İlaç endüstrisi atıksularının fenton oksidasyonu ile arıtılabilirliğinin araştırılması
İnvestigation of treatability pharmaceutical wastewater by fenton's oxidation
Yazar: ESRA DUMAN
Danışman: Y.DOÇ.DR. SELİM SANİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada yüksek kirlilik yüküne sahip endüstriyel atıksulardan biri olan ilaçsanayi atıksularının kirlenme profilleri elde edilmiştir; ürün cinsine bağlı olarakFenton oksidasyonu ile arıtılabilirliği incelenmiştir.Bir ilaç endüstrisi atıksu arıtma tesisinde halen kullanılmakta olan ancak etkinçalışmayan Fenton oksidasyonu ön arıtım prosesinin optimizasyon çalışmalarıyapılmıştır. Fenton oksidasyonunun amacı FeSO4`ün ve H2O2'nin reaksiyonagirmesiyle hidroksil radikalleri oluşturarak bu radikallerin yüksek oksitlemepotansiyellerini atıksu arıtımında kullanmaktır. Optimizasyon çalışmaları bu ikikimyasalın en uygun dozajlarını bulmaya yönelik yapılmıştır. Çalışmada ilk deneylerdaha önce tesis için belirlenmiş olan optimum dozlar ve çökelme süresi esasalınarak uygulanmış ve KOİ giderim verimleri saptanmıştır. Ancak ilk deneysonuçları; mevcut tesiste uygulanmakta olan reaktif dozlarının veya çökelmesüresinin, tesisin atıksu arıtımını sağlayamadığını ve hatta mevcut KOİ yükünüortalama iki katına çıkardığını göstermiştir. Yapılan benzer çalışmalarda ortamdakalan H2O2'nin; OH. radikalleriyle reaksiyona girerek, daha düşük bir oksidanpotansiyeline sahip HO2. serbest radikalini oluşturarak oksidasyon verimini düşürdüğübelirlenmiştir. Buradan yola çıkılarak numunelerde Fenton oksidasyonundan sonrakalan Fe ve kalan H2O2 tayinleri yapılarak; ortamda kalabilecek Fe ve H2O2 içinönlem alma yoluna gidilmiştir. Kalan Fe'nin suda oluşturduğu KOİ yükünü azaltmakiçin iyon değişimine dayalı bir sistem olan zeolit uygulanmıştır. Fenton oksidasyonusürecinde çökelme sonrası sular zeolitle jar testte temas ettirilerek KOİ ve Fegiderimleri tayin edilmiştir. Üretilen ilaçların KOİ yüklerinin değişkenlikgöstermesinden dolayı bazı örnekler için ön arıtım olarak düşünülmüş olan Fentonoksidasyonundan beklenilen verim alınamamıştır. Fenton oksidasyonunun sonaşaması olan pH=7 ayarıyla birlikte çökelme süreci başlatıldıktan sonra 2-4 saatlikçökelme süreçleri sonunda alınan numunelerde KOİ giderimine rastlanılmamıştır.Sonraki deneylerde çökelme süreci arttırılarak bekleme süresinin KOİ giderimiverimine olan etkisi gözlenmiştir ve ancak 38 saat, 48 saat gibi bekleme sürelerindearıtma verimi alınabileceği belirlenmiştir. Tesis için bu bekleme süresi üretim sıklığıaçısından problem yaratabileceğinden Fenton oksidasyonu sonrası 2 saatlik çökelmesürecinin sonunda; zeolitle temas sağlanarak oluşan KOİ yükü giderim hızıarttırılabilir. Ancak çökelme sürecinin kısaltılmasında etkin görünen zeolit temasıdeneylerin tekrarlanabilirlikleri kontrol edilerek doğrulandıktan sonra uygulanmalıdır.Anahtar Kelimeler: Fenton ile Oksidasyon; Optimizasyon; İlaç Endüstrisi AtıksuyuDanışman: Yard. Doç. Dr. Selim SANİN, Hacettepe Üniversitesi, Çevre BilimleriAnabilim Dalıii

Abstract:
In this study the pollution profiles of pharmaceutical industry wastewater, one ofindustrial wastewaters with high pollution load, were obtained and its treatabilitydepending on the type of the product was investigated. The optimization studies of aFenton?s oxidation pre-treatment process which is not working properly but still beingused in a pharmaceutical industry wastewater treatment plant were performed. Theaim of Fenton oxidation is to produce hydroxyl radicals formed by the reaction ofFeSO4 and H2O2 and to use the high oxidizing potentials of these radicals inwastewater treatment. The optimization studies were conducted in order to find outthe optimum dosages of these two chemicals. The first experiments were performedbased on the previously designated optimum dosages and settling times and theCOD removal rates were determined. However, the results of these experimentshave indicated that the currently used reactive dosages or settling time cannotprovide the wastewater treatment and even doubled the existing COD load. In similarstudies it was seen that the residual H2O2 reacts with the OH. radicals and forms HO2free radical which has a lower oxidation potential causing the oxidation efficiency todecrease. Considering this fact, the residual Fe and H2O2 measurements afterFenton oxidation were made and necessary precautions were tried to be taken for Feand H2O2 that would remain in the medium. A zeolite system based on ion exchangeprinciple was applied in order to decrease the COD load formed as a result of theresidual Fe in the water. During Fenton oxidation process, the water samples weremade to come into contact with zeolite after settling and COD and Fe removals weredetermined. Fenton oxidation was thought as a pretreatment process because of thefact that the produced pharmaceuticals have variable COD loads but the expectedefficiency could not be achieved. In the last stage of Fenton oxidation with pH = 7adjustment, no COD removal was obtained in the samples settled for 2-4 hours afteriiithe settling process was started. In the subsequent experiments, the settling timewas increased and the effect of waiting period on COD removal rate was investigatedand it was observed that removal efficiency could be obtained at waiting times suchas 38 and 48 hours. Since this waiting time might be problematic for the treatmentplant in terms of production frequency, after 2 hour settling period following Fentonoxidation, the COD removal rate can be increased by contacting the water withzeolite. However, contact with zeolite which seems effective for decreasing settlingperiod should be applied after the repeatability of the experiments were checked andconfirmed.Keywords: Fenton?s oxidation, optimization, pharmaceutical wastewaterAdvisor: Assist. Prof. Dr. Selim Sanin, Hacettepe University, Environmental Sciences.iv