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

Aerobik Çamur Stabilizasyonunun Karakterizasyonu Ve Modellenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-09-27) Özdemir, Seda ; Orhon, Derin ; 10017310 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Bu çalışmada, aerobik koşullardaki biyolojik çamur stabilizasyonunu karakterize etmek için deney ve modelleme çalışmaları yürütülmüştür. Bu kapsamda, içsel solunum ve mikrobiyal aktivitenin aerobik stabilizasyon prosesindeki rolü araştırılmıştır. Ayrıca, aktif çamur prosesi çamur bekletme süresinin (ÇBS) stabilizasyon prosesi üzerine olan etkisi değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, içsel solunum hızı (bH) 0.21/gün ve 0.06/gün değerleri ile içsel solunumun büyüklüğünün, bH’ın belirlenmesinde kullanılan respirometrik yöntemlere bağlı olarak oldukça farklı olduğunu göstermiştir. Sonuçlar, ÇBS’nin aktif çamurun kompozisyonu ve aerobik stabilizasyon prosesinin verimi üzerinde önemli bir etkisinin olduğunu da göstermiştir. Model simülasyonlarına göre stabilizasyon prosesinin başlangıcında çamurun aktif biyokütle fraksiyonu (XH) ÇBS 2, 8 ve 20 günlerde işletilen sistemler için sırasıyla %76, %67 ve %53 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, modelleme çalışmasının sonuçları, içsel solunum sırasında oluşan mikrobiyal partiküler ürünlerin (XP) aerobik stabilizasyon koşullarında düşük bir hızda hidroliz olabildiğini göstermiştir.
Alkaloid Atık Suyunun Membran Biyoreaktör İle Arıtılmasıyla Oluşan Atık Çamurun Aerobik Çamur Stabilizasyonunda Partiküler Bileşenlerin Modellenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-07-03) Yüksel Eker, Gizem ; Çokgör, Emine ; 10079163 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Alkaloid prosesinden kaynaklanan endüstriyel atıksular yüksek sülfat, asetik asit ve organik madde içermektedir. Bu çalışmada kullanılan alkaloid atıksuları su geri kazanımının sağlanması, mevzuatta yer alan deşarj standartlarına uygun olarak sürdürülebilir atıksu arıtımının gerçekleştirilmesi amacıyla hali hazırda pilot ölçekli bir membran biyoreaktör ile arıtılmaktadır. İncelenen endüstriyel tesisin ortalama debisi 480 m3/gün ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) konsantrasyonu maksimum 43000 mg/L'dir. KOİ parametresinin Su Ürünleri Yönetmeliği (1995)’nde öngörülen 170 mg/L’ye kadar indirilmesi gerekmektedir. Fakat konsantrasyonu bu değere indirmek mümkün olmadığından Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (2004)’nde belirtilmiş olan 1500 mg/L baz alınmıştır. Buna göre, deşarj limitinin sağlanması için arıtma sonrasında %99.6 KOİ giderim verimi elde edilmesi zorunlu olmaktadır (Keskinler ve İnsel, 2014). Bu tez çalışmasında alkaloid prosesinden kaynaklanan giriş atıksuyunun biyolojik arıtılabilirlik bazlı karakterizasyonu kapsamında inert partiküler ve çözünmüş madde konsantrasyonlarının belirlenmesi hedeflenmektedir. Oluşan atıksuların arıtıldığı pilot ölçekli membran biyoreaktörde oluşan atık çamurun aerobik stabilizasyonunun değerlendirilmesi yapılmış olup içsel dönüşüm katsayısı respirometrik olarak belirlenmiştir. Respirometrik deneyler ve modelleme yardımıyla biyolojik sistem ile ilgili kinetik ve stokiyometrik katsayılar bulunmuştur. Ayrıca elde edilen tüm sonuçlar kullanılarak biyolojik çamurun partiküler ürün konsantrasyonu ve bu partiküler ürünün ayrışma katsayıları da modelleme ile belirlenmiştir. Giriş atıksuyunda çözünmüş ve partiküler inert maddelerin belirlenmesi için Orhon ve diğ, 1994 yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntem gereğince aerobik işletilen ve toplam ve çözünmüş ile beslenen 2 adet reaktör kurulmuştur. Deney sonuçlarına göre, toplam KOİ miktarı 27344 mg/L olan giriş alkaloid atık suyunun % 1.13’ü yani toplam partiküler inert madde miktarı 309 mg/L, % 1.52’si yani toplam çözünmüş inert madde miktarı 416 mg/L olarak belirlenmiştir. Aerobik çamur stabilizasyon prosesinde 23000 mg/L AKM ve 9800 mg/L UAKM içeren atık çamur kullanılmıştır. Zamana karşı günlük bazda AKM, UAKM ve pH ölçümü yapılmıştır. Deney AKM/UAKM parametreleri sabitlenene kadar devam etmiştir. Deney sonunda UAKM/AKM oranı 0.35 mg UAKM/mg AKM bulunmuştur. 19 gün sonunda giderim verimi % 38 UAKM olarak hesaplanmıştır. Alkaloid atık suyunun ayrışma katsayılarının ve havalandırma sisteminin dizayn parametrelerinin (ayrışma kinetiği tespiti, havalandırma sistemi tasarımı) belirlenmesi için respirometrik teknikler yaygın olarak kullanılmaktadır. Çamur bekletme süresi 20 gün olan atıksuyundan elde edilen respirometrik profilden yararlanılarak, atık suyundaki organik maddenin %85’inin kolay ayrışabilir madde olduğu anlaşılmaktadır. Kolay ayrışabilir maddeler aerobik koşullarda inhibe olmamaktadırlar. Kolay ayrışabilen organik maddenin yüksek olmasının sebebinin üretimde kullanılan asetik asit vb. maddelerden kaynaklandığı şeklinde yorumlanabilir. Ayrışabilen organik maddenin tamamı 400 dakika reaksiyon süresi sonunda tükendiği rapor edilmektedir. Aerobik stabilizasyon çalışmasında oksijen tüketim hızına bağlı olarak ölçülen içsel solunum hızı (bH) Ekama ve diğ., 1986 tarafından önerilen methodu baz alınarak 0.14/gün olarak hesaplanmıştır. Modelleme çalışmalarında AQUASIM simülasyon programı kullanılmıştır. Partiküler ürünün ayrışma çalışması Özdemir ve diğ., 2014 çalışması baz alınarak yapılmıştır. Ayrıca stabilizasyon sürecinde elde edilen OUR profilleri Aktif Çamur Modeli No:1 (ASM1) kullanılarak modifiye edilmiştir. Reaktörde biyokütle içeriği aktif heterotrofik biyokütle XH, yavaş ayrışan partiküler biyokütle XS, partiküler inert madde, XI ve metabolik reaksiyonlar sonucu oluşan XP olarak dört ana bileşen model kalibrasyonu ile değerlendirilmiştir. Model çalışmalarınde 4063 mg COD/L olan toplam biyokütle miktarı içerisinde heterotrofik biyokütle miktarı KOİ cinsinden ise 2854 mg KOİ/L olarak belirlenirken UAKM cinsinden 2375 mg UAKM/L olarak hesaplanmıştır. Model aynı zamanda Xp için hidroliz hız sabitini (kXP) 0.01 mg KOİ/mg KOİ olarak vermiştir. Son olarak çamur yaşının aktif çamur prosesinde çamur bileşenlerine etkisi araştırılmıştır. Bu bağlamda kullanılan Özdemir ve diğ., 2014 çalışmasında, aktif çamur prosesi farklı çamur yaşlarında stabilize edilmiştir. Çamur yaşı arttırıldığında kXP değerinin arttığı gözlemlenmiştir.
