Koagülasyonla doğal organik madde giderimiyle ilgili yapılan çalışmalarda DOM’un özellikleri, yapısı, koagülantın tipi, dozu ve pH gibi parametreler oldukça etkilidir. Eskiden kullanılan çoğu koagülasyon prosesi öncelikli olarak bulanıklık ve partikül gideriminde kullanılmak üzere dizayn edilmekteydi. Ancak son yıllarda bazı tesisler özellikle organik madde gidermek ve yüksek renk içeriğine sahip suları arıtmak için dizayn edilmektedir (Tomaszewska ve ark., 2004).
Bu amaçla yapılan koagülasyon uygulamasının öncelikli hedefi yeteri miktarda ÇOK giderimi yaparak, oksidasyon ve dezenfeksiyon işlemlerinde gerekli klor miktarının azaltılmasına olanak sağlamak ve içme suyu şebekesinde oluşacak THM miktarını minimize etmektir.
USEPA zenginleştirilmiş koagülasyon ve granül aktif karbon adsorpsiyonunu dezenfektan/dezenfeksiyon yan ürünü (D/DBPR stage 1) tüzüğünün birinci aşaması altında geleneksel su arıtma tesislerinde dezenfeksiyon yan ürünü öncülerinin giderimi için uygulanabilen en iyi teknik olarak belirlemiştir. D/DBPR koşullarına göre TOK giderimi alkalinite arttıkça azalmakta ancak TOK içeriği arttıkça artmaktadır (Uyak vd., 2007).
Çeşitli araştırmalarda, DOM koagülasyonunda inorganik koagülantlar sentetik organik polimerlerden daha verimli bulunmuştur. Ayrıca, demir (III) klorür DOM giderimin de alümden iki kat daha aktif uçlara sahiptir. Polimerik koagülantlarda pH azalmasını temin etmek için asit ilavesine gerek duyulurken inorganik koagülantlarda asit ilavesine gerek yoktur. Bulanıklık giderimi ve flok oluşumunun engellenmemesi için asit ilavesi kontrol edilmelidir.
Koagülasyon için ihtiyaç duyulan koagülant konsantrasyonu, çözeltideki humik ve fülvik asitlerin konsantrasyonuna göre ayarlanmalıdır. Değişik araştırmacılara göre bulanıklık gideriminden önce, koagülant madde humik ve fülvik asitleri destabilize edecek şekilde dozlanmalıdır.
Koagülasyonda suyun pH’ı, kolloid destabilizasyonu için koagülasyonun verimliliğini önemli bir şekilde etkiler. pH, organik makromoleküllerin yükünün yanı sıra inorganik koagülantların özelliklerini de kontrol eder (Uyak, 2006).
Metal hidroksitlerin oluşumu esnasında demir klorür ile tüketilen alkalinite alüm ile tüketilen alkaliniteden iki kat fazladır. Bunun sonucunda aynı koagülant dozunda demir klorür pH’yı alümden daha fazla düşürecektir.
pH’ın düşük olması humik maddelerin pozitif yükünü artırarak koagülant dozunu azaltır ve metal hidroksitler üzerindeki organiklerin adsorpsiyonunu kolaylaştırır. Tek başına inorganik koagülantlar kullanılarak maksimum TOK giderimi için optimum pH değerleri elde etmek mümkündür. Koagülant ile birlik de asit ilavesi aynı miktarda
TOK giderimi sağlayarak koagülant dozunda azalma sağlar. Optimum pH suda bulunan organik madde tarafından etkilenir. Yüksek organik madde içeren sularda optimum pH daha asidik pH değerlerindedir ve pH humik maddelerin iyonizasyon derecesini kontrol eder (Özer,2008). Optimum koagülasyon pH’sı koagülant türüne ve ham suyun özelliklerine bağlı olarak büyük değişim göstermektedir. Bursa ili’nin içme suyu ihtiyacının büyük bir bölümünü karşılayan
Doğancı Barajı’ndan temin edilen suda yapılan deneysel çalışmalar sonucunda optimum koagülasyon pH’sı alüm için 6, FeCl3 ve FeSO4 için ise 5,5 olarak belirlenmiştir (Alkan vd., 2006). Düşük pH değerlerinin doğal organik madde giderimin de daha etkili olduğu daha önce yapılan pek çok çalışmada da belirtilmiştir.
