|
Ancak bu filtrelerin önüne bir
dozaj sistemi ile oksidant ilave edilmelidir. Daha yüksek kirlenmelerde
ise; mutlaka bağımsız bir ön arıtma ve çökeltme sistemi kurulmalıdır.
Demir ve manganı arıtmanın bir
çok yolu vardır. Düşük konsantrasyonlarda en basit yöntemler, demir ve
mangan havalandırma ve kimyasallarla oksitleyerek filtre etmektir.
Daha yüksek (< 4 ppm)
konsantrasyonlarda ise; filtreye girmeden önce oksitleyerek, filtre
yatağında bulunan mineralin yapısından ileri gelen absorbe özelliği
sayesinde, demir ve mangan giderilir. Burada arıtma işlemini
gerçekleştiren mineralin yapısıdır. Bu aşamada kullanılan mineral için
bir çok alternatif bulunmaktadır.
|
Demir mangan filtrelerde de
diğer sistemlerde olduğu gibi, PE gövdeli tanklar yada epoksi kaplı
çelik tanklar kullanılmaktadır. Sistemlerde değişen tek nokta ise
otomasyon sistemlerinin çalışma prensipleridir. Zaman kontrollü, hacim
kontrollü, elektronik panel kontrollü (mikroprosesör), pnömatik yada
manuel olabilen bu sistemler her iki tank modelinde de
kullanılabilmektedir.
Otomasyonu sağlayan Fleck,
Sieta, Autotrol vb otomasyon valfleri yada pnömatik vanalar
kullanılmaktadır. Sistemler tekli yada dublex olarak kurulabilirler.
|
 |
|
Sulardaki Demir Problemi
Bir sudaki demir içeriği
rahatlıkla anlaşılabilir. Demir, su tesisatında, yemek kaplarında
lekelere neden olur. Demirli su ev temizlemede kullanılırsa da yine
lekeler bırakır. Demir suya metalik bir tat verir. Çözünmez formda olan
demir; basınç tanklarında, boru hatlarında, su ısıtıcılarında, vb
donanımlarda tabakalar oluşturur. Demir elemental formda; Ferrous (Fe+2)
ve ferrik (Fe+3) olarak bulunur. Yeraltında, çözünür ferrus bikarbonat
olarak bulunur ki bu da karbondioksitin demir depositleri ile reaksiyonu
sonucu oluşur. Bunlar yeryüzüne çıktığı zaman hava ile temas eder, suya
dumanlıymış gibi bir renk verir ve sonradanda kırmızımsı bir
kahverengiye dönüşür. Burada kimyasal olarak ne oluşur? Hava ile temas
başlayınca CO2 havaya gitmeye başlarken moleküler oksijen suya karışmaya
başlar. Oksijen ferrus (Fe+2) iyonlarını oksitleyerek Fe+3'e dönüştürür.
Ferrik (Fe+3) iyonlarıda serbest hidroksil iyonlarıyla (OH-) reaksiyona
girerek çözünmez jelatinimsi bileşik olan ferrik hidroksit [Fe(OH)3]
oluşturur. Bunlarda birikim yapar. Çözünür ferrous (Fe+2) iyonları
çözünmez ferrikhidroksite dönüşür.
|
|
Demir bakterisi
Demir bakterileri kırmızımsı
kahverengi bir renk verir ve boruları tıkayarak debiyi düşürür. Kötü tat
ve kokuya sebep olur. Ferrous (Fe+2) ve serbest oksijene ihtiyaç
duyarlar. Demir ve mangan bakteri isimleri; crenothrix, gallionella,
leptothrix.
Mangan
Mangan, sularda tek başına
nadir olarak bulunur. Manganın, etkisi demirle oldukça benzerdir. Mangan
genelde Mn+2 iyonu olarak bulunur. Mangan tuzları, asitli sularda,
alkalin sulara
|
 |
|
göre daha çözünürdür. Bazı
sular organik ve kolloidal mangan bileşikleri içerir. Mangan bakterisi,
demir bakterisine benzer şekilde, su sistemlerine zarar verir.
Kolloidal: Çözünmeyen partiküllerdir. Sıvılarda, askıda bulunurlar.
Kolloitler, kaynama, donma veya buharlaşma sıcaklıklarını etkilemezler.
