Biyolojik atık su arıtma tesisinde diklofenak'ın mevsimsel giderim veriminin ve laboratuvar ölçekli anoksik arıtılabilirliğinin incelenmesi

Son yıllarda, farmasotikler atıksu arıtma tesislerinin çıkış akımlarında, yüzeysel sularda, yer altı sularında ve hatta içme sularında rastlanan en önemli kirleticiler arasında yer almaktadır. Sucul ortamlardaki konsantrasyonları ng/L ile µg/L seviyelerinde okunmasına rağmen (Zhang et al., 2008; Aydin and Talinli, 2013), potansiyel kronik etkileri ve farklı farmasotiklerin karışımlarının oluşturduğu sinerjik etkiler sadece sucul ortamlarda değil insan sağlığı üzerinde de etkilerini göstermektedir. Sentetik bir ilaç olarak steroid yapıya sahip olmayan antienflamatuar ilaçlar (NSAİDs) grubunda yer alan diklofenak, atıksu arıtma tesislerinin çıkış akımlarında, yüzeysel sularda, yer altı sularında ve hatta içme sularında rastlanan en önemli kirleticiler arasında yer almaktadır (Carmona et al., 2014; Félix–Canedo et al., 2013). Dünya çapında diklofenak tüketim oranı yılda 940 ton olarak rapor edilmiştir (Zhang et al., 2008). Diklofenak evsel atıksu arıtma tesisleri çıkış akımlarında en çok rastlanan farmasotik maddelerden biridir (Verlicchi et al., 2012). Şehir atıksu arıtma tesislerindeki rapor edilen diklofenak konsantrasyonları 0.44 ile 7.17.1 μg/L arasında değişmekte olup, ortalama konsantrasyonlar 0.11 ve 2.3 μg/L'dir (Vieno and Sillanpää, 2014). Konvansiyonel atıksu arıtma proseslerinde (aktif çamur sistemleri gibi), mikrokirletici giderim kapasiteleri sınırlı kalmaktadır (Joss et al., 2006; Sari et al., 2014). Diklofenak konvansiyonel aktif çamur sistemleri ile yüksek oranda arıtılamadığından arıtma tesisi çıkış sularında ve alıcı ortamlarda ng/L ile µg/L seviyelerinde bulunmaktadır. Bu çalışma Türkiye'de bulunan mevcut bir atıksu arıtma tesisinde üniteler bazında ve tesis bütününde diklofenak'ın mevsimsel giderimini incelemek, laboratuvar ölçekli yarı kesikli anoksik reaktörlerde diklofenak'ın biyolojik arıtılabilirliğini araştırmak ve son olarak kesikli anoksik testlerde işletme koşullarının diklofenak giderimine etkisini gözlemlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Diklofenak arıtılabilirliğini mevsimsel olarak incelemek amacıyla İstanbul'da bulunan 500.000 m3/gün kapasiteli ileri biyolojik atıksu arıtma tesisinden yaz, sonbahar, kış ve ilkbahar aylarında olmak üzere 4 defa numune alınmıştır. Tesis giriş akımında diklofenak konsantrasyonu yaz, sonbahar, kış ve ilkbahar aylarında sırasıyla 380, 1005, 295, 885 ng/L olarak ölçülmüştür. Tesis giriş ve çıkış akımlarından alınan 24 saatlik kompozit numunelerde yapılan diklofenak ölçümlerine göre yaz, sonbahar, kış ve ilkbahar aylarında diklofenak giderimi sırasıyla %65, 55, 60 ve 50 olarak bulunmuştur. Ayrıca karbon, azot ve fosfor gibi konvansiyonel parametreler incelenmiş ve konvansiyonel parametre giderim verimleri ile diklofenak giderim verimleri karşılaştırılmış fakat giderim verimlerinde benzerlik tespit edilememiştir. Diklofenak'ın anoksik koşullar altında biyolojik arıtılabilirliğini incelemek amacıyla laboratuvar koşullarında, atıksu arıtma tesislerinin anoksik havuzlarından alınan çamurlar aşı olarak kullanılarak 2 L hacimli biri kontrol (diklofenak ilavesiz) olmak üzere iki adet yarı-kesikli reaktör işletilmiştir. Metanojenik koşulların oluşmaması ve sadece denitrifikasyonun gerçekleşmesi amacıyla reaktörler içerisinde nitratın tamamen tükenmemesine özen gösterilmiştir. Bunun için, reaktörlerde nitrat konsantrasyonunun hiçbir zaman sıfırlanmamasına dikkat edilmiş ve karbon kaynağının kısıtlı olduğu koşullarda reaktörler işletilmiştir. Kontrol reaktöründe, Diklofenak ilaveli reaktöre kıyasla, nitratın daha az biriktiği görülmüş olup bu da Diklofenak'ın denitrifikasyon üzerinde olumsuz etkisi olabileceğini göstermiştir. Hem kontrol hem de Diklofenak ilave edilen reaktörler aynı karbon ve azot konsantrasyonlarında beslense de; kontrol reaktöründe reaktör içerisindeki NO3-N konsantrasyonu ortalama 100±15 mg/L seviyesindeyken, Diklofenak ilaveli reaktörde ortalama 115±18 mg/L seviyesindedir. Reaktörlerde yarı-kesikli besleme neticesinde gözlemlenen toplam gaz oluşumlarına bakıldığında kontrol reaktöründe daha fazla gaz üretildiği görülmüştür. Kontrol reaktöründe gözlenen gaz üretimi yaklaşık 200 mL seviyelerinde seyrederken, Diklofenak ilavesi yapılan reaktörde toplam gaz üretiminin 150 mL seviyelerinde kaldığı görülmüştür. Gerek gaz üretimi, gerekse nitrat tüketiminde kontrol kültürü ile Diklofenak ilavesi yapılmış olan kültürlerde görülen değişiklik, türler üzerinde Diklofenak'tan ötürü oluşan farklı mikrobiyal tür hâkimiyeti ve Diklofenak'ın olumsuz etkisi ile açıklanabilir. Bu çalışma kapsamında yaklaşık 6 ay süresince denitrifikasyon yapan koşullarda işletilen reaktörde literatürde yer alan sonuçlara benzer şekilde Diklofenak'ın ancak %2-19 arasında giderilebildiği görülmüştür. Diklofenak'ın 6 ay gibi uzun bir süre beslenmesi neticesinde biyokütlede Diklofenak giderimi açısından olumlu herhangi bir iyileşme olmamıştır. Buna ilaveten, Diklofenak'ın uzun süre beslenmesi neticesinde biyokütle (UAKM) konsantrasyonu açısından kontrol reaktörü ile Diklofenak aklime olan reaktör arasında bir fark görülmese de, Diklofenak'a aklime olan reaktörde hem gaz üretimi hem de nitrat birikimi açısından farklılık olduğu gözlenmiş, bu da Diklofenak'ın kronik olarak biyokütle üzerinde olumsuz etki yaptığını göstermektedir.