GSSET- Environmental Biotechnology Graduate Program

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/33
Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir. Introduction Environmental biotechnology can be defined as managing microbial communities to provide services to society.

Gözat

Yazar "Dülekgürgen, Ebru" ile GSSET- Environmental Biotechnology Graduate Program'a göz atma
  • Öge
    Çökelme Süresinin Kademeli Olarak Azaltılmasının Anaerobik/aerobik Ardışık Kesikli Reaktör Sistemindeki Biokütlenin Çökelme Özelliklerine Etkisi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-09-13) Sadrzadeh, Fatemeh ; Dülekgürgen, Ebru ; 10015698 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology
    Hızlı nüfus artışı ve sanayileşme sonucunda oluşan atık sular tabiatın özümleyebileceği miktarı aşmış ve alıcı ortamları kirlenme tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Doğadaki ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkileyebilecek ve diğer faydalı kullanımlarını engelleyecek bu durumun önüne geçebilmek için atıksuları uzaklaştırmadan önce arıtma zorunluluğu doğmuştur.Biolojik atıksu arıtımının amacı; atıksudakı çökelemeyen kolloidal ve organik maddeleri farklı mikrooganizmalar yardımıyla gidermek ve kararlı hale getirmektir. Biyolojik arıtmanın temeli tek hücreli canlılardır.Yani mikroorganizmalardır. Mikroorganizmalar da diğer canlılar gibi doğar, beslenir, solunum yapar, ürer ve ölür.Mikroorganizmalar gerekli şartların sağlanması durumunda çok hızlı bir şekilde üreyebilirler. Bu şartlar tüm canlılar için gerekli olan oksijen ve besin maddesidir.Bakteriler gıda ihtiyacı olarak atıksuda fazlaca mevcut bulunan ve çevreye verildiğinde kirlilik yaratan organik maddeleri kullanırlar.Bakterilerin solunum yapması ve çoğalması için suda bulunan çözünmüş oksijen yeterli olmaz. Bunun için dışarıdan oksijen verilmesi gerekmektedir. Dışarıdaki havayı suya veren mekanik ekipmanlar sayesinde gerekli oksijen temin edilmiş olur.Böylece atıksu içerisindeki mikroorganizmalar gelişerek suda kirliliğe sebep olan tüm organik madde ve kirletici maddeleri yok ederler. Bu işlem sonunda atıksu içindeki organik maddeler biyolojik olarak ayrıştırılır. Seleksiyon teorisine göre, biokütleye dış stres faktörleri uygulayarak ve hidrolik, kinetik veya metabolik seleksiyon baskıları yaratarak istenen belirli özelliklerde mikrobiyal popülasyonların seçimi mümkündür( wanner, 1994). Bu dış arasında, çökelme süresi( Ts;dk) yavaş flokları yıkayıp uzaklaştıran ve dolaysıyla ardışık kesikli reaktör (AKR) sistemlerinde hızlı çökelen biokütlenin üretilmesine yardımcı olan ana hidrolik seleksiyon baskılarından biri olarak edilmektedir (Qin et al 2004). Proje önerisi kapsamında karbon kaynağı olarak çözünmüş nişasta ve asetat ile beslenen labratuvar ölçekli ve 2L çalışma hacimli bir AKR’de elde edilen biokütlenin çökelme kapasitesi ve organik madde giderim verimleri araştırılmıştır. Biokütlenin çökelme özelliklerinin iyileştirilmesi hedefli temel strateji olarak reaktördeki çökelme süresi kademeli olarak azaltılan sistemden toplanan örneklerde askıda katı madde(AKM) , çamur hacim indeksi, KOİ giderim verimi, hücre-içi karbon depolama polimerleri olan PHA’lar ve glikojenlerin ölçümü ile sistem karakterize edilmiştir. Bu araştırmada sistem asetat ve çözünmüş nişasta ile beslenen sistemden elde edilen numunelerde aşağıda sıralı parametreler ölçülmüş. Parametre birim açıklamalar aşagıda acıkladıgım gibidir: AKM mg/l reaktör içerisindeki toplam askıda katı madde UAKM mg/l reaktör içerisindeki biokütle knstrasyonunu gösteren uçucu askıda katı madde ÇHİ ml/g biokütlenin çökelme kapasitesinin göstergesi olan çamur hacim indeksi D-AKM