Anaerobik/aerobik sistemlerle tekstil boyar maddelerinin ve atık

Azo boyaların bakteriyal biyolojik yıkımı genellikle iki basamakta olur. Birinci basamakta, boyaların azo bağlarının kırılması sonucunda renksiz ama potansiyel olarak tehlikeli aromatik aminler açığa çıkmaktadır. İkinci basamakta aromatik aminlerin yıkımı gerçekleştirilmektedir. Azo boya indirgenmesi anaerobik koşullarda olurken aromatik aminlerin bakteriyal yıkımı aerobik koşullarda olmaktadır (Şekil 2.2). Anaerobik ve aerobik şartların birleştirildiği atık su arıtma sistemlerinde atık sudan azo boya uzaklaştırılması yapılmıştır. Azo boya içeren atık suların arıtımda birleşik, zincirleme ve entegre edilmiş anaerobik-aerobik biyoreaktörler kullanılan pek çok çalışma vardır [13].

Anaerobik/aerobik yıkımın ilk aşamasında anaerobik biyofiltre ile Dispers Mavi 19 boyası aminlere biyotransforme edilirken, 72 saatte % 95’den fazla renk giderimi elde edilmiştir. Açığa çıkan aminler, aerobik biyofiltre sisteminde 24 saatte % 65 oranında yıkılmıştır [94].

Reaktif Kırmızı 195 boyası Türk tekstil sanayinde sıkça kullanılan bir boyadır. Bu boyayı içeren sentetik atık suyun anaerobik-aerobik ardışık reaktör sisteminde arıtımı araştırılmıştır. Anaerobik reaktörde Alcaligenes faecolis ve Commomonas

acidourans kültürlerinden oluşan ve PDW olarak adlandırılan anaerobik bakteri kültürü

kullanılırken aerobik reaktörde aktif çamur kültürü kullanılmıştır. Her iki arıtımında da ortama karbon kaynağı olarak melas ilave edilmiştir. Atık suyun anaerobik reaktörde renginin giderimi, reaktörde kalma süresine bağlı olarak artmıştır. Anaerobik mikroorganizmalar yüksek boya konsantrasyonlarını tolere edebildiği fakat aerobik olanların tolere edemediği rapor edilmiştir. Bu muhtemelen yüksek boya

konsantrasyonun aerobik organizmalar üzerine toksik etkisinden dolayıdır. Anaerobik işlemde rengin % 85’i, aerobik arıtımda ise sadece % 15’i giderilmiştir. Toplam KOİ giderimi ise en yüksek % 88 olarak saptanmıştır [84].

Şekil 2.2. Azo boyaların anaerobik/ aerobik arıtımı ve aromatik aminlerin yıkımı

Reaktif boya içeren tekstil suyun arıtımı için volkanik taşlarla doldurulmuş ardışık kesikli reaktör sisteminde anaerobik arıtım sonrası atık suyun spektrofotometrik analizinde aminlerin varlığına dayalı olarak yeni bir pik tespit edilmiş ve aerobik arıtım işlemini sonrası aminler yıkılmış ve ayrıca toksisite düşmüştür. Süreç sonunda renk % 96 oranında giderilmiştir [95].

Mono, di ve bakır kompleks vinilisulfon reaktif azo boyalardan oluşan suni tekstil atık suyunun rengi ve KOİ’sinin ardışık anaerobik ve aerobik reaktörde karışık bakteri kültürü ile giderimi çalışmasında azo boyaların rengi anaerobik koşullarda giderilirken açığa çıkan metabolitlerin biyolojik yıkımı gerçekleşmemiştir. Fakat bu metabolitlerin yıkımı aerobik arıtımda biyolojik yıkımla veya otooksidasyonla olmuştur. Diazo boya olan Remazol Siyah B boyasının yıkımı monoazo boya olan Remazol

Brillant Turuncu 3R ve Remazol Brilliant Viyolet 5R’den daha yavaş olmuştur. Azo boyaların renginin giderimini boyanın moleküler ağırlığı, yan grupların varlığı, azo ve hidroksi gruplar arasındaki hidrojen bağları etkilemektedir [96].

