Asit Ve Reaktif Boyaların Fenton Arıtımının Anaerobik, Anoksik Ve Aerobik Biyolojik Prosesler Üzerindeki Etkisi

Abstract

Bu çalışmada asit ve reaktif boyaların (Acid Red 183-AR 183; Acid Orange 51-AO 51) Fenton reaktanı ile arıtılabilirlikleri ve oksidasyon sonucu oluşan ara ürünlerin toksik etkileri araştırılmıştır. İlk bölümde Fe2+: H2O2 konsantrasyonları ve arıtım süresi KOİ, çözünmüş organik madde ve renk giderimi göz önüne alınarak optimize edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında, arıtılmamış ve Fenton ile arıtılmış boyaların toksik/inhibisyon etkisi 1) anaerobik deneylerde metan üretim hızına, 2) anoksik deneylerde denitrifikasyon hızına (NO3- - N azalışına), 3) aerobik deneylerinde glikoz (500 mg O2/L eşdeğerinde; F/M = 0.13 mg CODo/mg VSS) degradasyonun hızına göre değerlendirilmiştir. Optimum Fe2+: H2O2 molar oranları ve artım süresi 1:5 (4 mM : 20 mM, pHo=3.0) ve 10 dakika olarak belirlenmiştir. Bu şartlar altında 100 %, 100 %, ve 93 % renk, 58 %, 78 %, ve 69 % KOİ ayrıca 54 %, 76 %, ve 49 % çözünmüş organik karbon giderim verimleri sırasıyla AR 183, AO 51 ve RB 4 boyaları için gözlemlenmiştir. Arıtılmamış boyalarda metan üretim hızı RB 4 varlığında ciddi bir oranda (% 100) inhibe olmuşken, 29 % inhibisyon AR 183 varlığında gözlenmiştir, AO 51’in ise inhibisyon etkisi olmamıştır. Diğer taraftan metan üretiminde Fenton ile arıtılmış AR 183 ve AO 51’in inhibisyon etkisi gözlenmemiştir. Arıtılmış RB 4 ise 21 % oranında inhibisyon göstermiştir. Bu durumdan farklı olarak arıtılmış ve arıtılmamış boyaların hiç biri denitrifikasyon üzerinde inhibisyon etkisi göstermemiştir. Glikoz degradasyonunda arıtılmış boyalarda kontrole göre 23–29% inhibisyon etkisi vardır, arıtılmamış boyalarda ise inhibisyon etkisi yoktur.

In the present study, the ability of Fenton’s reagent to oxidize two commercial acid (Acid Red 183-AR 183; Acid Orange 51-AO 51) and one fiber reactive dye (Reactive Blue 4-RB 4) as well as the effect of Fenton oxidation on the toxicity of their degradation products was investigated. In the first part of the experimental work, the case-specific catalyst : oxidant (Fe2+ : H2O2) molar ratio and treatment time were optimized. In the second part of the study, the toxic/inhibitory effect of the untreated and Fenton-treated dyes was assessed in terms of 1) methane production rate during anaerobic experiments, 2) denitrification (NO3- - N abatement) rate during anoxic experiments and 3) glucose (equivalent to 500 mg O2/L COD; average F/M = 0.13 mg CODo / mg VSS) degradation rate during aerobic experiments. The optimum Fe2+ : H2O2 molar ratio and treatment time were determined as 1: 5 (4 mM : 20 mM; pHo = 3.0) and 10 min, respectively. Under these conditions, 100 %, 100 %, and 93 % color, 58 %, 78 %, and 69 % COD as well as 54 %, 76 %, and 49 % DOC (dissolved organic carbon) removal efficiencies were obtained for AR 183, AO 51 and RB 4 dyes, respectively. Methane production rate was seriously (by 100 %) inhibited in the case of untreated RB 4, whereas 29 % inhibition was obtained for untreated AR 183 and no inhibition was observed for untreated AO 51. On the other hand, Fenton treated AR 183 and AO 51 had no inhibitory effect on methane production rate. There was 21 % inhibitory effect of treated RB 4 on methane production. For nitrate consumption, neither the untreated nor treated textile dyes showed any inhibitory effect on denitrification. Glucose degradation was slightly inhibited via untreated (23-29 % relative inhibition to control), Fenton-treated dyes had no inhibitory effect on glucose degradation.