mg/l çıkış suyu kalitesi açısından cıkış suyu toplam askıda katı madde miktarı D-UAKM mg/l çıkış suyu kalitesi açısından çıkış suyu uçucu askıda katı madde miktarı KOİ mg/l çıkış suyu kalitesi ve sistemin organik madde giderim verimi ile ilgili olarak giriş ve çıkış suyu süzülmüş KOİ değerleri PHB ve PHV cinsinden PHA mg/l KOİ ekivanlanı farklı işletme koşullarında biokimyasal dönüşüm süreçlerinin irdelenmesi için gerçekleştirilen çevrim-içi deneylerin ve bunlara paralel yürütülen respirometrik deneylerin bazılarında AKR ve respirometreden tam karışım örnekleri toplanır ve hücre-içi karbon depolama süreçlerinin aydınlatılabilmesi amacıyla PHA (polihidroksialkonat) ölçümleri Gaz Kromatografi ile gerçekleştirilmiş. AKM ve UAKM deneyde AP40 filtreden kullanılmıştır. Filtreyi distile su ve musluk suyla yıkanıp 1saat etüvde (105 ˚C) kurutmuştur. Sonra etüvden çıkarıp nemden etkilenmemesi için 30 dakikada desikatörde beklenmıştır. 1saat beklenip desikatöre konululdu. Desikatörde 30 dakika beklenildi. Sonra tartım yapıldı. Bu filtreyi 15 dakika için 550’de konuldu. Yarım saat beklenip tartım yapıldı. Sonra standard metode göre hesaplamalar yapıldı. KOI deney için numune hacmi seçildi. Her numune için çift çalışıldı. Sonra su ile 5ml’ye tamamlandı. Üzerine 1.5 ml dikromat ve 3.5 ml asit eklendi(standart metode göre). 2 saat 150 C’de kaynatıldı. Sonra titrasyon yapıldı. Hesaplamalar standard metode göre yapıldı. PHA deneyi için reaktörden 25-30 ml numune alındı. Sentrifüjlendı. Üst faz dökülünecek. 4.5 ml fosfat buffer eklendi. Yine sentrifujlendi. Freeze-dry yapıldı. 48 saat sonra freeze dry dan çıkarıp tartım yapıldı. Tartımlar kaydedildi. Standardlar eklenip kaynatıldı. Üst faz alındı ve GC’de ölçüldü. Glikojen parçalama işlemi için 4.5 ml numune alındı. Üzerine 0.5 ml HCL eklendi. Numuneler 5saat için kaynatıldı. Pastor pipet ile HPLC viallara aktarıldı. Sonra okulamalar HPLC ile yapıldı. Sonuç olarak, çökelme süresi azaltınca iyi bir biokütle giderimi elde edildi. Çökelme süresi 5 dakikaya gelince, biökütle miktari reaktörde sabitlendi. Ortalama olarak, elde edilen biokütle miktari 10g AKM/L, çamur hacim indeksi(ÇHI1O ve ÇHI30) 20 ve 18 ml/g ve KOI giderimi 75%di. Biokütle giderimi rağmen, iyi bir çamur hacim indeksi ve yüksek biokütle konstrasyon systemde elde edildi. Analizlerin sonuçta minimum çökelme hızının, çökelme süresinden daha etkili olduğu isbat edildi. Minimum çökelme hızı, yavaş çökelen biokütlelerin systemde kalmasına etkilidir. Sonuç olarak, anaerobik fazda PHB,PHV,PHA ve glikoz üretimi artar çünkü systeme besleme yapılır ve bu besleme hücre içinde depolanır çünkü elektron verici vardir ama elektron alıcı olmadığı için bu beslemeyi kullanamaz oyüzden depolanır ve aerobik fazda kullanılır çünkü aerobik fazda oxyjen (elektron alıcı) vardır ve bu enerjiyi mikroorganizmalarin büyümesi için kullanacak buyüzden PHB,PHV,PHA ve glykoz’un konsantrasyonu aerobik fazında azaltır.   Hızlı nüfus artışı ve sanayileşme sonucunda oluşan atık sular tabiatın özümleyebileceği miktarı aşmış ve alıcı ortamları kirlenme tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Doğadaki ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkileyebilecek ve diğer faydalı kullanımlarını engelleyecek bu durumun önüne geçebilmek için atıksuları uzaklaştırmadan önce arıtma zorunluluğu doğmuştur.Biolojik atıksu arıtımının amacı; atıksudakı çökelemeyen kolloidal ve organik maddeleri farklı mikrooganizmalar yardımıyla gidermek ve kararlı hale getirmektir. Biyolojik arıtmanın temeli tek hücreli canlılardır.Yani mikroorganizmalardır. Mikroorganizmalar da diğer canlılar gibi doğar, beslenir, solunum yapar, ürer ve ölür.Mikroorganizmalar gerekli