Filtrasyon Filtreler Nasıl Çalışır: Filtrasyon Mekanizmaları Filtre Malzemeleri Filtre Çeşitleri Yavaş Kum Filtrasyonunun İlkeleri Kum Filtreleri ve Hızlı Kum Filtreleri

1. enve-muhammed.blogspot.com
Hindistan Teknoloji Enstitüsü (IIT), Kanpur,
Mühendislik Fakültesi,
Su ve Atık Su Mühendisliği Dersi, 10
Ders 10: Filtrasyon Teorisi
Filtrasyon
Filtreler Nasıl Çalışır: Filtrasyon Mekanizmaları
Filtre Malzemeleri
Filtre Çeşitleri
Yavaş Kum Filtrasyonunun İlkeleri
Kum Filtreleri ve Hızlı Kum Filtreleri
Filtrasyon
Çökelmeden gelen su saf olmayacaktır ve bazı çok ince askıda tanecikler ve bakteri içerebilir. Suda
halen mevcut olan bu kirliliği gidermek ya da azaltmak için su, örneğin kum gibi ince tanecikli
maddelerden süzülür. Suyun tanecikli (granüler) madde yatağından süzülmesi işlemine filtrasyon
(süzme) adı verilir.
Filtreler Nasıl Çalışır: Filtrasyon Mekanizmaları
Dört adet temel filtrasyon mekanizması mevcuttur:
SEDİMENTASYON (ÇÖKELME): Sedimentasyon mekanizması yerçekimi kuvvetinden kaynaklanır ve
taneciğin akış hattını geçip kollektöre ulaşmasına sebep olan çökelme hızı ile ilintilidir.
KESİŞME: Taneciklerin kesişmesi büyük tanecikler için geçerlidir. Yeteri kadar büyük bir tanecik akış
hattını takip ederse, filtre malzemesi tarafından tutulur.
DİFÜZYON ( BROWN DİFÜZYONU): Filtre malzemeleri boyunca meydana gelen difüzyon yalnızca çok
küçük tanecikler için gerçekleşir. Sıvı içerisindeki tanecikler termal gradyenler sebebiyle rastgele
hareket ederler. Bu mekanizma yalnızca çapı 1 mikrondan daha küçük olan tanecikler için önemlidir.
ATALET: Atalet sebebiyle tutulma, büyük parçacıklar akış hattından çıkmaya yetecek hıza sahip olup
filtre malzemesiyle çarpıştıklarında gerçekleşir.

2. enve-muhammed.blogspot.com
Filtre Malzemeleri
Kum: Kum genellikle filtre malzemesi olarak kullanılır, ince ya da kalın olabilir. Kumun boyutu verimli
boyut (ya da verimli tane çapı) terimiyle ifade edilir ve değerlendirilir. Verimli tane çapı, diğer bir
deyişle D10, kumun ağırlıkça % 10’unun geçebileceği elek çapının milimetre cinsinden tarifidir.
Boyuttaki tek biçimlilik ya da çeşitliliğin derecesi yeknesaklık katsayısı kavramı ile ölçülür ve ifade
edilir. Yeknesaklık katsayısı, yani (D60/D10), kumun % 60’ının geçebileceği elek çapının, verimli tane
çapına oranıdır.
Çakıl: Kum tabakaları çakıl tarafından desteklenebilir. Kumun altına destek yapılan çakıl süzülmüş
suyun serbest bir biçimde alttan boşaltılmasına ve yıkama suyunun eşit bir şeklide kuma ulaşmasına
olanak verir.
Diğer Maddeler: Bazen filtre malzemesi olarak kum yerine antrafilt kullanılabilir. Antrafilt kömüre
benzer dumansız ve alevsiz yanabilen bir taş olan antrasitten imal edilir. Daha ucuz bir malzemedir ve
yüksek performanslı bir filtrasyon sağlama kapasitesine sahiptir.
Filtre Çeşitleri
Yavaş Kum Filtreleri: Çakılla desteklenmiş ince kumdan oluşurlar. Tanecikleri filtre yatağının yüzeye
yakın kısmında tutarlar ve genellikle kum tabakasının tanecikleri içeren üst kısmının sıyrılması yoluyla
temizlenirler.
Hızlı Kum Filtreleri: Çakılla desteklenmiş daha büyük kum tanelerinden oluşurlar. Tanecikleri filtre
yatağı boyunca yakalarlar. Yatağın geri yıkanması yoluyla temizlenirler.
Çok Malzemeli Filtreler: İki ya da daha fazla farklı tanecikli, farklı yoğunluklu madde katmanından
meydana gelirler. Genellikle antrasit kömür, kum ve çakıl kullanılır. Farklı katmanlar birlikte
kullanıldığında yalnız kum katmanı kullanılmasına oranla daha iyi bir filtrasyon sağlanabilir.
Yoğunluktaki farklılıklar sebebiyle katmanlar geri yıkamadan sonra bile düzgün bir şekilde ayrılırlar.
Hızlı Kum Filtresinin Enine Kesiti
Wash water throughs: Yıkama suyu olukları
Sand: Kum Gravel: Çakıl
Perforated laterals: Delikli yan borular
Filter floor: Filtre tabanı
Cast iron manifold with strainers: Filtreli dökme demir manifold