Anaerobik Biyoreaktörlerdeki Asetoklastik Metanojenlerin Kantitatif Florasanlı Yerinde Hibritleşme Tekniği İle Saptanması Ve Sayımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Batıoğlu, Meriç ; Ubay Çokgör, Emine ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Floresanlı yerinde hibritleşme tekniği, 16S rRNA hedefli oligonukleotid problar ile Hexham Kanalizasyon Arıtım İşlerindeki (Birleşik Krallık) tam ölçekli konvensiyonel anaerobik biyoreaktörden ve mezofilik Hexham çamuru ile inokule edilmiş laboratuvar ölçekli anaerobik membran biyoreaktörden alınan örneklerdeki mikroorganizmaların saptanması ve sayımı için kullanılmıştır. Her iki örnek; bakteri, arke ve asetoklastik metanojenlere spesifik floresanlı oligonukleotid problar ile hibritlenmiştir. İstatistiksel analiz için, yerinde hibritleşme ve konfokal lazer tarama mikroskobisi kombine edilerek spesifik hücre sayımları yapılmıştır. Kantitatif FISH prosedürünün sonuçları, tam ölçekli anaerobik reaktörden alınan örnek için, Methanoseate ve Methanosarcina konsantrasyon değerlerinin birbirine çok yakın olduğunu göstermiştir. Laboratuvar ölçekli reaktör örneği için ise Methanoseate konsantrasyonu, Methanosarcina konsantrasyonundan çok daha yüksektir. Bunun yanında, her iki örnek içinde arkeal hücre konsantrasyonun, bakteriyel hücre konsantrasyonundan daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Analitik sürecin sonuçları, bu çalışmadaki her bir örnek için yürütülen üç farklı dual hibritleşmede de arkeal hücre değişkenliklerinin homojen olduğunu göstermiştir. Bunun yanında dağılım tipleri Archaea, Methanoseate ve Eubacteria için poisson dağılım; Methanoarcina için ise negatif binominal dağılım olarak belirlenmiştir. Ayrıca, i) sıklık dağılım eğrileri çizilerek, ii) Anderson-Darling testleriyle normalite kontrol edilerek, iii) Box-cox çizimlerine göre normal dağılım için gerekli olan hücre konsantrasyonu dönüşümleri yapılarak ve iv) değişkenlik analizi kullanılarak; tam ve laboratuvar ölçekli anaerobik reaktörlerden alınan örneklerin istatistiksel açıdan birbirlerinden farklı oldukları belirlenmiştir.
Antibakteriyel Özelliğe Sahip Ters Osmoz Membranların üretimi Ve Karakterizasyonu

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-06-11) Yılmaz, Şeyma ; İmer, Derya Yüksel ; 10076022 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Temiz ve içilebilir su kaynakları her geçen gün kirletilerek kullanılamaz hale getirilmektedir. Bunun bir sonucu olarak Dünya üzerindeki mevcut tatlı su kaynakları ihtiyaçları karşılayamayacak hale gelmektedir. Alternatif su kaynaklarına ilişkin teknolojilere yönelinmesi su sıkıntısının etkilerinin azaltılmak için Dünya’da gittikçe yaygınlaşmaktadır.Dünyadaki toplam suyun % 96’dan daha fazlasını tuzlu sular oluşturmaktadır, tatlı su ise Dünya’daki suyun sadece %2.5’lik kısmını oluşturur ve bunun çoğu buzullar ve buz tabakaları içerisinde donmuş haldedir. Mevcut durum göz önünde bulundurulduğunda tuzlu sudan desalinasyon teknolojisi ile ekonomik ve güvenli bir şekilde kullanma suyu elde edilebilmesi büyük bir avantaj sağlamaktadır. Desalinasyon tesisleri Dünya’da 120’den fazla ülkede işletilmektedir ve suyun üretim maliyeti genellikle enerji tüketimi, kullanılan ekipmanın, membranların ve iş gücünün maliyeti ile orantılı olarak değişmektedir. Desalinasyon tesislerinden etkin bir sonuç alabilmek için çözülmesi gereken bazı konular bulunmaktadır. Bunlardan birisi ve en önemlisi olan tıkanma problemleri, membran filtrasyon sistemlerinin işletilmesi esnasında sorun teşkil etmektedir. Bu problemi çözebilmek için çeşitli yollar ve yaklaşımlar geliştirilmekte ve denenmektedir. Ters osmoz membranlarında meydana gelen biyotıkanma temel olarak akıyı düşürmektedir. Akının düşmesi daha fazla enerji harcanması ve tuz tutunumunda azalma gibi olumsuz etkiler göstermektedir. Bu sebeple oluşmadan müdahale etmek biyotıkanmayı engellemek için en etkili ve iyi yol olarak düşünülmektedir. Müdahale çeşitli şekillerde yapılabilmektedir. Bunlardan birisi de membranların üretimi sırasında üretim materyallerine antibakteriyel maddelerin ilavesidir. İlave