Direkt filtrasyonda ozonlama etkisi
Effect of ozonation on direct filtration
Yazar: EBUBEKİR YÜKSEL
Danışman: PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Doktora, 2001
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Dezenfektanlar = Disinfectants ; Filtreleme = Filtration ; Koagülasyon = Coagulation ; Ozon = Ozone ; Ozonlama = Ozonation

Özet:
Bu tezde ön ozonlamanın dezenfektan özelliğinin yanısıra koagülasyonu geliştirici etkisinin de olduğundan yola çıkılarak ön ozonlama sonrasındaki koagülasyon işlemi yapılmamış ve aynı şartlar allında çalıştırılan iki özdeş derin yataklı filtrede ön ozonlamanın filtre çıkış suyu kalitesi ve yük kayıplarına olan etkisi incelenmiştir. Özdeş temas tankı ve difüzör kullanılmak suretiyle filtre girişlerinden birine bir ozonator yardımı ile ozonlanmış su, diğerine havalandırma işlemi yapılmış su kimyasal madde ilave edilmeden direkt olarak verilmiştir. Ön ozonlama sırasında kullanılan miktara eşit hava diğer filtrede de kullanılmıştır. Literatürde kullanılan direkt filtrasyon kavramından farklı olarak bu çalışmada kullanılan filtrasyon işlemine koagülantsız direkt filtrasyon işlemi adı verilmiştir. Deney sonuçlarını karşılaştırmak, ön ozonlamanın koagülantsız direkt filtrasyonda kullanılması sonucu filtrelerde meydana gelebilecek değişiklikleri matematiksel bir ifade ile belirtebilmek ve filtre verimliliklerini hesaplamak amacıyla biri boyutlu diğeri boyutsuz olmak üzere iki adet filtre edilebilirlik indeksi geliştirilmiştir. Tutulan birim katı madde miktarına karşı gelen yükü dikkate alan boyutlu filtre edilebilirlik indeksi ile boyutsuz filtre edilebilirlik indeksi sırasıyla, FI*=-^- (1) VA " -"-tutulan *.-*- (2) ifadeleriyle verilmiştir. Aynı ham suyu kullanan iki özdeş filtrenin performansım karşılaştırmak amacıyla literatürde verilen filtre edilebilirlik indeksi ile geliştirilen filtre edilebilirlik indeksi ve spesifik enerji denklemleri kullamlmıştır. Çalışmada ayrıca, ozon uygulamasından sonra ortaya çıkan gecikme zamanının etkileri de incelenmiş ve ön ozonlama işleminden sonraki gecikme süresinin direkt filtrasyonda önemli bir etkisi olduğu görülmüştür. Gecikme süresi kısaldıkça, yük kayıpları azalmakta ve çıkış suyu kalitesi yükselmektedir. Ozonun mikroflokülasyon etkileri daha önceden bazı araştırmacılar tarafından çalışılmakla beraber ön ozonlamadan sonra meydana gelen gecikme zamanının gerek direkt filtrasyona gerekse koagülantsız direkt filtrasyona olan etkisi daha önce incelenmemiştir. Her filtrasyon deneyinden önce yapılan deneylerle, filtre giriş suyu özellikleri belirlenmiş, filtre çıkış suyu kalitesindeki değişim sürekli olarak bulanıklık, partikül sayımı ve filtrelerdeki yük kaybı cinsinden ifade edilmiştir. Bulanıklık, partikül sayımı ve filtrelerdeki yük kaybı değişiminin izlenmesinin yanısıra, filtre çıkış suyunda demir, mangan, pH, toplam sertlik, alkalinite ve toplam organik karbon'un değişimi de incelenmiştir. Deneylerden elde edilen sonuçlar grafiklerle gösterilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:. Ön ozonlama içme sularında kolloidal stabilizasyonu büyük ölçüde engelleyerek etkili bir mikroflokülasyon sağlamaktadır.. Ön ozonlamanın yapıldığı filtrede çıkış suyu kalitesi devamlı olarak daha iyi, ancak yük kaybı bir miktar daha fazladır.. Ön ozonlama yapılmış su, havalandırma işlemi görmüş suya göre %10 daha fazla özgül enerjiye ihtiyaç göstermektedir.. Aynı çıkış bulanıklık konsantrasyonu için, kısa süreli filtrasyon uzun gecikme süreli filtrasyona göre 5. 1 kat daha az özgül enerji gerektirmektedir.. Çalışmada geliştirilen Filtre Edilebilirlik İndeksleri ile, filtrasyon için gerekli gerçek özgül enerji ihtiyaçları belirlenebilir.

Abstract:
In this study, effect of preozonation on effluent quality and head losses in deep bed filters fed with raw water without coagulant aid has been investigated, with a consideration that preozonation improves coagulation beside its disinfection effect. Two identical filter columns were used, one fed with ozonated water and the other with aerated water. Same amount of air required for ozonation was used for aeration of water fed to the second filter column. Filtration process used in this study is named "direct filtration without coagulants" differing from the conventional direct filtration aided with coagulants. Two filterability indexes, one with dimension and the other dimensionless, have been developed for expressing the differences in filter behaviours and efficiencies during ozonation of raw water. These two indexes considering the head loss per unit solid matter removed are given below: FF-- ^- (1) VA v ""-tutulan *--£- (2) The index reported in the literature, the one developed in this study, and specific energy equations have been used to compare the performances of the two identical filter columns. Furthermore, effect of delay time after ozonation has also been investigated. The results indicate that delay time has significant effect on direct filtration when preozonation is applied. Shorter the delay time, lower the head loss and higher the effluent quality. Although effect of ozonation on microflocculation has been investigated by many researchers, there is no work on the effect of delay time on direct filtration both with and without coagulant aid. Raw water characteristics were determined before each filtration run, and effluent quality were monitored in terms of turbidity, particle count and head loss. In addition to these parameters, iron, manganese, pH, total hardness, alkalinity and total organic carbon were also measured. The conclusions drawn from the results obtained in this study can be summarized below: Preozonation is very effective for preventing of colloidal stabilization in potable waters. Preozonation results in better effluent quality but slightly higher head loss in the filters.. Preozonated raw water requires about 10 percent more specific energy than that of raw water aerated only.. Specific energy in filtration experiments with shorter delay times is 5.1 times less than those with longer delay times for the same effluent turbidity values.. Specific energy requirements for direct filtration can be precisely determined by using Filterability indexes proposed in the study.