitine göre su hızı göz önüne alınarak yapılır.

Oysa SU’yun, fizik kanunları gereği,  her zaman EN KISA yolu seçtiğini biliyoruz.  Bu sebeple,  filtre içine giren su,  “EN KISA YOLDAN” kum içinden  geçerek filtre tankı altındaki fıskıyelere (difüzörler) gider.  Filtre tankı dibinde bulunan fıskıye (difüzör) sayısı veya yüzeyi ne kadar çok ise, suyun filtre kumunun büyük bir oranından filtrelenerek geçmesi o kadar çok olur.   Fıskıye (difüzör) sayısı azsa, filtre tankı içindeki kumun büyük bir oranı  filtrasyon görevi yapmaz, atıl kalır.  Bu durum filtrenin ters yıkaması için de aynidir ve  fıskiye (difüzör) sayısı az olan kum filtreleri içindeki durgun bölümler ters yıkama sırasında hareket görmez.  Durgun kumlardan  başlayarak kum içinde mikrobiyolojik üreme sorunu ortaya çıkar.  “BİYOFİLM”  oluşur, kumlar topaklaşır ve sonunda filtrelenecek su, kum topakları arasındaki boşluklardan ve hiç filtrelenmeden geçer.

Şekil 1: tabanında yeterli fıskıye bulunmayan  Kum Filtresi. 2,20 m çaplı filtre tabanında 40 adet difüzör bulunuyor.

Şekil 2: tabanında ÇOK MİKTARDA fıskıye bulunan  Kum Filtresi. 1,20 m çaplı filtre tabanında 55 difüzör bulunuyor.

Şekil 2: tabanında ÇOK MİKTARDA fıskıye bulunan  Kum Filtresi. 1,20 m çaplı filtre tabanında 55 difüzör bulunuyor.

Şekil 1 ile şekil 2 ‘yi karşılaştırdığımızda yukarıdaki paragraflarda  yazdıklarımız daha iyi anlaşılır.   Şekil 1’de görünen filtre tabanındaki fıskıye grubu  AZ MİKTARDA’dır, yani 2,2 m çapındaki kum filtresinin kesiti 3,8 m2 olmasına rağmen, bu fitrede toplam 40 adet fıskıye (difüzör) bulunmaktadır.  Filtre tasarımı hesabında, su hızını 10 m3/h/m2 almış  olsak dahi, aslında, EN KISA YOLU SEÇEN SU, filtreye girişinden itibaren doğruca filtre tabanındaki fıskıyelere doğru akar ve bu kısa yol üzerinde bulunmayan kum katmanları filtrasyon görevi yapamaz ve durgun kalırlar .  Bu durumda filtre görevi yapan kum miktarı oranı azdır ve filtre görevi yapan  kum kesiti içindeki su hızı  30 – 40 m3/h/m2 üzerinde olabilir.

Şekil 2’de, filtre tabanına BOLCA konmuş fıskıyeler sayesinde, filtre tankı içindeki kumun tamamının filtre görevini yaptığını kabul edebiliriz. Şekil2 ‘de görünen filtrenin çapı 1,22 m ve kesiti 1,16 m2 dir ve bu filtrede toplam 55 adet fıskıye vardır.  Bu durumda, filtre tasarımı hesabında, su hızını 10 m3/h/m2 aldığımızda, hakikaten filtre görevi yapan kum içindeki su hızının 10  m3/h/m2 civarında olduğunu kabul edebiliriz. 

Çapları 2 metre olan ve yükseklikleri ayni olan iki kum filtresinin içinde bulunan fıskıyeler Şekil 1 ve Şekil 2’deki gibi farklı farklı olduğunda, bu iki kum filtresinin içindeki su hızını nasıl olur da ayni kabul edebiliriz  ve yalnızca filtre kesitini göz önüne alıp filtre kapasitesi hesaplayabiliriz?

Fıskıye düzeneği az olan (Şekil 1) filtre içinden  10 m3/h/m2 hesabı ile su geçirilecekse,  Şekil 2’de fıskıye şekli gösterilen ÇOK FISKIYELİ filtre içinden  20 – 30 m3/h/m2 hesabı ile su geçirildiğinde  ayni filtrasyon sonucunu alınır görüşündeyiz.   Bu durumda, 31,4 m3/saat  suyu 2,00 metre çapında  “Az Fıskıyeli” filtre ile filtrelemek yerine,  1,20 metre çapında ancak “ÇOK FISKIYELİ” kum filtresi ile filtrelemek aslında daha ekonomik olur.

31,4 m3/saat debideki suyu 1,20 metre çapındaki ÇOK FISKIYELİ kum filtresi ile filtrelemenin avantajlarını şöyle sıralayabiliriz  (iki filtrenin fiyatı ayni olsa dahi):

• 1,20 metre çapındaki filtre çok daha az yer tuttuğu için ve daha hafif olacağı için nakliyesi daha ucuz olur;
• işletme içinde daha az yer işgal ettiği için yer avantajı sağlar;
• kum filtresi ters yıkama hızını 30 m3/h/m2 aldığımızda, ters yıkama süresini 10 dakika alırsak 2,00 metre çapındaki  az fıskıyesi olan  filtre 15,7 m3 su kullanır.  Oysa, 1,20 metre çapındaki filtre yalnızca 5,65 m3 su ile kendini yıkar ( üçte biri kadar su telef eder)
• kum değiştirilmesi gerektiğinde de çok fıskıyeli filtre için az miktarda kum satın alınıp hızlıce kum değişimi sağlanır.

Foto  1: tabanında yeterli fıskıye bulunmayan, kumun tamamı kullanılmayan  Kum Filtresi.

Foto 2: tabanında ÇOK MİKTARDA fıskıye bulunan, kumun tamamı kullanılan  Kum Filtresi.

Yukarıda açıklamasını yaptığımız kum filtresi kapasite hesabı ve  “filtrasyon hızı” konuları ilmi  bir araştırma sonucu elde edilmiş bilgiler değildir,  25 yılı aşkın süredir su filtrasyonu ile uğraşmamız sonucu ulaştığımız pratik bilgilerdir.    Bugün ulaşmış olduğumuz bu uygulama bilgileri sonucunda, biz projelerimizde Foto 2’de görünen  ÇOK FISKIYELİ kum filtrelerini tatbik ediyoruz ve bu yazıda sözünü ettiğimiz avantajları elde ediyoruz.    Bu bilgileri okuyucularımız ile paylaşmak istediğimiz için bu yazıyı kaleme aldık.