UYGULAMALAR

Kamp Alanı ve Rezervuar, Illinois Yer Üstü Depolama Tankları, Su Temini ve Arıtımı Kamp Alanı ve Rezervuar, Illinois Yer Üstü Depolama Tankları, Illinois

Çevre mühendisleri, içme suyu kaynaklarını geliştirir, korur ve temiz içme suyu sağlarlar.

10.1 Hidrolojik Çevrim Ve Suyun Erişilebilirliği Şekil 10.1 Hidrolojik Çevrim.

10.1.1 Yer Altı Su Kaynakları Yer altı suyu, su teminindeki önemli bir kaynak olduğu gibi, yüzey altı sudan kaynaklanan akımlara da önemli katkıda bulunan bir bileşendir. Su, hem toprak yüzeyine yakın hem de derinlerde bulunur.

Şekil 10.2 Toprak gibi gözenekli bir ortamda akış.

Ö R N E K - 10.1 Bir zemin numunesi Şekil 10.3’te görülen bir permeametreye yerleştirilmiştir. Numunenin kalınlığı 0.1 m, kesit alanı ise 0.05 m2 dir. Permeametrenin üst kısmındaki su basıncı 2.5 m, alt kısmındaki su basıncı ise 0.5 m’dir. Bu koşullarda permeametreden 2 m3/gün’lük debi geçtiğine göre geçirgenlik katsayısını hesaplayınız.

Şekil 10.3 Geçirimlilik katsayısını ölçmede kullanılan permeametre. Ö R N E K - 10.1

Şekil 10.4 Kuyudan su çekilmesi sebebiyle su seviyesinin alçalması.

Şekil 10.5 Yan yüzeyden su alan kuyu modeli.

Şekil 10.6 Çoklu kuyular ve pompajın YSS üzerindeki etkisi.

Ö R N E K - 10.2 0.2 m çapındaki bir kuyudan 30 m derinliğindeki basınçsız akiferden kararlı hâl koşullarında 1000 m3/gün’lük su çekilmektedir. İki gözlem kuyusu pompaj kuyusundan 50 ve 100 m mesafede ve buralardaki su seviye düşüşü 0.3 ve 0.2 m’dir. Geçirgenlik katsayısı ve kuyudaki seviye düşüşü ne olur? (Bkz. Şekil 10.6)

Şekil 10.9 YSS üzerinde iki pompaj kuyusunun etkisi.

10.1.2 Yüzeysel Su Kaynakları Yüzeysel su kaynakları yer altı su kaynakları kadar güvenilir değildir. Zira yıl boyunca, hatta haftalık bazda dâhi gerek miktar gerekse nitelik bakımından önemli dalgalanmalar gösterirler.

Ö R N E K - 10.3 Bir rezervuardan 425 L/s’lik sabit debide su sağlanması düşünülmektedir. Rezervuara giren aylık bazdaki su miktarı aşağıda verildiği gibidir. Bu durumda rezervuarın gerekli depolama kapasitesini hesaplayınız.

Şekil 10.10 Gerekli depolama hacmini gösteren kütle eğrisi.

10.2 Su Arıtma Şekil 10.11 Tipik bir su arıtma tesisi.

10.2.1 Yumuşatma Bazı suların (hem yüzeysel hem de yer altı suları), içme suyu olarak kullanılabilmesi için sertliğin giderilmesi gerekir. Sertlik kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg) ve demir (Fe) gibi toprak ve kayalardan özellikle kireçtaşından çözünerek suya geçen çok değerlikli katyon ya da minerallerden oluşur. Sertlik herhangi bir sağlık problemine yol açmazken sabunun etkinliğini azaltır ve çökelek oluşumuna sebep olur.

Ö R N E K - 10.5 Bir su numunesi 60 mg/L Ca2+, 60 mg/L Mg2+ ve 25 mg/L Na+ içermektedir. Bu durumda mekv/L ve mg CaCO3/L cinsinden konsantrasyonları hesaplayınız.

Şekil 10.12 Titrasyon eğrisi.

Şekil 10.15 (A) Tipik bir tezgâh altı ters-osmoz ünitesi; (B) şematik gösterimi.

Ö R N E K - 10.8 Bir yumuşatıcıda değişim kapasitesi 46 kg/m3 olan 0.07 m3 reçine bulunmaktadır. Günlük su ihtiyacı 1500 L/gün ve ham suyun sertliği 245 mg CaCO3/L’dir. Yumuşatılmış suyun 100 mg CaCO3/L sertliğe sahip olması istenmektedir. Bu durumda, ne kadar su by-pas hattından geçirilmelidir? ve reçine ne kadar sürede tükenir? (Başka bir ifadeyle iki rejenerasyon evresi arasındaki zaman ne kadardır?)

