Ardışık kesikli reaktörlerde biyotaşıyıcı ilavesinin tekstil atık suyundan pentaklorofenol (PCP) ve di(2 ethilhekzil) fitalat (DEHP) giderim verimi üzerine etkisi

Abstract

Tekstil endüstrisi atıksularının konvansiyonel kirleticiler dışında önemli miktarda mikrokirletici içerdiği bilinmektedir. Çok düşük konsantrasyonlarda dahi mikrokirletici deşarj edilmesi toksik ve endokrin bozucu özellikleri nedeniyle sucul ekosistem üzerinde potansiyel risk unsuru oluşturmaktadır. Bu kirleticilerin olumsuz etkilerinin en aza indirilmesi amacıyla ulusal ve uluslararası mevzuatlarda alıcı ortama deşarjında sınır değerler tanımlanmıştır. Ülkemizde 2016 yılında revize edilen Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliği kapsamında nehir/göl ve kıyı geçiş suları için belirlenen mikrokirleticiler için Çevresel Kalite Standardı (ÇKS) oluşturulmuştur.Demirtaş Organize Sanayi Bölgesi (DOSAB) Atıksu Arıtma Tesisi giriş atıksuyu laboratuvar ölçekli ardışık kesikli reaktör (AKR) ve biyotaşıyıcı malzeme ilavesi ile oluşturulan ardışık kesikli biyofilm reaktörün (AKBR) beslenmesinde kullanılmıştır. Tez kapsamında, konvansiyonel kirleticiler ile plastikleştiriciler grubundan, canlılar üzerinde endokrin bozucu etki gösterdiği bilinen diethilhekzilfitalat (DEHP) ve biyosit olarak yaygın bir kullanım alanı olan, toksik olduğu raporlanan pentaklorofenol (PCP) model mikrokirleticilerinin arıtım düzeyleri araştırılmıştır. Yürütülen çalışmalarda işletme şartlarının (anaerobik-aerobik döngü süreleri, hidrolik bekleme süresi ve çamur yaşı) ve biyotaşıyıcı ilavesinin arıtma performansı üzerine etkisinin ortaya konulması ve optimum işletme koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. AKR ve AKBR sistemleri aktif hacmi 5 L olan reaktör sistemlerinden oluşmakla beraber toplam reaksiyon süresi 20 saat olacak şekilde işletilmiştir. Reaktörlerin işletim performansı ve çıkış suyunun kalitesi için günlük olarak konvansiyonel parametreler (KOİ, AKM, renk ve MLSS) standart metotlara göre ölçülmüş ayrıca çıkış suyu, karışık sıvı ve biyotaşıyıcılardan alınan örneklerde seçilen mikrokirleticilerin konsantrasyonları GC-MS cihazı ile belirlenmiştir. İlk olarak 4 sa. anaeobik-16 sa. aerobik (SET 1), 8 sa. anaeobik-12 sa. aerobik (SET 2), 12 sa. anaeobik-8 sa. aerobik, (SET 3), 16 sa. anaeobik-4 sa. aerobik (SET 4) olacak şekilde prosesler çalıştırılmıştır. Havalandırma süresinin artmasının DEHP gideriminin her iki proses için de arttığı ancak, AKBR daha yüksek giderim verimlerine ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Farklı olarak PCP'nin giderimi üzerine aerobik-anaerobik döngü sürelerinin değişiminin DEHP ile kıyaslandığında daha sınırlı etki gösterdiği tespit edilmiştir. HRT değişimin mikrokirletici giderim verimi üzerine etkisinin incelenmesi için HRT 36, 48 ve 60 sa. olacak şekilde prosesler işletilirken SRT (15 gün) ve havalandırma süresi (4 sa anaerobik/16 sa aerobik) sabit tutulmuştur. HRT'nin artması ile AKR ve AKBR de model mikrokirleticilerin giderim verimlerinde artış gözlemlenmiştir. Çamur yaşının giderim verimleri üzerine etkisinin incelenmesi için diğer değişkenler sabit tutulup, SRT, 10, 15 ve 20 gün olarak sistemler çalıştırılmış ve en yüksek giderim verimi SRT'nin 20 gün olduğu işletim koşulunda bulunmuştur. DEHP ve PCP için temel giderim mekanizmaları çamura sorpsiyon ve biyobozunum iken buharlaşmanın ihmal edilecek düzeyde kaldığı gözlemlenmiştir.Seçilen mikrokirleticiler için en yüksek giderim 16 saat aerobik, HRT 60 sa ve SRT 15 olan işletim koşullarında elde edilmiş olup DEHP giderim verimi AKBR ve AKR için sırasıyla %83 ve %61,9 iken; PCP için giderim, AKBR ve AKR için sırasıyla %75,5 ve %49,9 olarak bulunmuştur. Makrokirleticiler için yapılan çalışmalarda da biyotaşıyıcı malzeme ilavesinin kirleticilerin giderim verimlerini arttırdığı görülmüştür.Anahtar kelimeler: ardışık kesikli reaktör (AKR), ardışık kesikli biyofilm reaktör (AKBR), biyolojik arıtma, DEHP, mikrokirletici, PCP