3. enve-muhammed.blogspot.com
Yavaş Kum Filtrasyonunun İlkeleri
 Bir yavaş kum filtresinde su kirliliği şu proseslerin kombinasyonu ile giderilir: çöktürme,
süzme, yüzeyde tutma ve kimyasal ve bakteriyolojik müdahale.
 İlk birkaç gün boyunca su mekanik ve fiziksel – kimyasal yöntemlerle arıtılır. Oluşan sediment
ve organik madde birikimi kum yüzeyinin üzerinde ince bir tabaka meydana getirir, kum
geçirgenliğini muhafaza eder ve kum tanecikleri arasındaki boşluklardan daha küçük
tanecikler bile tutulur.
 “Schmutzdecke” olarak anılan bu tabaka geliştikçe, tutulan organik maddeleri yıkıma
uğratarak karbon dioksit ve diğer oksitlere çeviren çok sayıda mikroorganizmanın yaşadığı
canlı bir bölge haline gelir.
 Bakteri ve virüsler de dahil olmak üzere ham sudaki kirliliğin büyük kısmı, su filtre yüzeyinden
geçerken ve kum yatağının hemen altında iken giderilir. Arıtma mekanizmaları filtre
yüzeyinden, filtre yatağı yüzeyinin 0.3 – 0.4 metre altına kadar olan bölgede, daha düşük
seviyelere doğru su daha temiz olup daha az organik madde içerdikçe gitgide daha az arıtma
gerçekleşerek meydana gelir.
 Mikroorganizmalar iyice sabit olduğunda filtre verimli bir şekilde çalışacak ve yüksek kaliteli
çıkış suyu üretecektir, çıkış suyu hastalık taşıyıcı organizmalardan ve organik maddelerden
neredeyse tamamıyla arınmıştır.
Düşük renk, düşük bulanıklık ve düşük bakteriyel içerikli suların arıtılması için uygundurlar.
Kum Filtreleri ve Hızlı Kum Filtreleri
 Taban malzemesi: Yavaş kum filtrelerinde (YKF) 3 – 65 mm boyutlarında ve 30 – 75 cm
derinliğinde iken hızlı kum filtrelerinde (HKF) 3 – 40 mm boyutlarında ve 60 -90 cm
derinliğindedir.
 Filtre Kumu: YKF ’de verimli boyut 0.2 – 0.4 mm arasında ve yeknesaklık katsayısı 1.8 – 2.5 ya
da 3.0 aralığındadır. HKF ’de verimli tane boyutu 0.35 – 0.55 aralığındadır ve yeknesaklık
katsayısı 1.2 – 1.8 arasındadır.
 Filtrasyon Oranı: YKF ‘de az, örneğin 100 – 200 L/sa/m2 filtre alanı iken HKF ‘de çok, örneğin
3000 – 6000 L/sa/m2 filtre alanıdır.
 Esneklik: YKF talepteki değişiklikleri karşılayacak esnekliğe sahip değildir ancak HKF talepteki
değişimler konusunda oldukça esnektir.
 Son Arıtma Gereksinimi: YKF ‘den neredeyse saf bir su elde edilir ancak su tamamen güvenli
olması için dezenfeksiyona tabi tutulur. HKF ‘de ise dezenfeksiyon bir zorunluluktur.
 Temizleme Yöntemi: YKF ‘yi temizlemek için üstteki 1.5 – 3.0 cm kalınlığındaki tabaka sıyrılır.
HKF ‘yi temizlemek için su çalkalanır ve basınçlı havayla ya da havasız geri yıkanır.

4. enve-muhammed.blogspot.com
 Yük Kaybı: YKF ‘de ilk kayıp yaklaşık 0.1 m’dir ve 0.8 – 1.2 m temizlemek için gerekli son
(sınır) değerdir. HKF ‘de ilk kayıp 0.3 m ve sınır 2.5 – 3.0 m’dir.
enve-muhammed.blogspot.com