Tilosin ve eritromisinin anaerobik/aerobik ardışık sistemde arıtılabilirliği ve toksisite giderimi

Yıl 2009, Cilt: 19 Sayı: 1-2, 39 - 49, 31.12.2009

Hakan Çelebi Delya Sponza

Öz

Bu çalışmada tilosin ve eritromisin antibiyotiklerinin arıtılabilirliği Anaerobik Çok Kademeli Yatak Reaktör (AÇKYR) ve onu takip eden aerobik Sürekli Karıştırmalı Tank Reaktör (SKTR) sistemi kullanılarak araştırılmıştır. Çalışmada artan konsantrasyonlarda (50,100,150,200,250 mg/l) reaktöre verilen tilosin ve eritromisinin KOİ, antibiyotik giderim verimleri ve AÇKYR’de gaz üretim miktarları
üzerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca, artan tilosin ve eritromisin konsantrasyonlarının AÇKYR’nin bölmelerinde ve çıkışında pH ve Toplam Uçucu Yağ Asidi (TUYA) değişimlerine etkileri incelenmiştir. Tilosin ve eritromisin ile sürekli işletim boyunca atıksu debisi 2 l/gün ve Hidrolik Bekleme Süresi (HBS) ise 2.25 günde AÇKYR reaktörde sabit tutulmuştur. KOİ giderim verimleri, AÇKYR’de eritromisin için %70–100 ve tilosin için ise %80-95 olarak bulunmuştur. Ardışık anaerobik/aerobik reaktör sisteminde tüm tilosin ve eritromisin konsantrasyonlarında yaklaşık %95 KOİ ve %100 antibiyotik giderim verimleri elde edilmiştir. AÇKYR’de üretilen toplam gaz ve metan gazı miktarı tilosin ile eritromisin için sırasıyla maksimum 138 l/gün ve 89.7 l/gün ile 144 l/gün ve 100.8 l/gün olarak bulunmuştur. Toplam gaz miktarı antibiyotik konsantrasyonlarının arttırılmasıyla bir değişim göstermemiştir. Ancak, metan gaz içeriği %70’den %60’a düşmüştür. Anaerobik reaktörde seçilen her iki antibiyotik için çıkış pH değerinin 7.1-7.9 ile optimum değerler arasında olduğu, Toplam Uçucu Yağ Asit (TUYA) konsantrasyonunun ise sıfır yada sıfıra yakın olduğu bulunmuştur. AÇKYR/SKTR ardışık sistem giriş ve çıkışlarında Daphnia magna ile yapılan akut toksisite testleri sonucunda ise anaerobik ve aerobik reaktör giriş örneklerinde tilosin ve eritromisin için EC 50 değerleri sırasyla 52 mg/l ve 15 mg/l olarak hesaplanmıştır. Eritromisin için anaerobik ve aerobik reaktör girişlerinde EC 50 değerleri sırasıyla 73 mg/l ve 12 mg/l olarak hesaplanmıştır. Anaerobik ve aerobik reaktör çıkışlarında ise EC 50 değerleri tilosin için 15 mg/l ve 0 mg/l iken eritromisin antibiyotiği için ise EC 50 değerleri sırası ile 12 mg/l ve 3 mg/l’dir. AÇKYR/SKTR ardışık reaktör eritromisin ve tilosin antibiyotiklerinin akut toksisitelerini sırasıyla sırasyla %99 ve % 100 oranında gidermiştir.

Anahtar Kelimeler

naerobik Çok Kademeli Yatak Reaktör (AÇKYR), anaerobik/aerobik ardışık sistem, Daphnia magna (su piresi), eritromisin, tilosin