edilen maddeler ile membran filtrelerin daha dayanıklı ve biyotıkanmaya dirençli olmaları sağlanmakta, böylece kirlenme ve tıkanma oluşumunun en aza indirgenmesi sağlanmaktadır. Bu çalışma kapsamında; içme suyu eldesi amacıyla ters osmoz membran üretimi, karakterizasyonu ve biyokirlenme özelliğinin iyileştirilmesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın amacı su temininde ileri teknolojilerin kullanılarak, biyokirlenme performansında iyileştirme çalışmaları yapılması, membranların özelliklerinin geliştirilmesi ve halen tümüyle dışa bağımlı durumda olduğumuz membran sistemlerinin ülkemiz koşullarında üretilebilir hale getirilmesidir. Bu amaç doğrultusunda ters osmoz membranları üretimi yapılmıştır. Deneylerin ilk aşamasında destek tabakası ultrafiltrasyon düzeyinde evre dönüşümü yöntemiyle polisülfon (PSF) polimeri ile farklı polimer çözeltileri hazırlanarak destek tabaka üzerine dökülerek üretilmiştir. Membran üretiminde ilk olarak homojen dağılımı sağlanmış membran çözeltisi cam yüzey üzerine belirli hacimde dökülmüş ve dökme bıçağı (casting knife) sabit kalınlığa ayarlanarak bu çözeltinin üzerine yerleştirilmiştir. Ardından laboratuar ölçekli dökme makinesinin gerekli ayarlamaları yapılarak belirlenen hızda cam yüzeyinde polimer film oluşturulmuştur. Bu esnada oluşturulmak istenen membranın özelliğine bağlı olarak polimer filmler belirli bir solvent buharlaşma süresinde bekletilmişlerdir. Bu çalışmada buharlaşma süresi 10 sn. olarak sabit tutulmuştur. Buharlaşmanın ardından polimer filmlerinin olduğu camlar destile suyun bulunduğu koagülasyon banyosuna daldırılmışlardır. Bu esnada en az 5 dakika membranın oluşması beklenmiş ve ardından oluşan membranlar destile suyun bulunduğu temiz bir kaba aktarılmışlardır. Biyolojik büyümenin olmaması ve reaksiyona girmeyen polimer veya solventin membrandan uzaklaşması için üretilen membranlar en az 1 hafta süre ile +40C’de soğuk odada saklanmışlardır. Üretilen bu membranlarda başta geçirgenlik deneyleri olmak üzere karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Filtrasyon performanslarından önce ilk olarak literatürde sıkıştırma deneyi olarak isimlendirilen ön işleme tabi tutulmuştur. Bu işlemde, yüksek basınç altında membranların saf su ile yıkanması sağlanmış ve bu esnada reaksiyona girmemiş polimer/ıslatıcı/solvent kalıntılarının membranlardan yıkanması ve membran gözeneklerinin son halini alması sağlanmıştır. Bu deneyin ardından klasik filtrasyon deneyleri sırayla gerçekleştirilmiştir. Cihaz analizleri için membran numunelerinin hazırlanmasında sıkıştırma ön işlemi yapılmayan membranlar kullanılmıştır. Membranlara temas açısı, mekanik dayanıklılık testleri uygulanmış ve taramalı elektron mikroskobu, optik profilometre, porometre, elektrokinetik ölçer kullanarak yüzey morfolojileri tanımlanmıştır. Destek tabakası membranı olarak üretilen UF destek tabakasının yüksek basınçlara dayanıklı olması için süngerimsi yapıda olması yapılan çalışmalarla optimize edilmiştir. Karakterizasyon testlerinin sonuçlarına bakıldığında %18PSF %4.5PVP10 %1.5 PVP40 kullanılarak üretilen membranlar aktif tabakada kullanılmak üzere destek tabakası olarak seçilmiştir. Deneylerin ikinci aşamasında ters osmoz membranı için aktif tabakası üretim çalışmaları yapılmıştır. Aktif tabaka ince film poliamid olarak ara yüzey polimerizasyon yöntemiyle üretilmiştir. Membranlara antibakteriyel özellik kazandıracak, güçlü antibakteriyel özelliğe sahip bizmut tiyollerden biri olan BisBAL maddesinin ilavesi aktif tabaka üretimi kısmında gerçekleştirilmiştir ve antibakteriyel özelliği edinmesi amaçlanmıştır.Tez çalışmasının son aşamasında membranların antibakteriyel özelliklerini belirlemek için İTU Moleküler Biyoloji-Biyoteknoloji ve Genetik Araştırmalar Merkezi’ nden alınan E. coli suşu ile çalışmalar yapılmıştır. BisBAL ilaveli membranların üzerinde, saf membranlara nazaran daha az büyüme görülmüştür. Antibakteriyel testler karşılaştırmalı olarak incelendiğinde BisBAL ilaveli membranların antibakteriyel özellik kazandığı ve BisBAL’ın etkili olarak ters osmoz membranlarında kullanılabileceği görülmüştür.
