.., CC >> N ., o :::ı Ol cı: ' "' ,. ;. ,ı . : . ı 4.3. Oksitleme/filtrasyon: En yaygın olarak kullanılan metod budur. Bu usülle demir ve manganez gideriminin nasıl yapıldığını gösteren bir akım şeması Şekil 1 'de verilmiştir. Havalandırma işleminin iki maksadı vardır: 1 . Demir ve manganezi oksitlemek için suya oksijen eklemek. 2. Karbondioksit (CO2 ), hidrojen sülfür (H2S) gibi gazları ve uçucu organik maddeleri gidermek. Yüksek pH değerlerinde demir ve manganezin oksidasyonu daha hızlı gerçekleşir. Havalandırmanın bir faydası da karbondioksit konsantrasyonunu azaltarak suyun pH değerini artırmasıdır. Demir ve manganezi oksitlemek için oksijen (0), serbest klor (Cl2 veya HOCI), klor dioksit (ClO2), potasyum permanganat (KMnO4 ) ve ozon (03) yaygın olarak kullanılmaktadır. Suyun pH değeri yüksekse, havalandırma işleminde suya eklenen oksijen demir ve manganezi oksitlemek için yeterli olabilir: 4Fe2++O2+10Hp 2Mnı ++O2+ 2H2O 4Fe(OH) 3 + 8W 2Mn02 + 4H+ Manganezin oksitlenmesi demire kıyasla daha yavaş gerçekleşir. Arıtma tesisi içinde tamamen oksitlenemeyen manganez daha sonra şebeke içinde oksitlenir ve yukarıda anlatılan problemlere sebep olur. Sadece havalandırma ile manganezin oksitlenebilmesi için pH değerinin 8.5-9.0 veya daha yüksek olması ve filtre malzemesinin MnO2 ile kaplanmış olması gereklidir. Kum yüzeyinde birikmiş olan manganez dioksit tabakası manganezin oksitlenmesinde kataliz etkisi yapar: Çözünmüş Mnı+ iyonları manganez dioksit tabakasının üzerinde tutulurlar (adsorblanırlar). Filtre malzemesi üzerinde tutulmuş olan Mn2+ oksijen tarafından oksitlenebilir: Bazı havalandırma ünitelerinde dolgu maddesi olarak kok kömürü kullanılmaktadır. Bu malzemenin yüzeyinde zamanla biriken MnO 2 tabakası da manganezin oksidasyonunu katalize edebilir. Ancak zamanla hem bu dolgu malzemesinin hem de filtre malzemesinin üzerinde birikmiş olan manganez dioksit tabakalarının Mnı+ iyonlarını tutma kapasitesi azalır. Bu durumda permanganat veya serbest klor ile bu tabakaların rejenere edilmesi gerekir. 140 KMnü,, cıo,, cı,veya ol Dezenfekıan Havalandırma Temas tankı Hızlı filtre Şekil 1. Sadece oksijen ile oksidasyon daha ziyade demir muhtevası yüksek, manganez konsantrasyonu ise 0.05 mg/L'den az yeraltı sularının tasfiyesinde kullanılmaktadır. Manganez konsantrasyonu da yüksekse, genellikle oksijenden daha güçlü bir oksitleyici kullanılır. Ayrıca, hanı suda organik madde miktarı yüksekse, demiri de sadece oksijenle oksitlemek zor olabilir. Yüzey sularında çok miktarda bulunabilen bazı organik maddeler demir iyonları ile kompleksler oluşturur. Bu durumda sadece havalandırma ile oksidasyon yeterince hızlı olmayacaktır. Oksitleyici olarak Avrupa ülkelerinde CIO2 ve 03 yaygın olarak kullanılmaktadır. ABD'de ve diğer bazı ülkelerde Cl2 ve KMnO4 kullanımı yaygındır. Serbest klor ile oksidasyon reaksiyonları şu şekilde yazılır: 2Feı++q+6Hp Mn2++Cl2+2Hp 