SU ŞARTLANDIRMA TANKLARINDA KULLANILAN DOLGU MALZEMELERİNİN NE KADARI GÖREV YAPAR?

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

Ocak 2015
Kum filtresi, aktif karbon filtresi ve yumuşatıcı gibi, içinde DOLGU MALZEMESİ olan şartlandırma cihazları kullanıyoruz. Bu cihazların tasarımında, suların tank içindeki dolgunun tamamından geçeceği var sayılıyor. Hakikatte su, tankın içindeki tüm dolgudan geçiyor mu?

“Su Şartlandırma Tankları” deyimi ile, kum filtresi, aktif karbon filtresi, yumuşatma cihazı, deiyonizecihazı gibi, içindeki DOLGU malzemesine göre karakter taşıyan ve suyu şartlandıranDOLGU yüklü basınçlı tanklar demek istiyoruz.

Su şartlandırma sırasında bu tankların içinden, yukarıdan aşağı doğru su geçişi olur ve su şartlanır. Ters yıkama sırasında aşağıdan yukarı doğru geçen su tanktaki dolgunun biraz hareket etmesini ve böylece dolgu içine sıkışmış ve istenmeyen katıların dolguyu terk edip tanktan dışarı çıkmalarını sağlar.

Dolgu malzemeli su şartlandırma tankının tasarımında tankın kesiti ve bu kesitten geçireceğimiz su hızı hesaplanır. Tankın detayları üzerinde durulmadan yapılan tasarımda tanka giren suyun, tank kesitinin tamamına dağıldığı ve suyun tank içindeki tüm dolgudan geçerek tank tabanına ulaştığı var sayılır.

Kum Filtresi Örneği: 125 m3/saat debide bir suyu filtrelemek için 4 metre çaplı bir kum filtresi tasarlandı ve suyun 10 m3/saat/ m2 hızla kum tabakalarından geçeceğini düşünüldü. Teorik olarak hesap RESİM 1 doğrudur. Fakat hakikatte, tanka giren suyun 4 metre çap, yani 12,56 m2 kesiti olan kum yüzeyine dağılımı sağlanamıyorsa ve su 12,56 m2 kesitli kum dolu silindirden tam olarak geçmiyorsa, ilk yapılan tasarım hesabı hakikate uymaz. 4 metre çaplı tankın su girişinde suyu 4 metre çapa dağıtmak üzere tasarlanmış bir düzenek yoksa ve tank tabanındaki difüzör(fıskiye) sistemi, Resim 2 ve resim 3’deki gibi tank tabanının tamamına yayılacak şekilde yapılmamışsa, tanka giren su belki de yalnızca tankın 4 - 5 m2’lik kısmından geçerek tanktan çıkacaktır. Bu durumda, dolgu içindeki su hızı 24,0 - 31,25m3/h/m2 kadar olacak ve istenenfiltrasyonu kalitesine ulaşılamayacaktır, daha açıkça, su filtreye bulanık giriyorsa filtreden bulanık çıkacaktır.

Su Yumuşatıcı Örneği:2 metre çaplı bir su yumuşatıcı tankın içinden 30 Fransız sertlikte 90 m3/saat su geçirmeyi tasarladık. Bu maksat ile tank içine 3000 litre yumuşatıcı reçinesi koyduk. Tank içinden geçen su, bu tankın kesiti olan 3,14 m2’ye dağılmıyorsa ve reçine dolgusunun yalnızca %60’ı içinden geçiyorsa, bu durumda %40 kadar reçineye boşuna para vermiş oluyoruz. Tuzlu su ile rejenerasyonda, tuzlu su reçinenin tamamı içinden geçmiyorsa, reçinenin bir kısmı rejenere olmuyor ve reçineleri tam olarak kullanamıyoruz ve boş yere bir miktar tuzu ve ters yıkama suyunu israf ediyoruz demektir.

Doğa kanunlarına göre davranan su, içinde dolgu olan tanka girişinden başlayarak EN YAKIN YERDEN veya EN AZ BASINÇ KAYBI YARATAN yoldan geçerek tankın su çıkış noktasına gider. Su şartlandırma RESİM 2 tankına giren suyun tankın tüm yüzeyine ve tüm dolgusuna dağılmasını RESİM 3 sağlayan tasarımlar yapılabilse de, ziyaret ettiğimiz işletmelerde gördüğümüz su şartlandırma tanklarının bir çoğunun “DOĞRU” tasarımdan çok uzak olduğunu ve arıtılmak istenen suyun tasarım hedeflerine ulaşılmadığına çok kez şahit oluyoruz.