Antibiyotiklerin Anaerobik Biyolojik Ayrışabilirlik Özelliklerinin Ve Karışık Mikrobiyal Kültür Üzerine Toksisite/ İnhibisyon Etkilerinin Değerlendirilmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-12-12) Çetecioğlu, Zeynep ; İnce, Orhan ; 417371 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

İlaç etken maddelerinin üretimi ve tüketimi son yıllarda oldukça artmıştır. Henüz çevre üzerindeki riskleri ve etkileri tam olarak bilinemediği için, bu maddelerin varlıkları ve giderimleri en önemli araştırma konularından biri olmuştur. Antibiyotikler bu maddelerden biridir ve yıllık üretim ve tüketimleri tüm dünyada yaklaşık 500 tondur. Antibiyotikler konvansiyonel biyolojik arıtma proseslerine dirençli oldukları için alıcı su kaynaklarına tam olarak arıtılamadan deşarj edilmektedirler. Bu maddeleri içeren ilaç endüstrisi atıksuların arıtımı için fiziko-kimyasal arıtıma ihtiyaç duyulmaktadır. Miktarları her geçen gün ekosistemde artan bu ilaç etken maddeleri, doğada antibiyotiğe dirençli patojen organizamların artışına sebep olmakta ve bu durum halk sağlığı için büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Anaerobik arıtım ilaç endüstrisi gibi organik ve inhibitör madde içeriği yüksek olan atıksuların arıtımı için alternatif oluşturmaktadırlar. Literatürde antibiyotik içeren atıksuların anaerobik arıtımı ile ilgili az sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalar da anaerobik sistemlerle ilgili oldukça sınırlı bir bilgi sunmaktadır. Bu tip maddelerin, inhibisyon etkisi, biyolojik olarak arıtılabilirliği ve bu proseste rol alan mikrobiyal komünitenin tanımlanması ile ilgili kapsamlı bir çalışma henüz literatürde rastlanmaıştır. Bu tezde seçilen 3 farklı antibiyotiğin (Sülfometaksazol, Eritromisin ve Tetrasiklin) anaerobik sistemler üzerindeki akut ve kronik etkileri çalışılmıştır. Ayrıca farklı işletme koşullarında bakteriyel ve arkeyal kömünite tanımlanmıştır. Mikrobiyal çeşitlilik ve aktif kömünitedeki değişimler izlenmiş ve kantifikasyonu yapılmıştır. Bunlara ilaveten seçilen antibiyotiklerin homoasetojenik ve metanojenik yolizleri üzerindeki kronik etkisi mRNA bazlı çalışmalar ile tespit edilmiştir. Bu kapsamda elde edilen sonuçlar, seçilmiş antibiyotiklerin anaerobik sistemlerde kronik inhibisyon etkilerinin kısa dönem testlerine göre daha düşük konsantrasyonlarda başladığını göstermiştir. Akut testlerde her 3 antibiyotik için biyolojik aktvitedeki belirgin düşüş 50 mg/L’den sonra başlarken, kronik testlerde bu etki SMX reaktörü için 45 mg/L, ERY ve TET reaktörleri için 3 mg/L antibiyotik konsantrasyonunda gözlemlenmiştir. Uzun dönemli işletmede bütün reaktörlerde baskın bakteriyel grup Clostridium olarak tespit edilmiştir, bu gruptaki bakteriler her 3 antibiyotiğe karşı direnç kazanmış olabilirler. ERY reaktöründe hem asetoklastik hem de hidrogenotrofik metanojenler baskın durumdayken, SMX ve TET reaktörlerinde hidrogenotrofik türler baskındır. Ayrıca bu maddelerin metabolik yolizleri üzerindeki etkileri de belirlenmiştir. Seçilmiş enzimlerin mRNA düzeyinde incelenmiş olan ekspresyon seviyeleri, inhibisyonun metanojenik yolizleri üzerindeki etkisini ortaya koyarken, SMX reaktör çamurunun aktivitesi, reaktör performansının tersine antibiyotik konsantrasyonu ile orantılı olarak artmıştır. ERY ve TET reaktörleri çöktükten sonra bir süre antibiyotik beslemesi kesilerek sistemin kendini toparlaması için işletilmeye devam edilmiştir. Reaktörlerin performansında herhangi bir düzelme olmazken, ERY çamurunun aktivitesinde ve seçilen enzimlerin ekspresyonunda artış tespit edilmiştir.
Antibiyotiklerin Metanojenik Yolizleri Üzerinde Çoklu Akut Etkilerinin Belirlenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-07-03) Özbayram, Emine Gözde ; İnce, Orhan ; 433667 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Bu çalışmada, seçilmiş antibiyotik karışımlarının havasız koşullarda mikrobiyal komünitenin metanojenik aktivitesi üzerindeki kısa süreli inhibisyon etkisi incelenmiştir. Bu kapsamda, üç değişkenli akut testler tasarlanmıştır. Birinci değişken substrat çözeltisinin içeriğidir (asetat, bütirat ve uçucu yağ asidi karışımı). Diğer değişken antibiyotik karışımının kompozisyonudur (Sulfametoksazol, Eritromisin ve Tetrasiklin). Son değişken ise antibiyotik konsantrasyonudur (1 – 250 mg/L). Yapılan istatistiksel analizler antibiyotik karışımının konsantrasyonu ile toplam metan üretimi arasında anlamlı bir ilişki olduğunu göstermektedir. Tüm substrat koşullarında, en yüksek inhibisyon etkisini 250 mg/L Sulfametoksazol ve Tetrasiklin karışımı içeren test şişeleri göstermiştir. Test şişelerinin tamamında, antibiyotik karışımlarının kısa süreli inhibitör etkisi 100 mg/L konsantrasyondan sonra gözlenmiştir. Test sonuçları antibiyotik karışımlarının asetoklastik metanojenlerin toplam metan üretimi üzerindeki inhibisyon etkisinin, karışımı oluşturan antibiyotiklerin her birinin oluşturduğu etkiden daha fazla olduğunu göstermiştir.
Biohydrogen production from organic wastes using anaerobic membrane bioreactor

(Institute of Science and Technology, 2012) Hasanoğlu, Aysel ; Altınbaş, Mahmut ; 335677 ; Environmental Biotechnology Programme

Fuel production from biomass, which is an important issue nowadays is an emerging process. Biomass is generally used as substrate, to produce fuels such as ethanol, biomethane, biodiesel. Anaerobic processing is a treatment way for industrial, food processing and agricultural originated waste/wastewaters. Methane, which is produced during anaerobic treatment have an economical value utilized as heat and electricity.The aim of the present study is to biohydrogen production from dinner hall wastes by using membrane modules. For that purpose, lab-scale anaerobic membrane bioreactors operated in thermophilic temperatures. Food wastes supplied from İTÜ dinner hole, grinded by using grinders.Four different operating conditions were tested during this study. Membrane bioreactor system initially operated using two complete mixing reactors sequentially with a total volume of 10L and PP MF membranes were installed in the second stage of the reactor. In the second operating period, second reactor was discarded and PP membranes were transferred to the first stage.
