Biodegradation of chlorophenol containing wastewater using a rotating biological contactor

Bu çalışmada pepton, 4-klorofenol (4-KF) ve 2,4-Diklorofenol (2,4-DKF) içeren sentetik olarak hazırlanmış, bir numunenin arıtımı, 5 rpm’de çalıştırılan iki kademeli Dönen Biyolojik Disk (DBD) reaktör kullanılarak araştırılmıştır. Ayrıca, biyolojik olarak kolay ayrışabilen bir maddenin (pepton) reaktör performansı üzerine etkileri de araştırılmıştır. Yüksek verimde klorofenol ve KOİ giderimi ancak reaktörün ilave havalandırıcılarla havalandırılması durumunda mümkün olmuştur. Aklimasyon sırasında giriş 4-KF konsantrasyonu 200 mg/L’ye, 2,4-DKF konsantrasyonu ise 100 mg/L’ye yükseltilmiştir. Reaktörün birinci kademesinde yüksek klorofenol (>%98) ve KOİ (>%94) giderimleri gözlenmiş ve ikinci kademe giderim verimini kısmen artırmıştır. 260 günlük bir işletmeyi takiben, reaktör 3.5 ay boyunca sadece pepton ile beslenerek, biyokütle deaklime edilmiştir. Deaklimasyonu takiben,16 gün içerisinde giriş 4-KF konsantrasyonu 200 mg/L’ye, 2,4-DKF konsantrasyonu ise 100 mg/L’ye yükseltilmiştir. Mikroorganizmanın 16 gün içersinde tekrar yüksek konsatrasyonlarda beslenen klorofenollere aklime olduğu ve reaktör girişinden peptonun ani olarak çekilmesinin performansı üzerine olumsuz bir etkisinin olmadığı gözlenmiştir. 2,4-DKF, 4-KF arıtımını yarışçıl (competitive) olarak inhibe ettiği için, şok 4-KF (822.7±1.4 mg/L) ve 2,4-DKF (424.6±1.9 mg/L) yüklemesi reaktörün hem birinci hem de ikinci kademesinde 4-KF konsantrasyonunun 2,4-DKF konsantrasyonuna kıyasla 4 kat artmasına neden olmuştur. Şok yükleme sırasında reaktörler tek karbon ve enerji kaynağı olarak klorofenoller ile beslenmiş ve reaktörün birinci kademesinde maksimum 4-KF giderim hızı 2305 mg/L·gün (18.3 g/m2·gün), 2,4-DKF giderim hızı ise 1202 mg/L·gün (9.5 g/m2·gün) olarak gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: 4-Klorofenol, 2,4-Diklorofenol, dönen biyolojik disk reaktör.Chlorophenols are introduced into the environment through various human activities such as waste incineration, uncontrolled use of wood preservatives, pesticides, fungicides and herbicides, as well as via bleaching of pulp with chlorine and the chlorination of drinking water. Despite the recalcitrance of chlorophenols, efforts are still being made to treat them biologically for economic reasons and in expectation of few by-products. Although biofilm reactors are more resistant to high chlorophenols loads, limited information is currently available on biofilm based chlorophenols degradation. In this view, this study aims at evaluating the performance of a two stage rotating biological contactor (RBC) for the treatment of synthetic wastewater containing peptone, 4-chlorophenol (4-CP) and 2,4-Dichlorophenol (2,4-DCP) at 5 rpm. The RBC had two equal stages with 9 disks in each stage. The diameter of each disk was 18 cm and the total surface area for biomass attachment was 0.44 m2 per stage. Around 40% of disks were submerged in water. Total liquid volume in the reactor was 7.0 L. The study consists of four successive steps. In the first part of the study, feed chlorophenols concentrations were gradually increased, while, peptone concentration was kept constant at 400 mg/L. In the second step, peptone