Kaydol

Oturum aç

Parolanızı mı unuttunuz

Şifreni mi unuttun? Lütfen e-mail adresinizi giriniz. Bir bağlantı alacaksınız ve e-posta yoluyla yeni bir şifre oluşturacaksınız.

Soru sormak için giriş yapmalısınız.

İçme Suyu Arıtımında DOM Ozonlama Prosesiyle Giderilmesi

İçme Suyu Arıtımında DOM Ozonlama Prosesiyle Giderilmesi

Ozon hemen hemen bütün organik maddelerle reaksiyona girecek kadar güçlü bir oksidandır. Ozon bu güçlü oksitleme kabiliyetini sıvı çözeltilerde de muhafaza eder. Ozonun sularda oksitleme gücü pH ve reaksiyon süresine bağlıdır. Ozon organik maddelerin karbon bağlarını kolayca parçalar hatta aromatik halkayı kırar. Bazı organik maddeleri ise kısmen oksitleyebilir ancak oksitlenen ara ürünler ozonla daha fazla okside olamazlar. (Sevimli,2000).

Ozonlama ile hümik maddeler ihtiva eden sulardan etkili şekilde renk gidermek mümkündür. Ancak hümik maddeler ozonlamaya karşı dirençlidir ve küçük miktarlarda asetik, oksalik, formik ve terefitalik asit, karbondioksit ve fenolik bileşiklerin meydana gelmesi için yüksek ozon dozları ve uzun temas süreleri gereklidir (EPA, 1986). Sadece ozonlama ile bileşenin matriksinde küçük kırılmalar olmaktadır, dolayısıyla ozonlamanın giderme etkisi de oldukça sınırlıdır.

Fulvik asit (FA) gibi sularda bulunan uçucular ozonlamadan önce oksijenli türler ihtiva ederler. FA’nın ozonlanması ile ürün olarak alifatik aldehitler ve kısa zincirli alkilbenzoik asitler ortaya çıkmaktadır. Fulvik asit oksidasyona karşı oldukça dirençlidir. Hem HA hem de FA’nın ozonla olan reaksiyonları pH, hümik maddeler ve ozonun konsantrasyonu ile değişmektedir.

Ozon hümik maddelerle aşağıdaki iki tür prosesle reaksiyon verir (Şekil 4 ):

  • Ozonun davranışından kaynaklanan direk proses:

– Nükleofilik merkezlerde (HS)a (örnek olarak: aramotik çekirdek, diğer doymamış kısımlar)

– Mevcut olan ya da ozonlama sırasmda oluşan ve radikal oluşumunu başlatan nükleofilik kısımlarda (HS)i, (örnek olarak: organik asitler, hidrojen peroksit)

  • Hidroksil radikalinin davranışına ve aşağıda verilen bazı faktörlere bağlı olan radikal tip proses.

– radikal sistemin reaksiyonu başlatma kapasitesi – pH, (HS)i

– uygulanan ozonun miktarı – [03]/[HS]dî

– başlatma ve sürdürme kısımlarının özellikleri

. Ozonun hümik maddelerle olan reaksiyonu (Langlais ve ark., 1991)

Su arıtma proseslerinden dezenfektan olarak ozonun kullanıldığı durumlarda suda eğer brom varsa brom, DOM ile organobromin bileşiklerini oluşturur. Bu bileşiklerin oluşumu bromun ve DOM’in sudaki konsantrasyonlarına bağlı olarak gelişir (Sevimli, 2000).

İçme suyu arıtımında ozon (O3) ve kombinasyonlarının uygulaması ozonun dezenfektan ve oksidasyon (koku ve tat kontrolu, renk giderimi, mikrokirleticilerin giderimi ) özelliklerinden

dolayı oldukça yaygındır. İçme suyundaki potansiyel kirleticilerin giderilmesi için uygulanan ozonlama daha çok diğer arıtma metotlarıyla kombine edilerek uygulama alanı bulmaktadır (Şen, 2004).

Ozon başlangıçta su kalitesini iyileştirmek için kullanılmaktaydı, günümüzde THM ve HAA gibi klorlama yan ürünlerinin engellenmesine karşı artan ilgiyle koagülasyondan önce önoksidant olarak klor yerine uygulanması gündeme gelmiştir. Ön-ozonlama tat, koku, renk ve belirli mineral bileşikleri elimine etmektedir. Ayrıca doğal organik maddelerin gideriminde ve mikroorganizmaların inaktivite edilmesinde de kullanılmaktadır ( Yan ve ark., 2007).