TERS YIKAMA: Dolgu malzemesinin ters yıkanması önemli bir olaydır ve yukarıda anlattığımız gibi ve Resim 4 ve Resim 5’de görüldüğü gibi, tank altındaki difüzör sistemi tankın tabanını RESİM 4 doldurmuyorsa, ters yıkama sırasında su, bizim arzu ettiğimiz RESİM 5 gibi dolgu malzemesinin her tarafından geçmezse, tank içinde tutulan katılar gittikçe dolgu aralarını doldurur. Bunun sonucu olarak, bu tanktan (yukardan aşağı) geçen su, tank kesitinin bir kısmından geçer, su kendine bir yol bulur ve bu yoldan geçer. Sonuçta suyun dolgu içindeki geçiş hızı her gün biraz daha artar, dolgu içinden hızlı geçen su yeterince şartlanamaz, bir taraftan da bu tankın basınç kaybı zaman içinde yükselir, sonuç olarak işletmeye giden su debisi azalır.

Özellikle çok geniş çapı olan tanklar içinde suyun tüm tankdolgusu içine yayılması ve tüm dolgu içinden geçmesi ihtimali çok azdır ve ters yıkama sırasında da, ters yıkama suyunun RESİM 6 dolguyu tam olarak yıkama imkanı azdır. Doğru ters yıkanamayan kum filtreleri içinde bakteri yatağı oluşur ve Resim 6’da görüldüğü gibi kumlar bloklaşır.

ÇÖZÜM NEDİR?
Aşağıdaki yöntemlere göre tasarım yapıldığında, dolgu malzemeli su şartlandırma tankları daha verimli görev yapar görüşündeyiz.

Tank Çapı: Dolgu malzemeli su şartlandırma tanklarında, tank çapı büyüdükçe suya yön vermek zorlaşır. Kendi tecrübelerimizde şunu fark ettik: küçük çaplı su şartlandırma tanklarında suyun tank içindeki ve dolgu malzemesi içindeki hareketine daha kolay yön verilebiliyor. Örneğin, 1metre çaplı bir kum filtresinde (0,785 m2 kesitli), ham suyu tankın tam ortasından, tankın üst bombesine çarptırarak verdiğimizde, tanka giren su her yönde 0,5 metreuzaklığa kadar dağılır. Tank altına konandifüzörler (fıskiyeler) Resim 2 ve Resim3’de görüldüğü gibi, tankın tabanını kaplayacak şekilde tasarlandığında, gerek yukarıdan aşağı su geçişinde ve gerekse aşağıdan yukarı ters yıkama sırasında suyuntank dolgusunun tamamına yayılma oranı çok yüksek olur.
Buna karşılık 4 metre çaplı (12,56 m2 kesitli) bir kum filtresine giren suyun, tanktaki dolgu içinde her yönde 2metre mesafeye kadar gitmesi, tank içinde çepeçevre yayılmasıve dolgunun tamamından geçmesi,1 metre çaplı filtredeki su dağılımına kıyasla daha az olasıdır. 4 metre çaplı kum filtresinin ters yıkaması sırasında, ters yıkama suyunun 12,56 m2 alana dağılıp tüm dolgudan geçerek bu dolgu içindeki katıları yukarı doğru taşıması 1metre çaplı filtrenin ters yıkamasına kıyasla daha az etkilidir.

Suyun Her Tanka Dağılımını Sağlamak:Küçük çaplı kum filtreleri ile Resim 7’deki gibi bir sistem kurduğumuzu var sayalım. Her bir tank içinde suyu mükemmel yönettiğimizi de kabul edelim. Buna rağmen çoklu tank sistemine RESİM 7 suyun dağılması mükemmel olmayabilir. Yüksek debili suyun bu tankların her birine ayni debide girmesi ve çıkması da sağlanmalıdır. Bunu yapabilmenin en doğru yolu, tank girişlerine debimetre ve ayar vanası koymaktır.

Ters Yıkama Suyunun Her Tanka Dağılımını Sağlamak: Resim 7’deki gibi bir sistem kurulduğunda, ters yıkamanın doğru yapılması için her tanktan yeterince suyun geçişi sağlanmalıdır. Bu maksat ile boru çapları, vana çapları doğru seçilmelidir. Ayrıca, ters yıkama sırasında tank dolgusunun RESİM 8 kaçmasını önlemek için vana ayarları yapılmalıdır. Ters yıkama suyu çıkış hattıüzerine, kaçak dolgu olasılığına karşı Resim 8’deki gibi bir filtre öneririz.

Özet olarak, kum filtresi, aktif karbon filtresi, yumuşatıcı ve deiyonize gibi cihazların imalinde ve satın alınmasında, yalnızca tank çapına göre, tank kesitine göre verilen kararların sonucunda çoğu zaman bu cihazlardan yeterince verim alınamaz. Tanka gelen suyun tank üzerinde dağılımı ve tank altında dağılımı detaylı olarak düşünülmeli, tasarlanmalı ve buna göre imalat yapılmalıdır.