concentration was gradually decreased keeping the 4-CP and 2,4-DCP concentrations constant at 220 and 110 mg/L, respectively. In the third step, reactor was fed with 400 mg/L peptone in the absence of chlorophenols for around 3.5 months to deacclimated biomass and then the biomass was reacclimated to chlorophenols mixture. Lastly, the effect of shock chlorophenols loadings, in the absence of peptone was extensively evaluated. The HRT of the reactor was kept at 0.7 d throughout the study. During the experiments, the reactor was sampled regularly and analyzes were done immediately for COD, chlorophenols and 5-chloro-2-hydroxymuconic semialdehyde (CHMS). During the acclimation, CHMS, which is-meta cleavage product of 4-CP, appeared at the effluent when reactor was fed with 20 mg/L 4-CP and 10 mg/L 2,4-DCP. Although both 4-CP and 2,4-DCP removals were complete, the CHMS appeared at the effluent for around 1 month. Also, low dissolved oxygen concentration (1mg/L) favored the filamentous growth  in the first stage of RBC. On day 60, the liquid phase of the reactor was aerated to have at least 3 mg/L of dissolved oxygen (rotational speed was kept at 5 rpm). Under these conditions, CHMS disappeared within a few days along with complete removal of chlorophenols. Then, the concentrations of 4-CP and 2,4-DCP were increased steadily up to 220 mg/L 4-CP and 110 mg/L 2,4-DCP within the 138 days of operation. Most of the chlorophenols were degraded in the first stage and the concentrations were below detection limit in the second stage. Similarly, the effluent COD concentrations were between 20-40 mg/L and the average COD removal efficiency was 96±2.36%. During this period, Pseudomonas sp. and Pseudomonas stutzeri (98% similarity) were the dominant species in biofilm. Decreasing the peptone concentration from 400 mg/L to null did not cause any remarkable adverse effect on chlorophenols degradation as the average 4-CP and 2,4-DCP concentrations in the first stage were 1.53±0.27 and 0.27±0.16 mg/L, respectively. On day 260 and the reactor was fed with 400 mg/L of peptone for 3.5 months to deacclimate the microorganisms. After 3.5 months of operation, the reactor directly started with high chlorophenols removal efficiency without experiencing any lag and no further deterioration in the overall performance was observed even the feed 4-CP and 2,4-DCP concentrations were increased to 200 and 100 mg/L, respectively, within 16 days. When the feed was containing 400 mg/L peptone, 200 mg/L 4-CP and 100 mg/L 2,4-DCP (COD =  915±13 mg/L), the second stage COD was 17±2 mg/L. During the shock loading, the concentrations were increased up to 822.7±1.4 mg/L 4-CP and 424.6±1.9 mg/L 2,4-DCP (total CP loading = 1781 mg/L·d), within 7 days. As feed chlorophenols concentrations were increased, the effluent concentrations in both stages increased linearly. For both stages, the effluent 4-CP concentrations were almost 4 times higher than 2,4-DCP, which may be due to strong competitive inhibition of 2,4-DCP on 4-CP degradation. The observed maximum 4-CP and 2,4-DCP removal rates in the first stage were 2305 mg/L·d (18.3 g/m2·d) and 1202 mg/L·d (9.5 g/m2·d), respectively. Keywords: 4-Chlorophenol, 2,4-Dichlorophenol, rotating biological contactor

