MIEX reçinesi ile içme sularından doğal organik madde giderimi

Abstract

ÖZETMIEX® REÇ NES LE ÇME SULARINDANDOĞAL ORGAN K MADDE G DER MBilgehan lker HARMANBu çalışmanın amacı, çözünmüş organik karbon (ÇOK) giderimi için tasarlanan MIEX®reçinesi kullanılarak stanbul'un içme suyu kaynaklarından doğal organik madde(DOM) gideriminin araştırılmasıdır. Su ile teması sırasında negatif yüklü ÇOK iyonları,reçine yüzeyindeki aktif alanlarda bulunan klorür iyonlarıyla yer değiştirerek giderimsağlanır. yon değişiminde kullanılan reçine partiküllerinin manyetik özelliğe sahipolması nedeniyle her bir reçine partikülü bir mıknatıs gibi davranmaktadır. 10 milyoninsanın yaşadığı stanbul'un beş farklı içme suyu arıtma tesisinden (Elmalı, B.Çekmece, Ömerli, kitelli, Kağıthane) alınan ham su numuneleri laboratuarda üç farklıdeneysel protokolden geçirilmiştir. Bu protokoller kinetik çalışmalar, çoklu yüklemeçalışmaları ve MIEX® + Koagülasyon testleri şeklinde yürütülmüştür. Kinetikçalışmalar sonucunda, tüm su numunelerinde 10 mL/L MIEX® reçine dozunda ve 5-10dakika temas süresinde UV254 absorbans gideriminin %75-85 arasında olduğu tespitedilmiştir. 5-10 mL/L reçine dozu ve 10-20 dakika temas süresi için ÇOKkonsantrasyonu ve spesifik UV254 absorbansı (SUVA254) sırasıyla <1,5 mg/L (ham sugiriş ÇOK konsantrasyonları:4,2-6,89 mg/L) ve <2 L/mg-m değerlerine ulaşılmıştır.Aynı şartlarda UV254 absorbansı ve ÇOK giderimine ek olarak %10-40 nitrat ve %20sülfat giderimleri de sağlanmıştır. Çoklu yükleme deneylerinin sonucunda 2000 reçineyatak hacminde (MIEX® reçine hacminin 2000 katı arıtılmış su hacmi) reçinemiktarlarının çok az bir kısmında doygunluk meydana gelmiştir. Bu yatak hacmineulaşıldıktan sonra, elde edilen arıtılmış sularda önemsenmeyecek miktarlarda ÇOKartışı meydana gelmiştir ki bu durum reçine için gerekli olan rejenerasyonun sıklığı vemiktarı açısından avantaj sağlamaktadır. Su kaynaklarına bağlı olarak 0,1 NTUbulanıklık değerine ulaşmak için konvansiyonel koagülasyon ile karşılaştırıldığındakoagülasyon ünitesinden önce MIEX® ile ön arıtımdan geçirilen sularda koagülantihtiyaçlarında 0-30 mg/L arasında azalmalar meydana gelmiştir. Benzer olarak MIEX®ile ön arıtımdan geçirilen sularda 1,5-1,8 mg/L ÇOK seviyelerine ulaşmak için gereklikoagülant ihtiyacı 10 ve 20 mg/L arasında azalmıştır. stanbul'daki beş farklı içme suyuarıtma tesisi ham sularında yapılan laboratuar deneyleri sonucunda oldukça düşükdozlardaki MIEX® reçinesi ve kısa temas sürelerinde etkin organik madde giderimlerisağlanmıştır.Anahtar Kelimeler: çme suyu, iyon değişimi, MIEX, doğal organik madde (DOM)

ABSTRACTREMOVAL OF NATURAL ORGANIC MATTERFROM DRINKING WATER BY MIEX® RESINBilgehan lker HARMANThe main objective of this study was to investigate the removal of natural organicmatter (NOM) from drinking water sources from Istanbul using MIEX® resin, whichhas been specifically designed for the removal of dissolved organic carbon (DOC).When in contact with water, negatively charged DOC is removed by exchanging with achloride ion on active sites on the resin surface. The ion exchange resin particles containa magnetised component within their structure which allows the particles to act as weakindividual magnets. Raw water samples from five drinking water treatment plantsserving to about 10 million people (Elmalı, B.Çekmece, Ömerli, kitelli, and Kağıthane)in the City of Istanbul were collected and jar-tested in laboratory following threedifferent experimental protocols: kinetic, multiple-loading and MIEX®+coagulationtests. The kinetic studies showed that a MIEX® dose of 10 mL/L with contact time ofabout 5-10 min produced UV254 absorbance reductions ranging between 75 and 85% forall five waters tested. After a resin dose of 5-10 mL/L and contact time of 10-20 min,DOC concentrations and specific UV absorbance (SUVA254) obtained for all waterswere <1.5 mg/L (raw water initial DOC concentrations: 2.3-5 mg/L) and <2 L/mg-m,respectively. In addition to UV254 absorbance and DOC, 10-40% nitrate and 20% sulfateremovals were also achieved under the same conditions. Results from multiple loadingexperiments indicated that only relatively small resin saturation occurred with respect toorganic carbon in the 2000 bed volumes range tested (i.e., treated water volume 2000times the volume of MIEX® resin used). This produced treated waters with nosignificant increase in the DOC. This is advantageous in terms of the amount and thefrequency of resin regeneration required. Depending on the water source, theapplication of MIEX® as a pretreatment prior to coagulation reduced the coagulant(alum) dose by 0-30 mg/L compared to the coagulation only aimed at achieving thetreated water turbidity value of 0.1 NTU. Similarly, MIEX® pretreated waters requiredbetween 10 and 20 mg/L less coagulant to achieve effluent DOC levels of about 1.5-1.8mg/L. Results from laboratory experiments overall suggested that MIEX® resin even atrelatively low dose and short contact time effectively removes the organic matter in rawwaters of five treatment plants in Istanbul.Keywords: Drinking water, ion exchange, MIEX, natural organic matter (NOM).