Şekil 10.18 Kireç-soda yumuşatma reaksiyonları.

Şekil 10.18 Kireç-soda yumuşatma reaksiyonları.

Şekil 10.19 Kimyasal çöktürme ile su yumuşatma.

Şekil 10.21 Ayrımsal arıtma grafiği.

Ö R N E K - 10.11 Bir sudaki toplam sertlik 255 mg CaCO3/L ve Mg2+ konsantrasyonu da 55 mg CaCO3/L’dir. Eğer ayrımsal arıtma uygulanarak su çözünürlük sınırına kadar yumuşatılacaksa, ne kadar su arıtılmalıdır? Ayrıca harmanlanmış çıkış suyunun sertliği ne kadar olur?

10.2.2 Koagülasyon ve Flokülasyon Arıtma tesisine gelen yüzeysel ham sular genellikle, kolloidal kil ve silt taneciklerinden kaynaklanan önemli miktarda bulanıklık içerir. Bu taneciklerde elektrostatik bir yük bulunur.

Şekil 10.23 Yük nötralizasyonunda, çok değerlikli katyonların kolloidal taneciklerin itme kuvveti üzerindeki etkisi.

Şekil 10.24 Köprü kurma mekanizması ile kolloidal taneciklerin yumaklaştırılmasında makro-moleküllerin (polimerlerin) etkisi.

Ö R N E K - 10.14 Aşağıda verilen jar testi sonuçlarına göre hangi polimer dozu kullanılmalıdır?

Su arıtımında kullanılan Şekil 10.26 Su arıtımında kullanılan tipik bir flokülatör. 10.2.3 Çökeltme

Su arıtma tesislerinde kullanılan tipik bir çökeltme tankı. Şekil 10.27 Su arıtma tesislerinde kullanılan tipik bir çökeltme tankı.

Şekil 10.29 İdeal bir çökeltme tankında taneciğin izlediği yol.

Ö R N E K - 10.17 Küçük bir arıtma tesisinin debisi 0.6 m3/s’dir. Laboratuvar çalışmalarında yumaklaştırılmış çamurun üniform tanecik boyutuna (tek tip) sahip olduğu ve tüm taneciklerin 0.004 m/s’lik (vs) hızda çökeldiği bulunmuştur. (Elbette bu durum gerçekçi değildir.) Önerilen dikdörtgen kesitli çökeltme tankının boyutları ise L = 20 m (etkin çökeltme bölgesinin uzunluğu) H = 3 m ve W = 6 m olduğuna göre % 100 verimle taneciklerin giderilmesi mümkün müdür?

Şekil 10.31 Su arıtımında kullanılan bir hızlı kum filtresi. 10.2.4 Filtrasyon

Ö R N E K - 10.19 6 × 8 m’lik bir filtreden, 8.106 L/gün debide suyun filtrelenmesinde, filtrasyon hızını hesaplayınız.

10.2.5 Dezenfeksiyon Şekil 10.32 Kırılma noktası klorlaması.

Şekil 10.32 Kırılma noktası klorlaması.

Ö R N E K - 10.21 18.106 L/gün’lük debiye sahip bir arıtma tesisinde, dezenfeksiyon için 10 kg/gün klor kullanılmaktadır. Günlük klor ihtiyacı 0.5 mg/L ise, günlük bakiye kloru hesaplayınız.

10.2.6 Diğer Arıtma İşlemleri Buraya kadar tartışılan arıtma ünitelerinin dışında, su dağıtılmadan önce uygulanabilecek ya da uygulanmayacak çeşitli basamaklar da vardır. Mesela su, dağıtım sistemine verilmeden önce kararlı olmalıdır. Kararlı su, dağıtım şebekesinde korozyon ya da çökelmeye yol açmayan su demektir.

10.3 Suyun Dağıtımı Şekil 10.34 Su ihtiyacının fazla olduğu zamanlarda, ihtiyacı karşılamak için su, hem tesisten hem de ayaklı depolardan verilir. Su ihtiyacının düşük olduğu zamanlarda pompalar ayaklı depoları doldurur.

Ö R N E K - 10.22 Bir yerleşim alanında saat 800- ile 1800 saatleri arasındaki 10 saatlik sürede pik (en yüksek) su debisi ihtiyacı 40.106 L/gün, günün kalan 14 saatlik kısmındaki ihtiyacı ise 8.106 L/gün’dür. 24 saatlik süre içerisinde ise arıtma tesisi 24.106 L/gün’lük debi ile su sağlamaktadır. Bu durumda, bu pik debi ihtiyacını karşılayabilecek ayaklı deponun hacmini hesaplayınız.