şartların sağlanması durumunda çok hızlı bir şekilde üreyebilirler. Bu şartlar tüm canlılar için gerekli olan oksijen ve besin maddesidir.Bakteriler gıda ihtiyacı olarak atıksuda fazlaca mevcut bulunan ve çevreye verildiğinde kirlilik yaratan organik maddeleri kullanırlar.Bakterilerin solunum yapması ve çoğalması için suda bulunan çözünmüş oksijen yeterli olmaz. Bunun için dışarıdan oksijen verilmesi gerekmektedir. Dışarıdaki havayı suya veren mekanik ekipmanlar sayesinde gerekli oksijen temin edilmiş olur.Böylece atıksu içerisindeki mikroorganizmalar gelişerek suda kirliliğe sebep olan tüm organik madde ve kirletici maddeleri yok ederler. Bu işlem sonunda atıksu içindeki organik maddeler biyolojik olarak ayrıştırılır. Seleksiyon teorisine göre, biokütleye dış stres faktörleri uygulayarak ve hidrolik, kinetik veya metabolik seleksiyon baskıları yaratarak istenen belirli özelliklerde mikrobiyal popülasyonların seçimi mümkündür( wanner, 1994). Bu dış arasında, çökelme süresi( Ts;dk) yavaş flokları yıkayıp uzaklaştıran ve dolaysıyla ardışık kesikli reaktör (AKR) sistemlerinde hızlı çökelen biokütlenin üretilmesine yardımcı olan ana hidrolik seleksiyon baskılarından biri olarak edilmektedir (Qin et al 2004). Proje önerisi kapsamında karbon kaynağı olarak çözünmüş nişasta ve asetat ile beslenen labratuvar ölçekli ve 2L çalışma hacimli bir AKR’de elde edilen biokütlenin çökelme kapasitesi ve organik madde giderim verimleri araştırılmıştır. Biokütlenin çökelme özelliklerinin iyileştirilmesi hedefli temel strateji olarak reaktördeki çökelme süresi kademeli olarak azaltılan sistemden toplanan örneklerde askıda katı madde(AKM) , çamur hacim indeksi, KOİ giderim verimi, hücre-içi karbon depolama polimerleri olan PHA’lar ve glikojenlerin ölçümü ile sistem karakterize edilmiştir. Bu araştırmada sistem asetat ve çözünmüş nişasta ile beslenen sistemden elde edilen numunelerde aşağıda sıralı parametreler ölçülmüş. Parametre birim açıklamalar aşagıda acıkladıgım gibidir: AKM mg/l reaktör içerisindeki toplam askıda katı madde UAKM mg/l reaktör içerisindeki biokütle knstrasyonunu gösteren uçucu askıda katı madde ÇHİ ml/g biokütlenin çökelme kapasitesinin göstergesi olan çamur hacim indeksi D-AKM mg/l çıkış suyu kalitesi açısından cıkış suyu toplam askıda katı madde miktarı D-UAKM mg/l çıkış suyu kalitesi açısından çıkış suyu uçucu askıda katı madde miktarı KOİ mg/l çıkış suyu kalitesi ve sistemin organik madde giderim verimi ile ilgili olarak giriş ve çıkış suyu süzülmüş KOİ değerleri PHB ve PHV cinsinden PHA mg/l KOİ ekivanlanı farklı işletme koşullarında biokimyasal dönüşüm süreçlerinin irdelenmesi için gerçekleştirilen çevrim-içi deneylerin ve bunlara paralel yürütülen respirometrik deneylerin bazılarında AKR ve respirometreden tam karışım örnekleri toplanır ve hücre-içi karbon depolama süreçlerinin aydınlatılabilmesi amacıyla PHA (polihidroksialkonat) ölçümleri Gaz Kromatografi ile gerçekleştirilmiş. AKM ve UAKM deneyde AP40 filtreden kullanılmıştır. Filtreyi distile su ve musluk suyla yıkanıp 1saat etüvde (105 ˚C) kurutmuştur. Sonra etüvden çıkarıp nemden etkilenmemesi için 30 dakikada desikatörde beklenmıştır. 1saat beklenip desikatöre konululdu. Desikatörde 30 dakika beklenildi. Sonra tartım yapıldı. Bu filtreyi 15 dakika için 550’de konuldu. Yarım saat beklenip tartım yapıldı. Sonra standard metode göre hesaplamalar yapıldı. KOI deney için numune hacmi seçildi. Her numune için çift çalışıldı. Sonra su ile 5ml’ye tamamlandı. Üzerine 1.5 ml dikromat ve 3.5 ml asit eklendi(standart metode göre). 2 saat 150 C’de kaynatıldı. Sonra titrasyon yapıldı. Hesaplamalar standard metode göre yapıldı. PHA deneyi için reaktörden 25-30 ml numune alındı. Sentrifüjlendı. Üst faz dökülünecek. 