FBE- Kimya Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/68

Gözat

Yazar "10007689" ile FBE- Kimya Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Evsel Koşullarda Kirlenmiş Olan Suların Tekrar Kullanılabilirliği İçin Farklı Dezenfeksiyon Yöntemlerinin İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-07-19) Saygın, Pervin ; Tüter, Melek ; 10007689 ; Kimya Mühendisliği ; Chemical Engineering
    Canlı yaşamı için kritik öneme sahip olan su kaynaklarının, artan şehirleşme, iklim değişikliği, nüfus artışı ile tükenmesi gibi sebeplerle su tasarrufu sağlanması günümüzün önemli konuları arasındadır. Her geçen gün su kalitesinin bozulması ile sağlık problemlerinin hatta ölümlerin gerçekleşmesi gibi etkenler su kalitesinin iyileştirilmesi, atık suların geri kazanımı ve kullanılması üzerine yapılan çalışmaların önemini daha da artırmaktadır. Plazma, fotokataliz, elektroliz, ultrases (US), ultraviyole (UV), ozon ve mikrodalga uygulamaları çeşitli alanlarda uygulanan dezenfeksiyon yöntemlerindendir. Bu çalışmada, evsel koşulda geri kullanılabilir sularda gelişme gösterebilen Staphylococcus aureus, Esherichia coli, Enterococcus faecalis, Bacillus cereus ve Aspergillus niger gibi fırsatçı patojen mikroorganizmaların US, ozon ve UV dezenfeksiyon yöntemleri ile evsel koşullardaki banyo ve mutfak yıkama sularının tekrar kullanılabilirliğinin incelenmesi amaçlanmıştır. İncelenen su dezenfeksiyon yöntemlerinden biri olan US metodunda, sulu ortamlarda belli bir frekans ve güç değerine sahip ses dalgaları ile kavitasyon etkisi oluşturulmakta, böylece çözeltide oluşan hava kabarcıklarının yüzeylere çarpması ile hem yüzeydeki kirlerin uzaklaştırılması hem de mikroorganizmaların hücre duvarına zarar vererek canlı hücrelerin inaktivasyonu sağlanabilmektedir. US uygulamasının sulu çözelti ortamında mikroorganizma inaktivasyonu üzerindeki etkisini belirlemek amacıyla, farklı transduser tipi, farklı frekans ve farklı güç gibi parametre koşulları incelenmiştir. İncelenen diğer dezenfeksiyon yöntemlerinden olan ozon (O3), oksidasyon gücü çok yüksek olan bir gaz ve bilinen en kuvvetli dezenfektanlardan biridir. Ozon gazı yüksek oksidasyon gücü nedeniyle çok farklı alanlarda temizleme etkisi nedeniyle içme sularında istenmeyen tat, koku ve rengin giderilmesi, suların dezenfeksiyonu ve hava temizleme alanlarında tercih edilmektedir. Ozon ile mikroorganizmaların hücre duvarı parçalanmakta, böylece hücrelerin inaktivasyonu ile sterilizasyon sağlanması mümkün olmaktadır. Su ortamına ozon gazı uygulamasının farklı mikroorganizmalar üzerindeki uzaklaştırma etkisi zamana bağlı olarak incelenmiştir. Su dezenfeksiyonunda yaygın kullanım alanına sahip olan UV dezenfeksiyon yöntemi, görünür ışın ile X ışını arası dalga boyuna sahip elektromanyetik dalgaların, mikroorganizmaların genetik materyali üzerinde etki gösteren temizleme yöntemlerinden olup, mikroorganizmaların DNA yapısına zarar vererek canlının hücre faaliyetleri engellenmekte ve hücre ölümü gerçekleşmektedir. UV dozu, lamba adedi ve yerleşimi, tasarım ve kapasite seçimi, uygulama süresi, lamba gücü ve ömrü, suyun debisi, mikroorganizma cinsi ve seviyesi gibi özellikler sistemin performansını etkilemektedir. Gerçekleştirilen bu tez çalışmasında, farklı UV güç ve tasarımına sahip lambalar kullanılarak farklı mikroorganizmalar üzerindeki uzaklaştırma etkisi, zamana bağlı olarak incelenmiştir. US yöntemi ile evsel atık suların mikrobiyolojik kalitesini artırmak için gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, deterjansız kaynatılarak gazı giderilmiş (degaze) suda farklı transduser tipleri ve farklı frekanslardaki çalışmaların sonuçları incelendiğinde, transduser tipi ve gücünün S. aureus, B.cereus ve E. faecalis bakterileri üzerinde zamana bağlı bir inaktivasyon etkisi ölçülememiştir. Yapılan ön çalışmada temas tipi trasduserlerin kontrollü mikroorganizma konsantrasyonuna sahip çözeltiyi temizleme etkinliğinin diğer tip transduserlerden daha olumlu sonuçlar göstermesi nedeniyle