Su kaynaklarındaki doğal organik maddelerin (NOM) karakterizasyonu ve dezenfeksiyon yan ürün (DBP) oluşum mekanizmasına etkileri
Characterization of natural organic matter in water sources and its effects on disinfection by-products formation mechanism
Yazar: SEZEN KÜÇÜKÇONGAR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET FAİK SEVİMLİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Baraj suyunun ters osmoz ile yoğunlaştırılarak izolat elde edilmesi, izolattan kontrollü şartlarda klorlama ile DBP oluşumunun izlenmesi, fraksiyonlama ve jel filtrasyon ile izolatın yapısal özelliklerinin belirlenmesi ve klora alternatif dezenfektan kullanımının incelenmesi amaçlarını taşıyan bu çalışmada Altınapa, Ömerli ve Çamlıdere Baraj suları kullanılmıştır. Klorlama UFC protokolüne uygun olarak farklı pH ve TOK koşullarında yapılmış ve 4 THM ve 9 HAA bileşikleri EPA 551.1 ve 552.3 metotlarına uygun olarak analiz edilmiştir. Fraksiyonlama literatürde farklı çalışmalarda önerilen reçine adsorpsiyon kromatografisi yöntemlerinin bu çalışma dahilinde kombine edilmesiyle yapılmıştır. Molekül ağırlık dağılımı Sephadex G-25 kullanılarak jel filtrasyon yöntemiyle incelenmiştir. Alternatif dezenfektan olarak kloramin ile denemeler yapılmıştır.Sonuçta DBP oluşturma düzeylerindeki değişimlere göre, sularda önemli farklılıkların yanı sıra ortak yönlerin de mevcut olduğu gözlenmiştir. Sulardaki organik maddenin miktarı artırıldıkça oluşan DBP konsantrasyonları da artmaktadır ve bromun varlığı, bromlu DBP türlerinin oluşumunu artırmaktadır. pH değerinin 6-8 aralığında değişmesi de DBP oluşumunda farklılıklara neden olmaktadır. THM konsantrasyonları pH 6'da en düşük değerlerde bulunmuş ve HAA oluşumda pH'nın 6-8 aralığında değişimi belirgin bir etkiye neden olmamıştır. Çalışılan TOK ve pH koşullarında en yüksek THM oluşumu Ömerli Barajı'nda (175 µg/L'ye kadar) gözlenirken, Çamlıdere Barajı'nda THM oluşmamıştır. En yüksek HAA Altınapa Barajı'nda 670 µg/L olarak bulunmuştur.Oluşan THM ve HAA türlerinde de farklılaşmalar görülmüş ve bunların sulardaki organik maddelerin yapısal farklılığından ileri geldiği ortaya konmuştur. Hidrofobik asit fraksiyonunun yüksek oranda olması, suyun DBP oluşum potansiyelinin tek göstergesi değildir. Fonksiyonel grupların farklılaşmasının da DBP oluşumunu etkilemekte olduğu söylenebilmektedir. Hidrofobik fraksiyonun oranının yüksek, ancak SUVA değerinin düşük olması, aromatik yapıdaki organik maddelerin daha düşük düzeylerde olduğunu, hümik ve fülvik asitler dışındaki hidrofobik maddelerin de ağırlıkta olduğunu göstermekte ve buna bağlı olarak da THM ve HAA oluşumu azalmaktadır.Alternatif dezenfektan olarak kloramin kullanılması halinde, klor dozunun 1/3-1/4'ü kadar kloramin yeterli olmuş ve klor kullanımında oluşanların % 20-28'i kadar DBP oluşmuştur.

Abstract:
The aims of this study were to obtain isolate from raw dam water; to follow DBP formations under controlled conditions; to determine structures of organics by fractionation and gel filtration and to investigate the utilization of alternating disinfectant (chloramine). Altınapa, Ömerli and Çamlıdere dam water samples were taken and isolated through reverse osmosis membrane. Chlorination was performed through UFC protocol under controlled pH and TOC conditions. 4 THM and 9 HAA compounds were analyzed according to EPA 551.1 and 552.3 methods. Isolates were fractionated by combining several resin adsorption chromatography methods suggested in the literature. Molecular weight distributions were determined through Sephadex G-25 column in gel filtration.DBP formation levels may change according to local conditions for each water body, however, this study indicated that some generalizations can also be done. Increasing DOC levels increase DBP formation and existence of bromine enhances brominated DBP?s formation. pH 6 resulted in the lowest levels of THM formations in pH 6 to 8 range in which pH has no effect on HAA formations. Highest THM was achieved in Altınapa Dam water (175 µg/L), wheraes highest HAA was achieved in Ömerli Dam water (670 µg/L).In Çamlıdere Dam water, THM did not formed, while HAA was formed in the lowest levels, although the organic matter of the dam was the highest of all 3. This finding, together with the difference in distribution of THM and HAA compounds indicated that DBP formation is not only affected from organic matter content, but also from the structure of it. Hydrophobic acid fraction is not the only factor in DBP formation potential, differentiation of functional groups is also effective. High level of hydrophobic fraction and low level of SUVA indicate low levels of aromatic organics and existence of hydrophobics other than humic and fulvic acids. This structural difference reduces THM and HAA formations.Chloramination is a good alternative with its low dosage (1/3-1/4 of chlorine) and with considerably low DBP formation (about 20-28 % of chlorinated DBPs).