Sabit yataklı granüler aktif karbon kolonunda çözünmüş doğal organik madde giderimi-çatalan içme suyu arıtma tesisi uygulaması

Abstract

Granüler aktif karbon (GAK) adsorpsiyonu ile çözünmüş doğal organik madde (ÇDOM) giderimi üzerine yapılan bu çalışma iki aşamalı olarak yürütülmüştür. İlk aşamada, kesikli reaktör kullanılarak GAK ile ÇDOM adsorpsiyonu üzerinde sıcaklık, pH, adsorbant miktarı ve başlangıç organik madde konsantrasyonu değişkenlerinin arıtma verimine etkisi ile adsorpsiyon izotermleri belirlenmeye çalışılmıştır. Kesikli çalışmalar neticesinde adsorpsiyon veriminin sıcaklık ve adsorbant miktarı ile doğru orantılı, pH ile ters orantılı olarak değiştiği gözlenmiştir. En iyi adsorpsiyon giderim verimleri 35 0C sıcaklıkta % 91, pH 4' te % 91 ve 0,8 gr/L adsorbant miktarı kullanıldığında % 91 olarak elde edilmiştir. Dengeye ulaşma süresi ise 60 dk tespit edilmiştir. Langmuir ve Freundlich için korelasyon katsayıları (R2) sırasıyla 0,8905 ve 0,9739 olarak tespit edilirken, adsorpsiyon sürecinin çok tabakalı oluştuğu ve film difüzyonunun adsorpsiyonda etkili olduğu bulunmuştur. İkinci aşamada sabit yataklı-sürekli akışlı GAK kolonlarında adsorbant miktarı, yatak yüksekliği, boş yatak temas süresi (BYTS) ve başlangıç organik madde miktarı değişkenlerinin ÇDOM adsorpsiyonu üzerine etkisi incelenerek, sonuçlar doğrultusunda tam ölçekli GAK adsorpsiyon kolonu dizayn verileri belirlenmeye çalışılmıştır. Yapılan hesaplamalara göre, 250000 m3 debi ve 2,13 mg/L ÇDOM' ye sahip ham suyun verimli bir şekilde arıtılabilmesi için 4,33 m çaplı ve 7 m yatak derinliğine sahip, tam işletme süresi 22 gün olan kolonlardan 15 adet inşa edilmelidir. Kolon çıkış sularında hedef ÇDOM miktarı önceki çalışmalara da dayanarak 1,5 mg/L ÇDOM olarak belirlenmiştir.

In this study, granular activated carbon (GAC) adsorption on dissolved natural organic matter (DNOM) was studied. Experiments were divided into two stage. At first stage experiments, the effects of temperature, pH, adsorbent amount, influent organic matter concentrations on treatment efficiency, and adsorption isotherms in GAC adsorption on DNOM process, were tried to be defined. On the conclusions, it was observed that adsorption efficiency increased within increasing temperature and adsorbent amount, and decreasing pH. Best efficiency was reached at 35 0C as 91 %, at pH 4.0 as 91 % and at 0,8 gr/L adsorbent amount as 91 %. Equilibrium time was detected as 60 minutes. Langmuir R2 value was found as 0,8905 and Freundlich R2 value was found as 0,9739. Also it was detected that multi-layer adsorption and film diffusion were found to be effective in adsorption process. At second stage experiments, the effects of adsorbent amount, bed depth, empty bed contact time (EBCT), and influent organic matter concentrations on treatment efficiency of DNOM, were studied in fixed bed-continious flow GAC columns and datas were exhibited. Data were used in model equations, and full-scale adsorption column design parameters were calculated. According to calculations, for 250000 m3 flow rate and 2,13 mg/L DNOM raw water; 15 numbers columns which have 4,33 m radius - 7 m bed depth, full operation time 22 days specifications, should be built for efficiency treatment of inlet water. Column outflow target DNOM level was selected as 1,5 mg/L according to previous regulations.