İçme suyu şebeke borularında klor kayıp ve klor-flor difüzyon katsayılarının belirlenmesi
Determination of chlorine decay and chlorine-fluoride diffusion coefficients in water distribution networks
Yazar: TARIK BUYRUK
Danışman: DOÇ. DR. OSMAN N. ÖZDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
?çme suyu, sehir sebekesine verilmeden önce dezenfekte edilir. ?çmesuyunun dezenfeksiyonunda dünyanın değisik ülkelerinde çesitlimetotlar kullanılır. Bu metotlar içerisinde, ekonomik olması veuygulama kolaylığı açısından en çok tercih edilen ve dolayısı ile yaygınolarak kullanılan dezenfeksiyon yöntemi klorlamadır. Klorun su borusuiçinde çeperlerde olusan biyofilm tabakasındaki kaybına çeper kaybı(wall decay) denilmektedir. Klorun diğer kaybı ise su borusu içindemesafe kat ederken geçen süre zarfında su içinde (bulk decay)olusmaktadır.Özellikle Kuzey Amerika ülkelerinde dis sağlığını korumak amacı ileiçme suyuna ayrıca flor da eklenmektedir. Flor su borusu içerisindekihareketi esnasında, klorun aksine kayba uğramayan bir elementtir veizleyici (tracer) olarak nitelendirilmektedir. Bu nedenle, dis sağlığıüzerindeki etkisi dısında, sebekelerin kalibrasyonu için dekullanılabilmektedir.Bu çalısmanın birinci bölümünde, dezenfeksiyon amacı ile içme suyunakarıstırılan serbest klorun sabit bir sıcaklık değerinde boru içerisindekitüketimi (bulk decay) üzerinde durularak değisik Reynolds sayılarınavkarsılık gelen klor tüketim sabitleri çıkarılmıstır. Deneylerde yüksekyoğunluklu polietilen boru kullanılmıs, çeper kaybı (wall decay)biyofilm (biyolojik tabaka) olusmadığı için yok sayılmıs, sadece boru içitüketim sabiti (bulk decay) bulunmustur.?kinci bölümde ise klor ve flor için literatürde eksikliği hissedilengörünür (apparent) difüzyon ve dispersiyon katsayıları belirlenmistir.Deneysel test borusu basından laminar ve geçis bölgesi akımları(Re=0-20000) için klor ve flor konsantrasyonları ilave (enjekte)edilmistir. Gözlenen ve kaydedilen veriler 2 boyutlu tasınım-yayılım(convective-dispersive) denklem çıktıları ile karsılastırılarak görünürdifüzyon katsayıları elde edilmistir. Bu katsayılar kullanılarakolusturulan nümerik çözümler ile birlikte bir boyutlu tasınım-yayılımdenkleminin analitik çözümü de kullanılarak dispersiyon katsayılarıelde edilmistir.

Abstract:
Drinking water is traditionally disinfected at the treatment plant beforeit is fed into the water distribution network. There are different methodsto disinfect drinking water. Among them chlorination is the mostcommonly used disinfection method. The decay of chlorine added intodrinking water is related to the age and type of the pipe. Chlorine decaythat occurs at the inner surface of a pipe due to biofilm accumulation iscalled wall decay. The other form of decay, that is bulk decay, is due toflow of water in the pipe causing residence time for water.Especially in North American countries, fluoride is added into drinkingwater to prevent tooth decay. Unlike chlorine, fluoride does not decayas the concentration moves some distance in the network. Hencefluoride is called as a tracer, it may be also used in the calibration ofpipe networks.In the first section of this thesis, chlorine decay constant rates (bulkdecay constant) corresponding to different Reynolds number weredetermined under constant temperatures. For this purpose, highdensity polietilen (HDPE) pipe was used. Due to the use of a new HDPEviipipe and non-existence of biofilm layer wall decay is ignored in theexperimental calculations.In the second section, the aim was to find apparent diffusivity anddispersion coefficients of both chlorine and fluoride lacking in theliterature. Chlorine and fluoride were injected into the experimentalpipe section under different flow regimes ranging from laminar totransitional (Re=0-20000). Observed and recorded results werecorrelated with the numerical solution of the two dimensionalconvective-dispersive equation. By comparing the results of theexperiments and numerical simulations, apparent diffusivitycoefficients for both chlorine and fluoride corresponding to differentReynolds number were derived. Using this information Taylordispersion coefficients were derived for both chlorine and fluoride byusing the analytical solution of the one dimensional convectivedispersiveequation.