Ardışık modifiye pirit-fenton ve biyolojik arıtım sistemleri ile klorlu fenol bileşiklerinin arıtımı
Sequential treatment of chlorophenolic compounds with modified pyrite-fenton and biological methods
Yazar: İREMSU KAPLAN
Danışman: DOÇ. DR. NİLGÜN AYMAN ÖZ
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İlaç, kâğıt gibi çeşitli endüstriyel atıksu akımlarında bulunan klorofenolik bileşikler, biyolojik atıksu arıtma sistemlerine toksik etki göstermektedir. Biyolojik atıksu arıtma sistemlerinden önce ön arıtım metotlarının uygulanması, atıksuların toksisitesini azaltmak için kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, modifiye edilmiş pirit-Fenton metodu ile ön işlem görmüş klorofenolik (CP) bileşikler (2-klorofenol, 4-klorofenol, 2,3-diklorofenol, 2,4-diklorofenol ve 2,4,6-triklorofenol) içeren sentetik atıksu, aerobik ve anaerobik seri reaktörlere beslenmiştir. Deneyler klorofenollere aklime ve aklime olmayan çamurlarla yürütülmüştür. Klorofenollere pirit-Fenton ön arıtımı uygulanarak biyolojik reaktörlere beslendiğinde elde edilen sonuçlar, ön arıtım uygulanmadan reaktörlere beslendiğinde bulunan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca sadece biyolojik olarak ayrışabilir karbon kaynağı içeren bir şahit reaktör de aerobik ve anaerobik şartlarda işletilmiştir. Kesikli reaktör sonuçları biyolojik reaktörlerin ön arıtılmış CP'nin türüne bağlı olarak değiştiğini göstermiştir.Tek bağlı klorlu bileşiklerin pirit-Fenton prosesi ile ön arıtımlı ve ön arıtımsız sonuçları arasında belirgin fark gözlenmezken, iki bağlı ve üç bağlı klorlu bileşiklerde pirit-Fenton ön arıtımın gerekli olduğu belirlenmiştir. Anaerobik aklime olmamış biyokütle ile yapılan kesikli deneylerde ön arıtımsız reaktörde %3 KOİ verimi elde edilirken, aynı şartlarda işletilen pirit-Fenton ön arıtımlı reaktörde %86 KOİ giderim verimi elde edilmiştir. Aerobik aklime olmamış ön arıtımsız reaktörlerde (2,4-DCP ile işletilen reaktör hariç) biyokütle parçalanmasından dolayı KOİ artışı mevcuttur. Aerobik aklime olmuş biyokütle ile ön arıtımsız işletilen reaktörlerde iyi bir KOİ giderim verimi elde edilmiştir. Ancak pirit-Fenton ön arıtım sonrası aklime biyokütle ile işletilen reaktörlerde verim daha da yükselmektedir.
Sonuçlar genel olarak incelendiğinde, pirit-Fenton ön arıtımının CP içeren atıksuyun toksisitesini azalttığını ve bu prosesin toksik organik atıksuları arıtan aerobik ve anaerobik biyolojik sistemlere etkili bir biçimde entegre edilebileceğini göstermektedir.

Anahtar sözcükler: Klorofenol, Pirit-Fenton, Biyolojik, Aerobik, Anaerobik, Ön arıtım.

Abstract:
Chlorophenolic compounds, which are found in several industrial wastewater streams including pharmaceutical, paper etc., are toxic and recalcitrant to biological wastewater treatment systems. The implementation of pretreatment methods prior to biological wastewater treatment can be used to decrease the toxicity of the effluents. In this study, synthetic wastewater, which contain pretreated chlorophenolic (CP) compounds (2-chlorophenol, 4-chlorophenol, 2,3-dichlorophenol, 2,4-dichlorophenol, 2,4,6-TCP) by modified fenton-Pyrite method, are fed to aerobic and anaerobic batch reactors. The results of biological reactors fed with pretreated with pyrite-Fenton method was compared with control reactors including CPs which are not pretreated. Blank reactors fed with only a biodegradable carbon source were also operated under aerobic and anaerobic conditions. The batch experiments show that the response of biological reactors to pretreated synthetic wastewater highly depends on the type of CP compounds. It has been found that pyrite-Fenton pretreatment for biological reactors is more effective for dichlorophenols and trichlorophenols compared to monochlorophenols. In anaerobic batch experiments carried out with unacclimated anaerobic biomass, 3% COD removal efficiency was obtained in the reactor fed with chlorophenols, while 86% COD removal efficiency was obtained in the reactor fed with the synthetic wastewater containing pretreated chlorophenols by using pyrite-Fenton method. In aerobic reactors seeded with unacclimated biomass, an increase in COD was detected due to the cell disruption in all reactors fed with chlorophenols except the reactor fed with 2,4-DCP. In the aerobic reactors which were seeded with acclimated sludge and operated with pretreated chlorophenols, the COD removal efficiency increased compared to the reactors seeded with unacclimated sludge. The application of pyrite-Fenton pretreatment to sysnthetic wastewater containing chlorophenols improved the efficiency of biological reactors. 
The overall results showed that pyrite-Fenton pretreatment decreases the toxicity of CP containing wastewater and the process can be effectively integrated to aerobic and anaerobic biological systems treating toxic effluents of industrial wastewaters as a pretreatment process.

Keywords: Chlorophenol, Pyrite-Fenton, Biological, Aerobic, Anaerobic, Pretreatment.