Bira Endüstrisi Arıtma Çamurlarının Aerobik Stabilizasyon Özelliklerinin İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-12-08) Erginbaş, Burak ; Görgün, Erdem ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Ülkemizde, endüstriyel atıksu arıtma çamurları gün geçtikçe daha fazla çevre problemi oluşturmaktadır. Katı atık düzenli depolama sahalarında karşılaşılabilecek muhtemel sorunların önüne geçmek için çamurun stabil olması yani organik içeriğinin biyokimyasal oksidasyon prosesi ile parçalanmış olması çok önemlidir. Mevcut düzeli depolama mevzuatı organik içeriği yüksek stabil olmayan çamuru tehlikeli atık olarak sınıflandırmaktadır. Bu durumun bir sonucu olarak özellikle bira endüstrisi gibi yüksek organik madde içerikli çamura sahip olan endüstriler ciddi ölçüde artan atık yönetim maliyetleri ile karşılaşmaktadırlar. Bu çalışma, endüstriyel atıksu arıtma çamuru yönetiminin genel görünümünü, çalışmanın amaç ve kapsamını aynı zamanda ilgili yasal çerçeveyi içeren bir giriş sunmaktadır. İlave olarak, iki başlık üzerinde geniş bir literatür taraması sunulmuştur; (i) çamur stabilizasyon yöntemleri ve stabilizasyon sonrası nihai bertaraf yolları ve (ii) atıksu ve çamur karakterizasyonu odaklı bira endüstrisi atık profili. Ayrıca, bu çalışma bira endüstrisi için fizibıl ve nihai bertaraf yöntemi olarak düzenli depolamayı mümkün kılan bir çamur stabilizasyonu çözümü sunmaktadır. Uygun yöntem olarak aerobik stabilizasyon bir dizi laboratuvar çalışması ile değerlendirilmiş, stabilizasyon özellikleri incelenmiş ve nihai bertaraf için düzenli depolamanın uygulanabilirliği irdelenmiştir. İlaveten, arıtılan atıksuyun organik madde içeriği ile çamurun organik madde içeriği arasında ki bağlantı deneysel olarak araştırılmıştır.
Çamur Azaltımına Yönelik Modifiye Aktif Çamur Sistemlerinin Modellenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-01-16) Allı, Buşra ; Sözen, Seval ; 10135267 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Günümüzde gerek evsel gerekse endüstriyel atıksuların arıtılmasında en yaygın kullanılan biyolojik arıtma sistemi, aktif çamur prosesidir. Aktif çamur prosesi, keşfinden bugüne kadar birçok değişikliğe uğramış ve belirli karakterdeki atıksular için modifiye edilerek kullanılmıştır. Aktif çamur prosesinde atıksu içerisindeki organik maddenin bir kısmı, su ve karbondioksite dönüştürülerek ortamdan uzaklaştırılırken bir kısmı da “çamur” adı verilen bir yan ürüne dönüşmektedir. Oluşan bu çamurun içerisindeki yüksek organik madde ve su içeriği nedeniyle doğrudan uzaklaştırılması mümkün değildir, arıtılması ve bertaraf edilmesi zorunludur. Çamur arıtımı ve bertarafı, çevresel yükümlülüklere uygun olarak gerçekleştirilmesi gereken yüksek maliyetli bir işlemdir. Biyolojik arıtma sistemlerinde çamur arıtma ve bertaraf maliyeti toplam işletme giderlerinin yaklaşık %50-60’ını oluşturmaktadır. Çamur miktarı aktif çamur sisteminin konfigürasyonu ve çamur bekletme süresi ile ilişkilidir. Genel olarak uygulanan çamur arıtma prosedürü çamurun aktif çamur sistemi çıkışında toplanarak yoğunlaştırma işlemi ile su miktarının azaltılması, sonrasında organik madde içeriğini azaltmak üzere stabilizasyon işleminin uygulanması ve susuzlaştırma işleminden geçirilerek nihai uzaklaştırma alternatiflerinden birine uygun hale getirmektir. Stabilizasyon aerobik veya anaerobik koşullarda yapılabilmektedir. Bu uygulama ayrı ya da proses sonrası çamur arıtımı olarak nitelendirilmektedir. Çamur miktarının işletme giderlerini çok arttırmadan proses içerisinde azaltılmasına yönelik teknolojik yaklaşımların kullanımı operasyonel açıdan büyük önem taşımaktadır. Küçük aktif çamur sistemlerinde çamur stabilizasyonunun havalandırma havuzu içerisinde yapılması bu yaklaşımın basit bir uygulamasıdır. Geçmişte, kontakt stabilizasyon (KS), günümüzde ise oksik-çöktürme-anaerobik (OÇA) sistemler proses içi çamur arıtımı ve bertarafına yönelik olarak kullanılan sistemlerin başlıcalarıdır. Bu sistemlerde, özellikle çamur arıtımının proses dışı yapıldığı aktif çamur sistemlerinden farklı olarak, aynı hacim içerisinde çamur stabilizasyonu sağlanarak hem sistemin daha verimli çalışması sağlanır hem de daha az çamur üretimi sağlanır. Bu tez çalışması ile proses içi çamur stabilizasyonunun çamur oluşumuna etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda evsel nitelikli atıksu ile beslenen oksik-çöktürme-anaerobik (OÇA) ve kontakt stabilizasyon sistemleri, AQUASIM yazılımı kullanılmak suretiyle günümüz modern çevre biyoteknolojisi modelleme yaklaşımı çerçevesinde değerlendirilmiştir. Oksik-çöktürme-anaerobik (OÇA) sistemi konvansiyonel aktif çamur sisteminin bir modifikasyonudur. Atıksu öncelikle bir aerobik tankta havalandırılmakta ve sonrasında çöktürülmektedir. OÇA prosesinde çöktürme tankının üst fazı sistemden deşarj edilirken, çöken çamurun bir kısmı doğrudan aktif çamur sistemi geri devrini oluşturmak üzere havalandırma tankına geri devrettirilmekte, kalan kısmı da anaerobik stabilizasyona tabi tutulmaktadır. Anaerobik stabilizasyon havuzunda stabilize olan çamur ise yeniden havalandırma tankına beslenmektedir. OÇA sistemi çamur çıkışı olmayan bir sistem olarak işletilmektedir. Modelleme yaklaşımında aerobik olarak işletilen aktif çamur sisteminde oluşan çamurun stabilize edildiği anaerobik stabilizasyon sistemi kapsam dışında tutulmuş, bu sistemin çıkışından yapılan biyokütle geri devri aerobik reaktöre temsili aktif biyokütle girişi ile gösterilmiştir. Kontakt stabilizasyon hızlı işletilen aktif çamur sisteminin bir modifikasyonudur. Atıksu ilk olarak çok kısa süreli havalandırılan kontakt reaktörüne beslenmekte, daha sonra çöktürme tankına gönderilmektedir. Çöktürme tankının üst fazı sistemi terk ederken, çöken çamur