Medikal laboratuvarlarından kaynaklanan atıksuların ve sıvı atıkların yönetimi.
Management of wastewater and liquid waste from medical laboratories.
Yazar: İRFAN BAŞTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. GAMZE VARANK ; DR. SELDA MURAT HOCAOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Cevap yüzey yöntemi = Response surface methodology ; Fenton = Fenton ; Sodyum azid = Sodium azide

Özet:
Bu çalışmada, oldukça toksik özellik gösteren medikal laboratuvar kaynaklı atıksuların uzun dönemli karakterizasyonu yapılarak yaygın olarak kullanılan ileri oksidasyon proseslerinden ozonlama ve Elektro-Fenton (EF) perosesleri ile arıtılabilirliği araştırılmıştır. Proses değişkenlerinin proses verimleri üzerine etkisini ve değişkenlerin birbirleriyle etkileşimlerini belirlemek için cevap yüzey yöntemlerinden biri olan merkezi kompozit dizayn uygulanmıştır. Buna ilave olarak medikal laboratuvarda oluşan sıvı atıklar, detaylı olarak incelenmiş, tehlikeli atık sınıfına girenler belirlenmiş, iş sağlığı ve güvenliği çalışması gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda medikal laboratuvar atıksularının, KOİ bakımından kuvvetli evsel atıksu olarak nitelendirilebileceği, diğer fizkokimyasal parametreler ile mikrokirletici konsantrasyonu bakımından hem evsel hem de hastane atıksularına kıyasla düşük konsantrasyonlara sahip olduğunu belirlenmiştir. Medikal laboratuvar atıksularının yüksek toksisiteye sebep olmasının en önemli nedenlerinden birinin atıksuda çok yüksek konsantrasyonda bulunan sodyum azid olduğu tespit edilmiştir. 
EF ve ozonlama prosesleri deneysel çalışmaları, ön çalışmalarda belirlenen işletme parametreleri değer aralıklarında gerçekleştirilmiş, deneysel çalışma sonucunda model yardımıyla maksimum giderim verimlerinin elde edildiği optimum şartlar belirlenmiştir. Her iki proses için de model tarafından tahmin edilen giderim verimleri ile deneysel olarak elde edilen giderim verimlerinin birbirine yakın olması model uygunluğun göstergesi kabul edilmiştir. EF prosesi ile optimum şartlar altında deneysel olarak elde edilen KOİ, BOİ5 ve toksisite giderim verimleri sırasıyla %53,4, %41,2 ve %99,5 olarak; ozonlama prosesi ile KOİ, BOİ5 ve toksisite giderim verimleri ise sırasıyla %50,6, %43,2 ve %99,9 olarak bulunmuştur. EF prosesi ile optimum şartlarda gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda giderim verimleri Cephalexin, Ciprofloxacin ve Clarithromycin için sırasıyla %99,1, %98,7 ve %99,4 olarak, ozonlama prosesi ile optimum şartlarda gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda giderim verimleri Cephalexin, Ciprofloxacin ve Clarithromycin için sırasıyla %99,5, %98,3 ve %99,6 olarak belirlenmiştir. Toksisiteye önemli derecede katkı sağlayan sodyum azid giderimi ise EF ve ozonlama prosesleri için sırasıyla %98,9 ve %99,6 olarak elde edilmiştir. Tüm model korelasyon katsayıları %80'in üzerinde bulunmuştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, EF ve ozonlama proseslerinin arıtımında ve atıksu toksisitesini gidermede etkili prosesler olduğunu ve cevap yüzey metodunun proses optimizasyonu için uygun bir araç olduğunu göstermiştir. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen sıvı atık yönetimi çalışmalarında, medikal laboratuvarda kullanılan 14 kimyasaldan 11'inin tehlikeli sıvı atık sınıfında yer aldığı belirlenmiştir ve bu sıvı atıklar ayrı toplanması gerekliliği ortaya konulmuştur. İş sağlığı ve güvenliği kapsamında gerçekleştirilen risk değerlendirme çalışması ile ksilen, etil alkol ve trifloroasetik asit kaynaklı oluşan sıvı atıkların, önemli risk skoruna sahip olduğu, diğer sıvı atıkların ise olası risk içerdiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the long-term characterization of medical laboratory-sourced wastewaters with highly toxic properties was made and the treatability of these wastewaters was investigated by ozonation and Electro-Fenton (EF) processes, which are widely used advanced oxidation processes. Central composite design, one of the response surface methods, was applied to determine the effect of process variables on process efficiencies and the interaction of variables with each other. Additionally, liquid wastes generated in the medical laboratories were examined in detail, the ones included in the hazardous waste class were determined, and an occupational health and safety study was carried out. As a result of the characterization studies, it has been determined that medical laboratory wastewater can be characterized as strong domestic wastewater in terms of COD, but had lower concentrations of other physicochemical parameters and micro-contaminants compared to domestic wastewater and hospital wastewater. It has also been determined that one of the most important reasons why medical laboratory wastewater causes high toxicity is the presence of sodium azide in wastewater at high concentration levels.
Experimental studies of EF and ozonation processes were carried out within the value ranges of operating parameters determined in preliminary studies. The optimum conditions at which maximum removal efficiencies obtained were determined with the help of the  model obtained as a result of the experimental studies. The proximity of removal efficiencies estimated by the model and the removal efficiencies obtained experimentally for both processes is accepted as an indicator of model fitness. COD, BOD5 and toxicity removal efficiencies obtained experimentally under optimum conditions with the EF process were measured veya calculated as 53.4%, 41.2% and 99.5%, respectively; COD, BOD5 and toxicity removal efficiencies with the ozonation process were found to be 50.6%, 43.2% and 99.9%, respectively. In experimental studies performed with EF process under optimum conditions, removal efficiencies were determined as 99.1%, 98.7% and 99.4% for Cephalexin, Ciprofloxacin and Clarithromycin, respectively. In experimental studies performed with the ozone process under optimum conditions, removal efficiencies were determined as 99.5%, 98.3% and 99.6% for Cephalexin, Ciprofloxacin and Clarithromycin, respectively. Sodium azide removal, which contributes to toxicity significantly, was achieved at 98.9% and 99.6% for EF and ozonation processes, respectively. All model correlation coefficients were found to be above 80%. The results obtained from the study showed that EF and ozonation processes were effective processes in the treatment and removal of wastewater toxicity, and the response surface method is a suitable tool for process optimization. In the liquid waste management studies carried out within the scope of the study, it has been determined that 11 of the 14 chemicals used in the medical laboratories were in the hazardous liquid waste class and the collection of these liquid wastes is necessary. With the risk assessment study carried out within the scope of occupational health and safety, it was determined that liquid wastes originating from xylene, ethyl alcohol and trifluoroacetic acid have significant risk scores, while other liquid wastes contain possible risks.