Genellikle oksidasyon prosesleri organik bileşiklerin tamamını karbodioksit ve suya dönüştürmek için yani toplam oksidasyon için değil, sonraki arıtma proseslerinin verimliliğini artırmak için ön-oksidasyon prosesleri olarak kullanılmaktadırlar. Bu nedenle oksidasyon proseslerinin etkinliği genellikle oksidasyon adımını takip eden diğer proseslerle beraber değerlendirilmelidir ( Bekbolet ve ark., 2005).

Ön-ozonlama daha sonraki arıtma proseslerinde özellikle ön-ozonlama için tamamlayıcı bir proses olan koagülasyonda çok önemli bir etkiye sahiptir. Ozonlamanın pratik geleneksel arıtma tesislerinde kullanılan dozajda (<1 mg ÇOK mg-1O3) düşük bir ÇOK giderimi (<%10) sağladığı görülmektedir. Ancak, bu dozajlar doğal organik maddenin yapısını ve partikülleri değiştirebilmektedir.

Ozonun doğal organik maddenin doymamış çift bağlarına, aromatik türevli asitler, yağ asitleri, kısa zincirlerle bağlı karboksilik asitler, aldehit ve ketonlara dönüşümle sonuçlanan bir atak yapmasıyla reaksiyon verdiğine inanılmaktadır. Ozonlamadan sonra ozon dozuna ve organik maddenin karakteristiğine bağlı olarak DOM özellikle yüksek molekül ağırlıklı maddelerden düşük molekül ağırlıklı maddelere dönüşmektedir ( Yan ve ark.,2007).

Yan ve ark. (2007) tarafından yapılan bir çalışmada koagülasyonda ön-ozonlamanın etkisi araştırılmıştır. Ön-ozonlama ile birlik de yeni bir kompozit flokülant (HPAC) ve geleneksel demir (III) klorür (FeCl3) karşılaştırılmış ve sonuçlar koagülasyonda ön-ozonlamanın etkisinin ozon dozajıyla, koagülantın tipiyle ve su kirleticilerinin karakteristiğiyle ilişkili olduğunu göstermiştir.

FeCl3 için ön-ozonlama düşük dozajda (1,0 mg/l O3) bulanıklık ve UV254 giderimi için koagülasyona yardımcı olmuştur. Yüksek dozajda ise (2,0 mg/l O3) bulanıklık giderimine katkıda bulunmasına rağmen UV254 için zararlı olmuştur.

Kompozit flokülant HPAC için ön-ozonlama bulanıklık ve UV254 gideriminin her ikisinde de ihmal edilebilir bir etki göstermiştir. Ozon, eş zamanlı olarak, küçük partikülleri birleştirerek büyük olanları kırmakta, bu durum da daha kolay mineralize olabilme yani daha iyi bir giderim sağlamaktadır (Yan ve ark.,2007).

Selçuk ve ark. (2007) yaptıkları bir çalışmada alüminyum sülfat (alum) ve poli alüminyum klorit (PAC) koagülasyonları, ozonlama ve bunların kombinasyonlarını farklı merkezli sularda çalışmışlar ve yalnız başına ön-ozonlamanın etkisi ve koagülasyonla kombine edilmiş şekilde DOM gideriminde TOK ve UV254 ölçümlerini değerlendirmişlerdir. DYÜ oluşum potansiyelini belirlemişlerdir. TOK giderimi için optimum alüminyum dozu 80 mg/L bulunmuş ve en düşük TTHMOP (toplam THM oluşum potansiyeli) elde edilmiştir.

Chang ve ark. (2002) DYÜ oluşumunu önlemek için bir ön arıtım metodu olarak önozonlama kullanmışlar ve ön-ozonlamanın DYÜ öncülerini azalttığını ve özellikle de

THMOP’nin azaltılmasında etkili olduğunu rapor etmişlerdir. Humik asitlerin oksidasyonu için ardışık bir sistemde ön-ozonlama ve fotokatalitik oksidasyonu içeren iki oksidasyon sistemi birden uygulanmış ve ön-ozonlamanın birinci derece kinetikle açıklanan fotokatalitik degredasyon oranında kayda değer bir artışla katkıda bulunduğu belirtilmiştir (Şen, 2008).

