بررسي ميزان مواد آلي كربني و هيوميكي تصفيه خانه هاي آب شهرهاي ساري و گرگان و تعيين كارايي ازناسيون كاتاليزوري در حذف و معدني سازي

Humic Substances in Water Treatment Plants in Sari and Gorgan and Efficacy of Catalytic Ozonation in their Removal and Mineralization

سابقه و هدف: حضورموادآلي طبيعي درمنابع آب‌هاي سطحي بنا بر بسياري از دلايل عملي و بهداشتي، نا‌مطلوب بوده و اثرات سوء بر تصفيه آب آشاميدني دارد. در اين مطالعه كارايي ازناسيون كاتاليزوري در حذف و معدني سازي مواد هيوميكي منابع آب شمال كشور بررسي شده است. مواد و روش‌ها: ابتدا غلظت مواد هيوميكي در آب تصفيه‌خانه شهرهاي گرگان و ساري سنجش شد؛ سپس نمونه‌ها در راكتور استوانه‌اي با جريان نيمه پيوسته ازن زني كاتاليزوي(COP) شد و تاثير پارامترهاي زمان ماند(0-60 دقيقه) و ميزان كاتاليست كربن فعال مغناطيسي(0 و 3 گرم بر ليتر) بر راندمان حذف و معدني سازي مواد هيوميكي مورد بررسي قرارگرفتند.پس از تعيين سينتيك فرآيندها،راندمان آن با فرآيند ازناسيون تنها(SOP) مقايسه گرديد. يافته‌ها: غلظت مواد هيوميكي آب شهرهاي ساري و گرگان به ترتيب 39/5±22/15 و 16/6±62/18 ميلي‌گرم در ليتر سنجش شد. راندمان حذف اسيد هيوميك و معدني‌سازي آن در فرآيندCOP در شرايط بهينه براي تصفيه خانه هاي آب ناهارخوران،سليم بهرام ساري و النگدره به ترتيب100، 21/84 و 18/88 درصد و100، 04/83و 03/78 درصد سنجش شد. سينتيك واكنش‌ها بر اساس درجه اول بوده و ميزان آن در فرآيند COP به ترتيب 6/2 ،9/2 و 7/3 برابر نسبت بهSOP افزايش يافته است. استنتاج: كاربرد كاتاليست كربن فعال مغناطيسي همراه با فرآيند ازناسيون، نسبت به فرآيند ازناسيون تنها،بيشتر از 40 درصد جهت حذف مواد هيوميكي كارايي داردو به نظر مي‌رسد، بواسطه كاهش زمان ازن زني و بازيافت آسان كاتاليست و اثر بخشي بهتر فرايند، سبب كاهش هزينه‌ها خواهد شد.

Background and purpose: Presence of natural organic substances in surface water supplies could be harmful and have adverse effects on drinking water treatment due to many practical and hygiene reasons. This study aimed at investigating the efficiency of catalytic ozonation process in removal and mineralization of humic substances in water resources in north of Iran. Materials and methods: Water treatment plants in Gorgan and Sari were studied (2017). First, the concentration of humic substances was measured in water. Then catalytic ozonation process (COP) of the water samples were performed using semi-continuous cylindrical reactor. The effects of some parameters such as reaction time (0-60 min) and catalyst dosage (0 and 3 g/L) on removal efficiency and mineralization of humic substances were investigated. After determining the kinetics constants of reactions, the removal efficiencies were compared between COP and single ozonation process (SOP). Results: The concentrations of humic substances in water samples in Sari and Gorgan were 15.22 ± 5.39 and 18.62 ± 6.16 mg/L, respectively. The efficiency of removal of humic acid and its mineralization in the COP process under optimal conditions for Naharkhoran, Sari Salim Bahram, and Alangdare water treatment plants, were 100, 84.21, 88.18%, and 100, 83.4, and 78.03%, respectively. The reaction kinetics were first-order and their rates were 2.6, 2.9, and 3.7 folds more than those of the COP process, respectively Conclusion: Using magnetic activated carbon catalyst coupled with ozonation process, compared to SOP, is 40% more efficient in removal of humic substances. Also, by reducing the ozonation time and the easy recovery of the catalyst and improving the process efficiency it reduces the costs.