Düşük hızlı düşey milli mekanik yüzey havalandırıcının hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizi
A low speed mechanical surface aerator with vertical shaft by computational fluid dynamics (CFD) analysis
Yazar: CANAN AKBULUT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ZAFER ŞENALP
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aktif çamur süreci = Activated sludge process ; Akış analizi = Flow analysis ; Akışkanlar mekaniği = Fluid mechanics ; Atık su arıtma sistemleri = Waste water treatment systems ; Bilgisayar destekli analiz = Computer aided analysis ; Havalandırıcılar = Aerators ; Türbülans modelleri = Turbulence models

Özet:
Evsel ve endüstriyel atıksuların arıtılması için kurulan biyolojik arıtma tesislerinin en önemli ünitesi hiç şüphesiz arıtma işlemini gerçekleştiren canlı organizmalara, ihtiyaçları olan oksijenin transfer edildiği ve aktif çamurun üretildiği havalandırma havuzudur. Arıtma işleminin verimli olabilmesi için atıksuya, atmosferden gerekli oksijen verilirken, aynı anda mikroorganizmaların, yeterli oksijeni almış atıksu ile sürekli ve üniform bir karışım oluşturarak askıda kalmaları şarttır. Tesislerde kullanılan düşük hızlı düşey milli mekanik yüzey havalandırıcıların görevi, işte bu her ikisi de çok önemli olan havalandırma ve karıştırma fonksiyonlarını yerine getirmektir. Düşük hızlı düşey milli mekanik yüzey havalandırıcılar, özel konstrüksiyona sahip türbin pervane ile suyun yarıldığı bölgede maksimum hava türbülansı oluşturarak yüksek oksijen transfer verimi sağlamakta ve aynı zamanda havuz hacmini sürekli karışım halinde tutmaktadır.Bu çalışmada, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kullanılarak akım kırıcısız ve akım kırıcılı düşük hızlı düşey milli mekanik yüzey havalandırıcının biyolojik arıtma prosesi için akışkanlar mekaniği çözümü karşılaştırılmıştır. Ekipmanların katı modeli Pro-Engineer programında oluşturulurken, analizde ağ (mesh) oluşturmak için ANSYS ICEM-CFD ve akışkanlar mekaniği sonuçları için de ANSYS CFX programı kullanılmıştır.

Abstract:
The purification of industrial wastewater and domestic sewage is normally carried out by the biological aerobic activated sludge process. In aerobic processes the pollutants in the wastewater are removed by the living microorganisms. In order to accomplish this efficiently, the aeration equipment must not only be capable of transferring oxygen from atmosphere to the wastewater, but also maintain sufficient uniform mixing of the microorganisms with the oxygenated wastewater. Therefore, the aeration device is the most important part of an activated sludge process. Aerator impeller consist of an inverted shallow cone with blades attached vertically to the underside of the cone. As the aerator rotates, the air is drawn into the liquid behind the blades and mixes with the wastewater in the region of the greatest turbulence. The front of the blades disperse the oxygenated wastewater radially outwards over a large surface area in order to increase the oxygenation. This kind of action of the impeller creates an upward motion of the wastewater in the tank, resulting the concurrent activities of the aeration, mixing and circulation of the whole tank content.In this thesis, fluid mechanics analysis for biological wastewater process of low-speed vertical shaft mechanical surface aerator without baffles and with baffles was compared using method Computational Fluid Dynamics (CFD). While Pro-Engineer software are shaped solid model of equipments, ANSYS ICEM CFD software is used for meshing and ANSYS CFX software also used for fluid mechanics results.