4.5 ml fosfat buffer eklendi. Yine sentrifujlendi. Freeze-dry yapıldı. 48 saat sonra freeze dry dan çıkarıp tartım yapıldı. Tartımlar kaydedildi. Standardlar eklenip kaynatıldı. Üst faz alındı ve GC’de ölçüldü. Glikojen parçalama işlemi için 4.5 ml numune alındı. Üzerine 0.5 ml HCL eklendi. Numuneler 5saat için kaynatıldı. Pastor pipet ile HPLC viallara aktarıldı. Sonra okulamalar HPLC ile yapıldı. Sonuç olarak, çökelme süresi azaltınca iyi bir biokütle giderimi elde edildi. Çökelme süresi 5 dakikaya gelince, biökütle miktari reaktörde sabitlendi. Ortalama olarak, elde edilen biokütle miktari 10g AKM/L, çamur hacim indeksi(ÇHI1O ve ÇHI30) 20 ve 18 ml/g ve KOI giderimi 75%di. Biokütle giderimi rağmen, iyi bir çamur hacim indeksi ve yüksek biokütle konstrasyon systemde elde edildi. Analizlerin sonuçta minimum çökelme hızının, çökelme süresinden daha etkili olduğu isbat edildi. Minimum çökelme hızı, yavaş çökelen biokütlelerin systemde kalmasına etkilidir. Sonuç olarak, anaerobik fazda PHB,PHV,PHA ve glikoz üretimi artar çünkü systeme besleme yapılır ve bu besleme hücre içinde depolanır çünkü elektron verici vardir ama elektron alıcı olmadığı için bu beslemeyi kullanamaz oyüzden depolanır ve aerobik fazda kullanılır çünkü aerobik fazda oxyjen (elektron alıcı) vardır ve bu enerjiyi mikroorganizmalarin büyümesi için kullanacak buyüzden PHB,PHV,PHA ve glykoz’un konsantrasyonu aerobik fazında azaltır. Hızlı nüfus artışı ve sanayileşme sonucunda oluşan atık sular tabiatın özümleyebileceği miktarı aşmış ve alıcı ortamları kirlenme tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Doğadaki ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkileyebilecek ve diğer faydalı kullanımlarını engelleyecek bu durumun önüne geçebilmek için atıksuları uzaklaştırmadan önce arıtma zorunluluğu doğmuştur.Biolojik atıksu arıtımının amacı; atıksudakı çökelemeyen kolloidal ve organik maddeleri farklı mikrooganizmalar yardımıyla gidermek ve kararlı hale getirmektir. Biyolojik arıtmanın temeli tek hücreli canlılardır.Yani mikroorganizmalardır. Mikroorganizmalar da diğer canlılar gibi doğar, beslenir, solunum yapar, ürer ve ölür.Mikroorganizmalar gerekli şartların sağlanması durumunda çok hızlı bir şekilde üreyebilirler. Bu şartlar tüm canlılar için gerekli olan oksijen ve besin maddesidir.Bakteriler gıda ihtiyacı olarak atıksuda fazlaca mevcut bulunan ve çevreye verildiğinde kirlilik yaratan organik maddeleri kullanırlar.Bakterilerin solunum yapması ve çoğalması için suda bulunan çözünmüş oksijen yeterli olmaz. Bunun için dışarıdan oksijen verilmesi gerekmektedir. Dışarıdaki havayı suya veren mekanik ekipmanlar sayesinde gerekli oksijen temin edilmiş olur.Böylece atıksu içerisindeki mikroorganizmalar gelişerek suda kirliliğe sebep olan tüm organik madde ve kirletici maddeleri yok ederler. Bu işlem sonunda atıksu içindeki organik maddeler biyolojik olarak ayrıştırılır. Seleksiyon teorisine göre, biokütleye dış stres faktörleri uygulayarak ve hidrolik, kinetik veya metabolik seleksiyon baskıları yaratarak istenen belirli özelliklerde mikrobiyal popülasyonların seçimi mümkündür( wanner, 1994). Bu dış arasında, çökelme süresi( Ts;dk) yavaş flokları yıkayıp uzaklaştıran ve dolaysıyla ardışık kesikli reaktör (AKR) sistemlerinde hızlı çökelen biokütlenin üretilmesine yardımcı olan ana hidrolik seleksiyon baskılarından biri olarak edilmektedir (Qin et al 2004). Proje önerisi kapsamında karbon kaynağı olarak çözünmüş nişasta ve asetat ile beslenen labratuvar ölçekli ve 2L çalışma hacimli bir AKR’de elde edilen biokütlenin çökelme kapasitesi ve organik madde giderim verimleri araştırılmıştır. Biokütlenin