Pre-evaluation for the chemical substitution in a textile mill in Turkey

Kirlilik önleme çalışmalarında temel yaklaşımlardan birisi, kirletici özellikteki maddelerin daha az kirletici olanlar ile değiştirilmesidir. Bu çerçevede, biyolojik olarak kolay parçalanan maddelerin zor parçalananlara oranla uzun vadede daha az ekolojik problemlere neden olacağından hareketle, üretimde kullanılan kimyasal maddelerin biyodegradasyon özellikleri göz önüne alınması gereken önemli bilgilerden birisidir. Tekstil kimyasallarının toksik ve biyodegradasyon özellikleri konusunda yayınlanmış sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Kimyasalların biyodegradasyon potansiyellerini belirleme aşamasında, söz konusu kimyasala uygun yöntem seçilmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada, problemli kimyasalların ve alternatiflerinin biyodegradasyon potansiyellerini belirlemek amacıyla, OECD 302b (Zahn-Wellens) test metodu seçilmiştir. Testler, Türkiye’deki bir tekstil fabrikasında uygulanmakta olan reçetelerde kullanılan 2 adet kompleks yapıcı kimyasal madde (A ve B) ve kullanılma potansiyeli olan 1 adet kompleks yapıcı kimyasal maddenin (B*) biyodegradasyon potansiyellerini hem tek başlarına bulunmaları halinde var olan değerlerini doğrulamak, hem de birlikte kullanılmaları durumunda etkileşimlerini tespit etmek ve böylece, kimyasal değişikliğine karar verme aşamasında kullanmak amacıyla uygulanmıştır. Bu amaca yönelik olarak, kompleks oluşturan maddelerin farklı kombinasyonları ile kesikli reaktör deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel bulgular faktör analizi yöntemi ile istatistiksel analize tabi tutularak biyodegradasyon (bağlı değişken olarak) ve kompleks yapıcı madde konsantrasyonu (bağımsız değişken) arasındaki ilişki belirlenmiştir. Bu analizler, STATGRAPHIC istatistiksel yazılım programı kullanılarak yapılmıştır. Mümkün olabilecek kimyasal değişimine yönelik ön değerlendirme yapma amacıyla, doğrusal çoklu regresyon yöntemi ile matematiksel model oluşturulmuştur. Anahtar Kelimeler: Biyodegradasyon, doğrusal çoklu regresyon modeli, kimyasal değişimi, kirlilik önleme, kompleks yapıcı madde, tekstil endüstrisi.Substitution of less-pollutant chemicals for more-pollutant ones is a main focus for pollution prevention. In this respect, knowledge of the biodegradability of chemicals is one of the most important factors to be considered.  In this study, to measure the biodegradability potential of the problematic chemicals (complexing agents A and B) used in a Turkish Textile Mill and their alternatives (complexing agent B*), OECD 302b (Zahn-Wellens) tests were conducted. Experiments were performed at different combinations of complexing agents using unacclimatized activated sludge bacteria as seed. The biodegradability tests results obtained for the combination of complexing agents A and B revealed that the biodegradability of complexing agent B (46-67%, depending on its concentration) is higher than that of complexing agent A (15-21%, depending on its concentration), when they are present alone. When they are together, the biodegradability varies between 36 and 45% depending on their existence levels.  From these findings, the negative effect of having complexing agent A besides complexing agent B was apparent. The experimental results were also analyzed statistically by using factor analysis in order to clarify the relationship among the biodegradability and complexing agents. The following linear multiple regression model of the type was considered:  Y = B1X1 + B2X2 + B12X12 + B11X11 + B22X22 Where; Y: Biodegradability of mixture of complexing agents A and B or A and B* (%); B1: Coefficient for the effect of complexing agent A; B2: Coefficient for the effect of complexing agent B or B*; B12: Coefficient for combined effects of complexing agents A & B or A & B*; B11: Coefficient for quadratic effect of complexing agent A; B22: Coefficient for quadratic effect of complexing agent B or B*; X1: Complexing agent A (mL/L); X2: Complexing agent B or B* (mL/L); X12 : Interaction term of X1 and X2 ; X11 : Quadratic term of complexing agent A; X22: Quadratic term of complexing agent B or B*. The form of the model obtained for the combination of complexing agents A and B is as follows; Y = -19.2502 X1 + 24.6749 X2 - 3.59036 X12 + 16.3031 X11 - 2.20622 X22 The biodegradability test results for combination of complexing agents A and B* revealed that the biodegradability of complexing agent B* is higher than that of B with a biodegradability varying between 79 and 89%, depending on the concentration. When together with the complexing agent A, the biodegradability varies between 58 and 69%. The model obtained is as follows; Y = -20.0037 X1 + 34.1467 X2 - 3.05722 X12 + 16.707 X11 - 3.20648 X22 The effects of complexing agent B and B* on the biodegradability is found to be both in the positive direction. That is, complexing agents B and B* strongly enhance the biodegradability characteristic of the mixes.  When the complexing agents A and B, or A and B* (i.e. the term of X12) are present together, the total effect is inhibitory. According to the results of the models, there is an increase in the coefficient magnitude for the term X2 while using the complexing agent B* as compared to using the complexing agent B. This means that individual effect of complexing agent B* is higher than the individual effect of complexing agent B on biodegradability. According to the mix cases, the models show that there is also a small increase observed on term of X12 while using the complexing agent B*. The mix of complexing agent A and B has negative effects on biodegradability as understood from the negative sign of the coefficient. For the case of the complexing agent A and B* mix, this effect is again negative but it has a less magnitude value than mix of complexing agent A and B. By all things considered, complexing agent B* has better biodegradability characteristic than B. This behavior of B* is proven either by biodegradability tests of individual and mix concentrations and mathematical models set up by all experimental results. So, based on the results obtained in this study, if the mill considered to start using of this new chemical B* in the production line, a possible enhancement on biodegradability in wastewater would be achieved by the mill. Keywords: Biodegradability, linear multiple regression model, chemical substitution, pollution prevention, complexing agent, textile industry

