FİLTRASYON

Filtrasyondan Amacı ve Su Arıtımındaki Yeri

Suda asılı bulunan küçük tanecikleri sudan uzaklaştırmak, bulanıklılığı gidermek.

Organik maddelerin okside olmasını sağlamak (yavaş kum filtrelerinde)

Mikroorganizmaları sudan uzaklaştırmak.

Demir ve manganı okside etmek

Amonyumu okside etmek

Filtrelerin Sınıflandırılması

Filtrasyon Hızına Göre Sınıflandırma

·         Yavaş Filtreler

·         Hızlı Filtreler

İnşaat ve Hidrolik Şartlarına Göre Sınıflandırma

·         Yerçekimi ile çalışan filtreler: Bunların üstleri açık olup, su yerçekimi ile akar ve filtreden çıkan su atmosfer basıncındadır.

·         Yukarı Akışlı Filtreler: Bu filtrelerde su girişi alttandır.

·         Basınçlı Filtreler: Bunlar basınca dayanıklı tank şeklindedir. Su pompa ile filtre içerisine basılır, basınçla filtreye girer, basınçla çıkar.

Filtre Malzemesine Göre Sınıflandırma

·         Kum filtreleri

·         Antrasit kömürü ile teşkil edilen filtreler

·         Birden fazla malzemenin kullanıldığı filtreler

·         Kum ve kömür kullanılan filtreler gibi

·         Diatomit filtreler

Filtrasyon işlemi su tasfiyesinde yalnız başına veya bir başka arıtma işlemiyle birlikte kullanılabilir. Yeraltı suyundan su temininde demir ve manganı gidermek için hızlı filtreler havalandırmayı takiben çok yaygın olarak kullanılır. Bu durumda 2 mm çapında oldukça kaba kum kullanılabilir ve 54 m/st a kadar, hatta daha büyük filtrasyon hızları uygulanabilir.

Su kalitesinin iyi olduğu bazı durumlarda ise yumak oluşumu bakımından kimyasal maddelerin ilavesinden sonra hızlı kum filtreleri kullanılabilir. Böyle durumlarda filtrasyon işleminden sonra klor veya ozon gibi dezenfektan maddelerle dezenfeksiyon yapılması uygundur.

Bazen yavaş kum filtrelerinin tek başına kullanıldığı durumlar vardır. Yavaş kum filtreleri çıkış sularının kalitesi bakteriyolojik bakımdan hızlı kum filtrelerine nazaran daha iyidir. Bu yüzden özellikle küçük yerleşmelerde ve arazinin müsait olduğu yerlerde yavaş kum filtreleri uygundur.

Ancak ham suyun bulanıklığı fazla ise böyle durumlarda ön arıtım gereklidir. Bunun için yavaş kum filtrelerinden önce hızlı kum filtreleri kullanılır. Hızlı kum filtrelerinin amacı içme suyu için iyi kalitede su hazırlamaktan ziyade, yavaş kum filtrelerinin yükünü azaltmaktır. Böylece yavaş kum filtrelerini uzun filtrasyon süreleri için kullanmak mümkündür.

Yüzey sularında yumaklaştırmayı takiben cilalama işlemi olarak hızlı kum filtreleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

Filtrasyonun Mekanizması

·         Mekanik Süzme

·         Çökelme

·         Adsorpsiyon (Tutunma)

·         Kimyasal reaksiyon

·         Biyolojik faaliyet

Mekanik süzme

Mekanik olarak süzme işlemi, kullanılmış suların filtre yatağından geçerken bazı kirleticilerin filtre malzemesi tarafından tutulması işlemidir. Süspansiyon halindeki katıların boyutları, yatak malzemesi gözeneklerinden büyük olduğundan burada tutulurlar.

Ancak kum malzemenin çapı 0,4 mm olsa dahi, küre şeklindeki kumların yan yana dizilmesi halinde arada kalan boşluk 62 μm (0,l55x400 μm) çapındadır. Kolloidlerin çaplarının (0.001 – 0,1 μm), bakterilerin çaplarının (1-10 μm) olduğu dikkate alınırsa bunların 0.4 mm çaplı malzemeyle teşkil edilmiş filtrelerde tutulamayacakları anlaşılır. Hatta küçük çaplı alüminyum ve demir yumaklarının (mesela 20 – 50 μm) da tutulması mümkün görülmemektedir.