çökelme özelliklerinin iyileştirilmesi hedefli temel strateji olarak reaktördeki çökelme süresi kademeli olarak azaltılan sistemden toplanan örneklerde askıda katı madde(AKM) , çamur hacim indeksi, KOİ giderim verimi, hücre-içi karbon depolama polimerleri olan PHA’lar ve glikojenlerin ölçümü ile sistem karakterize edilmiştir. Bu araştırmada sistem asetat ve çözünmüş nişasta ile beslenen sistemden elde edilen numunelerde aşağıda sıralı parametreler ölçülmüş. Parametre birim açıklamalar aşagıda acıkladıgım gibidir: AKM mg/l reaktör içerisindeki toplam askıda katı madde UAKM mg/l reaktör içerisindeki biokütle knstrasyonunu gösteren uçucu askıda katı madde ÇHİ ml/g biokütlenin çökelme kapasitesinin göstergesi olan çamur hacim indeksi D-AKM mg/l çıkış suyu kalitesi açısından cıkış suyu toplam askıda katı madde miktarı D-UAKM mg/l çıkış suyu kalitesi açısından çıkış suyu uçucu askıda katı madde miktarı KOİ mg/l çıkış suyu kalitesi ve sistemin organik madde giderim verimi ile ilgili olarak giriş ve çıkış suyu süzülmüş KOİ değerleri PHB ve PHV cinsinden PHA mg/l KOİ ekivanlanı farklı işletme koşullarında biokimyasal dönüşüm süreçlerinin irdelenmesi için gerçekleştirilen çevrim-içi deneylerin ve bunlara paralel yürütülen respirometrik deneylerin bazılarında AKR ve respirometreden tam karışım örnekleri toplanır ve hücre-içi karbon depolama süreçlerinin aydınlatılabilmesi amacıyla PHA (polihidroksialkonat) ölçümleri Gaz Kromatografi ile gerçekleştirilmiş. AKM ve UAKM deneyde AP40 filtreden kullanılmıştır. Filtreyi distile su ve musluk suyla yıkanıp 1saat etüvde (105 ˚C) kurutmuştur. Sonra etüvden çıkarıp nemden etkilenmemesi için 30 dakikada desikatörde beklenmıştır. 1saat beklenip desikatöre konululdu. Desikatörde 30 dakika beklenildi. Sonra tartım yapıldı. Bu filtreyi 15 dakika için 550’de konuldu. Yarım saat beklenip tartım yapıldı. Sonra standard metode göre hesaplamalar yapıldı. KOI deney için numune hacmi seçildi. Her numune için çift çalışıldı. Sonra su ile 5ml’ye tamamlandı. Üzerine 1.5 ml dikromat ve 3.5 ml asit eklendi(standart metode göre). 2 saat 150 C’de kaynatıldı. Sonra titrasyon yapıldı. Hesaplamalar standard metode göre yapıldı. PHA deneyi için reaktörden 25-30 ml numune alındı. Sentrifüjlendı. Üst faz dökülünecek. 4.5 ml fosfat buffer eklendi. Yine sentrifujlendi. Freeze-dry yapıldı. 48 saat sonra freeze dry dan çıkarıp tartım yapıldı. Tartımlar kaydedildi. Standardlar eklenip kaynatıldı. Üst faz alındı ve GC’de ölçüldü. Glikojen parçalama işlemi için 4.5 ml numune alındı. Üzerine 0.5 ml HCL eklendi. Numuneler 5saat için kaynatıldı. Pastor pipet ile HPLC viallara aktarıldı. Sonra okulamalar HPLC ile yapıldı. Sonuç olarak, çökelme süresi azaltınca iyi bir biokütle giderimi elde edildi. Çökelme süresi 5 dakikaya gelince, biökütle miktari reaktörde sabitlendi. Ortalama olarak, elde edilen biokütle miktari 10g AKM/L, çamur hacim indeksi(ÇHI1O ve ÇHI30) 20 ve 18 ml/g ve KOI giderimi 75%di. Biokütle giderimi rağmen, iyi bir çamur hacim indeksi ve yüksek biokütle konstrasyon systemde elde edildi. Analizlerin sonuçta minimum çökelme hızının, çökelme süresinden daha etkili olduğu isbat edildi. Minimum çökelme hızı, yavaş çökelen biokütlelerin systemde kalmasına etkilidir. Sonuç olarak, anaerobik fazda PHB,PHV,PHA ve glikoz üretimi artar çünkü systeme besleme yapılır ve bu besleme hücre içinde depolanır çünkü elektron verici vardir ama elektron alıcı olmadığı için bu beslemeyi kullanamaz oyüzden depolanır ve aerobik fazda kullanılır çünkü aerobik fazda oxyjen (elektron alıcı) vardır ve bu enerjiyi mikroorganizmalarin büyümesi için kullanacak buyüzden PHB,PHV,PHA ve glykoz’un konsantrasyonu aerobik fazında azaltır.    