A chemical substitution study for a wet processing textile mill in

a b s t r a c t Wet processing textile industry has many different processing stages (dyeing, sizing, de-sizing, scouring, softening, etc.). Many chemicals currently used in the wet processing textile industry affect the amount and the type of waste produced and their influence on the aquatic life of the receiving stream. One of the critical steps in pollution prevention studies is auditing the use of chemicals and making the necessary chemical substitutions. This chemical substitution study was conducted on one of the major textile factories in Turkey with a capacity of 20,000 tons of denim fabric per year. During this study, chemical consumption level, receipts applied, environmentally problematic and alternative chemicals were examined. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques (BAT) for the Textiles Industry was accepted as main reference document and also related case studies were examined. According to the study, over 70% reduction in sulphide, which is very toxic to aquatic life, was achieved by replacing sulphur dyestuff with low sulphide content. By replacing an alternative complexing agent, the mill not only prevented the 3100 kg/month COD load to the wastewater treatment plant (WWTP), but also obtained more biodegradable wastewater generated during production. On the other hand, some of the chemical substitution options were on progress or dropped

Tekstil sektöründe Avrupa Birliği IPPC direktifi ile uyum çalışmaları: BAT uygulamaları

TÜBİTAK ÇAYDAG15.01.2008Bu çalışma, Türkiye'de bir tekstil işletmesi için IPPC (Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrolü) Direktifi kapsamında "Mevcut En İyi Teknikler"in ilk uygulaması ve değerlendirmesidir. IPPC Direktifi'nin hayata geçirilmesinde rehber olacak bir "en iyi uygulama örneği" tekstil sektörü için geliştirilmiş ve bu kapsamda işletme için "Mevcut En İyi Teknik" ihtiyaçları belirlenmiştir. Sürdürülebilir hammadde ve atık yönetimi için, ilk olarak, üretim süreçlerinin BREF ("Mevcut En İyi Teknikler" Referans) Dokümanı ile detaylı karşılaştırılması yapılmıştır. Su yoğun bir sektör olması sebebiyle, proseslerde geri kullanımı mümkün olabilecek atıksular belirlenip atıksu karakterizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Proses atıksularında ve tesisten çıkan toplam atıksuda geri kazanım olanaklarının araştırılması için atıksu yönetim stratejisi oluşturulmuştur. Bu stratejiyle uyumlu olarak, üretim süreçlerinin BREF Tekstil Dokümanı ile detaylı karşılaştırılması yapılmış, gerek atıksuların geri kullanım amaçlı arıtılabilirliği gerekse su kullanımının ve atıksu üretiminin azaltımı üzerine çalışılmıştır. Uygulanabilir BAT önerileri fabrika yetkilileri ile birlikte çalışarak belirlenmiştir. Atıksu yönetimi çalışmalarının yanı sıra, enerji tüketiminin azaltılması, kimyasal değişikliği ve çevresel risk analizi çalışmaları da yürütülmüştür.This study was undertaken as the first application and evaluation of Best Available Techniques (BAT) within the context of the IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control) Directive to a textile mill in Turkey. A “best practice example”, which will form a guideline for the implementation of the IPPC Directive, is to be developed for the textile sector; and within this context BAT requirements for the mill were determined. In order to achieve a sustainable resource and waste management; firstly, a detailed screening of the production processes with respect to BREF (BAT Reference) Textile Document was made. Being a water intensive sector, wastewater characterization study was conducted to identify the possible candidate wastewaters to be reused. A wastewater management strategy was adopted to investigate the possible reuse opportunities in the process wastewaters along with the composite mill effluent. In line with this strategy, production processes were analyzed in depth in accordance with the BREF Document not only to treat the generated wastewaters for their possible reuse but also to reduce the amount of water consumption and wastewater generation. Applicable BAT options were determined in cooperation with the mill staff. Besides studies related to wastewater management, minimization of energy consumption, chemical substitution and environmental risk analysis studies were also conducted

