Atıksu arıtma tesisi çıkışı ilaç kalıntılarının ileri oksidasyon  prosesleri ile arıtılabilirliğinin incelenmesi: Erzurum BAAT örneği
The investigation of the treatability of pharmaceuticals in the discharge point of wastewater treatment plant via advanced oxidation process: The case study of Erzurum BWWTP
Yazar: GÖKHAN YILMAZ
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP EREN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Amaç: Bu tez çalışmasında atıksu arıtma tesislerinde geleneksel yöntemlerle arıtılamayan ve bu nedenle başta yüzey suları olmak üzere çeşitli çevresel bileşenlerde hatta canlı organizmaların bünyelerinde son yıllarda gittikçe artan konsantrasyonlarda rastlanan en önemli ÇMK'lerden biri olan ilaç kalıntılarının, Erzurum BAAT çıkış suyundaki varlığı tespit edilerek farklı dalga boylarındaki ışık kaynağı ile UV oksidasyona tabi tutulmuştur. Böylelikle İOP'nin en yaygın olarak kullanılan bir yöntemi olan UV oksidasyonun klasik arıtma tesislerinden arıtılamadan çıkan ilaç kalıntıları için uygulanabilirliği ve etkinliği tartışılmıştır.
Yöntem: 11 Temmuz 2024 tarihinde Erzurum BAAT çıkış suyunda deşarj öncesi noktadan alınan 3 farklı grab numunenin birleştirilmesi ile elde edilen arıtılmış atıksu numunesinde LC-MS/MS cihazı ile geniş bir kalıntı ilaç bileşikleri analizi yapılmıştır. Ardında bu numneler 366 nm dalga boyunda UV-A lamba, 312 nm dalga boyunda UV-B lamba ve 254 nm dalga boyunda UV-C lamba ile bir saat boyunca doğrudan fotooksidasyona tabi tutulmuştur. Oksidasyon etkinliğini incelemek için 30. ve 60. dakikada alınan numuneler LC-MS/MS ile aynı ilaç metod taraması kullanılarak analiz edilmiştir.
Bulgular: Erzurum BAAT'nde 17 ilaç grubundan 55 ilaç etken madde tespit edilmiştir. Erzurum BAAT çıkış atıksu numunelerinde tespit edilen en yüksek 5 ilaç etken madde sırasıyla; Analjezik gruptan Flurbiprofen, Anestezik gruptan Pentobarbital, Nöropatik ağrı tedavisi için Gabapentin, Aneljezik gruptan Etodolac ve son olarak Antiepileptik gruptan Phenobarbital olup arıtılmış atıksudaki konsantrasyonları sırasıyla; 1,375.48 µg/L, 73.91 µg/L, 41.11 µg/L, 19.03 µg/L ve 15.39 µg/L olarak analiz edilmiştir. UV-A, UV-B ve UV-C ışık kaynağından en yüksek oksidasyon verimi UV-C ışıma ile elde edilmiş ve 1 saatlik fotooksidasyon sonunda bu ilaç etken maddelerin suda kalan konsantrasyonları 105.53 µg/L, 73.58 µg/L, 3.71 µg/L, 0 µg/L ve 16.12 µg/L olarak analiz edilmiştir.
Sonuç: Bu çalışmada biyolojik olarak arıtılmış gerçek bir atıksu numunesinin başka hiçbir ön arıtma uygulanmadan fotooksidasyon kapasitesi incelenmiştir.  Böylelikle farklı ilaç etken maddelerinin eş zamanlı arıtılabilme oranı belirlenmiştir. Ayrıca fotooksidasyon prosesi ile bu bileşiklerin alıcı su ortamında yaratacağı çevresel toksisite de hesaplanarak UV oksidasyonun toksisite azaltımına katkısı da belirlenmiştir. Böylelikle Erzurum BAAT çıkış suyu için İOP'nin ilk kez uygulandığı bir çalışma ortaya çıkmıştır. Kalan ilaç konsantrasyonları üzerinden alıcı ortamın ekotoksikolojik risk değerlendirmesi de yapılmış ve Flurbiprofen, Pentobarbital, Gabapentin, Etodolac ve Phenobarbital bileşiklerinin Risk Katsayıları hesaplanmıştır. Buna göre Etodolac başlangıçta sahip olduğu düşük risk değeri tamamen ortadan kaldırılmıştır. Flurbiprofen'in %92.37 verimle UV-C ile arıtılmasına rağmen alıcı ortam için sahip olduğu yüksek risk değeri devam etmektedir.
