Degradation of oxytetracycline antibiotic from waste activated sludge by fenton oxidation process

Abstract

Antibiyotikler beşeri faaliyetler sonucu atık su ağına giren ve emilim yoluyla atık su çamuruna transfer olan organik kirleticilerdir. Diğer inatçı organik kirleticilerin aksine antibiyotiğe dirençli bakteriyel patojenlerin yayılmasına neden olabilmeleri dolayısıyla atık su çamurundaki antibiyotiklerin arıtılması önem arz etmektedir. Fenton oksidasyonu çamur ayrışması ve inatçı moleküllerin çamurdan uzaklaştırılması konularında ümit veren bir ön arıtma yöntemidir. Ancak antibiyotiklerin atık su çamurunun Fenton oksidasyonu ile arıtılması esnasındaki akıbeti ile ilgili yeterli veri yoktur.Bu çalışma ile Fenton ve Fenton-Benzeri oksidasyonlarının yüksek emilim kapasiteli oksitetrasiklin antibiyotiğinin giderilmesindeki verimleri sentetik olarak kirletilen çamur üzerinde değişik şartlarda incelenmiştir. Hidrojen peroksit dozunun ve Fe+2:H2O2 molar oranının arttırılması proses verimini olumlu yönde etkilerken çamurdaki toplam katı madde miktarı antibiyotik giderimini yüksek oranda düşürmüştür. Fenton ve Fenton-Benzeri oksidasyonları 150 g/kg TKM ve 1.2 Fe: H2O2 molar oranda 120 dakikalık arıtma süresi içinde, sırasıyla %94 ve %87 oranında antibiyotik giderimi sağlamıştır. Metal ve nutrientlerin çözünmesi ve çamurun bazı fiziksel özelliklerinin iyileşmesi de Fenton oksidasyonu ile elde edilen diğer sonuçlardır.

Antibiotics are emerging organic contaminants that enter wastewater network as consequence of human activities, and transferred to sewage sludge by sorption during wastewater treatment. The treatment of antibiotics in waste activated sludge (WAS) deserves special attention since antibiotics have potential to cause the spreading of antibiotic resistant bacterial pathogens in contrast to other emerging organic contaminants.Although Fenton oxidation has been considered as a promising pre-treatment method by providing sludge disintegration and degradation of recalcitrant compounds, there is a lack for the determination of antibiotics? fate during Fenton oxidation of WAS.The efficiencies of Fenton and Fenton-like oxidation for oxytetracycline (OTC) antibiotic, which exhibits high sorption capacity, were evaluated in synthetically contaminated WAS at different experimental conditions. While increased H2O2 dosage and [Fe+2]/[H2O2] ratio affected process efficiency positively, higher total solid content of WAS drastically reduced the OTC degradation. Fenton and Fenton-like oxidations provided 94 % and 87% OTC degradation with 150 g/kg TS H2O2 and 1.2 Fe/H2O2 molar ratio in 120 minutes treatment time, respectively. Metal and nutrient release and enhanced physical properties were additional results of the Fenton oxidation.