Hızlı kum filtrelerinde mekanik süzme, diğer giderme mekanizmaların yanında ihmal edilebilecek düzeydedir. Bu yüzden çabuk tıkanmaları önlemek için bu filtrelerde kum yatağının tane çapı daha büyük seçilir.

Çökelme

Filtrede filtre yatağının üzerinde bir durgun su sütunu bulunmaktadır. Burada normal çökelme işleminde olduğu gibi bazı tanecikler filtre yatağının üzerine çökelir. Çökeltme havuzlarında, çökelen maddeler tabanda birikirler. Oysa filtrelerde, filtre yüzeyine ilave olarak taneciklerin toplam yüzey alanı da önemlidir. Yatağın porozitesi p ile, tane çapı d ile gösterilirse, 1 m³ hacimdeki küre şeklindeki kum malzemenin toplam yüzey alanı

.(1-p) , m² olarak hesaplanabilir. P=0,4, d=0,8 mm

Alınırsa 1 m filtre malzemesinin toplam yüzey alanı 4500 m² bulunur. Süzülme sırasında çökelen malzemeler, gözenek hacmini azaltır, suyun geçtiği kesit daraldığından su hızı artar, filtre yatağındaki malzeme artan su hızı ile aşağıya taşınır, filtre yatağı kalınlığı sınırlı olduğundan çıkış suyu kalitesi bozulur. Böyle durumlarda hızlı kum filtrelerinin geri yıkanması gereklidir.

Adsorpsiyon

Adsorpsiyon (tutulma), kolloidlerin ve küçük asılı taneciklerin sudan uzaklaştırılmasında en önemli işlemlerden birisidir. Adsorpsiyon kuvvetleri, en fazla 0,01-1 μm gibi çok kısa mesafeler için etkili olmaktadır. Oysa kum taneciklerini saran film tabakasının kalınlığı, bu mesafeden çok daha büyüktür. Bu durum dikkate alınırsa adsorpsiyonun, taneciklerin tutulmasında bir rolü olmayacağı düşünülür.

Ancak durum farklıdır. Adsorbsiyon işlemine yardım eden, taşınma mekanizmaları ile suda bulunan partiküller filtre malzemesini teşkil eden kum tanesine doğru yaklaştırılır. Böylece mesafe azaldığından partiküller tutulur.

Kimyasal Reaksiyon

Filtrasyon işlemi sırasında bazı reaksiyonlar meydana gelir. Böylece çözünmüş haldeki kirletici maddeler ayrışır, daha az zararlı maddeler haline dönüşür veya çözünmeyen maddelere dönüşerek çökelme ve adsorpsiyon ile sudan uzaklaşır. Suda oksijen mevcut ise organik maddeler, aerobik olarak ayrışır. Reaksiyon basit olarak:

C₅H₇O₂N + 5O₂ <=> H₂O + 4CO₂ + NH₄⁺ + HCO₃^–

Şeklinde yazılabilir. Bu denklemden görülebileceği üzere 1 g organik madde ayrışırken 1,4 g oksijen sarf eder, 0,16 g amonyum ortaya çıkar.

Amonyum da bakterilerin yardımıyla okside olur.

NH₄⁺ +  O₂  H₂O + NO₂^– + 2H

NO₂^– +  O₂  NO₃^–

H⁺ + HCO₃^– H₂O + CO₂

Reaksiyonlar topluca yazılırsa

C₅ H₇O₂N +7O₂  3H₂O + 5CO₂ +NO₃^– + H⁺

Diğer bir reaksiyon demirin okside olmasıdır:

4 fe⁺⁺ + O₂ + (2n+4) H₂O 2Fe₂O_3.n H₂O + 8H+

8 H⁺ + 8HCO₃^–  8H₂O + 8CO₂

veya

4F⁺ + O₂ + (2n+4) H₂O +8HCO₃^– 2Fe₂O_3.n H2O +8CO₂

Bu reaksiyonlardan 1 g demirin okside olması için 0.14 g oksijene ihtiyaç olduğu görülebilir.