Anahtar Kelimeler: Erzurum Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi, Çevrsel Mikrokirleticiler, İlaç Kalıntısı, İOP, UV Oksidasyon

Abstract:
Purpose: Bu tez çalışmasında atıksu arıtma tesislerinde geleneksel yöntemlerle arıtılamayan ve bu nedenle başta yüzey suları olmak üzere çeşitli çevresel bileşenlerde hatta canlı organizmaların bünyelerinde son yıllarda gittikçe artan konsantrasyonlarda rastlanan en önemli ÇMK'lerden biri olan ilaç kalıntılarının, Erzurum BAAT çıkış suyundaki varlığı tespit edilerek farklı dalga boylarındaki ışık kaynağı ile UV oksidasyona tabi tutulmuştur. Böylelikle İOP'nin en yaygın olarak kullanılan bir yöntemi olan UV oksidasyonun klasik arıtma tesislerinden arıtılamadan çıkan ilaç kalıntıları için uygulanabilirliği ve etkinliği tartışılmıştır.
Method: 11 Temmuz 2024 tarihinde Erzurum BAAT çıkış suyunda deşarj öncesi noktadan alınan 3 farklı grab numunenin birleştirilmesi ile elde edilen arıtılmış atıksu numunesinde LC-MS/MS cihazı ile geniş bir kalıntı ilaç bileşikleri analizi yapılmıştır. Ardında bu numneler 366 nm dalga boyunda UV-A lamba, 312 nm dalga boyunda UV-B lamba ve 254 nm dalga boyunda UV-C lamba ile bir saat boyunca doğrudan fotooksidasyona tabi tutulmuştur. Oksidasyon etkinliğini incelemek için 30. ve 60. dakikada alınan numuneler LC-MS/MS ile aynı ilaç metod taraması kullanılarak analiz edilmiştir.
Findings:In Erzurum WWTP, 55 active substances from 17 drug groups were detected. The highest 5 drug active substances detected in Erzurum WWTP effluent samples were Flurbiprofen from Analgesic group, Pentobarbital from Anaesthetic group, Gabapentin for neuropathic pain treatment, Etodolac from Anelgesic group and finally Phenobarbital from Antiepileptic group and their concentrations in treated wastewater were analysed as 1,375.48 µg/L, 73.91 µg/L, 41.11 µg/L, 19.03 µg/L and 15.39 µg/L, respectively. Among UV-A, UV-B and UV-C light sources, the highest oxidation efficiency was obtained with UV-C irradiation and at the end of 1 hour photooxidation, the remaining concentrations of these active pharmaceutical ingredients in water were analysed as 105.53 µg/L, 73.58 µg/L, 3.71 µg/L, 0 µg/L and 16.12 µg/L, respectively. 
Results:In this study, the photooxidation capacity of a real biologically treated wastewater sample without any other pretreatment was investigated.  Thus, the rate of simultaneous treatment of different active pharmaceutical ingredients was determined. In addition, the environmental toxicity of these compounds in the receiving water environment was also calculated by photooxidation process and the contribution of UV oxidation to toxicity reduction was also determined. Thus, a study in which IOP was applied for the first time for Erzurum BAAT effluent has emerged. Ecotoxicological risk assessment of the receiving environment was also performed based on the remaining drug concentrations and Risk Coefficients of Flurbiprofen, Pentobarbital, Gabapentin, Etodolac and Phenobarbital compounds were calculated. Accordingly, the initially low risk value of Etodolac was completely eliminated. Although flurbiprofen was treated with UV-C with 92.37% efficiency, its high risk value for the receiving environment continues. 
Keywords: Erzurum Biological Wastewater Treatment Plant, Environmental Micropollutants, Pharmaceutical, AOPs, UV Oxidation