İçme suyunda fulvik asit varlığında Fe(II) ve Mn(II)'nin batık membran sistemiyle giderilmesi
Treatment of Fe(II) and Mn(II) in the drinking water with fulvic asid by submerged membrane system
Yazar: TÜRKAN ORMANCI
Danışman: PROF. DR. NEŞE TÜFEKÇİ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Demir = Iron ; Demir oksit = Iron oxide ; Doğal maddeler = Natural materials ; Fulvik asit = Fulvic acid ; Manganez = Manganese ; Membran süreci = Membrane process ; Membranlar = Membranes ; Çevre teknolojisi = Environmental technology ; İçme suyu = Drinking water

Özet:
Yeryüzündeki su kaynaklarında, Fe(II) ve Mn(II) doğal organik maddeler ile birlikte yüksek konsantrasyonlarda bulunmaktadır. Bu da İçme Suyu Arıtma Tesislerinde ve endüstriyel amaçlı su kullanımında ciddi problemlere yol açmaktadır.Fe(II) ve Mn(II)'nin içme sularından yüksek verimle giderilmesi, toplum sağlığı açısından çok önemlidir. Konvansiyonel yöntemlerden biri olan havalandırma ile Fe(II) giderim verimi, Mn(II)'nin giderim verimine oranla nispeten yüksektir. Ancak Mn(II) giderim verimi oldukça düşük olduğundan genellikle kuvvetli oksidanlar kullanılmaktadır. Kullanılan oksidanların birçoğunun, doğal organik maddeler ile birleşerek kanserojen maddeler olan trihalometanları (THM) oluşturduğu bilinmektedir. Bu sebeplerden dolayı içme suyu arıtımında kullanılan, mevcut teknolojilerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu bağlamda, membran sistemleri oldukça ümit vadetmektedir. Özellikle son yıllarda, su ve atıksu arıtımında batık membran sistemlerinin geliştirilmesiyle, su arıtımında önemli aşamalar kaydedilmeye başlanmıştır. Batık membran sistemlerinin en önemli özelliği, mevcut konvansiyonel sistemlere entegre edilebilmeleridir. Böylece çok daha yüksek verimli yeni sistemler oluşmaktadır.Bu çalışmanın amacı, Doğal Organik Maddelerin (DOM), Fe(II) ve Mn(II)'nin mevsimlere göre değişimleri belirlenerek, fulvik asit varlığında, sadece havalandırma ve havalandırma-batık membran sistemlerinin kullanılarak Fe(II) ve Mn(II)'nin istenilen limitlere düşürülmesini sağlamaktır. Bu amaçla çalışma iki bölümden oluşmaktadır.Birinci bölümde, İstanbul'da bulunan içme suyu kaynaklarından, yüzeysel suyu temsilen Ömerli Barajı ve yeraltı suyunu temsilen Danamandıra Köyü su alma yapısı girişinden, alınan numunelerle TOC, DOM (UV254), Fe(II) ve Mn(II)'nin mevsimlere göre değişimleri belirlenmiştir. Belirlenen konsantrasyonlar ile havalandırma deneyleri yürütülmüştür.İkinci bölümde DOM varlığında Fe(II) ve Mn(II)'nin giderimi laboratuvar ölçeğinde, havalandırma-UF batık membrandan oluşan bir birleşik sistemde çalışılmıştır. UF membran olarak hollow fiber ZW 10 membranı kullanılmıştır.Bu çalışma sonucunda, Fe(OH)3'lerin hem havalandırma hem de havalandırma/batık membran deney düzeneğinde Fe(II), Mn(II), TOK ve UV254 giderimini önemli ölçüde arttırdığı bulunmuştur.

Abstract:
In all natural waters on the earth, high Fe(II) and Mn(II) concentrations are found together with natural organic matters. They cause serious problems in drinking water treatment plants and industrial water uses.High efficiency removal of Fe(II) and Mn(II) from drinking water is the most important issue for the public health. Removal efficiency of Fe(II) is comparatively higher than removal efficiency of Mn(II) by using, one of the conventional methods, aeration. Beceuse of the removal efficiency of Mn(II) is extremely low, generally oxidation with strong oxidants is applied for the removal of Mn(II). But, it is a well-known fact that many of these oxidants form carcinogen substances such as trihalomethanes (THM) in the presence of natural organic compounds in the water. Because of the facts that mentioned above, the methods used currently in treatment of drinking water must be enhanced. In this context, membrane systems become prominent as promising treatment technologies. Especially in the recent years, significant advancements were achieved by development of submerged membrane systems for treatment of water and wastewater. The most important feature of the submerged membrane systems is integration with the conventional systems. This feature allows the development of new systems working with higher efficiency.The purpose of this study is removing Fe(II) and Mn(II) to desired limits in the presence of fulvic acid with using an aeration tank and an aerated/submerged membrane systems. For this purpose, the study was carried out in two stages.In the first stage, concentration changes of NOM, (UV254), Fe(II) ve Mn(II) according to seasons change is going to be investigated in the drinking samples from Ömerli Dam, representing the surface water source, and Danamandıra Village, representing the ground water source, in Istanbul. After caractarization, proper concentrations of Fe(II), Mn(II) and Fulvik Asid were calculated and with them removal of Fe(II) and Mn(II) were investigated in aeration tank.In the second stage, removal of Fe(II) and Mn(II) were investigated in the presence of natural organic compounds in a laboratory scale set-up which consists of an aerated/ submerged UF combined membrane system. ZW 10 Hollow fiber ultrafiltration membrane was used for studies.At the end of the study, the removal efficiency of Fe(II), Mn(II), TOC and UV254 were increased with the help of Fe(OH)3 in the aeration and aerated/submerged membrane systems was found.