İlaç endüstrisi formülasyon ve antibiyotik atıksularının biyolojik arıtılabilirliğinin artırılması
Enhancement of biodegradability of the pharmaceutical industry formulation and antibiotic wastewaters
Yazar: BEYZA SAMUK
Danışman: PROF. DR. OLCAY TÜNAY
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Antibiyotikler = Antibiotics ; Biyolojik arıtma = Biological treatment ; Formülasyon = Formulation ; Kimyasal oksidasyon = Chemical oxidation ; İlaç endüstrisi = Pharmaceutical industry

Özet:
İlaç endüstrisi formülasyon altkategorisi atıksulan, farmasötik aktif bileşikler üretildikten sonra kullanıcıya sunulmak üzere uygun dozajlarda tablet, kapsül, sıvı veya merhem şeklinde formüle edilmesi işlemlerinden meydana gelmektedir. Bu nedenle formülasyon altkategorisinden oluşan atıksuların ürüne bağlı olarak kaynaklarının, miktarlarının ve karakterinin belirlenmesi önem taşımaktadır. Antibiyotik üretiminden kaynaklanan atıksuların diğer üretimlerden meydana gelan atıksulardan en önemli farkı antibiyotiğin, bulaşıcı hastalıkların tedavisinde kullanılmasından dolayı, mikroorganizmaları öldüren yapıya sahip olmasıdır. Dolayısıyla antibiyotik üretimi esnasında oluşan atıksular zehirlilik etkisi nedeniyle doğrudan biyolojik arıtma işlemine tabi tutulamamaktadır. Bu çalışmada ilaç endüstirisi formülasyon altkategorisinde kaynak bazında, Lak Tablet, Tablet, Likit ve Antibiyotik üretimlerinden meydana gelen atıksuların ürün esas alınarak miktarının belirlenmesi, karakterizasyon çalışmasının yapılması ve bu atıksuların antılabilirliğinin incelenmesi hedeflenmiştir. İlk aşamada, Tablet, Lak Tablet, Likit ve Antibiyotik üretiminde meydana gelen atıksular herbir atıksu kaynağı dikkate alınarak belirlenmiştir. Bir kısmı ise proses atıksuyunu temsil edecek şekilde sentetik olarak hazırlanmıştır. İkinci aşamada, ürün yapımında kullanılan hammadde ve katkı maddeleri dikkate alınarak tespit edilen kirletici parametreler çerçevesinde, herbir ürünün atıksu karakterizasyonu belirlenmiştir. Üçüncü aşamada ise herbir ürün için belirlenen atıksu karakterine bağlı olarak arıtılabilirlik çalışmaları yürütülmüştür. Çalışmanın planlanmasında merkezi biyolojik antılabilirlik oluşturmaktadır. Bu çerçevede bazı atıksuların biyolojik antılabilirliği zor olduğu için ön işlemlere tabi tutulmuşlardır. Bir kısmı ise direkt kimyasal arıtma ile arıtılmıştır. Sonuç olarak, herbir ürün için ayrı ayrı yapılmış karakterizasyon ve arıtılabilirlik çalışmaları ile herbir ürünün atıksu miktan belirlendiğinden yaratacağı problemler önceden değerlendirilip uygun çözümler üretilmesine imkan sağlanacaktır. Çalışma esnasında arıtılabilirlik çalışmaları 3 kademede yapılmıştır. Ön işlemsiz biyolojik arıtmaya verilen atıksular: Likit ve Lak Tablet üretiminden kaynaklanan atıksular doğrudan biyolojik arıtmaya verilmişlerdir. Lak Tablet üretiminden meydana gelen atıksularda, 0.009-0.016 grKOİ/grUAKM.gün'lük organik yüklemelerde yaklaşık % 40-65 arasında KOİ giderme verimi elde edilmiştir. Likit üretiminden meydana gelen atıksularda, yaklaşık 0.6 grKOİ/grUAKM.gün'lük organik yüklemeye kadar % 87'ye varan KOİ giderim verimleri elde edilmiştir. Her iki ürün gubu atıksuyunda da 500-1000 mg/1 arasında kalnıtı olarak kabul edebileceğimiz bir KOİ kaldığı görülmüştür. Ön işlem sonrası Biyolojik antılabilirlik çalışmaları: Ön işlemsiz biyolojik antılabilirlik deneylerinde istenilen verim elde edilemediği için, Lak Tablet ve Tablet üretiminden meydana gelen atıksular için ön arıtma işlemler olarak ozon ile oksidasyon ve ozon ile katalitik oksidasyon deneyleri yapılmıştır. Ancak ön işlem uygulanarak