yeniden havalandırılmak üzere stabilizasyon reaktörüne devrettirilmektedir. Burada stabilize edilen çamur yeniden kontakt reaktörüne geri beslenmektedir. Kontakt stabilizasyon prosesinin temel prensibi kontakt reaktöründe hızlı bir biyolojik arıtma ve adsorpsiyonun gerçekleşmesi, partiküler organik madde ve oluşan çamurun aerobik stabilizasyon reaktöründe giderilerek toplam çamur miktarının sistem bütününde azaltılmasının sağlanmasıdır. Bu çalışma kapsamında konvansiyonel aktif çamur sistemi, oksik-çöktürme-anaerobik prosesi ve kontakt stabilizasyon prosesleri modelleme yaklaşımı çerçevesinde değerlendirilmiştir. Modelleme çalışmaları, belirtilen bu üç sistem için 6, 8, 10, 12 ve 15 gün çamur bekletme süreleri kullanılarak yürütülmüş, ve bu sistemler çamur üretimi açısından değerlendirilmiştir. Konvansiyonel aktif çamur sistemi, çamur üretimi açısından karşılaştırma yapmak amacıyla incelenmiştir. Bu sistem 3350 m3 ve 2100 m3 olmak üzere iki farklı hacimde, hidrolik bekletme süreleri 8 saat ve 5 saat olacak şekilde çalıştırılmıştır. 8 saat, günümüzde bu sistem için yaygın olarak kullanılan hidrolik bekletme süresini yansıtırken, 5 saatlik hidrolik bekletme süresi sistemin limitasyonlarını görebilmek amacıyla kullanılmıştır. Gerekli geri devir ve atık çamur debisi her çamur yaşına uygun olarak hesaplanmıştır. Konvansiyonel sistemden beklendiği üzere, çamur yaşının 6 günden 15 güne çıkması ile toplam çamur üretimi büyük bir ölçüde azalmıştır. Çamur yaşı 15 gün ile çalışan sistemin çamur üretimi en düşük seviyede olup, uzun havalandırmalı aktif çamur sistemine benzer şekilde çalıştığı saptanmıştır. Çamur yaşının 15 güne kadar çıkması, içsel solunum oranının baskın olmasından kaynaklanan en az çamur üretimini göstermektedir. OÇA prosesinde çamur üretimi iki parametre ile değerlendirilmiştir: Bunlar çamur yaşı ve sistemin girişine beslenen aktif biyokütledir. OÇA prosesi, bu tez çalışması kapsamında konvansiyonel aktif çamur sisteminin prensipleri doğrultusunda modelleme için basitleştirilmiş, sistemin giriş akımına yapılan aktif biyokütle beslemesi ile değerlendirilmiştir. Bu basitleştirme, OÇA prosesinden çıkan fazla çamurun başka bir yerde stabilize olarak sistemin girişine geri döndüğü kabulüne dayanmaktadır. Bu sistem, hidrolik bekletme süresi 8 saat olan, 3350 m3 reaktör hacmi kullanılarak tasarlanmıştır. 6 ile 15 gün arasında değişen çamur yaşları için, sistemin girişine 50, 100, 150 ve 200 gr KOİ/m3 aktif biyokütle girişi yapılmış, üretilen çamur miktarları incelenmiştir. Değişen çamur yaşlarına uygun olarak geri devir ve atık çamur debileri belirlenmiştir. OÇA sisteminin modelleme sonuçlarına göre, sisteme 200 gr hücre KOİ/m3 aktif biyokütle girişi ile çamur yaşı 8 gün ve sonrasında net çamur oluşumu negatif değerler almıştır. Sistemde biriken biyokütle sonucunda, içsel solunum seviyesinin çoğalma seviyesi ile karşılaştırıldığında büyük oranda artış gösterdiği saptanmıştır. Aynı etki, 150 gr hücre KOİ/m3 aktif biyokütle girişi ile çamur yaşı 10 gün ve sonrasında da sistem performansına yansıyarak, net çamur oluşumunun negatife düşmesine neden olmuştur. OÇA sistemi konvansiyonel sistem ile karşılaştırıldığında, toplam çamur üretimin önemli oranda azaldığı saptanmıştır. Çamur yaşının 6 günden 15 güne kadar çıkması ile sistemin girişine yapılan 50 ile 200 gr hücre KOİ/m3 aktif biyokütle beslemesi, toplam çamur oluşumun önemli ölçüde azalmasına hatta net üretimin negatife düşmesine sebep olmuştur. KS sistemi; çok küçük bir hacimde çok kısa bir hidrolik bekletme süresine sahip, sadece çözünebilir substratın giderildiği bir kontakt tank ve çamur azaltımındaki olası etkilerini incelemek üzere geri devir hattında bulunan bir satbilizasyon tankından oluşmaktadır. Öncelikle, konsanviyonel sistemle işletme koşulları açısından karşılaştırma yapabilmek amacıyla higrolik bekletme süresi, 45 dakikası kontakt tanka ait olmak üzere toplam 8 saat olarak seçilmiştir. Reaktör hacimleri 300 m3 kontakt ve 3000 m3 stabilizasyon tankı olmak üzere toplam 3300 m3 olarak belirlenmiştir. İkinci modelleme, sistemin çamur üretim performansındaki değişkliği görmek üzere hidrolik bekletme süresi 5 saate indirilerek yapılmıştır. Toplam hidrolik bekletme süresi 30 dakika ve 4.5 saat olacak şekilde sırasıyla kontakt ve stabilizasyon tanklarına dağıtılmıştır. Öncelikle iki farklı hidrolik bekletme ile KS prosesi çamur üretimi açısından karşılaştırılmıştır. Daha sonra, her iki KS konfigürasyonu çamur azalma oranının değerlendirilmesi amacıyla konvansiyonel sistem ile karşılaştırılmıştır. Toplam hidrolik bekletme süreleri 5 saat ve 8 saat olan KS prosesi, çamur üretimi bakımından 8 saatlik hidrolik bekletmeye sahip konvansiyonel sistem ile karşılaştırılmıştır. Değerlendirmede, reaktörde üretilen kütlenin klasik çöktürme tankında çökelemeyeceği öngörülerek 5 saat hidrolik bekletmeli konvansiyonel sistem dikkate alınmamıştır. Toplam çamur üretimi, başka bir deyişle çamur arıtma tesisinde daha fazla arıtılması gereken fazla çamur, 8 saatlik konvansiyonel sistem ile 8 saatlik ve 5 saatlik kontakt stabilizasyon sistemine göre yaklaşık olarak aynı oranda bulunmuştur. Konvansiyonel ve kontakt stabilizasyon sistemlerinde çoğunlukla aynı çamur miktarının bulunmasının nedeni, kontakt stabilizasyonda azaltılmış hacimde konsantrasyonun artması nedeniyle üretilen çamur miktarının aynı olmasıdır. Yani, hidrolik bekletme süresinin azaltılması, daha düşük hacimde partiküler maddenin daha konsantre olmasıyla, aynı miktarda çamurun üretilmesine neden olmuştur. Gelecekte yapılacak çalışmalara öneri olarak, çamurun azaltımı yapan için aktif çamur sistemlerinin modifikasyonları, modelleme çalışmaları ile birlikte deneysel çalışmalarla desteklenebilir/geliştirilebilir.
