Hümik maddelerin içme suyu dezenfeksiyonu prosesine etkileri
Interaction of humic substances in disinfection processes
Yazar: AHU ATEŞLİ
Danışman: DOÇ. DR. UFUK ALKAN
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Hümik maddelerin, UV (Ultraviyole) ve UV/H2O2 (Ultraviyole/Hidrojenperoksit) dezenfeksiyonuna etkileri ve bu dezenfeksiyon proseslerinin ardından sulardatoplam koliformların sonradan çoğalma potensiyelleri araştırılmıştır. Deneyler; farklıkonsantrasyonlarda (0-10 mg/L) fülvik ve hümik asit içeren sulara, 68-681 mWs/cm2arasında değişen UV dozları uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Dezenfeksiyonverimlilikleri ve sonradan çoğalma potensiyelleri, UV ve UV/H2O2 proseslerindenhemen sonra ve 24 saat süren karanlık inkübasyonun ardından belirlenen toplamkoliform sayılarına göre değerlendirilmiştir.UV dezenfeksiyonu deney sonuçları; hümik maddelerin, UV ışığını absorbeetmeleri nedeniyle, UV dezenfeksiyonu verimini önemli ölçüde azalttığını ortayakoymaktadır. Hümik madde içermeyen ve yüksek konsantrasyonlarda hümik maddeiçeren suların inaktivasyon katsayıları (k) karşılaştırıldığında; fülvik ve hümik asitkonsantrasyonlarının artması ile birlikte k değerlerinde önemli bir düşüş belirlenmiştir.Karanlık inkübasyon deneyleri ile, fülvik ve hümik asitlerin bakterilerde sonradançoğalmaya neden oldukları belirlenmiştir.Hümik maddelerin UV dezenfeksiyonunda ve sonrasında neden olduklarıolumsuz etkileri ortadan kaldırabilmek için; UV dezenfeksiyonu hidrojen peroksit ilaveedilerek gerçekleştirilmiştir. İki farklı hidrojen peroksit konsantrasyonunda (0,125 ve3,000 mg/L) gerçekleştirilen UV/H2O2 denemeleri, UV ışını ile dezenfeksiyon sırasındasuya hidrojen peroksit ilave edilmesinin dezenfeksiyon verimliliğini arttırdığınıgöstermiştir. Hidrojen peroksitin suya ilave edilmesi ile birlikte; hümik maddelerin UVdezenfeksiyonunda neden oldukları etkiler azalmaya başlamıştır. Fakat hümikkarakterdeki sularda UV ve UV/0,125 H2O2 prosesleri ile elde edilen bakteriinaktivasyon değerlerinin birbirinden çok farklı olmadığı ancak UV/3,000 H2O2prosesinin bakteri gideriminde çok daha etkili olabildiği belirlenmiştir. Sonuç olarak; buçalışma ile ışık geçiriminin engellendiği ve bakteri inaktivasyonu için ilave birmekanizmanın gerektiği yüzeysel hümik suların UV ile dezenfeksiyonunda, hidrojenperoksitin olumlu bir etkisinin olduğu vurgulanmaktadır. Ayrıca; UV dezenfeksiyonuuygulamasından sonra görülen sonradan çoğalma probleminin, sularda hümik maddebulunması durumunda bile hidrojen peroksit ilave edilerek gerçekleştirilen UVdezenfeksiyonunda yaşanmadığı belirlenmiştir.Hem UV hem de UV/H2O2 uygulamaları, hümik maddelerin iki ana fraksiyonuolan hümik ve fülvik asitlerin, dezenfeksiyona yaptıkları etkilerin aynı olduğunu ortayakoymaktadır. Ancak UV dezenfeksiyonu sonrası meydana gelen sonradan çoğalmanınhümik asitlere göre daha düşük moleküler ağırlığa sahip olması nedeniyle bakterilercedaha kolay kullanılabilen fülvik asitlerde daha fazla olduğu tespit edilmiştir.ANAHTAR KELİMELER: UV dezenfeksiyonu, toplam koliformlar, hümikasit, fülvik asit, hidrojen peroksit, UV/H2O2, sonradan çoğalma, inaktivasyon, yüzeyselsular.

Abstract:
The efficiency of UV (Ultraviolet) and UV/H2O2 (Ultraviolet/hidrogenperoxide) disinfection processes and regrowth potentials of total coliforms wereinvestigated in humic waters. Experiments were conducted according to anexperimental design in which UV radiation dose range of 68-681 mWs/cm2 was appliedto waters containing various concentrations (0-10 mg/L) of fulvic and humic acid. Totalcoliform numbers were determined after UV and UV/H2O2 disinfection and darkincubation of the samples.UV disinfection experimental results strongly suggested that the harmful effectof UV radiation to bacteria was diminished in humic waters due to absorption of UVlight. Comparison of k (inactivation coefficient) values for nonhumic water to highlyhumic water indicated that the k decreased proportionally as fulvic and humic acidconcentration of water was increased. The results of dark-incubation tests indicatedsignificant regrowth of bacteria in fulvic and humic acid containing waters.To reduce hampering effects of humic substances during and after UVdisinfection, UV irradiation was applied in the presence of hidrogen peroxide. Resultsof UV/H2O2 experiments at two different hidrogen peroxide concentration (0.125 and3.000 mg/L) demostrated that the addition of H2O2 to water during UV radiation wasable to increase the efficiency of disinfection. The addition of hydrogen peroxide at acertain concentration was able to reduce counteracting effect of humic substancesagainst the lethal effect of UV radiation to the bacteria. At humic waters, results of UVand UV/0.125 H2O2 processes were similar. On the other hand, stronger disinfectionperformance was achieved by the UV/3.000 H2O2 process. Overall assessment of theresults suggests that hydrogen peroxide appears to be highly beneficial in the UVdisinfection of humic surface waters where penetrating of UV light is prevented andsecond disinfection process is needed. In contradiction to significant regrowth whichoccurred in the single UV radiation treatment, regrowth of bacteria did not occur despitethe presence of humic substance in water when the UV disinfection was accompaniedwith hydrogen peroxide addition.Results of both UV and UV/H2O2 processses indicated that the harmful effectsof humic and fulvic acid which are the main fraction of humic substances, are similar.However, regrowth results demostrated that fulvic acids caused higher bacterialregrowth than humic acids due to the fact that fulvic acids are composed of moleculesof lower weight, which are decomposed by microorganisms are easily.KEY WORDS : UV disinfection, total coliforms, humic acid, fulvic acid,hidrogen peroxide, UV/H2O2, regrowth, inactivation, surface waters.