Tuvalet kağıtlarının atık su sistemlerinde fiziksel parçalanmasının araştırılması
Investigation of physical disintegration of toilet paper in wastewater system
Yazar: BEYTULLAH EREN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FATİH KARADAĞLI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Fiziksel değişmeler = Physical change ; Modelleme = Modelling ; Parçalanma = Fragmentation

Özet:
Tuvalet kağıtları kullanıldıktan sonra genellikle kanalizasyon sistemlerine bırakılarak bertaraf edilmektedir. Kanalizasyon sistemlerine bırakılan atık tuvalet kağıtları, ortamdaki yağ ve benzeri hidrofobik maddeleri absorbe ederek parçalanması zor olan maddeler haline dönüşüp, su akımının düşük olduğu durumlarda atık su borularında tıkanmalara neden olmaktadırlar. Ülke çapında, belediyeler kanalizasyonlardaki tıkanmaları gidermek için önemli miktarda harcama yapmaktadırlar. Ayrıca tıkanmalar sonucunda atık su evlere ve caddelere girebilmekte ve bu durum ortaya çıkan maliyeti önemli ölçüde artırdığı gibi atık suyun içerdiği patojen mikroorganizmalar da insan sağlığını tehdit etmektedir. Bu olumsuzlukları minimize etmek ve tıkanma problemlerini önlemek için, tuvalet kağıtlarının kanalizasyon sistemlerindeki davranışlarının bilimsel olarak sistematik bir biçimde araştırılması gerekmektedir.Bu çalışmanın amacı tuvalet kağıtlarının fiziksel parçalanmasının deneysel ve matematiksel modelleme yoluyla araştırılmasıdır. Bu amaçla, literatürden elde edilen hijyenik ürünlerin kanalizasyon sistemlerinde fiziksel parçalanması için geliştirilen teorik yaklaşım ve matematiksel model, tuvalet kağıtları için uyarlanmış ve modelleme çalışmaları ile birlikte deneysel testler yapılmıştır. Deneysel çalışmalar iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşama deneylerde iki farklı fiziksel karakterizasyondaki tuvalet kağıdı kullanılarak fiziksel parçalanma teorisi ve matematiksel modelin doğruluğu test edilmiştir. İkinci aşama deneylerde ise türbülansın fiziksel parçalanmaya etkisini belirlemek için iki farklı tuvalet kağıdının 3 değişik karıştırma hızında fiziksel parçalanması incelenmiştir. Bununla birlikte, deneysel şartlarda meydana gelen türbülans şartları ile gerçek atık su sistemlerindeki türbülans şartları karşılaştırılmıştır.Sonuç olarak, tuvalet kağıtlarının fiziksel parçalanması deneysel ve modelleme sonuçlarıyla açıklığa kavuşturulmuştur. Türbülansın parçalanma işlemine etkisi belirlenmiştir. Deney ortamındaki türbülansın gerçek atıksu sistemlerini temsil edici düzeyde olduğu tespit edilmiştir. Gerçek atıksu sistemlerinde paralanmanın yavaş şekilde gerçekleşeceği riskli bölgeler belirlenmiştir.

Abstract:
Toilet papers are disposed of into sewer systems where they blend with other waste materials such as waste food and grease, personal care products, detergents, and cosmetics. Most of these substances can be absorbed by toilet papers to hinder their transport and disintegration in sewer systems. Subsequently, sewer blockages occur to create risk for human health, maintenance and aesthetic problems, and financial cost. In this regard, limited information is available about the fate of toilet papers in sewers. Therefore, physical disintegration of toilet papers as well as their chemical and microbial interactions must be investigated systematically.In this study, physical disintegration of toilet papers is studied as the first step toward understanding their behavior in sewer systems. We collected various tissue products from different parts of the world and characterized them based on their physical properties such as sheet thickness, basis weight, and specific volume. A mathematical model was developed to simulate physical disintegration of toilet papers under various turbulence conditions. This model was tested with physical disintegration experiments with two different toilet papers that are representative of most products around the world. The additional experimental and modeling work was conducted to elucidate effect of turbulence on disintegration of toilet papers. Turbulence conditions in the experimental system were compared with actual systems to identify critical sections of sewer systems where disintegration will be limited.Our results show that all of the major trends during physical disintegration of toilet papers were captured by our experimental and modeling studies. Our results show that the rate of physical disintegration increases along with the level of turbulence in the experimental system. Comparison of turbulence levels in the experimental system to those in actual sewer systems indicate that drains and small size pipes are critical sections of sewer system in terms of physical disintegration.