Çeşitli Yükleme Oranlarının Substrat Depolama Mekanizmasına Olan Etkisi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Çavuş, Erol ; Ubay Çokgör, Emine ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Günümüze kadar aktif çamur sistemlerinin depolama metabolizması detaylı olarak açıklanamamıştır. Depolama prosesinin net olarak anlaşılabilmesi ve elde edilecek bilgilerin atıksu arıtma tesislerinin tasarımının optimizasyonunda kullanılabilmesi için, depolama prosesinin farklı metabolik koşullarda incelenmesi gerekmektedir. Çalışmanın amacı, aktif çamur sistemlerinin biyokimyasal depolama sürecinin daha iyi anlaşılmasıdır. Bu bağlamda, biyokimyasal depolamanın önemli parametrelerinden biri olan substrat besleme biçimlerinin bu sürece etkilerinin detaylı olarak incelenmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç için Ardışık kesikli reaktor sistemi seçilmiştir. Bu sistemin çeşitli F/M oranlarında microorganizmal tepkilerin takibi, ve depo ürünlerinin ölçülmesi amaç kapsamındadır. Bu kapsamda yapılan respirometric ölçümler ASM3 modeline göre simule edilmiştir. Simule edilen data değerlerinde çeşitli model sabitleri belirlenmiş ve daha önce yapılan çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Depolama sürecinin daha iyi anlaşılması, biyolojik arıtma verimini artıracak ve tesis ölçekli uygulama çalışmalarına esas oluşturabilecektir.
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.
Değişik Karbon Kaynaklarında Çalıştırılan Aktif Çamur Sistemlerinde Farklı Çamur Yaşlarında Çoğalma Ve Depolama Kinetiği

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-06-02) Çığgın, Aslı Seyhan ; Orhon, Derin ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Bu çalışmanın amacı, farklı aerobik besleme düzenleri ile farklı çamur yaşında işletilen aktif çamur sistemlerinin asetat, nişasta ve bu iki karbon kaynağı karışımına aklime edilmesi sonucunda elde edilecek karbon giderim mekanizmalarının incelenmesidir. Farklı besleme ve işletme koşullarının karbon giderim mekanizması üzerinde etkileri olduğu kadar mikrobiyal dinamikler üzerinde de etkilerinin incelenmesi amacıyla Flüoresanlı yerinde hibritleşme (FISH) tekniği ile başlıca mikrobiyal türler belirlenmiştir. Bu sayede, çalışma, besleme düzeni, çamur yaşı ve mikrobiyal kompozisyon gibi başlıca faktörlerin karbon kaynağı giderim mekanizması üzerinde etkilerinin açıklanmasını hedeflemiştir. Farklı karbon kaynakları ile aklime edilen aktif çamur sistemlerinde yürütülen deneysel çalışma sonuçları stokiyometri, kinetik ve mikrobiyal kompozisyon açısından PHB ve glikojen depolama mekanizmasında farklılıklar olduğunu göstermiştir. Modelleme çalışmaları sonucunda ise, çamur yaşının nişasta giderimin mekanizmasını etkilediği, besleme düzeninin ise sadece depolama hızı üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Modelleme çalışmaları asetat ile sürekli beslenen sistemlerde depolamanın etkin bir proses olarak rol oynadığını, nişasta ile sürekli beslenen sistemlerde ise karbon kaynağının sadece çoğalma prosesi ile tüketildiğini ortaya koymuştur. Aktif çamur sisteminin iki farklı tür karbon kaynağına bir arada aklime edilmesi sonucu bu karbon kaynaklarının tek karbon kaynağı oldukları duruma kıyasla karbon giderim performansında oluşabilecek değişiklerin izlenmesi amacıyla yürütülen 13C Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) çalışmaları, nişastanın ortamda bulunmasının asetat giderim mekanizmasını etkilendiğini ortaya koymuştur.