Organik maddenin ön-ozonlama ile değişikliğe uğraması iki ana etkenle ortaya çıkmaktadır. Birincisi, buharlaşma ve stripping (sıyrılma) reaksiyonu ve mineralizasyon ile direkt olarak organik maddenin giderilmesidir. Diğer taraftan, İkincisi, ön-ozonlamanın metal tuzlarıyla koagülasyondan sonra oluşan flokların yüzey yükünü azaltarak ve flok yüzeyi tarafından anyonik organik bileşiklerin adsorpsiyonla giderimini engelleyerek stabilize flok oluşumunu

desteklemesidir. Uçucu organik maddenin yüksek konsantrasyonlarda olduğu çoğu su arıtma tesislerinde ön-ozonlama dozu 0,7 mg O3 mg-1 TOK ‘nin üzerindedir.

Schender ve Tobiason (2000) tarafından koagülant, partiküller ve DOM arasındaki etkileşime ön-ozonlamanın etkisi araştırılmıştır. Koagülant olarak alum kullanıldığında önozonlamanın bulanıklığı engellediği ve test edilen koşullarda çözünmüş organik maddenin giderildiği belirlenmiştir. Koagülant olarak katyonik polimer kullanıldığında DOM ve bulanıklığın gideriminde ön-ozonlama küçük fakat istatistik olarak önemli bir artış sağlamıştır.

Koagülant olarak polialüminyum klorür kullanıldığında ön-ozonlama bulanıklık ve DOM giderimine yardımcı olmuştur. Ön-ozonlama partiküllerin yüzey yükünü azaltarak yük nötralizasyonu ile daha iyi bir koagülasyon sağlamaktadır (Şen, 2004).

UF ve MF membran tekniklerinin en önemli dezavantajlarından biri olan membran kirliliğini azaltmanın yollarından biri de ön ozonlamadır. Ön-ozonlama arıtılan suyun kalitesini artırır ve çözeltideki bileşikler ve membran yüzeyi arasındaki etkileşimden kaynaklanan membran kirliliğini kontrol etmeye yardımcı olur. UF/toz aktif karbon adsorpsiyonu ve ön ozonlamanın beraber kullanılmasında ozonlama yan ürünlerini içeren bileşiklerin giderilmesinde etkinliği kanıtlanmıştır.

Mozia ve ark. (2006) yaptıkları bir çalışmada UF ve TAK/UF proseslerinde önozonlamanın etkisini araştırmışlardır. Özellikle akış azalması ve organik madde giderim verimliliği değerlendirilmiştir. UF sistem olarak selülözden üretilen düz bir membran kullanılmıştır. Model çözeltinin ozonlaması UF’den önce organik madde giderimine katkıda bulunmuştur.

Sisteme 100 mg/l toz aktif karbon eklenerek tüm organik türlerin tamamen giderimi sağlanmıştır. UF prosesinin yalnız başına gideremediği düşük molekül ağırlıklı bileşiklerin adsorpsiyonuyla sonuçlanan, TAK/ UF prosesi ile daha fazla organik madde giderimi elde edilmiştir.

Ozonlamada hidroksil radikallerinin oluşumu ve ozonun dekompozisyonunu artırmak için çeşitli katalizörler de kullanılmaktadır. Böylece katalitik ozonlama, organik kirleticilerin daha hızlı degredasyonunu ayrıca DOM ve mikrokirleticilerinin etkili bir şekilde mineralizasyonunu sağlamaktadır (Nawrocki ve ark.,2010).

Wang ve ark. (2009) yaptıkları bir katalitik ozonlama çalışmasında Rutenyum/Aktif karbonu (Ru/AC) katalizör olarak kullanmışlar ve katalitik ozonlamanın yalnız başına ozonlamaya göre daha etkili olduğunu belirtmişlerdir. Hordern ve ark. (2006)’nın yaptığı diğer bir çalışmada katalizör olarak alüminyum oksit kullanılmış ve yalnız başına ozonlamaya göre daha fazla ÇOK giderimi sağlandığı belirtilmiştir.

Benzer çalışmalarda da (Legube and Vel Leitner, 1999; Zhang ve ark., 2006) DOM gideriminde katalitik ozonlamanın, ozonlamaya göre iki katı daha etkili olduğu kanıtlanmıştır (Matilainen ve Sillanpää; 2010). Lee ve ark. (2005), yaptıkları çalışmada MnO2, Fe/SiO2, Fe/Al2O3, Fe/ZrO2 ve Fe/MgO şeklinde 5 farklı katalizör denemişler ve en fazla UV254 ve TOK düşüşünü Fe/MgO katalizörü ile elde etmişlerdir.

Benzer Yazılar

Yorum yap