Askıda çözünmez manganhidroksit (siyah su olarak bilinir) nadir olarak
bulunur. Manganhidroksiti çöktürmede, ferrik hidroksite göre daha çok
ihtiyaç bulunur. Çözeltideki manganbikarbonat nadirdir. Hava ile temas
oluştuğu zaman çözünmüş mangan iyonları mangandiokside dönüşür;
Demir ve mangan arıtımı
1- İyon değiştirme su
yumuşatıcıları
2- Oksidasyon ve filtrasyon
a- Demir filtresi
b-Oksidasyon ajanı ile besleme (klor veya
potasyum permanganat) ve filtre
3- Seguestrasyon polifosfatlar gibi bazı maddelerin kullanımı.
Potasyum pemanganat (KmnO4):
Oksidasyon ajanı olarak kullanılır. Koyu pembe, kristalimsi bir katıdır.
Depolanılacaksa, kapalı ve nemsiz ortamda saklanmalıdır. Seguestrasyon:
Kompleks molekülün iyonla forme edilerek, normal kimyasal reaksiyonun
engellenmesi. Örn: polifosfatlar ferrous demiri bağlayarak, normal
oksidasyonun gerçekleşmesini engeller.
Polifosfatlar: Molekül suyu alınmış fosfat grubudur.
|
|
|
|
İyon değişim
Su yumuşatıcılarının
kullanımı, sulardan belirli miktardaki demiri arıtmak açısından başarılı
olabilir. Fakat demir miktarı hakkında kesin bir miktar söylemek mümkün
değildir. Bu pekçok değişkene bağlıdır. İyon değiştirici materyaller
ferrous iyonlarını, kalsiyum ve magnezyum iyonlarını uzaklaştırdıkları
gibi uzaklaştırırlar. Bazı bilim adamları bu yöntemin ferrousları etkili
bir biçimde uzaklaştırdığını söylerken, bazılarıda ferrous < 2ppm ise
uzaklaştırdığını iddia etmektedir.
|
 |
|
Ferrous demir iyon değişim
prosesi açıklaması
Suda, sertlik iyonlarıyla
birlikte ferrous iyonları (çözünür demir) varsa, bunların hepsi sodyum
iyon değişim prosesi boyunca uzaklaştırılır.
Not: Yumuşatıcının rejenerasyon sıklığı hesaplanırken, suda
önemli miktarda demir var ise bu faktör göz önüne alınarak her 1 ppm
demir için genelde 3-5 gpg sertlik eklenmelidir. Suda, çözünür ferrous
iyonları ile birlikte bir miktar çözünmez ferrik demirde bulunur.
Oksidasyon olmaması için demir içeren suların, havayla temas etmeyecek
şekilde plastik basınç tanklarında tutulması gerekir.
Demirin bir kısmı, su
yumuşatıcılarına girmeden önce çözünmeyen forma gelebilirler. Bu
çözünmez ferrik hidroksit basit bir filtrasyon ile uzaklaştırılabilir.
Fakat uzaklaştırmaları sırasında bazı ciddi problemler ortaya çıkar.
Ferrik hidroksit reçine yatağında çökelti oluşturur. Ferrik hidroksitin
bir kısmı, yumuşatıcıların geri yıkanması sırasında arıtılır. Aynı
zamanda, çöken demirler birleşerek daha büyük partiküller
oluşturulabilirler. Bu durum da bazı basınç farklılıkları ortaya
çıkabilir.
Oksidasyon filtreleri
Demirin normal
konsantrasyonlarında, PH 6.8 ve üzerinde ise oksidasyon filtrelerinin
kullanılması en etkili yöntemdir. Oksidasyon filtresi, yumuşatıcıdan
önce kullanılmalıdır. Oksidasyon filtreleri normalde, mangandioksitle
kaplanmış bir madde içerir. Manganoksitler, çözünür ferrous iyonu,
ferrik iyonuna dönüştürülür. Ferrik hidroksit formu da tanktaki granüler
materyal ile filtre edilir. Periyodik geri yıkama, çökelen demiri
üniteden uzaklaştırmak açısından önemlidir. Daha az sıklıkla da filtre
yatağını rejenere etmek gerekir. Rejenerasyon potasyum permanganat vb..
oksidasyon ajanı ile yapılır.