Kağıt sanayii atık sularında "ALG" yardımıyla renk ve klorlu organik giderimi

TÜBİTAK YDABÇAG Proje01.09.2001Kağıt sanayiinden ortaya çıkan renkli atıksular alıcı ortamlara verildiğinde renk değişikliğine ve ışık geçirimziliğine neden olarak çeşitli estetik ve biyolojik problemlere sebep olmaktadır. Bu atıksulardan renk giderimi, biyolojik ve fizyokimyasal pekçok farklı yöntem denenerek araştırılmaktadır. Bu yöntemlerden, alg yardımıyla renk arıtımına yönelik literatür bulgularının farklılık göstermesi, klorlu organik giderimine yönelik ise hemen hiçbir çalışmanın olmaması bu konuda daha detaylı çalışma yapılmasını gerektirmektedir. Bu çalışmada, hammadde olarak odun kullanan SEKA-Dalaman Kağıt Fabrikasından ortaya çıkan atıksular ile öncelikle kesikli reaktörlerde kinetik çalışmalar yapılmış ve renk ve organik gideriminin kinetiği araştırılmıştır. Giderimin iyileştirilmesine yönelik olarak değişik işletme koşulları (başlangıç atıksu kirlilik düzeyi, ışık yoğunluğu, alg adaptasyonu,senteki besin ortamının varlığı) altında çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Kesikli reaktörlerde %75 KOİ, %85 AOX ve %87 renk giderimine kadar ulaşılmıştır. Alg kültürü adaptasyonunun,senteki besin ortamının ve ışık şiddetinin arıtma verimi üzerinde dikkate değer bir etkisinin olmadığı gözlenmiştir. Kağıt sanayii atıksularının yüksek debisi gözönüne alınarak, sürekli çalışan ve daha kısa bekleme süresine sahip olan sistem olarak ardışık kesikli reaktörler (SBR) seçilmiştir. Farklı doldurma sürelerinde yapılan denemelerde doldurma süresi 4 günden 12 güne çıkarıldığında, giderim verimlerinin KOİ, AOX ve renk için sırasıyla %56'dan 85'e %82'den 93'e ve %37'den 71'e yükseldiği gözlenmiştir. Sıcaklığında arıtım üzerine etkili olduğu belirlenmiştir. Yüksek ışık şiddeti ve düşük sıcaklık durumlarında ise diatom türlerinin arıtımda daha etkin olduğu belirlenmiştir. Arıtımda öncelikle etkili olan mekanizma metabolizma ve renkli ve klorlu moleküllerin renksiz ve klorsuz moleküllere metabolik olarak dönüştürülmesi şeklinde bulunmuştur. Alg biyokütlesi üzerinde renk adsorplanması bütün denemelerde %20'nin altında bulunmuştur

DSİ yönetimindeki içme suyu kaynaklarının klorlu organik yan-ürünleri (THM-Trihalometanlar) oluşturma potansiyelinin belirlenmesi

