Sentetik organik bileşiklerin aktif çamur sistemlerine toksik etkilerinin indirgenmesinde seçicilerin kullanımı

Abstract

Bu çalışmada, teknolojinin ilerlemesi ile üretimleri artan ve kullanımları yaygın hale gelen sentetik organik bileşiklerin (SOB) aklime olmayan aktif çamur kültürünün biyojenik substrat tüketim kinetiği üzerindeki etkileri incelenmiştir. SOB olarak EPA'nın öncelikli organik kirleticiler listesi ve Türkiye'de Tehlikeli Maddelerin Su ve Çevresinde Neden Olduğu Kirliliğin Kontrolü Yönetmeliği (76/464/AB)`nde Tehlikeli atıklar sınıfında yer alan ve birçok endüstriden kaynaklanan, fenol, 2-klorofenol (2-CP), 2,4-diklorofenol (2,4-DCP), 1,2,4-triklorobenzen (1,2,4-TCB), asenaften seçilmiştir. Toksisite ve inhibisyon etkisini belirlemek üzere respirometrik yöntemler kullanılmıştır. Klasik ve aerobik seçicili aktif çamur sistemlerinde, SOB'lerin olası toksik etkilerini azaltmak için işletim parametreleri ve aktif çamur modifikasyonlarının etkileri belirlenmiştir. Bu amaçla, çalışmanın ilk aşamasında çamur yaşları 8 gün olan klasik (KAÇS-1) ve aerobik seçicili aktif çamur sistemi (ASAÇS-1) kurulmuştur. İkinci aşamada, klasik sistemin çamur yaşı 15 gün olarak değiştirilmiş (KAÇS-2) ve toksisiteye tepkisi belirlenmiştir. Üçüncü aşamada ise, aerobik seçici ünitesinin F/M oranı 20 (ASAÇS-2) ve 7 mg KOİ/mg UAKM.gün (ASAÇS-3) olarak değiştirilerek toksisiteye tepkisi belirlenmiştir. Çamur yaşı 8 gün olan klasik ve aerobik seçicili aktif çamur sisteminde EC50 değerleri sırası ile fenol için 416 ve 529 mg/L, 2-CP için 78 ve 236 mg/L, 2,4-DCP için 31 ve 87 mg/L, 1,2,4-TCB için 14 ve 21 mg/L, asenaften için 3 ve 3,74 mg/L olarak bulunmuştur. Çamur yaşı 15 gün olan klasik aktif çamur sisteminde EC50 değerleri sırası ile fenol için, 457mg/L, 2-CP için 116 mg/L, 2,4-DCP için 47 mg/L, 1,2,4-TCB için 17 mg/L, olarak bulunmuştur. Aerobik seçici ünitesinin F/M oranı 20 ve 7 mg KOİ/mg UAKM.gün olarak değiştirilerek elde edilen EC50 değerleri sırası ile fenol için, 579 ve 430 mg/L, 2-CP için 276 ve 115 mg/L, 2,4-DCP için 100 ve 47 mg/L, 1,2,4-TCB için 30 ve 19 mg/L, olarak bulunmuştur. Çalışmanın sonuçları, test bileşiklerinin aerobik seçicili aktif çamur sisteminde klasik aktif çamur sistemine göre daha az toksisiteye neden olduğunu göstermiştir. Çamur yaşına göre, test bileşiklerinin 15 günlük çamur yaşına sahip olan klasik sistemde 8 günlük çamur yaşına sahip olan klasik sisteme göre daha az toksisiteye neden olduğunu göstermiştir. F/M oranlarına göre aerobik seçicili sistemler karşılaştırılırsa 20 mg KOİ/mg UAKM.gün'e sahip olan aerobik seçicilerde toksisiteye dayanıklılığın arttığı, 7 mg KOİ/mg UAKM.gün'e sahip olan aerobik seçicilerde toksisiteye dayanıklılığın azaldığı görülmektedir. Klor sayısı arttıkça bileşiklerin toksik etkisi artmaktadır. Yine aromatik halka sayısı ne kadar fazlaysa toksik etki o kadar fazla olmaktadır. Bileşiklerin toksisitesi karşılaştırıldığında çözünürlüğü yüksek olan bileşiklerin daha az toksik etkiye, düşük olan bileşiklerin daha yüksek toksik etkiye sahip olduğu görülür.

In this study, the effects of synthetic organic compounds (SOCs) on biogenic substrate utilisation by unacclimated activated sludge culture were investigated. Phenol, 2-chlorophenol (2-CP), 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP), 1,2,4-trichlorobenzene (1,2,4-TCB) and acenapthene were selected as test compounds which take place in the priority pollutant list of EPA and the hazardous materials category of Regulation for Control of the Pollution Caused by Hazardous Materials in Water and Aquatic Environment (76/464/AB) in Turkey. Respirometric methods were used in order to evaluate toxicity and inhibition effect. The influence of modification of activated sludge systems and operation parameters on the possible reduction of toxicity of the SOCs were determined in conventional activated sludge and selector activated sludge systems. Hence, in the first stage of the study, two lab scale activated sludge systems were operated continuously with the sludge age of 8 days. In the second stage of the study, sludge age of conventional activated sludge system changed to 15 days and toxicity levels were determined. In the thirth stage of the study, F/M of aerobic selectors were changed from 12 to 7 and 20 mg COD/mg VSS.day and toxicity were determined. In the first stage EC50 values were found to be 416 and 529 mg/L for phenol, 78 and 236 mg/L for 2-CP, 31 and 87 mg/L for 2,4-DCP, 14 and 21 mg/L for 1,2,4-TCB, 3 and 3,74 mg/L for acenaphtene for the conventional activated sludge and selector activated sludge sytems, respectively. In the second stage EC50 values were found to be 457 mg/L for phenol, 116 mg/L for 2-CP, 47 mg/L for 2,4-DCP, 17 mg/L for 1,2,4-TCB for the conventional activated sludge system with the sludge age of 15 days. In the thirth stage EC50 values were found to be 579 and 430 mg/L for phenol, 276 and 115 mg/L for 2-CP, 100 and 47 mg/L L for 2,4-DCP, 30 and 19 mg/L for 1,2,4-TCB for the selector activated sludge systems with 7 and 20 mg COD/mg VSS.day of F/M ratios, respectively. Results of these experiments showed that the selected compounds caused less toxicity in the selector activated sludge system than that in conventional activated sludge system. The comparison of conventional activated sludge systems according to the sludge age showed that the resistance against toxicity increased by increasing sludge age from 8 days to 15 days. The comparison of selector activated sludge systems according to the F/M ratios showed that the resistance against toxicity increased by increasing F/M ratio. Increase in the chlorinated number increased toxicity. The number of the aromatic ring in the molecular structure of the SOCs also increased the toxicity effects of the compound. The comparison of the toxicity levels of SOCs indicate that the more soluble the SOC is, the less toxic it becomes.