Gerçek atık su kullanılan anaerobik reaktör çalışmasında PDW olarak adlandırılan fakültatif anaerobik bakteriler metal parçalara tutuklanmış ve ortama atık su dışında ek maddeler ilave edilmeden 24 saatte atık suyun renginin % 60’ı anaerobik arıtımda giderilmiştir. KOİ aerobik arıtımda daha fazla giderilirken, havalandırma süresi ihtiyacı da kısalmıştır [97].

Asidik yünlü boyama atık suyunun renginin giderimi yukarı akışkan anaerobik çamur reaktöründe ve aerobik karıştırmalı tank tipi reaktörde test edilmiş ve atık suya glukoz, NaHCO3 ve azo boyalar ilave edildikten sonra anaerobik arıtım

gerçekleştirilmiştir. 17 saatlik uzun bir anaerobik inkübasyondan sonra renk % 81-96 ve KOİ % 51-84 oranında giderilmiştir. Atık suyun her iki reaktörde arıtımdan sonra en yüksek renk giderimi % 97 olurken KOİ en yüksek % 87 oranında giderilebilmiştir. Anaerobik basamakta üretilen aromatik aminler aerobik basamakta mineralize edilmiştir [98]. Aynı reaktör sistemi ile Direkt Kırmızı 28 boyasının da rengi giderilmiştir. Anaerobik arıtımında renk etkili bir şekilde giderilirken KOİ hem anaerobik hem de aerobik koşullarda giderilmiştir. Sistemden çıkan sular HPLC’de ve gaz kromatografisi- kütle spektrumunda analiz edilerek ortamda oluşan ara ürünler tespit edilmeye çalışılmış ve boyanın tamamen mineralize olduğu saptanmıştır. Yapılan farklı toksisite testlerine göre boyanın toksisitesinde belirgin azalmalar olduğu bildirilmiştir [99].

Hollanda’da 1999 yılında ilk kez bir tekstil fabrikasının boyama ve beyazlatma atık suyunu arıtmak için büyük ölçekli aerobik/anaerobik arıtma sistemi kurulmuştur. Bu süreçte rengin % 80-95’i giderilmiştir. Reaktif ve dispers boyalar içeren atık suyun rengi anaerobik olarak giderilirken vat, antrakinon ve indigoid boyalar içeren atık suyun rengi de esas olarak aerobik arıtımda giderilmiştir. Mikrotoks yöntemine göre ölçülen toksisite sonuçları göre anaerobik arıtımdan sonra aerobik arıtımda toksisite giderilebilmiştir. Boyanın renginin hem anaerobik (reaktif azo boyarların biyolojik indirgenmesi) hem de aerobik reaktörde (aromatik aminlerin mineralizasyonu) gerçekleştiği rapor edilmiştir [100].

Anaerobik/aerobik arıtımın bazı sınırlamaları vardır. Öncelikle anaerobik yıkım süreci daha yavaş olduğu için boyaların anaerobik yıkımı uzun sürede olmaktadır. Ayrıca anaerobik arıtımda yüksek miktarda biyokütleye ihtiyaç duyulmaktadır. Çünkü biyokütle miktarının az olduğu durumlarda daha düşük oranda renk giderimleri elde

edilmiştir. Azo boya indirgenmesi primer elektron kaynağına ihtiyaç duymaktadır. Bu elektron vericilerin (organik substratlar) konsantrasyonu ve tipi de önemlidir. Anaerobik arıtım sonrası oluşan aromatik aminlerin mineralizasyonu genellikle anaerobik şartlarda gerçekleştirilememektedir ve aerobik arıtımda aromatik aminlerin tümü de yıkılamamaktadır. Özellikle Reaktif Siyah 5 ve Reaktif Viyolet 5’in yıkım ürünlerinin aerobik olarak yıkılamadığı HPLC ölçümlerinde ortaya çıkmıştır. Aromatik aminlerin aerobik yıkımı sadece özgül mikroorganizmalarla mümkündür. Aromatik aminlerin otooksidasyonu çoğu durumda renkte artışa neden olmuştur [13,14].

2.4. Aerobik Sistemlerle Tekstil Boyar Maddelerinin ve Atık Sularının Renginin