Ömerli barajı su arıtma sisteminde Fe(II) ve Mn(II)'nin atmosferik oksijen ile giderimi ve kum filtrelerindeki giderim mekanizması üzerine etkisi
Removal of Fe(II) and Mn(II) by atmospheric oxygen and sand filters im Ömerli dam
Yazar: YAKUP KOÇAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET BORAT
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Demir = Iron ; Katalitik etki = Catalytic effect ; Kum filtreleri = Sand filters ; Manganez = Manganese ; Oksitlenme = Oxidation ; Ömerli barajı = Ömerli dam

Özet:
ÖZET ÖMERLİ BARAJI SU ARITMA SİSTEMİNDE Fe(II) VE Mn(II)'NİN ATMOSFERİK OKSİJEN İLE GİDERİMİ VE KUM FİLTRELERİNDEKİ GİDERİM MEKANİZMASI ÜZERİNE ETKİSİ Günümüzde yaygın olarak kullanılan demir ve mangan giderim prosesleri 19.yy'da keşfedilmiş olmasına rağmen, mevcut bilgilerimizde hala büyük boşluklar vardır. İçme ve kullanma sularındaki demir ve manganın giderilmesi esas olarak çözünebilen şekillerinin çeşitli yöntemlerle oksitlenerek çözünmeyen şekillere dönüştürülmesi ve çöktürülerek ve/veya filtre edilerek uzaklaştırılmasıdır. Bu amaçla bu çalışmada içme suyu kaynaklarında özellikle yaz aylarında artış gösteren demir ve mangan Yavaş Kum Filtreleri konsantrasyonlarının istenilen limitlere düşürülmesinde hava ile. oksidasyon prosesinin kullanılması ve her iki prosesin karşılaştırılması hedeflenmiştir. Birinci bölümde yapılan çalışmanın amaç ve kapsamı detaylı olarak anlatılmış ve önemi vurgulanmıştır. Demir ve manganın giderilmesinin önemi sulu ortamlarda demir ve mangan kimyası ve çökelmesinin esasları detaylı bir şekilde verilmiştir. Demir ve mangan oksidasyonunun ve reaksiyon ürünlerinin sulu ortamlardaki kinetiği ve kum filtrelerinin mekanizması açıklanmıştır. İkinci bölümde Fe(II) ve Mn(II)'nin atmosferik oksijenle oksidasyonunun kinetiği 2 litre hacimli bir kesikli (doldur-boşalt tipi) reaktörde incelenmiştir. Fe(III) konsantrasyonu 0-700 mg/1 aralığında değiştirilerek, oksijenin kısmi basına, pH ve sıcaklık sabit tutulmuştur. Mn(IV) konsantrasyonu 0-300 mg/1 aralığında değişirken, oksijenin kısmi basıncı, pH, ve sıcaklık sabit tutulmuştur. Yüksek Fe(III) konsantrasyonları ihtiva eden numunelerin Fe(II) analizi, 1.10 phenantroline ile Fe(II)'nin spektrofotometrik olarak saptanması yöntamiyle yapılmıştır. İlaveten, 4 litrelik yavaş kum filtrelerinde Fe ve Mn giderimi çalışılmıştır. Aynı deneyler Ömerli Barajı İçmesuyu Arıtma Tesisi girişinde alınan numuneler için tekrarlanmıştır. Üçüncü bölümde, elde edilen deney sonuçlan değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonunda oksidasyon tankındaki oksidasyon yavaş kum filtrelerindeki oksidasyondan daha yavaş olmuştur. Bunun nedeni kum danelerinin etrafını saran Fe(OH)3 ve MnO2'nin Fe(II) ve Mn(II)'nin oksidasyonunda katalitik etki yapmasıdır. Dördüncü bölümde deney sonuçlan değerlendirilmiştir. xn

Abstract:
SUMMARY REMOVAL OF FE(ID AND MN(II) BY ATMOSPEHERIC OXYGEN AND SAND FILTERS IN OMERLI DAM Even though iron and manganese removal processes used commonly nowadays were invented in the 19th century, there are still significant gaps in our knowledge. The basic process used for iron and manganese removal is to oxide soluble iron and manganese compounds so that they are converted to insoluble iron and manganese compounds, and these oxidation products are removed by either precipitation and/or filtering. For this reason, in this study, the use of oxidation with air process and slow sand filters were used in decreasing iron and manganese concentrations increasing especially during summer to desired limits. In the first chapter, the importance and the general objectives of the study are defined in detail. The chemistry of aqueous iron and manganese and character of iron and manganese precipitates are given. The kinetics of ferrous iron and manganese oxidation and theirs oxigenation products in aqueous systems are explained. The sand filters mechanism are explained. In the second chapter, the kinetics of ferrous iron and manganese oxidation by atmospheric oxygen have bean studied in batch systems of 2 liter volume. Fe(m) concentrations were varied within the range of 0-700 mg/1, keeping partial pressure, pH, and temperature constant. Mn(IV) concentration were varied within the range of 0-300 mg/1, keeping partial pressure, pH, and temperature constant. A modified 1.10 phenanthroline method which enables the analysis of ferrous iron in the presence of the high concentrations of Fe(II) has bean applied in the study. In addition, removal of FeQI) and Mn(II) in slow sand filters having a volume of 4 liters, were observed in clean sand and dirty sand with Fe(IH) and Mn(IV) separately. Same experiments were repeated for samples taken from entrance of Ömerli Dam Water Treatment Plant. In the third chapter, the results of the experiment are discussed. At the end of die study, oxidation rate in the oxidation tank was revealed to be slower than oxidation rate in the filter. The reason for mis is Fe(OH)3 and Mn02, which covers the sand granules, have catalytic effects in the oxidation of Fe(II) and Mn(II). In the forth chepter, the results of the experiment are discussed. XIII