  • Öge
    Sentetik/endüstriyel Atıksu İle Beslenen Floküler Ve Aerobik Granüler Çamurdan Elde Edilen Ekzopolisakkaritlerin Kimyasal Karakterizasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-10-23) Sam, Stanley Bortse ; Dülekgürgen, Ebru ; 10055934 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology
    Atıksudan kaynaklanan farklı tipteki kirleticilerin verimli bir şekilde giderildiğinden emin olmak ve tabi ki çevreyi korumak amacıyla; ayrıca katı mevzuat nedeniyle atıksu arıtma teknolojilerindeki gelişimler gerekli hale gelmiştir. Biyolojik atıksu arıtma, atıksu arıtma prosesinin bir parçası olup; atıksudaki çözünebilir organik maddeleri giderir ve mikrobiyal biyokütle tarafından bünyesine alınmasını sağlar ki böylelikle atıksudan ayırarak temiz çıkış elde edilir. Granüler aktif çamur (GAÇ) uygulaması, çevre biyoteknoloji alanındaki en başarılı hikayelerden  biri olarak tıksu arıtımında dikkati çekmiştir.  Bu durum öncelikle sistemin klasik veya floküler aktif sistemlere göre birtakım avantajlarının olmasından kaynaklanır. Aerobik granüler çamur (AGÇ), granül görünümünde olan ve kendi-sabitliyor. Hücresini (örneğin; alt tabaka bulunmaz) içeren bir tür biyofilmdir. Biyofilm tabakası, biyolojik atıksu arıtımında kullanılır, mikrobiyal yapıların biraraya gelerek çökmesi ile oluşmaktadır. Dahası, uluslarası su birliğine göre, ‘aerobik granüler aktif çamurdaki granüllerin mikrobiyal orjinli agregat oldukları; hidrodinamik stres altında çökelmedikleri ve aktif çamur floklarından gözle görünür şekilde daha iyi çökeldikleri anlaşılmıştır’(de Kreuk et al, 2005). AGÇ’un önemli karakteristik özelliğine oluşan granüller sayesinde iyi çökelebilme özelliğini verebiliriz. Çökelebilirliğin tespitinde kullanılan kilit bir parametre olan çamur hacim indeksi (ÇHİ); aerobik granüler çamur sistemlerinde düşük  (80ml/g) ve hatta daha da düşük, 20ml/g olabilmektedir. Bu durum biyolojik atıksu arıtma için önemlidir; bu sayede çökelme süresi ve katı-sıvı faz ayrımı için gereken hacim azalır; dolayısıyla işletme maliyetini düşer. AGÇ’un iyi çökelebilme özellikleri; esas olarak hücre dışı polisakkaritleri (exoPS), hücre dışı proteinlerin (exoPN), bazı humik maddeler, nükleik asitler ve hücresel olmayan organik/inorganik maddeleri içeren egzopolimerik yapılardan – EPS kaynaklanır. EPS, mikrobiyal hücreleri biraraya getirerek koloni oluşturmalarını sağlayan yapıştırıcı gibi davranır. Koloniler büyüdükçe yoğunlukları artar ve bundan dolayı mikroorganizmalar hızlıca çökelir. Bira endüstrisi çıkış suyu şeker, çözünebilir nişasta, uçucu yağ asitleri vb. maddelerden oluşan yüksek konsantrasyonlarda biyobozunur organik madde içermektedir. Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) sonuç olarak nispeten yüksek bir BOİ/KOİ oranına, 0.6-0.7, sahiptir. Bira endüstrisi çıkış suyu yüksek miktarda organik madde içermesi, mikrobiyal kirlilik ve kimyasallar nedeniyle yatırım maliyeti düşük olan, ve ayrıca BOİ ile KOİ açısından 80-90 % arıtma verimine sahip olan biyolojik metotlara ihtiyaç duymaktadır.  Bu tezde, öncelikli olarak floküler aktif çamur ve granüler aktif çamurdan ekstrakte edilen hücre dışı polisakkaritlerin karakterize (fiziksel ve kimyasal) edilmeleri amaçlanmıştır. İkincil olarak, egzopolisakkaritler ve alginat arasındaki muhtemel benzerliklerin araştırılması ve ayrıca egzopolisakkaritlerin kimyasal özellikleri ile granüler aktif çamur sistemlerindeki rolü arasındaki ilişkinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmanın kapsamında iki farklı metot uygulanmıştır; katyon değişim reçinesi ve (CER-DOWEX, Frolund et al., 1996 tarafından) ve