Kentsel atıksu arıtma tesisi kaynaklı mikroplastik kirlilik profilinin belirlenmesi: Denizli ili örneği
Determination of microplastic pollution profile sourced by municipal wastewater treatment plant: A case study of Denizli province
Yazar: PELİN KOYUNCUOĞLU
Danışman: PROF. DR. GÜLBİN ERDEN
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Mikroplastik olarak adlandırılan 5 mm'den küçük plastik parçacıklar, son zamanlarda dikkat çeken önemli kirleticiler arasındadır. Atıksu arıtma tesisleri potansiyel mikroplastik kaynağı olarak görülmekte olup bu konudaki çalışmalar akademide hız kazanmıştır. Tez çalışması kapsamında, Denizli Merkez Atıksu Arıtma Tesisi'nden alınan atıksu ve arıtma çamuru numunelerinde mikroplastik kirliliğinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaca yönelik ilk olarak atıksu ve çamur ortamından mikroplastiklerin izole edilmesine yönelik metot optimizasyonu yapılmıştır. Mikroplastik izolasyonu için numunelerin organik yüküne bağlı olarak değişen reaksiyon sürelerinde (15-120 dk) ve dozlarda (7-50 mL) %50'lik H2O2 ile 70℃'de oksidasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Atıksu ve arıtma çamurlarından izole edilen mikroplastikler, stereo-mikroskop yardımıyla boyut (1000, 500 ve 100 μm), şekil (parça, lif ve film) ve renklerine (siyah, kahverengi, mavi-lacivert, kırmızı-pembe, şeffaf-beyaz ve yeşil-sarı) göre kategorize edilmiştir. Mikroplastik kirliliğine mevsimsel değişimin etkisinin incelenmesi amacıyla yağışlı (aralık, ocak ve şubat) ve kurak (temmuz, ağustos ve eylül) mevsimi temsilen toplam 6 ay süresince iki haftalık periyotlarda örnekleme yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, atıksu numunelerinde tespit edilen baskın mikroplastik boyutları 100-500 μm (%68,29-%81,71), şeffaf-beyaz renkte (%45,53-%83,65), ve lif (%43,50-%75,61) şeklinde olduğu görülmüştür. Arıtma çamurlarında da baskın mikroplastik boyutu 100-500 μm (%55,72-%81,42), şeffaf-beyaz renkte (%49,62-%89,45), ve lif (%40,24-%76,23) şeklinde olduğu tespit edilmiştir. Polimer türü tayini amacıyla gerçekleştirilen FTIR analizi sonuçlarında, kış mevsiminde yoğun olarak polietilen (%49,04) ve polietilen vinil asetat (%40,38) polimerleri tespit edilirken, yaz mevsiminde polietilen vinil asetat (%51,85) ve polietilen (%38,89) tespit edilmiştir. Denizli Merkez Atıksu Arıtma Tesisi'nde mikroplastik kirliliği giderme verimi %95'in üzerinde olmasına rağmen, günlük olarak alıcı ortama deşarj edilen mikroplastik konsantrasyonu oldukça yüksektir (ortalama kış: 2,22×1010 MP/gün ve ortalama yaz: 9,14×109 MP/gün). Tesiste oluşan çamur keki, katı atık depolama sahasında bertaraf edilmekte olup, depolama sahasına gönderilen mikroplastik konsantrasyonu kış ve yaz mevsimi için sırasıyla ortalama 1,21×1015 MP/gün ve 1,20×1015 MP/gün olarak bulunmuştur.

Abstract:
Microplastic pollution have attracted attention recently. Wastewater treatment plants are seen as a potential source of microplastics, and studies on this subject have gained momentum in academia. Within the scope of the thesis, microplastic pollution investigated in wastewater and sludge samples taken from Denizli Central Wastewater Treatment Plant. For this purpose, a method optimization was performed for the isolation of microplastics from wastewater and sludge media. For microplastic's isolation, the oxidation process was carried out with 50% H2O2 at 70°C at varying reaction times (15-120 min) and doses (7-50 mL) depending on the organic load of the samples. Microplastics isolated from wastewater and treatment sludges were determined by stereo-microscope in terms of size (1000, 500 and 100 μm), shape (piece, fiber and film) and colors (black, brown, blue-dark blue, red-pink, transparent-white and green). -yellow) categorized. To examine the effect of seasonal change on microplastic pollution, sampling was carried out in two-week periods for a total of 6 months, representing the wet (December, January and February) and dry (July, August and September) seasons. As a result of experimental studies, the microplastics detected in wastewater samples were mostly 100-500 μm (68.29%-81.71%) in size, transparent-white in color (45.53%-83.65%). The dominant microplastic shape was observed as fiber (43.50%-75.61%) in wastewaters. All detected microplastics in sludge samples were mainly 100-500 μm (55.72%-81.42%) in size, while the dominant color was transparent-white (49.62-89.45%). As for the microplastics' shape in sludge samples, fibers (40.24%-76.23%) were the dominant. In the results of the FTIR analysis performed for the determination of the polymer type, polyethylene (49.04%) and polyethylene vinyl acetate (40.38%) polymers were detected intensively in winter, while polyethylene vinyl acetate (51.85%) and polyethylene (38.89%) were detected in summer. Although removal efficiency of microplastic pollution in Denizli Central Wastewater Treatment Plant is over 95%, the microplastic concentration daily discharged into the receiving environment is quite high (average winter: 2.22×1010 MP/day and average summer: 9.14×109 MP /day). The sludge cake formed in the facility is transferred to the landfill daily. The microplastic concentration which landfilled was found to be 1.21×1015 MP/day and 1.20×1015 MP/day, respectively, for the winter and summer seasons.