Gregor ve ark. (1997), çözünmüş organik maddeler ile askıda partiküllerin maksimum gideriminin farklı pH’larda sağlandığını, organik maddelerin giderim veriminin pH 5,6’da maksimum olduğunu vurgulamışlardır. Davis ve Cornwell (1998), alüm ile doğal organik madde giderimin de en uygun pH aralığının 5,5-6,5 olduğunu bildirmişlerdir.
Volk ve diğerleri (2000), farklı yüzeysel sularla yapmış oldukları çalışmada alüm ve FeCl3 için optimum pH aralıklarını sırasıyla 4,4-6,7 ve 5,6-7,1 olarak belirlemişlerdir. Vaezi ve arkadaşları (2005), organik madde giderimin de düşük pH’larda FeCl3 kullanımının doğal organik madde giderimin de etkili bir yöntem olduğunu vurgulamışlardır.
İçme suyu arıtımında primer koagülant veya koagülant yardımcısı olarak kullanılan, suda çözündüklerinde anyonik, katyonik ve noniyonik özellik gösterebilen polimerler suyun pH’sından etkilenmemekte ve pH ayarlamasına ihtiyaç duyulmamaktadır (Özer,2008).
Genel olarak koagülasyon humik maddeleri ve yüksek molekül ağırlıklı organik maddeleri, humik olmayan ve düşük molekül ağırlıklı organik maddelerden daha iyi gidermektedir ( Uyak ve ark., 2007a).
Son yıllarda zenginleştirilmiş koagülasyon adı verilen bu uygulama ile koagülasyon koşulları bulanıklık gideriminden ziyade toplam organik karbon giderimine bağlı olarak belirlenmektedir. Volk ve ark. (2000), klasik koagülasyon ile ortalama %29 ÇOK giderimi elde ederken zenginleştirilmiş koagülasyon ile ortalama %43 ÇOK giderimi elde etmişlerdir.
Ayrıca nehir suyu ile yapılan bir çalışmada alüm ile %47, demir sülfat ile %65 TOK giderimi elde edildiğini belirtmişlerdir. Uyak ve Toroz (2006), FeCl3 ile %69 TOK giderimi elde ederken alüm ile %49 TOK giderimi elde ettiklerini vurgulamışlardır.
Bu uygulamada maksimum organik karbon gideriminin elde edildiği koagülasyon dozu ve pH’sı optimum olarak seçilmektedir. Yapılan çalışmalarda, zenginleştirilmiş koagülasyon ile dezenfeksiyon yan ürünlerinin oluşumunun önemli oranda kontrol altına alındığı ve FeCl3 ile zenginleştirilmiş koagülasyon koşullarında alümdan daha yüksek oranda organik madde giderildiği belirtilmiştir (Uyak ve Toröz, 2006;Uyak, 2006).
Leiknes ve ark. (2004), poli alüminyum klorür (PAC) kullanarak mikrofiltrasyondan (MF) önce yaptıkları ön-koagülasyon işleminde UV absorplayan bileşiklerin giderimin de ve renk giderimin de önemli oranda iyileştirme olduğunu rapor etmişlerdir.
Yan ve ark. (2006) AlCl3, FeCl3 gibi geleneksel koagülantlarla poli alüminyum klorürden üretilen ve özellikle yüksek alkalinite ve pH değerlerine sahip sular için geliştirilen %10 Al2O3 içeren özel bir kompozit koagülantı (HPAC) karşılaştırmışlar ve bu kompozit koagülantın özellikle yüksek molekül ağırlığında organik madde içeren, hidrofobik ve yüksek spesifik UV absorbans (SUVA) değerlerine sahip sularda geleneksel koagülantlardan çok daha etkin olduğunu kanıtlamışlardır.
Ayrıca, sadece hidrofobik ve yüksek molekül ağırlıklı organik maddelerin giderimin de değil, bazı hidrofilik ve orta moleküler ağırlıklı DOM giderimin de de etkin olduğunu bulmuşlardır.
Yorum yap