Penisilin Formülasyonu Atıksularının O3 Ve O3 / H2o2 Prosesleri İle Arıtılabilirliği

Abstract

Önerilen projede, refrakter bir yapıya sahip olan penisilin formülasyon atıksularının ozonlama ve perozonlama (O3/H2O2) prosesleri ile ön oksidasyonu ve bu ileri oksidasyon prosesinin atıksuyun biyolojik ayrışılabilirliğine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında ozonlama ve perozonlama proseslerinin KOİ giderim hızı ve verimi açısından pH, ozon dozu ve H2O2 konsantrasyonuna göre optimizasyonu yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda KOİ giderim veriminin reaksiyon pH’ı ile paralel olarak arttığı görülmüştür. Yapılan O3/H2O2 deneylerinde 1–20 mM arasında değişen sekiz farklı H2O2 konsantrasyonu denenmiş ve KOİ giderim verimi ve reaksiyon hızı açısından bir optimum H2O2 konsantrasyonu elde edilmiştir. pH7’de yürütülen ozonlama deneylerinde giriş KOİ değerinin arttırılmasının % KOİ giderim verimlerini ve reaksiyona ait hız sabitlerini düşüren bir etkisi olduğu görülmüştür. Ozon dozunun arttırılmasının ise sistem performansının azalmasına neden olduğu saptanmıştır. İlk hızlar yöntemi sonucu hesaplanan reaksiyon dereceleri KOİ oksidasyonunun O3 ve KOİ molar konsantrasyonlarına göre birinci dereceden kinetiğe uyduğunu göstermiştir. Kinetik çalışmanın ikinci adımı olarak yarı kesikli ozonlama sistemleri için uygulanabilen moleküler ozon ile KOİ giderimine ait ikinci dereceden hız sabitleri hesaplanmıştır. Deneysel çalışmanın ikinci aşamasında optimizasyonu sağlanan ozonlama ve perozonlama proseslerinin biyolojik arıtılabilirliği ve toksisitesinde meydana gelen değişim, BOİ5 ölçümleri Daphnia magna su pireleri ile yapılan akut toksisite ve aktif çamur solunum inhibisyon deneyleri ile araştırılmıştır. Sentetik PPG formülasyon atıksuyunun BOİ5/KOİ oranları 60 dak. reaksiyonlar sonucunda pH7/O3, pH7/O3/H2O2 ve pH12/O3 prosesleri için ilk değere oranla yükselmiş, arıtılmış örneklere ait toksisitelerin ham atıksuyun toksisitesine oranla azaldığı görülmüştür. Yapılan aktif çamur inhibisyon deneyleri ise, pH7/O3, pH12/O3 ve pH7/O3/H2O2 prosesleri ile arıtılmış sentetik PPG formülasyon atıksuyunun aktif çamur mikroorganizmaları üzerindeki zehirlilik etkisinin –ozonlama sırasında meydana gelen ürünlerin toksisitesine bağlı olarak- ham atıksuya oranla arttığını göstermiştir.

In the first part of the study, ozonation and perozonation processes were individually optimized for pH, ozone feed rate and H2O2 concentration on the basis of COD removal rate and efficiency. The optimization experiments demonstrated that COD removal rates increased with increasing pH. In O3/H2O2 experiments were conducted at eight different initial H2O2 doses in the range of 1 mM - 20 mM. Results have indicated that there was an optimum H2O2 concentration based on COD removal rate and efficiency. It could be demonstrated that increasing the initial COD has an inhibitory effect of on first order COD abatement rates that decreased significantly with increasing COD content. Noteworthy was also the observation that although the applied ozone dose (feed rate) has an increasing effect upon COD removal efficiency, COD abatement rates calculated on the basis of COD removal efficiencies obtained per absorbed ozone increased with decreasing ozone feed rate. The reaction orders with respect to ozone and COD were calculated using the method of initial rates. As the second step of the kinetic study, the bimolecular reaction rate constants at varying pH have been calculated using a simple semi-batch model for ozonation rates. In the second part of our study it was aimed at ascertaining the effect of ozonation and perozonation pre-treatment on the ultimate biodegradability and toxicity using biochemical oxygen demand (BOD5) measurements, activated sludge inhibition (microbial toxicity) and acute toxicity (using water flea Daphnia magna) test procedures. BOD5/COD rates increased from the initial value of 0.08 to 0.10 for pH7/O3, 0.28 for pH7/O3/H2O2 and 0.17 for pH12/O3, respectively. Experimental results obtained from the acute toxicity test using water flea Daphnia magna indicated that ozonation and perozonation processes have all an appreciable positive effect on the PPG formulation effluent toxicity. Finally, activated sludge inhibition tests have shown that the products of ozonation and especially pre-ozonation were more toxic towards synthetic domestic sludge than the original PPG effluent.