Sivas içme suyunda zenginleştirilmiş koagülasyonla organik madde giderimi

Abstract

İçme suyunda klorlama işlemi süresince, klor doğal organik maddelerle (DOM) reaksiyona girerek trihalometan (THM) ve haloasetik asit (HAA) gibi insan sağlığına zararlı olduğu belirtilen dezenfeksiyon yan ürünlerini (DYÜ) meydana getirir. Zenginleştirilmiş koagülasyon metodu, sudaki organik maddeyi gidererek içme suyundaki DYÜ oluşumunu azaltan bir arıtma tekniğidir. Bilimsel olarak, organik maddenin koagülasyonla giderilmesi, sudaki DOM'un konsantrasyonuna, kimyasal yapısına ve bileşimine, koagülant türüne, koagülant dozuna ve koagülasyon pH'ına bağlıdır.Bu tez çalışmasında, Sivas 4 Eylül Barajı'ndan gelen, Sivas İçme Suyu Arıtma Tesisi girişinden Kasım 2007-Nisan 2008 tarihleri arasında alınan ham su numunelerinde su kalite parametreleri belirlenerek jar testi çalışmaları yapılmıştır. Alınan ham su numunelerinde, THM'lerin oluşumuna neden olan doğal organik maddelerin kontrol edilmesinde zenginleştirilmiş koagülasyon yöntemi kullanılmıştır. Zenginleştirilmiş koagülasyon şartlarını belirlemek için optimum koagülasyon dozajında bir seri jar testi yapılmıştır. Deneyler, jar testi cihazında bir litre örnek hacminde yürütülmüştür. Koagülant madde olarak analitik saflıkta alüminyum sülfat (Al2(SO4)3.18H2O), demir (III) klorür (FeCl3.6H2O) ve polialüminyum klorür (PACI) kullanılmıştır. Koagülasyon verimini artırmak için koagülantlarla birlikte anyonik ve katyonik polielektrolitler kullanılmıştır. Optimum koagülasyon koşullarının belirlenmesinde optimum koagülant dozajı ve pH'ın her ikisinin değerlendirilmesi gerekir. Her bir koagülant için koagülant madde dozajı 20 ila 120 mg/L arasında değişmiştir. Optimum pH çalışmaları alum için pH 5-6.5, demir (III) klorür için pH 4.5-6 ve PACI için ise pH 5-8 aralıklarında yapılmıştır. Yapılan optimum pH çalışması neticesinde alum ve PACI için optimum pH 6, demir (III) klorür için ise 5.25 olarak tespit edilmiştir. Jar testlerinin sonucu olarak ÇOK giderimi için %43.2-66.6 ve UV254 Absorbansı giderimi için %55.4-83.4 değerleri elde edilmiştir. Optimum koagülasyon koşullarını belirlemek için yapılan jar testi denemelerinde maksimum UV254 ve ÇOK gideriminin pH 5.25'te 80 mg/L FeCl3 ve 0.05 mg/L anyonik polielektrolit kullanımı ile elde elde edildiği belirlenmiştir.Ham su numunesi ve içme suyu şebekesinde tespit edilen 5 noktadan alınan su numunelerinde Trihalometan (THM) analizleri yapılmıştır. Elde edilen veriler neticesinde Toplam Trihalometan (TTHM) miktarı içme suyu şebeke sisteminde 18.2 µg/L ile 70.2 µg/L arasında değişirken ham su numunesinde ise 98.7 µg/L olarak bulunmuştur.Anahtar Kelimeler: Doğal organik maddeler, zenginleştirilmiş koagülasyon, dezenfeksiyon yan ürünleri, trihalometan, içme suyu, Sivas

During the chlorination of raw water, chlorine reacts with natural organic matter (NOM) to produce disinfection by-products (DBPs), such as trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs), which are believed to be harmful to human health. Enhanced coagulation is a THMs precursor treatment technique with the objective of removing total organic carbon (TOC) to control THMs formation in water. Scientifically, the removal of organic matter by coagulation depends on the TOC concentration, the chemical nature of the TOC, coagulant type, coagulant dosage, and coagulation pH.In this thesis, water quality parameters were determined in raw water obtained from Sivas Water Treatment Plant influent, which comes from Sivas 4 Eylül Dam, dated from November 2007 to April 2008 and jar test studies were performed. Enhanced coagulation process was used to control natural organic matter (NOM) which caused THM formation in raw water samples. To determine enhanced coagulation conditions, a series of jar tests were used to identify the optimum coagulation dosage. Experiments were performed an one liter samples using a multistage stirrer six paddle jar test apparatus. The analytical grade coagulants such as alum (Al2(SO4)3.18H2O), ferric chloride (FeCl3.6H2O) and polyaluminum chloride (PACI) were used. In order to further increase the coagulation efficiency, cationic and anionic polyelectrolytes were used in conjunction with coagulants. Determination of optimum coagulation conditions requires evaluation of both the optimum coagulant dosage and pH. The coagulant dosage was varied between 20 and 120 mg/L for each coagulant. Optimum pH studies were carried out at pH from 5 to 6.5 for alum, pH from 4.5 to 6 for ferric chloride, and pH from 5 to 8 for PACI. Removal efficiencies of 43.2-66.6% and 55.4-83.4% were obtained for DOC and UV254 respectively as a result of jar tests. The results of jar test which was conducted for determining the optimum coagulation conditions indicated that maximum UV254 and DOC removals were achieved with 80 mg/L FeCl3 and 0.05 mg/L anionic polyelectrolyte at pH 5.25.THM analysis were also carried out on raw water and samples collected from five different on points of drinking water distribution system. While the amount of THM in drinking water varied from 18.2 µg/L to 70.2 µg/L, it was found to be 98.7 µg/L in raw water.Keywords: Natural organic matter, enhanced coagulation, disinfection by products, trihalomethane, drinking water, Sivas.