Perokson (peroxone) prosesi ile içme sularından alg kaynaklı tat ve koku bileşiklerinin giderimi
Removal of taste and odor causing compounds in drinking water by peroxone process
Yazar: MALHUN FAKIOĞLU
Danışman: PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İstanbul'un ana içme suyu kaynnağı olan İSKİ Asya-1 Rezervuarı, sıcaklık ve nütrient konsantrasyonundaki artış sebebiyle yılın belirli zamanlarında alg patlamasıyla karşı karşıya kalmaktadır. Geosmin ve 2-MIB gibi alg kaynaklı bileşikler, çok düşük konsantrasyonlarda dahi (10 ng/L) içme suyuna topraksı-küflü bir koku vererek tüketici şikayetlerine neden olmaktadır. Tüketicideki güven kaybını önlemek amacıyla su otoritelerince bu bileşiklerin giderimi için en etkili yöntem araştırılırken, havza yönetimi geliştirilmeye çalışılmaktadır. İstanbul Su ve Kanalizasyon İdaresi (İSKİ), havzayı korumak için çözüm yolları aramış, tüm önlemlere rağmen rezervuardaki ötrofikasyonun önüne geçilememiştir. Bu nedenle, alg-kaynaklı bileşiklerin uygun şekilde giderimi oldukça önem kazanmıştır. 
Perokson prosesi, en etkili ileri oksidasyon proseslerinden biridir. Bu proseste, bir dizi seri reaksiyon ile ozon ve hidrojen peroksit belirli bir oranda reaksiyona girerek kirleticilerin giderimi için gereken hidroksil radikali oluşturmaktadır. Bunun sonucunda, yalnızca ozonun kullanıldığı sisteme kıyasla çok daha etkili bir oksidasyon gerçekleşmektedir. Perokson prosesi, İSKİ'nin halihazırda içme suyu arıtma tesislerinde kullandığı ozon sistemine kolayca eklenebilmektedir.
Bu çalışmada, spesifik su kaynağı için optimum H2O2:O3 oranı kesikli bir reaktör yardımıyla laboratuvar ölçekli çalışmalarla tespit edilmiş, ardından optimum temas süresi belirlenmiştir. Ayrıca, hidrojen peroksit varlığı ve eksikliğinde çözünmüş ozon konsantrasyonundaki zamana bağlı değişim belirlenerek karşılaştırma yapılmıştır. Giriş gazındaki ve rekatör çıkışındaki atık gazdaki ozon konsantrasyonu belirlenmiş ve ozon tüketimi hakkında gerekli karşılaştırmalar yapılmıştır. Ozona göre farklı oranlarda ilave edilen hidrojen peroksit konsantrasyonunun zamanla değişimi tespit edilmiştir. 
Çalışma sonuçlarına göre, sıcaklığın ozon çözünürlüğüne ve dolayısıyla 2-MIB ve Geosmin bileşiklerinin giderimine etkisinin oldukça yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanısıra, perokson prosesinin, yalnızca ozon sistemine kıyasla giderimde daha başarılı olduğu bulunmuştur. Deney sonuçlarına göre tüketilen ozon miktarının, perokson prosesinde yalnızca ozona kıyasla daha yüksek olduğu görülmüştür. Bu çalışmanın sonuçlarına göre Perokson Prosesi mevcut İSKİ Asya-1 İçme Suyu Arıtma Tesisi'ne adapte edilebilir. Perokson Prosesi'ni tam ölçekli tesise uygulamadan önce bir pilot tesiste gerekli denemelerin yapılması önerilmektedir.

Abstract:
Istanbul's main drinking water source, İSKİ Asia-1 Reservoir, faces algal blooms at certain times of the year depending on temperature increase and nutrient concentration. Algal-derived compounds, such as geosmin and 2-methylisoborneol, give earthy-musty taste and odor to drinking water even at quite low concentrations (>10 ng/L) and cause consumer complaints. To prevent the loss of consumer reliability, water authorities are seeking ways to solve this problem by not only searching for the most efficient removal process of these compounds from water, but also by improving management of the watershed. Istanbul Water and Sewerage Administration (İSKİ) has previously searched for solutions in order to preserve the basin and improve the reservoir's quality. Despite all the precautions and remediation attempts, eutrophication in the reservoir could not be avoided. Therefore, a proper treatment process for the removal of the algal-derived compounds was necessary. 
Peroxone Process is one of the most effective treatments in advanced oxidation processes. In this process, through a series of reactions, the interaction between ozone and hydrogen peroxide produces hydroxyl radical at a certain molar ratio. In comparison to ozone alone, there is an increased production of hydroxyl radical for the removal of pollutants. This increase leads to a more effective oxidation process and can be easily adapted to İSKİ Asia-1 Water Treatment Plant's existing preozonation unit. 
In this study, the optimum H2O2:O3 molar ratio for the specific water source was determined in laboratory by using a batch reactor and the optimum contact time for the optimum ratio was found. Moreover, changes in dissolved ozone concentration with time was determined with and without hydrogen peroxide to observe the difference. Ozone concentration in the gas phase was measured both at the entrance of the reactor and in off-gas. Finally, comparisons were made regarding the consumption of ozone and hydrogen peroxide. 
Results of the study indicates that, compared to ozone alone, Peroxone Process is more effective for removing the 2-MIB and Geosmin compounds. Results show that the effect of the temparature in ozone solubility is highly important. This temparature effect is crutial for the removal of the compounds. Consumed ozone is found to be higher in peroxone experiments than ozone alone experiments. The outcomes of this study indicate that the Peroxone Process can be easily adapted to the existing İSKİ Asia-1 Water Treatment Plant. Before applying the Peroxone Process to the full-scale plant, a pilot-scale study is recommended.