Oksidasyon ve
Filtrasyon
Demir, potasyum permanganat
veya klor gibi oksidasyon ajanları ile okside edilebilir. Bu metod,
demir organik madde ile birlikte olduğu zaman demir bakterisi olduğu
zaman ve demir konsantrasyonu çok yüksek olduğu zaman kullanılan bir
yöntemdir.
|
|
|
|
Seguestrasyon (ayırma)
Çözünmüş demiri sudan ayırmada
pek çok teknik bulunmaktadır. Polifosfatlar sudan demiri
uzaklaştırmazlar. Bundan öte, demir stabil hale getirirler ve dağıtırlar
bu yüzden su temiz kalır ve demir lekeleri oluşturmaz. Bununla birlikte
polifosfat arıtımı, su kaynatılırsa, demirin çökelmesini engellemez. Su,
yemek yapmak ve kahve, çay yapmak vb... nedenlerle kaynatıldığı zaman
polifosfatlar, ortafosfatlara döner ve sequesterin eylemi oluşmaz.
|
 |
|
Ortofosfat: Basit
fosfat bileşiğidir. Molekül başına sadece bir fosfat (PO4-3) grubu
bulunur. Buna karşılık, polifosfatlar, tek bir molekül içerisinde
çeşitli gruplar içerebilir. Polifosfat arıtımı, tank ve vanalardaki
demir tabakaları üzerinde dağıtma eylemini gerçekleştirir. Bu
tabakaların, uzaklaştırılmasında, bu durum bir avantaj olmakla birlikte,
demir problemi geçici olarak artar ve basınç tanklarıyla, sıcak su
tanklarının çalkalanmasında bir problem haline gelir.
Polifosfat arıtımı, belediye
vb arıtımlarda kullanılan demir arıtım metodu değildir. Çünkü, bazı
demirler, çökelti oluşturabilir ve çözünmez hale gelebilir.
Polifosfatlar, çökelen demirin, organik demirin ve demir bakterilerinin
arıtımında etkili değildir. Çözünür polifosfat çözeltisi, suya beslenir.
Sulardan demiri uzaklaştırmada
belirlenen bütün teknikler, pH nötr iken gerçekleştirilir. Yanlızca
polifosfatlar pH 5-8 iken etkilidirler. Asitli sularda su arıtım
metodları kullanılabilir. Daha yüksek demir ve asit durumlarında ise
kimyasal besleme ve ardındanda filtrasyon gerekir. Demirin arıtılmasında
en çok kullanılan teknik ise asitli suyun pH'ını soda gibi bir alkali
ile yükselttikten sonra, klorla demiri çöktürmektir. Daha sonra ise,
oluşan çözünmez demiri sudan uzaklaştırmak için AC filtre kullanılır.
Alternatif yöntem olarak ise yine pH yükseltmek için alkali kullandıktan
sonra (asitli sularda), demir için permanganat kullanmaktır.
Paslı su lekelenme, arıtma
sonucu ortadan kalkmazsa, demir bakterisi veya korozyon ortaya
çıkabilir. Demir bakterisinin varlığı mikroskopik olarak veya kırmızımsı
kahverengi görüntülerden anlaşılabilir.
Sodyumhipoklarit formundaki
klor, bakteriyi öldürmede kullanılır. Bununla birlikte, ölü demir
bakterisini sudan uzaklaştırmak için filtreye ihtiyaç duyulur.
Mangan Uzaklaştırma
Manganın düşük
konsantrasyonları, su yumuşatıcıları ile uzaklaştırılabilir. Daha yüksek
konsantrasyonları ise oksidasyon filtreleri ile uzaklaştırılır. Çok
yüksek mangan konsantrasyonları veya organik madde ile komplike halde
olanları demir ile aynı yöntemlerle arıtılır. pH 9.5 üzerine çıkana
kadar, klor, manganı tam olarak oxide etmez. Potasyum permanganat ise pH
7.5'den yüksek olduğunda etkisini gösterir. Bu yüzden potasyum
permanganat tercih edilir.
Demir ve mangan arıtımının
yöntemlerini özetlersek;
1- İyon değişim
2- Oksidasyon ve filtrasyon
3- Demir filtreleri
4- Oksidasyon ajanı ile
besleme (klor + permanganat) + filtre
5- Sequestrasyon
(polifosfatlar)
a-
Potlar (Pot: kavanoz, yığın vb...)
b-
Çözelti besleme |
|
|
|