US teknolojisinden faydalanılarak yapılan testler, deterjanlı degaze suda temas tipi transduserler kullanılarak tekrar edilmiştir. Deterjanlı degaze su uygulamasında; E. faecalis ve B. cereus bakterileri üzerinde belirgin bir etki gözlenememiş; ancak S. aureus için ise 30 dakika kavitasyon uygulaması sonunda yaklaşık 3 log (cfu/mL)’lik bir azalma gözlenmiştir. Sonuç olarak US teknolojiinin gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda sulu ortamda mikroorganizma inaktivasyonu için tek başına yeterli olmadığı görülmüştür. Ozon gazı kullanımının su dezenfeksiyonu sağlama etkisini incelemek amacıyla oluşturulan test düzeneğinde, kontrollü mikroorganizma çözeltisinin kullanıldığı çalışmalarda, ozon jeneratörünün kapalı tutulduğu ve sadece hava debisi ile zamana bağlı kavitasyon oluşturulduğu durumlarda bile mikroorganizma uzaklaştırmada etkili olduğu; ancak tüm mikroorganizmaların inaktivasyonunda başarı sağlanamadığı gözlemlenmiştir. Ozon jeneratörünün aktif olduğu durumda, 5-15 dakika gibi kısa bir sürede tüm bakteri türleri üzerinde yüksek seviyede inaktivasyon sağlanmış; ancak küf üzerinde ozon gazının belirgin bir temizleme etkinliği ölçülememiştir. Ozon gazının su dezenfeksiyon yöntemleri arasında başarılı bir yöntem olduğu; ancak tüm mikroorganizmaların uzaklaştırılmasında yeterli olmadığı gözlenmiş, ozon gazının kararsız yapı göstermesi ve test süresince konsantrasyonunun sabit tutulamaması bu yöntemin uygulama zorlukları olarak belirlenmiştir. UV yöntemi kullanılarak evsel tip atık suların mikrobiyal kalitesini artırmak için yapılan çalışmalarda, 5W ve 11W UV lambalarla tekil mikroorganizma çözeltileri ve karışım halindeki çözeltiler kullanılmış; 1 saat UV dezenfeksiyon ünitesinde su sirkülasyonu yapılmıştır. 5W UV lamba gücü ile tekil mikroorganizma çözeltilerinde S. aureus ve E.coli seviyelerinde 0-1 log (cfu/mL)’ye kadar azalma kaydedilirken, E. faecalis ve A. niger üzerinde yaklaşık 2.5 log (cfu/mL) inaktivasyon sağlanmıştır. 11W UV lamba sonuçları değerlendirildiğinde, seçilen bakteri ve küf türlerinin inaktivasyonunda yüksek dereceli etki görülmüştür. UV gücünün artmasıyla mikroorganizma inaktivasyon hızının arttığı, UV dezenfeksiyon etkisinin ise mikroorganizma türüne göre farklılık gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. 11W UV lambanın kullanıldığı uygulama koşulunda, 30. dakikada çalışılan mikroorganizmalar üzerinde yüksek oranda inaktivasyon sağlandığı, 40. dakikada ise tüm mikroorganizmaların uzaklaştırıldığı görülmektedir. 5W ve 11W lamba çalışmalarında A. niger küfü tamamen uzaklaştırılamamıştır. UV yöntemi ile su dezenfeksiyonundaki etkilerini daha ayrıntılı incelemek amacıyla planlanan testlerde, dört farklı mikroorganizma ile hazırlanan kontrollü 2 litre su ortamında, 11W UV lamba gücünün paslanmaz çelik ve polipropilen UV kılıflarda konumlandırıldığı pilot çalışma yapılmış, farklı kılıf malzemesinin test şartlarında toplam aerobik canlı mikroorganizma inaktivasyonunda belirgin bir etki göstermediği belirlenmiştir. Ayrıca, 11W UV lamba gücü kullanılan deneysel çalışmalarda, toplam aerobik canlı sayımı inaktivasyonunun, bireysel mikroorganizma inaktivasyonundan daha düşük seviyelerde kaldığı gözlemlenmiştir. Bu durumun, karışım mikroorganizmaları ile hazırlanan su çözeltisinin, tekil mikroorganizmalar kullanılarak hazırlanan çözeltiden daha bulanık yapıda olmasından ve UV ışık verimini etkileyen su berraklığının, önemli bir kriter olabileceği düşünülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre, evsel koşullarda kontamine olmuş atık suların dezenfeksiyonu amacıyla üç farklı yöntemden biri olan ozon uygulamalarının ultrases uygulamalarından daha başarılı olduğu; ozon uygulamasının tek başına tüm bakteri ve küfleri uzaklaştırmak için yeterli olmadığı; UV uygulamalarının başarısının ise güce bağlı olduğu ve özellikle incelenen parametrelerden biri olan geri dönüştürülmek istenilen su bulanıklığının UV dezenfeksiyon verimi üzerinde önemli rol oynadığı belirlenmiştir.