sentetik atıksu ve bira endüstirisi atıksuyu ile beslenen KAÇ ile GAÇ’dan hücre dışı polisakkaritlerin ekstrakte edilmesi için Na2CO3 (Lin et al., 2010) kullanımıdır. Karakterizasyon açısından, hücre dışı polisakkaritlerin jel oluşturma kapasitesi CaCl2 soüsyonundaki jelleşmesine bakılarak test edilmiştir. Eksrakte edilmiş olan hücre dışı polisakkaritlerin morfolijeleri ve kabaca bileşenleri sırasıyla SEM ve UV-VIS spektroskopisi ile incelenmiştir. Ayrıca kimyasal yapısını belirlemek için de FTIR analizi gerçekleştirilmiştir. KAÇ ve GAÇ’deki hücre dışı polisakkaritler laboratuvar ölçekli oluşturulan ve sentetik, bira endüstrisi atıksuyu ile beslenmiş AKR’lerden elde edilmiştir. Söz konusu ekstraksiyon iki farklı metot ile gerçekleştirilmiştir; DOWEX (Frolund et al., 1996) ve Na2CO3 ile (Lin et al, (2010). DOWEX yönteminde egzopolimerik maddelerin ekstraksiyonu yapılırken; Na2CO3  yönteminde ise spesifik olarak alginat benzeri egzopolisakkaritlerin ekstraksiyonu yapılmaktadır. Hücre dışı polisakkaritlerin Na2CO3  yöntemi ile ekstraksiyonunda floküler ve aerobik granüler numunelerinde 2% verimle, hemen hemen eşit miktarlarda hücre dışı polisakkaritler elde edilmiştir. Hücre dışı polisakkaritlerin jel oluşturma kapasitelerini ölçmek adına 1:1 oranındaki CaCl2 solüsyonuna bırakılmış ve bir gece boyunca oda sıcaklığında jelleşmenin oluşması için bekletilmiştir.Deneylerde aynı zamanda ticari olarak temin edilen sodyum alginat referans olarak kullanılmıştır. Sonuçlara göre, 2% alginat solüsyonunun1:1 oranındaki CaCl2 ile mükemmel küresel hidrojel tanelerini oluşturduğu tespit edilmiştir.Yine de jel oluşturma kapasitesinin alginat konsantrasyonun azalması ile düştüğü belirlenmiştir. Na2CO3  yöntemi ile ekstrakte edilen hücre dışı polisakkaritlerde de alginatlardakine benzer jelleşme göstermiştir.Klasik aktif çamur sisteminden elde edilen hücre dışı polisakkaritler asetat ile beslendiklerinde; 1:1 oranındaki CaCl2 ile hemen hemen küresel hidrojel taneler (alginattaki gibi mükemmel olmayan) oluşturmuştur.Oysa bira atıksuyu ile beslenen granüler aktif çamurdan elde edilen hücre dışı polisakkaritler hidrojeller yerine küçük topaklar oluşturabilmiştir. Oluşturulan jeller daha sonra elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Klasik aktif çamurdan (sentetik atıksu ile beslenen) ve granüler aktif çamurdan (bira atıksuyu ile beslenen) elde edilen hücre dışı polisakkaritlerin morfolojik açıdan alginat ile karşılaştırılmaları sonucu klasik aktif çamurdan elde edilenin yapısal açıdan ince lif ağından oluşan alginat ile benzerliklerinin olduğu belirlenmiştir. Granüler aktif çamurdan elde edilen küçük topaklardaki hidrojeller ise bir dereceye kadar alginata benzer katlanmalar göstermiştir. Hücre dışı polisakkaritleri aynı zamanda FTIR ile de incelenmiş ve buradan çıkan sonuçlar ile hücre dışı polisakkaritler ile alginatlar arasındaki benzerlikler doğrulanmıştır. Hücre dışı polisakkaritlerin granül oluşumunun farklı evrelerinin spektrosu alginattaki fonksiyonel gruplara eş değer fonksiyonel gruplar içerdiklerini ortaya koymuştur.Alginik uronik asit için karakteristik olan manuronik asit ile guluronik asit kalıntılarına her iki sistemdeki hücre dışı polisakkaritlerinde rastlanmıştır. Bu doğrulama ekstrakte edilen maddelerin polisakkarit olduklarından emin olmak ve alginat ile benzer olduklarını göstermek için yapılmıştır. FTIR sonuçları ayrıca hücre dışı polisakkaritlerin Ca2+ile olan reaksiyonunu daha iyi kavramamızı sağladı. CaCl2 solüsyonundaki hücre dışı polisakkaritlerin birleşmesini sağlayan divalent katyonlar karboksil gruplarının varlığını göstermektedir. Ekstraktların proteinlerle olabilecek muhtemel kontaminasyonu ise 190-800 nm dalga boyundaki UV-Visible spektroskopi altında incelenmiştir. Na2CO3 yöntemi ile ekstrakte edilen hücre dışı polisakkaritler UV spektrosunda alginat ile benzerlikler göstermiştir. Her iki sistemde de tipik UV aralığında (120nm ve 190nm) piklere rastlanmıştır. Klasik aktif çamur numunlerinin yüksek konsantrasyonlarda alginat göre daha yoğun absorpsiyonlarının olduğu görülmüştür. 