2 Mn⁺⁺ + O₂ + 4 HCO₃^–  2 MnO₂ + 2H₂O + 4CO₂

1 g manganın oksidasyonu için 0.29 g oksijenin gerekli olduğu bulunabilir.

Biyolojik Faaliyet

Filtre yatağında ve yatak yüzeyinde yaşayanmikroorganizmalar biyolojik faaliyet gösterirler. Suda bulunan besin maddelerin bir kısmı, bu mikroorganizmaların yaşamaları için gerekli olan enerjiyi temin için (dissimilasyon), bir kısmı ise kendilerinin büyümeleri için (assimilasyon) harcanır. Bu mikroorganizmalardan bir kısmı süzme, çökelme ve adsorpsiyon ile kum taneciklerin yüzeyinde tutulur.

Ancak hızlı kum filtreleri ve yavaş kum filtrelerindeki bakteriyolojik faaliyetler birbirinden farklıdır. Hızlı kum filtrelerinde bakteriyolojik bakımdan emniyetli bir çıkış suyu elde edilemez. Bu filtrelerde E-koli için azalma faktörü 2 ila 10 arasında değişir. Bu değer çok küçük bir değerdir. Yavaş kum filtrelerinde filtre yüzeyinde oluşan biyofilm tabakası sebebiyle bakteriyolojik faaliyet fazladır. Ayrıca bakteri azalma faktörü hızlı kum filtrelerine göre çok iyidir.

Hızlı Kum Filtreleri ile Yavaş Kum Filtrelerinin Karşılaştırılması

Bugün için en çok kullanılan filtreler hızlı kum filtreleri ile yavaş kum filtreleridir. Bunları birbirinden ayıran en önemli kıstaslardan birisi, filtre hızıdır. Filtre hızı, filtrenin birim yüzey alanından, birim zamanda süzülen su miktarı olarak tarif edilebilir.

V = , (m³ / m² .st) veya (m/st)

Burada:

Q = Debi, (m³/st)

A = Filtrenin yüzey alanı, m²

V = Filtre hızını (m/st) göstermektedir.

Hızlı Kum Filtreleri – Yavaş Kum Filtreleri

Mukayese Kriteri	Hızlı kum filtreleri	Yavaş kum filtreleri
Fitre hızı m3/m2.st	5-15	0,1-0,5
Kumun dane çapı, mm	0,5-2	0,15-0,35
Malzeme üniformluk katsayısı, u=d60/d10	<1,5	2 ~ 3
Yatak kalınlığı, m	0,5-2	0,6-1,2
Su yüksekliği, m	0,25-2	1,0-1,5
Temizleme şekli	Geri yıkama	Sıyırma
Temizleme aralığı, gün	1 ~ 3	90-120
Bir filtrenin en düşük yüzey alanı, m2	10-20	100-200
Bir filtrenin en büyük yüzey alanı, m2	100-200	2000-5000
Filtre sayısı, n	4 ~ 40	–
Filtrenin tesirli kısmı	Bütün hacim	Üst yüzey
İnşa maliyeti	Düşük	Yüksek
İşletme masrafları	Yüksek	Düşük
Tesisin ömrü	Kısa	Uzun
Yetişmiş eleman ihtiyacı	Fazla	Az

Filtrasyonun Hidroliği

Darcy Kanununa göre gözenekli bir ortamda akıştaki, filtre hızı V, yük kaybına bağlıdır.

V =k.l =k. 

Burada:

V: Filtre hızı, Q/A

H: Yük kaybı

k: Geçirimlilik katsayısı

L: Yatak kalınlığı

Darcy ifadesinden H yük kaybı çekilirse

H= L

Bağlantısı bulunur. d_h²

Ancak filtrasyonda yük kaybı hesaplarında Darcy formülü kullanılmaz. Bunun yerine Carman-Kozeny veya Sabri Ergun denklemleri kullanılmaktadır.