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

106 Y 306

Kaynakça

• Amin, M.M., Zilles, J., Greiner, J., Charbonneau, S., Raskin, L. ve Morgenroth, E.,(2006). Influence of the antibiotic erythromycin on anaerobic treatment of a pharmaceutical wastewater, Environmental Science Technology, 40, 3971-3977.
• Anderson, G.K. ve Yang, G., (1992). Determination of bicarbonate and total volatile acid concentration in anaerobic digesters using a simple titration, Water Environment Research, 64, 53-59.
• APHA-AWWA, (2005). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 17th edition, American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environment Federation, Washington DC, USA.
• Beydilli, M.I., Pavlosathis, S.G., ve Tincher, W.C., (1998). Decolorization and toxicity screening of selected reactive azo dyes under methanogenic conditions, Water Science and Technology, 38, 4-5, 225-232.
• Chelliapan, S., Wilby, T. ve Sallis, P.J., (2006). Performance of an up-flow anaerobic stage reactor (UASR) in the treatment of pharmaceutical watewater containing macrolide antibiotics, Water Research, 40, 507-516.
• Daughton, C.G., (2008). Pharmaceuticals in the environment: sources and their management, Comprehensive Analytical Chemistry.
• Gulkowska, A., Leung, H.W., So, M.K., Taniyasu, S.N., Yamashita, Yeung, L.W.Y., Richardson, Bruce J., Lei, A.P., Giesy, J.P., Lam, Paul, K.S. (2008). Removal of antibiotics from wastewater by sewage treatment facilities in Hong Kong and Shenzhen, China, Water Research, 42, 395-403.
• Hassan, S., Shaddad, S., El Tayeb, I.B. ve Omer, M.A., (2008). Detection of tylosin residue levels following intramuscular injection in desert sheep, Research Journal of Pharmacology, 2, 1, 1-3.
• Hu, D., Fulton, B., Henderson, K. ve Coats, J., (2008). Identification of tylosin photoreaction products and comparison of ELISA and HPLC methods for their detection in water, Environmental Science Technology, 42, 2982-2987.
• Jacobsen, A.M., Halling-Sørensen B.,Ingerslev F. ve Hansen, S.H. (2004). Simultaneous extraction of tetracycline, macrolide and sulfonamide antibiotics from agricultural soils using pressurised liquid extraction, followed by solid-phase extraction and liquid chromatography-tandem mass spectrometry, Journal of Chromatography A, 1038, 157-170.
• Mohan, S.V., Prakasham, R.S., Satyavathi, B., Annapurna, S.V. ve Ramakrishna, S., (2001) Biotreatability studies of pharmaceuticals wastewater using an anaerobic suspended film contact reactor, Water Science and Technology, 43, 2, 271-276.
• Nandy, T. ve Kaul, S.N. (2001). Anaerobic pretreatment of herbal-based pharmaceutical wastewater using fixed-film reactor with recourse to energy recovery, Water Research, 35, 351-362.
• Pallavi, V., Daga, K., Gehlot, P. ve Chaudhary, S., (2009). Anaerobic Treatability of Pharmaceutical Wastewaters. Asian Journal of Chemistry, 21, 3, 1979-1982
• Razo-Flores, E., Luijten, M., Donlon, B.A., Lettinga, G. ve Field, J.A., (1997). Complete biodegradation azo dye Azodisalicylate under anaerobic conditions, Environmental Science and Technology, 31, 7, 2098-2103.
• Shimada, T., Zilles, J.L., Mergenroth, E. ve Raskın, L., (2008). Inhibitory effects of the macrolide antimicrobial tylosin on anaerobic treatment, Biotechnology and Bioengineering,101, 1, 73-82.
• Speece, R.E., (1996). Anaerobic biotechnology for industrial wastewaters, 114-115, Archae Pres, USA,
• Torano, J.S. ve Guchelaar, H.J., (1998). Quantitative determination of the macrolide antibiotics erythromycin, roxithromycin, azithromycin and clarithromycin in human serum by high-performance liquid chromatography using pre-column derivatization with 9-fluorenylmethyloxycarbonyl chloride and fluorescence detection, Journal of Chromatography B, 720, 89-97.
• Wang, J., Leung, D.P. ve Lenz, S., (2006). Determination of five macrolide antibiotic residues in raw milk using liquid chromatography-electrospray ıonization tandem mass spectrometry, Journal of Agricultural Food Chemistry, 54, 2873-2880.