Tekstil atıksularındaki reaktif boyaların (reaktif mavi 19, reaktif kırmızı 198) ardışık kesikli reaktörlerle arıtılabilirliğinin incelenmesi
An investigation on treatment of textile wastewaters reactive dyes (reactive blue 19, reactive red 198) by sequencing batch reactor
Yazar: HASAN KOÇYİĞİT
Danışman: PROF. DR. AYŞENUR UĞURLU ; PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan farklı kimyasal yapıya sahip Reaktif Kırmızı 198 ve Reaktif Mavi 19 boyar maddelerini içeren sentetik atıksuyun anaerobik-aerobik ardışık kesikli reaktörde arıtılabilirliği incelenmiştir. Bu çalışmalarda anaerobik-aerobik faz sürelesi, başlangıç boyar madde konsantrasyonu, organik yükleme miktarı ve döngü süresinin renk giderimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Yapılan bütün çalışmalarda renk gideriminin anaerobik fazda gerçekleştiği belirlenmiştir. Anaerobik faz süresi artıkça renk gideriminin de arttığı gözlenmiştir. Anaerobik fazda renk gideriminin yanı sıra, KOİ gideriminin önemli bir bölümünün de bu fazda gerçekleştiği gözlenmiştir. Reaktif Kırmızı 198 boyası ile yapılan çalışmalarda en yüksek renk giderimi (%98) 20 mg/l boya ve 500 mg/l KOİ konsantrasyonlarında 16/4 saatlik anaerobik/aerobik faz sürelerinde ulaşılmıştır. Aynı şartlarda boya konsantrasyonun 50 mg/l'ye arttırılması ile renk gideriminin %88'e düştüğü görülmüştür. Aynı faz sürelerinde ve 50 mg/l Reaktif Kırmızı 198 konsantrasyonunda KOİ'nin 1000 mg/l'ye çıkarılmasının renk giderimi üzerinde olumlu etki yarattığı ve giderimin %96'ya yükseldiği belirlenmiştir. Anaerobik/aerobik faz sürelerinin yarıya indirilmesi ile (8/2 saat) renk ve KOİ giderimlerinin sırasıyla %80 ve %81'e düştüğü görülmüştür. Reaktif Mavi 19 ile yapılan çalışmalarda 50 mg/l boya ve 1000 mg/l KOİ konsantrasyonlarında 16/4 saatlik anaerobik/aerobik faz sürelerinde %88 ile en yüksek renk giderimine ulaşılmış ve %82 KOİ giderimi elde edilmiştir. 20 mg/l Reaktif Mavi 19 ve 500 mg/l KOİ konsantrasyonunda anaerobik/aerobik faz süreleri 10/10 saat olarak reaktör işletildiğinde %87 renk ve %87 KOİ giderimi elde edilmiştir. Farklı karbon kaynaklarının renk giderimindeki etkisini incelemek için glikoz, nişasta, asetat ve maya karışımı, nişasta ve glikoz kullanılmıştır. Farklı karbon kaynakları karışımı, nişasta ve glikoz ile yapılan çalışmalarda Reaktif Mavi 19'da sırasıyla %88, 74 ve 58 oranlarında renk giderimleri elde edilmiştir. Karbon kaynakları karışımının nişasta ve glikoza göre, nişastanın ise glikoza göre renk giderimini arttırıcı etkisi olduğu belirlenmiştir. Azo yapısına sahip olan Reaktif Kırmızı 198 boyasının, anthraquinone yapıya sahip Reaktif Mavi 19 boyasına göre aynı koşullar altında daha yüksek renk giderimleri elde edilmiştir. Anthraquinone boyar maddeleri birleşik aromatik yapılarından dolayı, azo boyalarında göre parçalanmaya karşı daha dirençlidirler.Boyar maddelerin mikroorganizma üzerine biyosorpsiyonu çalışmalarında, boya konsantrasyonu arttıkça birim adsorbent başına, adsorplanan madde miktarının arttığı görülmüştür. Reaktif Mavi 19 ile 25, 50, 100, 150 ve 300 mg/l boya konsantrasyonlarında birim adsorbent başına, adsorplanan madde miktarları sırasıyla 26, 44, 64, 86 ve 178 mg/gAKM olmuştur.

Abstract:
In this study, treatment of synthetic wastewater containing Reactive Red 198 and Reactive Blue 19, having different chemical structures was investigated by using an anaerobic/aerobic sequencing batch reactor. The effect of different anaerobic/aerobic phase duration, initial dye stuff concentration, organic loading rate and cycle duration on color removal was investigated. In all the studies color removal was achieved in the anaerobic phase. It was observed that color removal increased as the anaerobic phase duration increased. Besides color, most of the COD removal was also achieved in the anaerobic phase. The studies with Reactive Red 198, highest amount of color removal was (98%) obtained at 16/4 hour anaerobic/aerobic phase durations at 20 mg/L dye and 500 mg/L COD concentration. When the concentration of dye was increased to 50 mg/L at the same conditions, color removal decreased to 88%. When the Reactive Red 198 concentration increased to 50 mg/L under the same conditions, it was observed that increasing COD concentration to 1000 mg/L had a positive effect on color removal increasing the removal efficiency up to 96%. By decreasing anaerobic/aerobic phase durations by half (8/2 hours), color and COD removals decreased to 80% and 81% respectively. In the studies performed with Reactive Blue 19 at 50 mg/L dye and 1000 mg/L COD concentrations, at 16/4 hours phase duration, highest amount of color removal (88%) was achieved and 82% COD removal was obtained. When the reactor was operated with 20 mg/L Reactive Blue 19 and 500 mg/L COD concentration at 10/10 hours of anaerobic/aerobic phase durations; 87% color and 87% COD removals were achieved. The effect of different carbon sources, on color removal was investigated by using, glucose, starch, acetate and yeast mixture, starch and glucose. In the studies performed with Reactive Blue 19 using mixture of different carbon sources, starch and glucose, color removal of 88, 74 ve 58% obtained respectively. It is suggested that mixture of carbon sources has positive effect on color removal compared to starch and glucose. Whereas, use of starch resulted in better color removal than glucose.Higher amount of color removals were obtained with Reactive Red 198 having azo structure than Reactive Blue 19 having anthraquinone structure, under the same conditions. Anthraquinone dyes are more resistant to degradation than Azo dyes because of their combined aromatic structures.In the sorption studies of the dyes on microorganisms, the amount of adsorbed material increased as the dye concentration per unit adsorbent increased. The adsorbed amount of materials per unit adsorbent for Reactive Blue 19 were 26, 44, 64, 86 and 178 mg/gSS at 25, 50, 100, 150 and 300 mg/L dye concentrations respectively.