Carman – Kozeny denkleminde temiz bir filtrenin başlangıçtaki yük kaybı:

Burada:

H₀: Filtre yatağının başlangıçtaki yük kaybı, m

ν: Kinematik viskozite, m2/sn

P₀: Temiz filtre yatağının porozitesi

V: Filtrasyon hızı, m/sn

dh: Filtre malzemesinin hidrolik çapı, m

L: Yatak kalınlığı, m’dir.

Malzemenin hidrolik çapı,

dh = φ . ds

Formülü ile ifade edilebilir.

Burada:

d: Spesifik dane çapı

φ: Şekil katsayısıdır.

Şekil katsayısı filtre malzemesinin şekline bağlıdır. Küre şeklindeki malzeme için φ = 1,00, Küreye yakın malzeme için 0.95 alınabilir. Bu değer, kırık malzeme için 0,65 olup, diğer malzeme şekilleri için 0,65 ila 0,95 arasındaki değerler alınabilir.

Carman- Kozeny denklemi ancak laminer akımlar için geçerlidir. Kumun tane çapı, 0,5 mm ila 1,0 mm arasında değişen ve normal filtrasyon hızlarında çalışan (v = 4 ~ 12 m/st) hızlı kum filtreler için akımın laminer bölgede olduğu kabul edilir ve Carman-Kozeny denklemi kullanılabilir. Bu şartlarda Reynold sayısı genellikle 3’den azdır.

Bazen kullanılmış suların filtrasyonunda olduğu gibi büyük çaplı filtre malzemesi kullanılır ve filtrelerin geri yıkanmasında büyük hızlar söz konusu olur. Böyle durumlarda filtre içindeki akım, laminer bölgeden çıkar ve laminer bölge ile türbülanslı bölge içindeki geçiş bölgesine girer. Bu durumda Carman – Kozeny denklemi kullanılmaz. Onun yerine Sabri Ergun denkleminin kullanılması uygundur. Sabri Ergun denklemi laminer, geçiş bölgesi ve türbülanslı bölgeyi içine alan bir denklemdir.

Sabri Ergun denklemi:

. V + 1,75.. 

şeklinde ifade edilmiştir. Burada

H: Yatak boyunca değişen yük kaybı

g: Yer çekimi ivmesi

p: Porozite, = boşluk hacmi / yatak hacmi

Sv: Spesifik yüzey

μ/ρ: ν, kinematik viskozitedir.

Spesifik yüzey, birim hacme düşen dane yüzeyi alanı olup bu değer küre şeklindeki tanecikler için 6/deq ve düzgün olmayan taneler için 6/ψ.deq şeklinde verilmiştir. deq eşit hacimdeki kürenin çapıdır. ψ, küresellik katsayısı olup, eşdeğer hacimdeki bir kürenin yüzey alanının, tanenin hakiki yüzey alanına oranıdır.

Hızlı Kum Filtrelerinin Geri Yıkanması

Geri yıkama, filtre yatağında malzeme üzerinde biriken kirleticilerin, filtreyi yukarı doğru yıkayarak atılmasıdır. Geri yıkama esnasında malzeme kaybının olmaması esastır.

Geri yıkama sırasında filtre yatağı akışkan yatak haline getirilir. Yatak akışkan halde iken yukarı doğru olan kuvvet (basınç düşmesi) ile aşağıya doğru olan kuvvet, yatağın su altındaki ağırlığı dengededir.

Bu matematik olarak:

p g .Z . A = (1-p) L (p_s – p) g A

şeklinde ifade edilebilir.

Burada :

ρ : Suyun yoğunluğu kg/m³

ρs: Malzemenin yoğunluğu, kg/m³

L: Yatak kalınlığı, m

p: Yatağın porozitesi

g: Yerçekimi ivmesi

Z: Geri yıkamadaki filtre yatağının yük kaybı, mss

A: Filtre yatağı yüzey alanıdır, m²

Z = (1 – p) L (p_s – p) / p

Örnek olarak ρs = 2650 kg/m³, ρ = 1000 kg/m³, p= 0,4 olarak geri yıkamada filtre yatağının yük kaybını hesaplayalım.