2Fe(OH)3 + 6 H+ Mn0 + 2cı 2 +4H+ + 2cIPotasyum permanganat ile reaksiyonlar ise şunlardır: 3Feı+ + KMnO4 + 7H2O 3Fe(OH) 3 + MnO2 + SH + + K+ 3Mn2+ + 2KMnO 4 + 2H2O 5Mn0 2 + 4H+ + 2K+ Bu denklemlere göre, 1 mg Feı+ iyonunu oksitlemek için 0.94 mg KMnO4 veya 0.64 mg Cl2 gereklidir. Benzer denklemler ozon ile oksidasyon için de yazılabilir (Langlais et al., 1 991 ): 1 mg Feı+ iyonu için 0.43 mg 03 gerekli olduğu hesaplanmaktadır. Bu rakamlar gerekli olan asgari dozajları temsil eder: Klor, permanganat ve ozon gibi oksitleyiciler suda bulunabilecek bir çok organik ve inorganik madde ile reaksiyona girip bunlar tarafından da tüketilirler. Oksitleyici eklendikten sonra oksidasyon reaksiyonlarının tamamlanması ve filtrasyon ile tutulabilecek yeterince büyük çökelti parçacıklarının teşekkülü için bir temas tankı kullanılır. Suyun temas tankında geçirdiği süreye "temas süresi" denir. Bu süre V/Q formülüyle hesaplanır. Burada V temas tankının hacmini (m3), Q ise debiyi (m3/dak) temsil eder. Gerekli olan temas süresi kullanılan oksitleyiciye ve suyun özelliklerine bağlıdır. Oksitleyici olarak serbest klor kullanıldığı zaman gerekli temas süresi 5 dakika ile 30 dakika arasında değişir. Sadece havalandırma ile oksidasyon metodunda ise temas süresi 30 ile 60 dakika arasındadır. l'iltre malzemesi olarak antrasit kömürü kullanılır; bu malzemenin bulunamadığı veya pahalı olduğu durumlarda silika kumu kullanılabilir. Malzemenin efektifçapı tipik olarak 1.5 mm, yeknasaklık katsayısı ("uniformity coefficient") ise 1.2-1.4 aralığında tutulur. Filtre malzemesinin üzerinde MnO2 tabakalarının oluşması ve manganez gideriminde kataliz etkisi yapmaya başlaması üç hafta içinde gerçekleşir. Filtrasyon hızları 12.5 ile 25 m/saat arasında değişmektedir (Montgomery, 1985). Bu değerlerin burada verilmesinin maksadı, yaygın olarak kullanılan tasarımlar hakkında genel bir fikir vermektir. Tatbikatta birbirinden çok değişik tasarımlar başarı ile kullanılmaktadır. Mesela, tek malzemeli bir filtre yerine iki tabakalı bir filtre (antrasit ve kum beraber) kullanılabilir. Bazı çok küçük arıtma tesislerinde kartuş (iplik vb.) filtreler kul lanı I maktadır. Yukarıda özetlenen arıtma usülü klasik oksidasyon ve filtrasyon metodudur. Bazı durumlarda manganezi daha iyi giderebilmek için serbest klor (veya permanganat) filtre girişinde enjekte edilir. Bu uygulamada demir havalandırma safhasında ve temas tankında oksijen ile oksitlenir ve oluşan Fe(OH)1 parçacıkları filtrelerde tutulur. Sadece havalandırma ile oksitlenemediği ve serbest klor ile reaksiyon için vakit olmadığı için manganez çözünür Mn2+ iyonları halinde filtre yatağına girer. Bu iyonlar filtre malzemesinin yüzeyinde birikmiş olan MnO 2 tabakası tarafından etkili bir şekilde tutulurlar: Filtre girişinde enjekte edilen serbest klor filtrede tutulmuş olan manganezi oksitler:
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=