Hümik maddelerin içme suyu dezenfeksiyonu prosesine etkileri

Abstract

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.

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.