Z = (1-0,4) L (1,65) = 0,99 L ≅ L

Görüldüğü gibi yatağın yük kaybı aşağı yukarı yatak kalınlığı kadardır.

Geri yıkamada bir diğer parametre genişleme yüzdesidir.

Genişleme yüzdesi:

E = 100 

şeklinde hesaplanabilir. Burada:

Le ve Pe, sırasıyla genişletilmiş yatak kalınlığı ve porozitesini göstermektedir.

Geri yıkama suyu, toplam filtre edilmiş suyun %1–2 si arasında olmalı, fazla su kullanılmamalıdır.

Geri yıkama ortalama olarak 5 dk sürer.

Geri yıkama esnasındaki yük kaybı sadece filtre yatağının yük kaybı olmayıp, toplam yük kaybı:

H=H_taban + H_yatak + H_boru

Olarak hesaplanır.

H_taban=

Hızlı Kum Filtrelerinin Tasarımı

Hızlı kum filtrelerinde filtre hızı seçilirse, gerekli filtre yüzey alanı:

A= 

ifadesinden bulunabilir. Burada Q, yıllık ortalama olarak su ihtiyacını (m³/st), V ise filtre hızını (m³/m²/st) göstermektedir. Filtre hızı V= 5-l5m³/m²/st arasında alınabilir.

Debi zamanla salınım gösterdiğinden yüzey alanının:

A=1,5  

Alınması uygundur.

Bir filtrenin yüzey alanı a ise:

A=  veya a= 

Denklemleriyle bulunabilir. n filtre sayısıdır. n yerine (n-l) veya (n-2) alınmasının sebebi 1 veya 2 filtrenin geri yıkamada olacağı içindir.

Filtre sayısının 4’den az seçilmemesi ve bir filtrenin yüzey alanının l0 ~ 20 m² den küçük, 100 ~ 200 m² den büyük alınmaması uygundur.

Filtre sayısı n, tecrübelerden elde edilen aşağıdaki formülle bulunabilir:

Bir filtrenin alanı a:

a=3,5 n

Şeklinde alınabilir. Q ortalama debiyi (m³/sn) göstermektedir. Bu formüller kullanılmazsa bir filtrenin yüzey alanı (a) seçilerek, filtre sayısı hesaplanır.

Filtreler tanzim edilirken bir kenar veya orta kısım koridor olarak bırakılır. İşletme binası da uygun bir yere yapılır.

Filtrelerin boyutlarının 3-6 m civarında alınması uygundur. Üst kısımda 30 ~ 45 cm’lik bir hava payı bırakılmalıdır. Geri yıkama süresi 3 ~ 10 dakika (ortalama 5 dk) alınabilir.

Geri yıkamada su kullanılıyorsa, geri yıkama hızı 37-70 m³/m².st arasında alınır. Bazı durumlarda hava da kullanılır, basınçlı hava hızı 1-1,5 m³/m².dk arasında seçilir.

Borulardaki hızlar:

·         Filtreye ham su getiren giriş boruları 0,9 – 1,8 m/sn

·         Filtreye yumaklaştırılmış su getiren giriş boruları 0,3 – 0,6 m/sn

·         Filtreden süzülmüş suyu taşıyan çıkış boruları 0,9 – 1,8 m/sn

·         Yıkama suyunu taşıyan mecralar 1,2 – 2,5 m/sn

·         Yıkama suyu giriş boruları 2,5 – 4,0 m/sn

·         Tahliye boru ve kanalları 4 – 6 m/sn

Filtrelerde en büyük yük kayıpları

Hızlı kum filtrelerinde başlangıçtaki H₀ yük kaybı zamanla (filtrasyon süresi ile) artarak belli bir H değerine ulaşır. Filtrelerde su kalitesinin bozulmaması açısından filtre yatağında negatif basınçlara müsaade edilmez. Bu yüzden yük kayıpları bir H_max değeri ile sınırlandırılmıştır.