yürütülen biyolojik antılabilirlik deneyleri sonucunda, içerisinde biyolojik olarak aynşamayan organik madde ihtiva eden atıksu numunelerinde, yaklaşık 400 -800 mg/1 civarında bir KOİ değeri elde edildiği görülmektedir. Son adım olarak Antibiyotik numuneleri için zehirliliği gidermek amacıyla alkali hidroliz deneyleri yürütülmüştür. Bu işlem sonucunda atıksu karakterlerinde belirgin bir farklılık göze çarpmamaktadır. Söz konusu numuneler için biyolojik arıtılabilirliği artırmak üzere ozon ile oksidasyon ve ozon ile katalitik oksidasyon deneyleri yürütülmüştür. Yürütülen deneyler sonucunda yaklaşık % 50 civarında KOİ giderim verimi elde edildiği görülmüştür. Fakat BOİ5/KOİ oranında biyolojik arıtılabilirilik açısından istenen değerlere ulaşılamamıştır. Son olarak da Fenton reaktifi ile oksidasyon çalışmaları yürütülmüştür. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, elde edilen düşük KOİ değerlerinden dolayı, Fenton reaktifi ile oksidasyonun biyolojik arıtılabilirliği artırmak için değil, direkt arıtma olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Pharmaceutical industry formulation wastewaters occur during the formulation of active components as tablet, capsule, liquid and ointment. For this reason the determination of the character, quantity and origins of the pharmaceutical industry formulation wastewater is highly important. The most important difference between the wastewater caused by the antibiotic production and other productions is the structure of antibiotic, since it is used for the treatment of infectious diseases that kills the microorganism through inhibiting the cell wall. Biological treatment process cannot be directly applied to the wastewater produced during the production of antibiotic because of the poisonous effect of the antibiotic The goal of this work is the source-based quantity determination, characterization and investigation of the treatability of the wastewater produced during the production of lacque tablet, tablet, liquid and antibiotic in pharmaceutical industry formulation First of all the wastewaters of lacque tablet, tablet, liquid and antibiotic are separately determined according to the sources. Some samples were prepared syntheticlly represent the process wastewaters. At the second step, characterization of all production wastewaters was made by selecting the main polluting parameters based on the chemicals used in production. At the third step, treatability studies were applied to all type of wastewaters. Biological treatability was the main part of the studies. Some of the wastewaters were not suitable for biological treatment for which preliminary treatment applications are applied to that kind of the wastewaters and some of wastewaters were directly treated chemically. Consequently, by making characterization and treatability studies quantities of wastewaters were determined for all kind of production the solutions to the problemswere tried to be predicted. It was determined that direct biological treatability results are not satisfactory for lacque tablet and tablet wastewaters. To increased the efficiency of biological treatment, ozonation and catalytic ozonation and the Fenton oxidation process were applied before biological treatment to these wastewaters. Biological treatment reduced the initial COD values of liquid production wastewaters with 85-87 % efficiency. By appling the Fenton oxidation prosesses to the antibiotic wastewaters COD values were reduced with high efficiency and it was concluted that Fenton oxidation can be conceived as the main treatment.