Atık çamur ve çıkış sularında endokrin bozucu maddelerin kontrolü
Control of endocrine disrupting substance in sludge and effluents
Yazar: CEMAL EMRE GÖKÇE
Danışman: PROF. DR. SEMİHA ARAYICI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Günümüzde, dünyada ve ülkemizde gelişen teknoloji ve sanayileşmenin sonucu olarak arıtma tesislerinin sayısı artmaktadır. Bu durum arıtma tesislerine gelen atıksuyun ve oluşan arıtma çamurlarının özelliklerinin daha detaylı analiz edilmesi gerekliliğini doğurmaktadır. Son yıllarda atıksular ve arıtma çamurlarında bulunan endokrin bozucu maddelerle ilgili çalışmalar ve bu maddelerin çevre ve halk sağlığı üzerindeki etkileri dikkat çekmektedir. Endokrin bozucu maddelerden olan ve canlı yapısında doğal olarak bulunan östrojenik hormonlardan 17ß-estradiyol ve östron, ekolojik denge açısından büyük bir öneme sahiptir.Bu çalışmada, arıtma tesisi çıkış suları ile atık çamurlarında önemli miktarlarda bulunan endokrin bozucu maddelerin kontrolüne yönelik, 17ß-estradiyol ve Östronun mevcut durumunun belirlenmesi sonrasında giderim yöntemleri araştırılmıştır. Bu amaçla yürütülen tez çalışmasının, içme suyu kaynaklarından ve arıtma tesisi giriş-çıkış sularından alınan örneklerde östrojenik hormonların (17ß-estradiyol ve östron) analizleri yapılarak mevcut durum belirlenmiş, sonrasında da östrojenik hormonların giderimine yönelik adsorpsiyon ve ozonlama çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca arıtma çamurlarından yeraltı suyuna karışabilecek östrojenik hormon miktarları araştırılmıştır.

İçme suyu kaynaklarında ve arıtma tesisi giriş-çıkışlarında yapılan durum tespitlerinde, 17ß-estradiyol ve östron değerleri sırasıyla 37 ? 382 ng/L ve <1 ve 187 ng/L arasında iken arıtma çamurlarında bu değerler sırasıyla 38 ? 156 ng/L ve 2 ? 54 ng/L arasında ölçülmüştür.Endokrin bozucu maddelerin giderimine yönelik olarak adsorpsiyon ve ozonlama çalışmalarında, 17ß-estradiyol ve östron için giderim verimleri, adsorpsiyon izotermleri ile kinetik değerleri ve termodinamik çalışmaları yapılmıştır. Adsorpsiyon çalışmalarında % 90 ve üzerinde giderim verimi elde edilerek izoterm hesaplamaları yapılmış, adsorpsiyonun Freundlich izotermine uyduğu, kinetik hesaplamalar sonucunda ise 2. dereceden hız denklemlerine uygun olduğu görülmüştür. Adsorpsiyon, termodinamik açıdan incelendiğinde, ?G Gibbs Serbest enerjisi negatif, entalpi ve entropi değişimleri ise pozitif olarak hesaplanmıştır. Ozonlama ile ise giderim verimi % 95 ve üzerinde olmuştur. Yeraltı suyuna karışabilecek östrojenik hormon miktarlarının tespit edilmesine yönelik çalışmada; nisan, mayıs ve ekim aylarındaki yağış miktarları için sırasıyla toplamda 69,02 µg/m2; 36,2 µg/m2 ve 111,7 µg/m2 17ß-estradiyolün ve 27,13 µg/m2; 10,1 µg/m2 ve 45,8 µg/m2 östronun, çamurdan çözünerek alt tabakalara geçtiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, treatment plants have been increasing due to the advancing technology and industrialization throughout Turkey and the world. This situation brings along the requirement to analyze the features of the wastewater of treatment plants and treatment sludge in a more detailed way. In recent years, it has been remarkable to see studies conducted on endocrine disrupting substances in wastewaters and treatment sludge and the effects of these substances on environment and public health.  Being one of the estrogenic hormones which are endocrine disrupting substances and found naturally in organisms, 17ß-estradiol and estrone is highly important for ecological balance.   This study investigates removal methods for endocrine disrupting substances found in tail water of treatment plants in large amounts following the determination of the current situation of 17ß-estradiol and estrone. To that end, in the thesis study; estrogenic hormones (17ß-estradiol and estrone) are analyzed by means of the samples taken from drinking water springs and influent-tail waters of treatment plants and the current situation is determined. Then, adsorption and ozonizing studies for the removal of estrogenic hormones are conducted. In addition, the amounts of estrogenic hormones that can be mixed up in the underground water from sludge are investigated.   

In the assessment of drinking water springs and inflow/outlet of treatment plants, it has been found that the values of 17ß-estradiol and estrone are 37 ? 382 ng/L and <1 and 187 ng/L respectively; sludge values are 38 ? 156 ng/L and 2 ? 54 ng/L respectively.In the adsorption and ozonation studies for the removal of estrogenic hormones, removal efficiencies, adsorption isotherms, kinetic values and thermodynamic studies have been conducted for 17ß- estradiol and estrone. In adsorption studies, isotherm calculations are made with 90% and over removal efficiency and it is seen that the adsorption is in conformity with Freundlich isotherm. Following the kinetic calculations, it is also seen that the adsorption is in conformity with the second-order rate equations. Following the analysis of the adsorption thermodynamically,  ?G Gibbs Free energy is found to be positive; enthalpy and entropy variations are found to be positive. The removal efficiency has reached 90% and over with ozonation.In the study conducted to detect the amount of the hormone that can be mixed up in underground water, it is detected that in the rains of  April, May and September, a total of 69,02 µg/m2; 36,2 µg/m2  and 111,7 µg/m2 17ß-estradiol and 27,13 µg/m2; 10,1 µg/m2 and 45,8 µg/m2 estrone; respectively, dissolved from the sludge and penetrated into underground.