Hidrojene ve oksijene dayalı membran biyofilm reaktörlerinde klortetrasiklin giderimi

ÖZET Antibiyotikler, insan ve hayvanlarda tedavi edici amacıyla kullanılan farmasotik grubu kimyasallardır. Yaygın kullanımları nedeniyle atıksular da ve alıcı ortamda yaygın olarak bulunan önemli bir mikrokirletici grubunu oluşturmaktadır. Mikro seviyelerdeki varlıklarıyla bile sucul ortamlarda olumsuz etkiye sahip olan bu kimyasal grubunun sulardan giderilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, hidrojene ve oksijene dayalı membran biyofilm reaktör (MBfR) sisteminde eş zamanlı klortetrasiklin (CTC) ve azotlu bileşiklerin giderimi incelenmiştir. Bu amaçla; MBfR sistemde CTC ve azotlu bileşiklerin giderimi üzerine, hidrolik bekleme süresi, H2/O2 kısmi basıncın etkisi incelenmiş ve araştırılan şartlar altında ECTC, ACTC ve EACTC gibi CTC parçalanma ürünlerinin varlığı takip edilmiştir. Ayrıca, sistemde kullanılan membran yüzey alanları dikkate alınarak her iki reaktör için kirletici yüzey akıları ve giderim akıları hesaplanmıştır. H2-MBfR da biyolojik indirgenme mekanizmasını anlamak için elektron verici olarak H2, birinci elektron alıcı olarak nitrat ve ikincil elektron alıcı olarak da CTC kullanılırken, O2-MBfR da biyolojik oksidasyon için birincil elektron alıcısı olarak O2 kullanılırken, birincil elektron verici olarak NH4-N ve ikincil elektron verici olarak da CTC kullanılmıştır. Çalışma süresince H2-MBfR sistemi, 0.4-0.5 ppm CTC, 20-25 ppm NO3-N, 2 – 6 psi H2 gaz basıncı ve 1-15 saat hidrolik bekleme sürelerinde (HRT) işletilirken, O2-MBfR sistemi ise 0.1-0.4 ppm CTC, 20-25 ppm NH4-N, 2 – 6 psi O2 gaz basıncı ve 2.5 - 18 saat arası HRT'de işletilmiştir. H2-MBfR da, eş zamanlı giderilen maksimum CTC ve NO3-N verimleri % 96 ve % 99, O2-MBfR da ise eş zamanlı giderimi gerçekleştirilen CTC ve NH4-N verimleri % 70 ve % 100 olduğu belirlenmiştir. H2-MBfR da CTC ve NO3-N maksimum kirletici yüzeysel yükleri ve giderim akıları sırasıyla 185.04, 8280 mg/m2.g ve 71.64, 2520 mg/m2.g olarak belirlenmiştir. O2-MBfR sisteminde ise, CTC ve NH4-N kirletici yüzeysel yükleri ve giderim akıları sırasıyla 14.51, 1612,8 mg/m2.g ve 3,72, 1566 mg/m2.g olduğu hesaplanmıştır. Ayrıca her iki sistemde kirletici-gaz eşdeğeri akıları da hesaplanmış olup, herbir NO3-N akısının 0.357 katı H2 eşdeğeri, NH4-N akısının 4.57 katı O2 eşdeğeri yine azotlu kirleticiler ile eş zamanlı giderilen H2-MBfR'nde herbir CTC akısının 0.178 katı oranında H2 eşdeğer akısı ve O2-MBfR'nde CTC akısının 1.86 katı oranında O2 eşdeğer akısı hesaplanmıştır. İncelenen şartlar altında, H2-MBfR sisteminde ECTC, ACTC ve EACTC konsantrasyonlarının 28, 6, 1 ppb, O2-MBfR da ise 7, 4 ve 1 ppb olduğu belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: MBfR, CTC, Akı, Parçalanma Ürünleri, Nitrifikasyon, Denitrifikasyon