Filtre üzerindeki su yüksekliğine bağlı olarak aynı filtrasyon süresi için su seviyesi fazla olan filtrede negatif basınç olmamasına rağmen, su seviyesi az olanda negatif basınç oluştuğu görülmektedir.

Filtre Tabanı

Filtre tabanı, tıkanmayacak ve filtre yatağındaki malzemenin filtre edilmiş suya karışmasına engel olacak şekilde yapılmalıdır. Filtre tabanında filtre yatağının altında kum ve çakıl tabakası, onun altında ise delikli borular ve manifold bulunmaktadır.

Filtre yatağının altındaki kum-çakıl tabakasının çok iyi bir şekilde tanzim edilmesi gerekir. Bu tabakanın büyüklük ve kalınlığı uygun seçilmelidir. Kum çakıl tabakanın en üstünde ince taneli tabaka bulunur. Filtre tabanına doğru tane çapları arttırılır. Her bir tabakadaki en büyük ve en küçük tane çapları arasındaki oran 1.41’i geçmemelidir.

Filtre Tabanının Yük Kaybı

Filtre tabanındaki yük kaybı H= V₀² / 2g şeklinde bulunabilir. Eğer 1 m² de bulunan delik sayısı n, seri yıkamadaki filtre hızı V, m³/m².sn ile gösterilirse 1 m² de bulunun delik alanı A= (πd²/4).n olacaktır.

Burada d, bir deliğin çapını göstermektedir. Ancak delikten su geçerken büzüleceğinden faydalı alan Af=μA olacaktır. μ, büzülme katsayısıdır.

Hakiki su hızı V₀           V₀=

Şeklinde bulunabilir. Yük kaybı (V₀²/2g) teşkil edilirse:

H_taban ==

Elde edilir.

Basınçlı Filtreler

Basınçlı filtrelerin çalışma esası hızlı kum filtrelerinin aynısıdır. Aralarındaki tek fark, basınçlı filtrelerin istenilen basınca dayanıklı kapalı kaplardan oluşmasıdır. Kapalı kaplar çoğunlukla çelikten yapılmış silindir şeklindedir.

Basınçlı filtrelerde basınç atmosfer basıncından fazla olduğundan negatif basınç tehlikesi yoktur. Bunlardaki filtre hızları 7-18 m³/m².st arasında alınabilir. Bazı durumlarda 36-54 m³/m².st lik hızlara da çıkıldığı görülmektedir.

Yumaklaştırma ve çökeltme işleminden sonra bu filtrelerin kullanılması uygun değildir. Çünkü arada terfi merkezi olacağından, çökeltme havuzunda tutulamayıp, filtrede tutulması istenen yumaklar terfi sırasında parçalanacağından filtrasyonun verimi düşer.

Yukarı Akışlı Filtreler

Bu filtrelerde süzme işlemi sırasında su akışı aşağıdan yukarı doğrudur. Böyle filtrelerde iri taneler aşağıda, ince taneler yukarıda olduğundan, ham su önce iri tanelerin bulunduğu kısımdan geçer, sonra ince taneli kısımda daha iyi bir şekilde süzülerek filtreyi terk eder. Bunun bir diğer faydası filtrasyon süresinin uzun olmasıdır.

Ancak bu filtrelerde yük kaybı sınırlıdır. Yukarı akış sırasında yük kaybı, yukarı doğru bir kuvvet meydana getirir. Şayet bu kuvvet kum yatağın ağırlığını geçecek olursa, kum akışkan yatak haline geçmeye başlar ve biriken kirleticileri çıkış suyuna bırakır.

Müsaade edilen en büyük yük kaybı geri yıkamadaki yük kaybına benzer şekilde :

H _max= (1-p) L

Yazılabilir.

Mesela p s= 2600 kg/m³ , p=0,40 için

H_max = (1-0.40)L

Görüldüğü gibi filtrede en büyük yük kaybı filtre yatak kalınlığına ve malzeme yoğunluğu ρs’e bağlıdır. Yukarı akışlı filtrelerde bu husus dikkate alınarak filtrasyon süresini uzun tutmak bakımından daha büyük yatak kalınlığı L = l,5 – 2,5 m tercih edilmektedir.

