Hastane atıksularının karakterizasyonu ve arıtım alternatiflerinin incelenmesi

Bu tez çalışmasının amacı özellikleri çok iyi bilinmeyen hastane atıksularının karakterizasyonunun ayrıntılı olarak geçekleştirilmesi ve farklı arıtım metotları ile bu atıksuların arıtılabilirliliğinin araştırılmasıdır. Bu kapsamda çalışmalar iki ana başlık altında yürütülmüştür. Birinci aşamada; kapsamlı bir karakterizasyon çalışması gerçekleştirmek için hastane atıksuyunun fizokimyasal, mikrobiyolojik ve ekotoksikolojik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca hastane atıksuyunda bulunan mikrokirleticiler tespit edilerek bu mikrokirleticilerle ilgili toksisite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Hastane atıksuyunda fizikokimyasal özelliklerinin belirlenmesi için pH, iletkenlik, klorür, AKM, KOİ, BOİ5, TOK, TKN, NH4-N, ortofosfat, AOX, toplam fenol ve yüzey aktif madde parametrelerinin saatlik, günlük, aylık ve mevsimsel değişimleri 2 yıl süreyle belirli aralıklarla alınan numelerde incelenmiş ve ortalama konsantrasyonları ile standart sapma değerleri tespit edilmiştir. Ayrıca toplam fosfor, toplam azot ve ağır metaller 1 yıl süresince izlenerek ortlama konsantrasyonları ve standart sapma değerleri belirlenmiştir. Hastane atıksuyunun mikrobiyolojik özelliklerini belirlemek amacıyla yaklaşık 2 yıl boyunca alınan numunelerde; Toplam Koliform, Entroccocci, Staphylococci, Salmonella ve Pseaudomonas aeruginosa analizleri gerçekleştirilerek ortalama değerleri belirlenmiştir. Bunun yanı sıra Toplam Bakteri analizleri yapılarak, hastane atıksuyunda en baskın türün Toplam Koliform bakterileri olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bakteriyel populasyon değişimi saatlik, günlük, aylık ve mevsimsel bazda yaklaşık 2 yıl boyunca izlenmiştir. Hastane atıksularının ekotoksikolojik özelliklerinin belirlenmesi için genotoksisite, mutajinite ve 2 farklı akut toksisite testleri gerçekleştirilmiş ve hastane atıksuyunun günlük ve mevsimsel toksisite özelliklerinin değişimi izlenmiştir. Hastanedeki faaliyetlere bağlı olarak atıksuya gelen kirleticiler ve yoğunlukları farklılık gösterdiği için farklı günlerde farklı toksik etkiler gözlenirken alınan her numunenin genotoksik ve/veya mutajenik ve/veya akut toksik özelliği gösterdiği tespit edilmiştir. Hastane atıksuyunda Paracetamol, Diclofenac, Naproxen, Ciprofloxacin, Ampicilin, Carbamazepine, Siklofosfamid, Warfarin, Carbaryl, Tris(2butoxyethyl)phosphate mikrokirleticilerinin konsantrasyonları 1 yıl süreyle izlenerek ortalama konsantrasyonları tespit edilmiş ve standart sapma değerleri hesaplanmıştır. Bununla birlikte mikrokirleticilerin aylık ve mevsimsel değişimi de incelenmiştir. Mikrokirleticilerle yapılan Muta toksisite testlerine göre Paracetamol, Ciprofloxacin, Carbamazepine, Ampicilin ve Siklofosfamid parametrelerinin hastane atıksuyunda tespit edilen konsantrasyonlarının mutajeniteye sebep olabileceği belirlenmiştir. Ayrıca Daphina Magna akut toksiste testi sonuçlarına göre Carbamazepine, Ciprofloxacin, Paracetamol, Ampicilin ve Siklofosfamid için EC50 değerleri sırasıyla 56 g/L, 10 g/L, 32 g/L, 32 g/L ve 18 g/L olarak belirlenmiştir. İkinci aşamada ise; hastane atıksularının arıtılabilirlilik çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Arıtım çalışmalarında, süperkritik su oksidasyonu ve membran biyoreaktör yöntemleri kullanılmıştır. Hastane atıksuyunun laboratuar ölçekli süperkritik su oksidasyonu reaktörü ile arıtım çalışmasında farklı reaksiyon sıcaklıkları ve süreleri denenerek optimum işletme şartları 450 C, 60 /sn ve % 100 oksidant oranı olarak belirlenmiştir. Özellikle AOX ve mikrokirleticiler gibi biyodegradasyona dirençli parametrelerde yüksek giderimler sağlanmıştır. Ayrıca arıtım sonrasında hiçbir bakteri türü tespit edilmemiştir. İlave bir arıtım adımına gerek kalmadan mikrokirleticiler için yüksek giderim verimleri elde edilmiş ve % 72-99 arasında belirlenmiştir. Ayrıca KOİ, BOİ5, AKM, TKN ve TN parametreleri için %86- 92 arasında giderim verimleri tespit edilmiştir. Laboratuvar ölçekli MBR sistemi ile yapılan arıtma çalışmaları, 30 gün çamur yaşında sentetik hastane atıksuyu ile gerçekleştirilmiştir. MBR sisteminde hastane atıksuyunda tespit edilen Paracetamol, Ciprofloxacin, Carbamazepine, Ampicilin, Diclofenac, Carbaryl, Siklofosfamid, Naproxen, Warfarin, Tris(2butoxyethyl)phosphate ile AOX, KOİ BOİ5, TKN, NH3-N, fosfor giderimleri izlenmiştir. Ayrıca membran tıkanma özelliklerinin belirlenmesi için TMP değerleri takip edilmiştir ve kritik akı çalışmaları gerçekleştirilmiştir. AOX ve KOİ için ortalama giderim verimleri sırasıyla % 32 ve %95 olarak tespit edilmiştir. Paracetamol için ortalama giderim verimi %90 olarak belirlenmiştir ve diğer mikrokirleticilerin giderim verimleri reaktörlerin işletildiği sürede çok salınım göstermiştir. Sonuç olarak; hastane atıksuları toksik özellik gösteren ve özel kirleticiler içeren bir atıksu kaynağı olup, arıtılması gerekmektedir. MBR'lerin tek başına hastane atıksuyundaki mikrokirleticilerin giderimi için yeterli olmadığı ve ilave yöntemlere ihtiyaç duyulduğu görülmüştür. SCWO ile elde edilen yüksek giderim verimleri ilave bir arıtımın gerekmediğini göstermiştir. Ancak tam ölçekli uygulamaları için fizibilite çalışmalarının yapılması gerektiği belirlenmiştir.