Arıtma süreçlerinde gaz transferi

Abstract

ÖZET Gaz transfer prosesi, gaz moleküllerinin sıvı-gaz ara yüzünde yer değiştirmesidir. Srvı fezmdaki gaz konsantrasyonu, denge durumuna bağfa olarak absorpsiyon veya desorpsiyon süreci üe doygunluk konsantrasyonuna ulaşmaktadır. Bir gazın srvı fazındaki denge konsantrasyonu, ilgili fazın gaz fazı içerisindeki kısmi gaz basıncı, gazın sıvı içerisindeki dağılım katsayısı, sıvının sıcaklığı ve sıvı faz içerisindeki safsızlık konsantrasyonları ile sıvmın fiziksel ve kimyasal özelliklemle bağlı olarak değişmektedir. Sıcaklık parametresinin difüzyon mekanizması ve sıvı viskozitesini değiştirmesi sebebiyle de gaz transfer hızı dolaylı olarak etkilenmektedir. Safsızlıklar ve özellikle hidrofobik maddeler ise ara yüzey alanım azaltarak gaz transfer hızını olumsuz etkilemektedir. Bu tez kapsamında Iaboratuvar ortamında yapılan pilot ölçekli çalışmalarla belli fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip safsızlıklar içeren su ve atıksu ortamlarmda oksijen transfer parametrelerinin değişimi gözlemlenerek elde edilen sonuçlar değerlendirmiştir. Atıksu içerisinde en sık rastlanılan ve gaz transfermi olumsuz etkileyen safsızlıklar yüzey aktif madde, amonyak ve askıda katı madde olduğundan yapılan deneysel çalışmalarda farklı hidrostatik yüksekliklerde, su ortamına yapay olarak eklenen fiziksel ve kimyasal safsızlıklarla uygulama ortamlarını temsil edebilecek ortamlara benzerlik oluşturulması amaçlanmıştır. Ayrıca havalandırma kolonu içerisine herhangi bir safsızlık ilave edilmeden sürekli akışta aynı yönlü ve zıt yönlü piston akış işletim koşullan test edilmiştir. Yüzey aktif madde ve askıda katı madde miktarları oksijenlendirme verimini olumsuz yönde etkilerken, farklı pH değerlerindeki su ortamına belli konsantrasyonlarda ilave edilen amonyumun oksijenlendirme verimini sınırlı miktarda olumlu etkilediği görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER: Gaz transferi, kesikli işletim, piston akış, amonyak, SDS yüzey aktif maddesi, bentonit.

Ill ABSTRACT Gas transfer process includes the exchange of gas molecules at liquid-gas interfaces, where, by the exchange process, the dissolved gas concentrations in the liquid phase reach the saturation concentration values by either adsorption or desorption depending upon the equilibrium. The equilibrium concentration of a gas in liquid phase changes mainly depending upon the partial pressure of the gas in the gas phase, distribution coefficient of gas in water, water temperature and amount of impurities in liquid phase and some other properties of the liquid. Temperature influences the gas transfer rate indirectly through diffusion phenomena and liquid viscosity while impurities decrease the interfacial area among which hydrophobic substances are rather remarkable. In this study, oxygen transfer parameters for water and wastewater containing some impurities of predicted physical and chemical properties were tested on a pilot scale experimental set-up and results were evaluated. Since most probable impurities among many are surfactants, ammonia and suspended solids in water environment, such physical and chemical substances were artificially added into the tap water and subjected to experiments at a variety of hydrostatic heights (heads) to simulate as much adequately as possible the real case conditions of engineering applications. Besides co-current and counter-current flow conditions were tested with tap water on the pilot-scale experimental set-up without adding any artificial impurities into the water. It was observed that oxygenation was negatively influenced by surfactants and suspended solids but, under various pH conditions certain concentrations of ammonia added into water environment somewhat enhanced oxygenation efficiency. KEY WORDS: Gas transfer, batch opaeration, plug-flow, ammonia, SDS surfactant, bentonite