Müsaade edilen en büyük yük kaybını arttırmak, dolayısıyla filtrasyon süresini uzatmak için bir diğer yol, yoğunluğu fazla olan malzeme kullanmaktır. Filtre malzemesi olarak magnetit seçilirse, malzemenin yoğunluğu ≈ ρs = 4900 kg/m³ olduğundan yatak kalınlığının 2.15 katı kadar bir yük kaybına müsaade edilebilir.

Yavaş Kum Filtreleri

Yavaş kum filtrelerinde su cazibe ile ince taneli kum tabakasından, düşük bir hızla süzülür. Filtre hızı 0.1 ila 0.4m³/m².st arasında değişir. Efektif tane çapı 0.15 ila 0.35 mm civarındadır. Süspansiyon ve kolloid maddeler filtrenin üst yüzeyinde birikir. Filtre malzemesinin tane çapları küçük olduğundan filtrenin derinliklerine nüfuz edemezler. Filtrenin tıkanması halinde üst kısımdaki birkaç cm kalınlığındaki tabaka sıyrılarak alınır. Filtrenin kum tabakası kalınlığı 0.6 ila 1.2 m dir.

Su tabakasının yüksekliği 1 ila 1.5 m dir. Kışı soğuk geçen yerlerde, yavaş kum filtrelerinin, donmaya karşı üzeri örtülmelidir. Bazı durumlarda alg büyümesini önlemek, rüzgâr sebebiyle doğabilecek kirlenmelerden sakınmak için de filtrenin üzeri kapatılır.

Yavaş kum filtreleri, bilhassa sudan bakterilerin giderilmesi ve bakteriyolojik bakımdan emniyetli içme suyu elde etmek için kullanılır. İyi bir şekilde çalıştırıldığı zaman E. coli için azalma faktörü (R = C₀/C), 1000 ila 10 000 değerine ulaşır.

Yavaş kum filtrelerin çabucak tıkanmaması için ortalama bulanıklılığın 10 mg/L nin altında (SiO₂ olarak ölçülen) olması gerekir. Kısa bir süre için 50 mg/L ‘ye kadar çıkabilir.

Yavaş kum filtreleri, işletilmelerinin kolay, yetişmiş eleman ihtiyacının az olması, çıkış suyu kalitesinin iyi olması sebebiyle özellikle küçük yerleşmeler için çok uygun bir arıtma şeklidir. İnşaatı fazla bir teknoloji gerektirmediğinden gelişmekte olan yerlerde uygulanabilir.

Bunların sakıncaları, fazla araziye ihtiyaç göstermeleri ve ilk yatırım maliyetlerinin yüksek olmasıdır. Ancak işletme masraflarının hızlı kum filtrelerine nazaran çok düşük olduğu dikkate alınmalıdır.

Filtre Tasarımı

Toplam filtre alanı, müsaade edilen filtre hızına bağlı olarak

A

formülü ile hesap edilir. Filtre hızı V = 0.l – 0.5 m³/m².st arasında seçilebilir.

Her bir filtrenin yüzey alanına (a) denir ve bir filtre yedek olarak düşünülürse

Büyük tesislerde en az 2 yedek filtre konulur.

Bir filtre alanı a’nın en düşük değeri l00–200 m² olmalıdır. En büyük değeri ise 2000 ila 5000 m² dir.

n, en az 2, tercihan 4 olmalıdır. Filtre sayısı bu şekilde bulunabileceği gibi aşağıdaki tecrübelerden elde edilmiş ifadeyle de hesaplanabilir.

n

Denklemde Q debisi m³/sa olarak yerine konulmalıdır.

Yavaş kum filtrelerinde filtrelerin temizlenmesi, filtrenin üzerindeki birkaç cm kalınlığındaki tabakanın sıyrılıp alınması yoluyla olur. Çünkü bu filtrelerde tane çapı küçük olduğundan kirletici maddeler filtre yüzeyinde ancak 2–3 cm derinliğe kadar nüfuz edebilirler, daha derine inemezler. Bu yüzden üst kısım 2–3 ayda bir kere sıyrılarak alınır.