Ozonlamanın mikrokirletici giderimine etkisinin belirlenmesi

Son yıllarda mikrokirleticiler üzerine yapılan çalışmalar artmış ve mikrokirleticiler araştırılması gereken önemli bir konu haline gelmiştir. Mikrokirleticiler sudaki seviyeleri ng/L den µg/L'ye kadar değişen maddeler olarak tanımlanabilmektedir ve birçok farklı gruptan oluşmaktadır. Bu grupları farmasötikler, kişisel bakım ürünleri, endüstriyel bileşikler, dezenfeksiyon yan ürünleri meydana getirmektedir. Mikrokirleticiler suya farklı yollarla karışabilmektedir; ancak en önemli noktasal kaynağı, atıksu arıtma tesisi deşarjlarıdır. Atıksu arıtma tesisi mikrokirletici giderimi için tasarlanmadığından dolayı tesise gelen kirleticiler arıtılmadan alıcı ortama deşarj edilmektedir. Bu durum, sucul ekosistemler ve insan sağlığı için sorun teşkil etmektedir. Bu maddeler, sucul ekosistemlerde endokrin bozucu etkilere sebep olabilmekte ve ayrıca biyoakümülasyona uğrayabilmektedir. Genel olarak mikrokirleticilerin etkileri hakkında kesin verilere ulaşılamamıştır; ancak suda tekil bulunmadıkları ve karışım halinde bulundukları için sinerjistik etki yaratabilecekleri ve sürekli suya karışmaları sonucunda kronik etkilere neden olabilecekleri düşünülmektedir. Bu sebeplerden dolayı mikrokirleticilerin alıcı ortama girmeden kontrolünün sağlanması gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma kapsamında 13 mikrokirletici ile 10 metabolitin ölçümü gerçekleştirilmiştir. İncelenen 13 mikrokirleticinin dağılımı şu şekildedir: Antibiyotik (siprofloksasin ve sülfametaksazol), anti-epileptik (karbamazepin), analjezik (ibuprofen, diklofenak ve naproksen) ve beta bloker (atenolol ve propranolol). Ayrıca stimulant olan kafein, endokrin bozucu plastikleştirici Bisfenol-A, doğal hormon olarak östradiol, yapay olarak ise etinil östradiol ve dezenfeksiyon yan ürünü olarak NDMA da ölçülen maddeler arasındadır. Günümüzde, bu mikrokirleticilerin giderimi için arıtma opsiyonu olarak membran prosesler, aktif karbon adsorpsiyonu ve ozonlama araştırılmaktadır. Membran proseslerin işletilmesi ve arıtımdan sonra kalan kısmın kontrolü sorun yaratmaktadır. Aktif karbon adsorpsiyonunda PAK iyi bir seçenek olmasına rağmen arıtma sonrası karbonu sudan ayırmak zordur ve ozonlamaya oranla daha yavaş bir biçimde gerçekleşmektedir. Oksidasyon prosesleri ele alındığında, ozon oksitleme potansiyelinin yüksek olması sebebiyle tercih edilebilir bir seçenektir; ayrıca yüksek pH değerlerinde hidroksil radikali oluşturması da, ozonun bir diğer avantajıdır. Ozonlama prosesinin yan ürün oluşturma gibi bazı kısıtları olsa da, bu durumlar atıksuyun karakterizasyonuna bağlı olduğundan takip edilebilmektedir. Ayrıca, ozonlama sonrası kum filtrasyonu uygulaması sayesinde istenmeyen maddeler tutulabilmektedir. Mikrokirletici gideriminde ozonlamanın etkin olması, atıksu kompozisyonuna ve mikrokirleticilerin ozona olan ilgilerine bağlıdır. İkinci derece hız sabitleri 104 M-1s-1'den yüksek olan maddeler ozonla hızlı reaksiyon vermektedir. Çalışma kapsamında, mikrokirleticilerin ozonlama prosesi ile giderim verimlerinin belirlenebilmesi için iki farklı atıksu arıtma tesisinden alınan numunelerde iki farklı pH (7 ve 10) değerinde ve 0,2-1,5 mg O3/mg ÇOK aralığındaki altı ozon dozunda deneyler yapılmıştır. Bu çalışma, mevsimsel olarak yıl boyunca tekrarlanmıştır. Böylelikle mikrokirleticilerin mevsimsel olarak giderim verimi değişimleri ile tekil / toplam olarak giderim verimlerinin yanında optimum giderim verimine sahip oldukları ozon dozları da belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar, AAT A için 0,4-0,6 mg O3/mg ÇOK (pH=7) ozon dozu aralığının; AAT B için ise 0,8-1 mg O3/mg ÇOK (pH=7) ozon dozu aralığının optimum ozon dozları olduğunu ortaya koymuştur. Optimum dozlardaki ortalama giderim verimleri, her iki AAT için de %55 seviyelerinde bulunmuştur. Mikrokirleticiler tekil olarak değerlendirildiğinde, her bir mikrokirletici için maksimum giderim verimine farklı dozda ulaşılmıştır; bu nedenle, her bir AAT için toplam mikrokirletici giderim verimi dikkate alınarak mevsim bazındaki optimum ozon dozları ayrı ayrı saptanmıştır. Mikrokirleticilerin ozonlama ile giderim verimleri birbirinden farklılık göstermiştir. BPA, karbamazepin, diklofenak, naproksen gibi maddeler yüksek (%75'in üzerinde) giderim verimiyle arıtılırken; kafein ile ibuprofenin orta seviyede (%40-50 bandında) bir giderim verimine sahip olduğu gözlenmiştir. Her mevsimde ozonlama ile sınırlı (ortalama %15-20 aralığında değişen) bir verimde giderilebilen iki metabolite rastlanmıştır; bu metabolitler, hidroksidiklofenak ve o-desmetilnaproksendir. o-desmetilnaproksen, ozonlama sonrasında artakalan toplam mikrokirletici konsantrasyonu içerisinde en büyük paya sahip olan; dolayısıyla da toplam mikrokirletici giderme verimini en yüksek oranda etkileyen mikrokirletici türü oalrak belirlenmiştir. Bu çalışma bağlamında biyolojik arıtma çıkış akımlarında yürütülen ozonlama deneylerinde izlenen sistematik yaklaşım, ölçümü gerçekleştirilen mikrokirletici ve transformasyon ürünleri açısından son derece değişken kompozisyona sahip olabileceği düşünülen diğer evsel ve kentsel atıksu arıtma tesisleri için de yol gösterici niteliklidir. Söz konusu yaklaşımın öncelikle İstanbul'da bulunan diğer atıksu arıtma tesislerine, sorasında da Türkiye ölçeğinde uygulanması önerilmektedir.