250-290 nm dalga boyundaki piklerin olmayışı ekstraskiyon metodunun özgünlüğünden kaynaklı olabilir ki DNA ve proteinlerle girişim yaptığı düşünülebilir. DOWEX metodu ile ekstrakte edilen egzopolimerik maddeler ve supernatant solüsyonundaki hücre dışı polisakkaritler de U-VIS spektroskopisinde incelenmiştir. Her ikisinde de alginat ve egzopolimerik maddelerde olduğu gibi geniş aralıklarda piklere rastlanmıştır. Fakat her ikisindeki absorbanslar alginat ile mukayese edildiğinde daha yüksektir. 240-290 nm dalga aralığında belirgin bir absorbans kaydedilmesi ile her ikisinde de protein ve nukleik asitlerin olduğu söylenebilir ki egzopolimerik maddelerin proteinler, karbonhidratlar, bazı humik maddeler, nukleik asitler, lipitler ve diğer maddelerden oluştuğu bilinmektedir. Bu durum ile egzopolimerik maddelere özgü olan her iki metot arasındaki farkları açıkça ortaya koymaktadır. Aynı zamanda egzopolimerik maddelerin ekstraksiyonunda metot seçiminin önemini vurgulamaktadır. Granüler aktif çamurdaki egzopolimerik maddelerdeki guluronik ve mannuronik asit kalıntılarını (homo-monomeric [-GG-, MM-] ve hetero-monomeric [-MG-] blocks) belirlemek için blok fraksiyonlaşması gerçekleştirilmiştir. Egzopolimerik maddelerin %16.48’inin GG bloklarından; %18.24’sinin MG bloklarından oluştuğu bulunmuştur. Ayrıca GG blok fraksiyonunun GM fraksiyonun az olduğu; bu durumda GG blok konsantrasyonun daha da az olduğu durumlarda egzopolimerik maddelerden ekstrakte edilen ve  oluşturulan hidrojelin yine oluşabileceği gösterilmiştir. Yüksek miktarlardaki MG blokları; oluşan jelin elastikiyetinin artmasını sağlayan mükemmel esnekliği sağlamaktadır. Jelin mükemmel elastikiyette olması aktif çamurun reaktördeki baskılara karşı daha dayanaklı olmasına yardımcı olmaktadır. Güçlü jellerin oluşması ve kararlı aktif çamur, GG ve MG bloklarının çamurun çökelebilme özelliğini açıkça artırmasıyla gözlemlenmektedir. Daha yoğun ve kararlı çamurun sistemden kaçması mümkün olmayacaktır. Nem içeriği egzopolimerik maddelerin hidrojel olarak tanımlanebilirliği belirlemek içindir. Hidrojellerin 90%’dan fazlası sudur ve literatür verilerine göre kalsiyum ile birlikte egzopolimerik maddelerin nem içeriklerinin 93% oldukları belirlenmiştir. Ekstrakte edilen egzopolimerik maddelerin nem içeriği 95.8%’dir ki bu da net bir şekilde hidrojel olduklarını göstermektedir.  %0.2’lik alginatta geri kazanılan karbohıdrat, glukoz olarak yaklaşık %7.4’tur. Deşiken geri kazanım yüzdeleri ekstrakte edilen ekzopolimerik maddelerden elde edilmiştir. Örneğin, granüler ekzopolimerik maddeler için geri kazanım %7.8’dir. Diğer klasik aktıf çamur sistemlerindeki ekzopolimerik maddelerden %7.4’den az geri kazanım görülürken; kaçınnılmazbir şekilde floküler ekzopolimerik maddelerden 52 gün itibariyle %16.8 oranında kazanım kaydedilmiştir ki bu da algınatta geri kazanılanın iki katı kadardır. EPS-ilişkili egzopolisakkaritlerin alginat benzeri egzopolisakkaritler oldukları ve yüksek jel oluşturma kapasitesine sahip granüler aktif çamur egzopolimerik maddelerin daha iyi çökelme özellikleri ile düşük maliyetli biyolojik atıksu arıtma sağlayacakları söylenebilir.