Micropollutants are a small amount in the environment but can cause significant effects. They can be toxic, carcinogen and endocrine disorder effect on aquatic ecosystems. European Union Water Firework Directive determined 45 priority pollutants. In this context, within the scope of the Regulation on Surface Water Quality revised in 2016, an Environmental Quality Standard (EQS) has been established for micropollutants determined for river/lake and coastal, transitional waters in Turkey.Lab scale 5L sequencing batch reactor (SBR) and biocarrier addition on SBR (SBBR) systems were fed real wastewater, which was obtained from Demirtaş Organized Zone. SBR and SBBR were operated for a total reaction time 20 hr. The removal rate of conventional pollutants and also DEHP, which used as a plasticiser and endocrine disorder character, PCP, which is used as a pesticide and toxic character, was investigated in this thesis.In the treatability studies carried out, it was aimed to determine the effect of operation conditions (anaerobic-aerobic cycle times, HRT, and SRT) and biocarrier on treatment performance and to determine optimum operating conditions. Conventional pollutants (COD, TSS, colour, MLSS) and selected micropollutants analysed according to standard methods daily to get treatment efficiency and operational performance. For PCP and DEHP analysis, samples, which were obtained from treated water, mixed liquid, biocarier measured by GC-MS and their concentrations were determined.Firstly, to determine the aeration effect, a study carried these operation conditions; 4 hr. anaerobic-16 hr. aerobic (SET1), 8 hr. anaerobic-12 hr. aerobic (SET 2), 12 hr. anaerobic-8 hr. aerobic, (SET 3), 16 hr. anaerobic-4 hr. aerobic (SET 4). It has been observed that the increase in aeration time increases DEHP removal for both processes, but higher removal efficiencies are achieved in SBBR. In contrast, a variation of anaerobic-aerobic cycle times on PCP removal has a more limited effect compared to DEHP. HRT 36, 48 and 60 hr. SRT (15 days) and aeration (4 hr. anaerobic / 16 hr. aerobic) were kept constant. When HRT increased DEHP, and PCP removal rate increased for SBR and SBBR. To determine the sludge age effect, the systems were studied for SRT, 10, 15 and 20 days and other variables were kept constant.Main removal mechanisms for DEHP and PCP were sorption to sludge and biodegradation; however, volatilization was negligible due to low Henry Constants. The maximum removal rate for selected micropollutants was 4 hr. anaerobic-16 hr. aerobic, HRT 60 hr. and SRT 15 day operating conditions, while DEHP removal efficiency was 83% and 61.9% for AKBR and AKR, respectively and PCP removal efficiency was 75.5% and 49.9% respectively.Keywords: SBR, SBBR, biological treatment, DEHP, PCP, micropollutant