Hareketli yataklı reaktörlerde antienflamatuvar yapıdaki mikro kirleticilerin gideriminin araştırılması

Abstract

Dünyadaki nüfus artışı, sanayinin gelişimi ve kimyasalların üretimi ve tüketimi, çevre kirliliğine sebep olmaktadır. Bu sebeplerin meydana getirdiği sorunlardan biri temiz su kaynaklarının azalmasıdır. Eğer su tüketiminde dikkatli olunmazsa temiz su ihtiyacının artacağı ve dünya nüfusunun %60'ının su kıtlığı ile karşı karşıya geleceği öngörülmektedir. Bu sebeple gelecek yıllarda suyun ıslahı ve yeniden kullanımı kaçınılmazdır. Dolayısıyla atık suların iyileştirilmesi için atık sulara karışan kirleticilere göre arıtma yöntemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Atık sulardaki bu kirleticilerden biri de mikrokirleticilerdir. Mikrokirleticiler, doğa ve insan yaşamına toksik ve istenmeyen etkileriyle yaşam kalitesini düşüren mikro boyutlu kirletici maddelerdir. Bu mikrokirleticilerden, steroid yapıya sahip olmayan antienflamatuar farmasötiklerin atıksu arıtma tesislerinde giderilmesi için çalışılmaktadır. Bu kirleticilerin atıksu arıtma tesisinde ne kadarının arıtıldığı bilinmediğinden dolayı doğaya karıştığı konsantrasyon ilgi konusudur. Bahsedilen mikrokirleticilerin çevreye verdiği zararı en aza indirebilmek için literatürde çeşitli arıtma yöntemleri bulunmaktadır. Atık su arıtımında biyolojik arıtma prosesleri oldukça önemlidir. Genellikle kullanılan prosesler, askıda büyüyen sistemler (Aktif çamur prosesleri v.b.) ve biyofilm sistemler (Damlatmalı filtreler v.b.) şeklinde ikiye ayrılır. Günümüzde arıtma etkinliğini ve verimliliği artırmak için iki sistemin iyi özellikleri bir araya getirilerek hibrit sistemler üzerine yapılan çalışmalarda önemli artış gözlemlenmektedir. Hibrit sistemlerden biri, Hareketli Yataklı Biyofilm Reaktörlerde (MBBR) mikrokirleticilerin giderimi sürecidir. Bu MBBR süreci Norveç'de 1980'lerin sonlarında, Norveçli Kaldnes şirketi tarafından geliştirilmiştir. MBBR; performansı, etkin oluşu, maliyeti, kompakt ve kullanım kolaylığı ile halen geliştirilen bir süreçtir. Tez çalışması kapsamında, ilk bölümde atık sulardaki mikrokirleticiler ve onların zararları ile birlikte, bu kirleticilerin giderimini sağlayan arıtma prosesleri üzerine literatür incelemesi verilmiştir. Ayrıca tezin amacı ve hipotez bu bölümde verilmiştir. İkinci bölümde, mikrokirleticiler ve Hareketli Yataklı Reaktörler hakkında bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde MBBR de mikrokirleticilerin giderimi için materyal ve metot ile birlikte deneysel çalışma verildikten sonra sırasıyla sonuçlar ve değerlendirme bölümleri ile sonlandırılmıştır. Deneysel çalışmada, antienflamatuvar yapıdaki mikrokirleticilerden; Naproksen, ketoprofen, diklofenak, indometasin, ibuprofen ve mefenamik asit ilaç gruplarını ele alınmıştır. Sentetik evsel atıksu ile beslenen, evsel atıksu arıtma tesisi giriş atık suyu konsantrasyon oranları baz alınıp, deney laboratuvar ölçekli ardışık kesikli reaktörde (AKR) yürütülmüştür. MBBR sürecinde, mikrokirleticilerin gideriminin incelenmesi amacıyla kontrol ve mikrokirletici ilaveli hibrit reaktörlerin kurulumunda 6 L çalışma hacmindeki laboratuvar ölçekli silindirik cam reaktörler kullanılmış; sistemler 10 gün çamur yaşında ve 20±2°C sabit sıcaklıkta işletilmiştir. Hibrit reaktörler kurulurken dolgu malzemesi olarak aquaflex marka dolgu malzemesi kullanılmış ve %30 dolgu malzemesi oranında işletilmiştir. Reaktörler evsel atıksu eşdeğeri pepton karışımı sentetik atıksu ile beslenmiştir. Sistemler 2 çevrim olarak işletilmiş ve her çevrimde 150 mg/L KOİ eşdeğerinde substrat ve azot içeriği 60 mg/L olarak beslenmiştir. Kontrol reaktörü 217 gün mikrokirletici ilaveli hibrit reaktörü 150 gün süresince işletilmiştir. Kontrol ve mikrokirletici ilaveli hibrit reaktörlerin AKM, UAKM konsantrasyonları sırasıyla yaklaşık 1050 mg AKM/L ve 935 mg AKM/L; 798 mg UAKM/L ve 837 mg UAKM/L olarak ölçülmüştür. UAKM/AKM oranı ise sırasıyla 0,79 ve 0,88 olarak hesaplanmıştır. Her iki reaktörde de çözünmüş çıkış KOİ değeri 30 mg/L'nin altındadır. Amonyak azotu konsantrasyonu aklimasyon dönemi sonrası çıkış suyunda 8 mg N/L'nin altında ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar antienflamatuvar yapıdaki mikrokirleticilerin (İbuprofen, naproksen, ketoprofen, indometasin, mefenamik asit ve diklofenak) organik maddenin biyolojik olarak parçalamasında ve nitrifikasyon prosesi üzerinde kronik inhibisyon etkisinin olmadığını göstermiştir. Ayrıca, 400 mg/L KOİ eşdeğerinde konsantrasyonu ile beslenen hibrit sistemler için deneysel çalışma yapılmış ve sonuçlar çizelge ve şekillerle sunulmuştur.