TÜBİTAK ÇAYDAG15.06.2005Dünyada ve Türkiye'de pek çok içmesuyu arıtma tesisinde dezenfektan olarak kullanılan klor, baraj sularındaki doğal organik maddelerle (DOM) reaksiyona girerek "dezenfeksiyon yan ürünleri (DYÜ)" olarak tanımlanan ve kanserojen oldukları bilinen klorlu-organik bileşiklerin oluşumuna yol açmaktadır. Bu bileşiklerden üzerinde en çok durulanları trihalometanlar (THM'ler) ve haloasetikasitlerdir (HAA'lar). Su arıtma sürecinde başlayan THM oluşumu, suda serbest klor bakiyesi bırakılması nedeniyle dağıtım sisteminde de devam etmektedir. 1998 yılında USEPA tarafından yürürlüğe konulan talimatlarda toplam THM (TTHM) miktarı 80 $\mu$ g/L ve HAA miktarı 60 $\mu$ g/L olarak belirtilmiştir (Pontius, 1999). Söz konusu sınır değerin 2002 yılı itibarı ile yarıya indirileceği öngörülmüştür. Henüz bu düzenleme gerçekleştirilememiş olmakla beraber, dünyada gittikçe daha sıkı standartlara yer verilirken, ülkemiz içme suyu standartlarında bu yönde herhangi bir düzenleme bulunmamaktadır. Bu projede 29 baraj gölü THMOP ve kalite parametreleri açısından, 17 içme suyu arıtma tesisinde oluşan THM açısından izlenmiş ve Türkiye genelinde mevcut durum ortaya konmaya çalışılmıştır. İzlenen 29 baraj gölü içerisinde Türkiye'nin doğusunda bulunan baraj göllerinin hem organik madde içeriği hem de THMOP'i türkiye'nin batısındaki baraj göllerine göre çok daha düşük olduğu tespit edilmiştir. İçme suyu arıtma tesislerinden alınan numunelerde de benzer sonuçlar elde edilmiştir. İzlenen 17 aritma tesisine ait yıllık ortalama TTHM değerleri USEPA tarafından belirlenen standart değerden düşük olduğu belirlenmiştir. Ancak, ileride düşürülmesi planlanan stardart değer olan 40 $\mu$ g/L'yi aşan tesisler bulunmakta olup bu tesisler için ilave önlemlerin alınması gerekli görülmüştür. THMOP tahmin etmek için önerilen EPA modelinin sözkonusu baraj gölleri için iyi sonuç' vermediği belirlenmiştir. Bunun üzerine, yeni model geliştirme çalışması gerçekleştirilmiş ve Türkiye'deki çalışılan barajlar için THMOP değerlerini tahmin etmede EPA modeline kıyasla daha doğru sonuçlar veren bir model geliştirilmiştir. Diğer taraftan, ölçülmesi kolay olan ve literatürde öncül parametreler olarak adlandırılan UVA254 ve UOK ile THMOP arasında oldukça yüksek korelasyon katsayıları elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre THMOP'nin tahmin edilmesinde $UVA_{254}$ ve UOK'nın kullanılabileceği sonucuna varılmıştır

Trihalomethanes and associated potential cancer risks in the water supply in Ankara, Turkey

The occurrence of trihalomethanes (THMs) in the water supply in the Ankara, Turkey was investigated. Total THMs and total organic carbon measurements were carried seasonally in the samples collected form 22 different districts along with the samples taken from the Ivedik Water Treatment Plant serving 90% of the city. The average summer nonpurgeable organic carbon (NPOC) concentration in the raw water was 4.2 mg/L, and the NPOC removal achieved in the treatment plant was 31%. The concentration of total THMs ranged from 25 to 74 mug/L, from 28 to 73 mug/L, and from 25 to 110 mug/L in winter, spring, and summer, respectively. In all of the samples chloroform existed at the highest concentrations, while bromoform was almost absent. The total THM concentrations were highest in summer for all districts. However, none of the concentrations detected exceeded the USEPA's Stage I limit of 80 mug/L and the EU's limit of 100 mug/L. However, the total THM level in 64% of the districts exceeded the USEPA's Stage II limit of 40 mug/L. The risk estimations carried out indicated that each year 1 of the 5 million Ankara residents could get cancer from the daily intake of water, mainly because of exposure to chloroform through oral ingestion

Evaluation of Falls and Fall Risk Factors in Multiple Sclerosis Patients

6th Congress of the European-Academy-of-Neurology (EAN) -- MAY 23-26, 2020 -- ELECTR NETWORK[No Abstract Available]Europ Acad Neuro