Tuvalet kağıtlarının parçalanmasının modellenmesi

Abstract

Binalarda kullanılan atık su tasfiye boruları sadece atık su miktarı dikkate alınarak dizayn edilmektedir. Bu durumda evsel atık sularla birlikte gelen tuvalet kağıtları ihmal edilmekte ve tıkanmalar meydana gelmektedir. Tıkanmalar insanların sağlık ve mutluğunu tehdit ederek belirli bir maliyeti de beraberinde getirmektedirler. Ülke çapında, belediyeler kanalizasyonlardaki tıkanmaların giderimi için önemli harcamalar yapmaktadırlar. Tıkanma problemlerinin çözümündeki ana nokta; binalardaki pis su hatlarının tuvalet kağıtlarını taşıyacak şekilde tasarlanmasıdır.Tuvalet kağıtları kanalizasyon sistemine atıldıktan sonra sudaki türbülansa ve kağıdın yapısal özelliklerine bağlı olarak fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik olarak parçalanmaya uğrarlar. Tıkanmalar açısından en önemli mekanizma fiziksel parçalanmadır. Çünkü bu proses kağıtların küçük parçalara ayrılmasında ve taşınımında en büyük rolü üstlenmektedir.Bu tez çalışmasının amacı; tıkanmalara neden olan tuvalet kağıtlarının fiziksel parçalanmasını deneysel ve matematiksel modelleme yoluyla araştırmaktır.Bu çalışmada fiziksel parçalanma için teorik yaklaşımlar ve matematiksel model geliştirilmiş, fiziksel parçalanma teorisi ve matematiksel model kesikli reaktörde gerçekleştirilen deneysel çalışmalarla test edilmiştir. Deneysel çalışmalarda iki farklı markaya ait tuvalet kağıtları kullanılmış ve sırasıyla 130 devir/dakika, 160 devir/dakika, 200 devir/dakika ve 230 devir/dakika olmak üzere dört farklı karıştırma hızındaki parçalanmaları incelenmiştir. Belirli zaman aralıklarında karıştırıcıdan alınan örnekler farklı gözenek boyutlarına sahip elek düzeneğinden geçirilerek oluşan parçacıkların boyut dağılımları belirlenmiştir.Fiziksel parçalanma teorisinin testi için kesikli reaktörde gerçekleştirilen deneysel verilerin ve modelleme tahminlerinin karşılaştırılması sonucunda fiziksel parçalanma teorisinin doğru bir yaklaşım olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Tuvalet kağıtları, parçalanma, matematiksel modelleme, kesikli reaktör

Sewer design equations overlook solids like toilet papers, which cause clogging problems in sewerage channels. Such problems create risk for human health, and increase maintenance costs of the municipalities. The main point to solve the clogging problem is to desing the building drainage systems considering the waste toilet papers.Toilet papers may undergo three processes after discharge to sewerage systems: (1) Physical disintegration of solids due to turbulent forces, (2) Hydrolysis of solids to form soluble components, and (3) Biodegradation of the soluble components. Among these mechanisms, physical disintegration is the most important one, because toilet papers disintegrate into small pieces through this process.In this study physical disintegration of toilet papers which cause clogging problems have been researched by mathematical modeling.It was developed a theoretical approach for physical disintegration of toilet papers. An equation and a mathematical model for physical disintegration are developed. The model is tested with experiments that are conducted in a batch reactor. To different types of toilet papers were used at experiments. Samples were rotated at 130 rpm, 160 rpm, 200 rpm and 230 rpm rotation speed respectively. During sampling, constituents of the reactor are passed through standard sieves to determine the size distribution of paper chips in water.The results show that the experimental methodology and the model are able to identify disintegration kinetics for physical disintegration.Key Words: Toilet papers, disintegration, mathematical modeling, batch reactor