Sulardaki ilaç kalıntılarının aerobik ardışık kesikli reaktörlerle gideriminin optimizasyonu
Optimization of removal of drug residues in waters by aerobic sequencing batch reactors
Yazar: TOLGA BAHADIR
Danışman: PROF. DR. HANİFE BÜYÜKGÜNGÖR ; PROF. DR. MUSTAFA IŞIK
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İlaçlar günlük hayatın farklı alanlarında insanlar tarafından oldukça fazla tüketilmektedir. Bunların büyük bir kısmı insan idrarı ve dışkısıyla ya da doğrudan lavabolara dökülmesi sonucu kanalizasyon sistemleri ile atıksu artıma tesislerine kadar ulaşmaktadır. Bu kirleticileri arıtmak için klasik aktif çamur sistemleri, memran biyoreaktör, aktif karbon, ileri oksidasyon prosesleri, ultraviyole ışın, ozonlama ve sulak alanlar gibi birçok arıtma teknolojisi kullanılmaktadır.

Bu tez çalışmasında, havalı ardışık kesikli reaktör sisteminde ilaç etken maddelerini içeren atıksuyun arıtılması için en uygun işletme koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada sentetik olarak hazırlanan evsel atıksu içerisine, Karbamazepin, Kafein, Naproksen, Parasetamol ve Amoksilin etken maddeleri kirletici olarak ilave edilmiştir. İşletme parametrelerinden olan hidrolik bekleme süresi ve çamur yaşının bu kirleticilerin giderim verimine olan etkisi araştırılmıştır. Reaktör ilk olarak 6, 12, 24, 36 ve 48 saatlik hidrolik bekleme sürelerinde işletilerek ilaçların giderim verimine etkisi ortaya konulmuştur.  Bunun sonucunda 24 saatlik hidrolik bekleme süresi en uygun işletme parametresi olarak belirlenmiştir. En yüksek giderim verimleri ortalama olarak, Kafein için %67 ve Parasetamol için ise %79 oranlarında elde edilmiştir. Karbamazepin, Naproksen ve Amoksilin için ise sırasıyla %8, %6 ve %24 oranlarında verim hesaplanmıştır. İkinci aşamada çamur yaşının ilaçların giderim verimine olan etkisi araştırılmıştır. Bunun için reaktör 5, 10, 15, 20 ve 30 günlük çamur yaşlarında işletilmiş ve 20 günlük çamur yaşı süresi en uygun işletme parametresi olarak belirlenmiştir. 20 günlük çamur yaşı işletme koşulları değerlendirildiğinde ortalama olarak Kafein için %77 ve Parasetamol için %81 oranında giderim verimleri elde edilmiştir. Karbamazepin, Naproksen ve Amoksilin için ise sırasıyla ortalama olarak %12, %22 ve %22 giderim verimleri elde edilmiştir.

Abstract:
Drugs are widely consumed by people in different areas of daily life. Most of these, arrive at wastewater treatment plants with sewage systems as a result of human urine and feces or directly spilling into sinks. Many treatment technologies such as classical activated sludge systems, membrane bioreactors, activated carbon, advanced oxidation processes, ultraviolet light, ozonation, and wetlands are used to treat these pollutants.

In this thesis, it is aimed to determine the optimum operating conditions for the treatment of wastewater containing drug active substances in an air sequential batch reactor system. In the study, Carbamazepine, Caffeine, Naproxen, Paracetamol, and Amoxicillin active substances were added as pollutants into the synthetically prepared domestic wastewater. The effect of hydraulic retention time and sludge retention time which are operating parameters, on the removal efficiency of these pollutants were investigated. Firstly, the reactor was operated at 6, 12, 24, 36, and 48 hours hydraulic retention times and its effect on the removal efficiency of the drugs was demonstrated. As a result, the hydraulic retention time of 24 hours was determined as the most suitable operating parameter. The highest removal efficiencies were obtained 67% for Caffeine and 79% for Paracetamol on average. 8%, 6%, and 24% efficiency rates were calculated for Carbamazepine, Naproxen, and Amoxicillin, respectively. In the second stage, the effect of sludge retention time on the removal efficiency of the drugs was investigated. For this, the reactor was operated at 5, 10, 15, 20, and 30 days sludge retention times and 20 days was determined as the most appropriate operating parameter. When the 20 day sludge retention time operating conditions were evaluated, removal efficiencies of 77% for Caffeine and 81% for Paracetamol were obtained on average. On the other hand, average removal efficiencies of 12%, 22%, and 22% were obtained for Carbamazepine, Naproxen, and Amoxicillin, respectively.