Düşük Çamur Yaşı İle İşletilen Tam Ölçekli Atıksu Arıtma Tesislerinde Biyogaz Oluşum Potansiyelinin Model Bazlı İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-12-16) Yıldız, Dilvin ; İnsel, H. Güçlü ; 432901 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Son on yılda, olumsuz çevresel etkileri kanıtlanmış olan yenilenebilir olmayan enerji kaynaklarının (fosil yakıtlar) tükenmesi ve yeni enerji kaynaklarına olan ihtiyaç, modern toplumun enerji konusuna olan ilgisini arttırmı!tır. Fosil yakıtların dünya genelinde kullanım yüzdesi yakla!ık olarak yüzde 85 (IPCC, 2011) gibi bir rakama denk gelmektedir. Yenilenemeyen enerji kaynaklarının limitli olması ve ekonomik değerlerinin günden güne artması nedeniyle yenilenebilir enerji kaynakları global enerji otoritelerinin odak noktası haline gelmi!tir. Biyokütle yenilenebilir enerji kaynakları arasında en geni! orana sahiptir (IPCC,2011). Bu durumda biyokatı gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının artan önemi reddedilemez bir hal almaktadır. Günümüzde önemli biyokatı kaynakları ,gübre ve belediye atıksularından elde edilen çamur olarak bilinmektedir. Atık su arıtma tesisleri bir yanda yüksek miktarda çamur üretme potansiyeline sahipken diğer yandan enerji tüketimleri oldukça fazladır. Önceki çalı!malarda belediye atıksu arıtma tesisleri için gerekli olan kapital başına enerji aralığı arıtma tesisinin büyüklüğüne ve yürüttüğü arıtma teknolojisine ba lı olaraktan 20-50 kWh/ca.year olarak bulunmu!tur. Anaerobic özümleme ve/veya termo-kimyasal yakma prosesleri, atıksu arıtma tesislerinde çamurdan enerji elde etmek için uygulanan i!lemlerdir. Çamur atıksu arıtma tesisleri için önemli bir enerji kaynağıdır. Dolayısıyla atıksu arıtma tesislerinde tasarım aşamasında arıtma yöntemi seçimi ve uygulama a!amasında enerji kullanımının kontrol edilmesi enerji açısından verimli atıksu arıtma tesislerinin var olmasını sağlayacaktır.Son zamanlarda, atıksu arıtma tesislerinde uygulanan metodların optimizasyonuna ve maliyetlerinin düşürülmesine tasarlanan işletme senaryolarını modelleme araçları ile test etmek mümkün hale gelmiştir. Model bazlı inceleme yaklaşımı farklı tesis yüklerinde çıkış suyu standartlarını tutturarak atıksu arıtma tesislerinde sürdürülebilir bir enerji döngüsünü yakalayabilmek için en uygun yaklaşımdır. Bu çalışmada, genel aktif çamur modeli kullanılarak Türkiye’nin en büyük atıksu arıtma tesisinin çıkış suyu kalitesi, biyokütle üretimi ve biyogaz üretim potansiyeli simulasyonu yapılmıştır.
Eritromisinin Biyodegradasyon Kapasitesinin Anoksik Ve Anaerobik Koşullarda Belirlenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-01-06) Coşkun, Neşe ; İnce, Orhan ; 406073 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Tamamlanan projede bir antibiyotik olan eritromisinin (ERM) biyodegradasyonu ve mikrobiyal kültürün üzerindeki etkileri metanojenik, nitrat indirgeyici ve sülfat indirgeyici koşullarda; degradasyondan sorumlu mikrobiyal komunitenin kantitatif polimeraz zincirleme reaksiyonuyla sayılması, çözünmüş organik karbon (ÇOK), biyogaz ölçümü, elektron alıcısı ve antibiyotik konsantrasyonu takibi yardımıyla yapılmıştır. Bu kapsamda, kesikli reaktör şişeler, farklı numune alım zamanlarında bozulmak üzere kurulmuştur. Gaz üretimi ve kompozsiyonu, TOK, antibiyotik ve elektron alıcı konsantrasyonları 120 gün boyunca izlenmiştir. Ayrıca spesifik mikrobiyal grupların populasyonlarındaki değişimler Q-PCR analizleriyle izlenmiştir. Elde edilen sonuçların detaylı incelemesi sonucunda, ERM biyodegredasyonu hakkında genel bir sonuca varılmıştır. Sonuç olarak, ERM’nin metanojenik, sülfat indirgeyici ve nitrat indirgeyici ortamlarda karbon kaynağı olarak kullanılamadığı görülmüştür.
Evsel Atıksu Giderimi Yapan Yüksek Hızlı Membran Biyoreaktörlerin Proses Performansının Araştırılması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-08-05) Razbonyalı, Cansın ; Sözen, Seval ; 10008084 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Yapılan çalışma da, pepton ve evsel atıksu giderimi yapan, düşük çamur yaşında işletilen batık membran konfigürasyonlu bir MBR sisteminin (bMBR) karbon giderim performası araştırılmıştır. Bu çerçevede; laboratuvar ölçekli bMBR sistemi, 2 gün, 1 gün ve 0.5 gün olmak üzere üç farklı çamur yaşında ve hidrolik bekletme suresi 8 saat olacak şekilde işletilmiştir. Deneysel çalışmalarda, 200 mg/L kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) konsantrasyonuna ayarlanmış, atıksudaki hızlı ayrışabilen ve yavaş ayrışabilen çözünmüş organik maddeyi temsil eden pepton karışımı ile ortalama KOİ konsantrasyonu 250mg/L olan İSKİ Baltalimanı Ön Atıksu Arıtma Tesisi’nden temin edilen evsel atıksu ile çalışılmıştır. Çalışmanın sonucunda, yüksek hızlı MBR sistemi çok iyi kalitede çıkış suyu elde etmiştir. Pepton karışımı ile yürütülen deneylerde çıkış suyu KOİ konsantrasyonu 40 mg/L ( %86 genel KOİ giderimi) veya daha düşük, evsel atıksu ile yürütülen deneylerde ise KOİ konsantrasyonu 70 mg/L (%75 genel KOİ giderimi) veya daha düşük çıkış suyu kalitesi elde edilmiştir. Bu değerler, kentsel atıksu arıtma tesislerinde uygulanan mevcut 125 mgKOİ/L sınır değerinin oldukça altındadır. Elde edilen sonuçlar literatür çalışmalarında elde edilen sonuçlar ile tutarlıdır. Ayrıca, uygulanan çamur yaşı ve test edilen substratlar özelinde mikrobiyal davranışın ve giderim kinetiklerinin gözlemlenmesi amacıyla respirometrik analizlerden oksijen tüketim hızı (OTH) profilleri elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, sistemde tutulan çözünmüş fazdaki organik maddenin boyut dağılımı PBD testi ile araştırılmış ve 40 nm gözenek çapına sahip membranın, yaklaşık 8 nm boyutunun üzerindeki organik maddeyi tutabildiğini göstermiştir.
Evsel Atıksularda Koi Fraksiyonasyonu Ve Partikül Boyut Dağılımı Arasındaki Korelasyonun İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Noyan, Kerem ; Orhon, Derin ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Bu çalışmada Ataköy evsel atıksu arıtma tesisinden 18.01.2006 ve 23.03.2006 tarihlerinde giriş ve çıkış akımlarından alınan örneklerde karakterizasyon çalışmaları uygulanmıştır. Karakterizasyon çalışmaları haricinde KOI fraksiyonları derinlemesine incelenmiştir. Ardışık filtrasyon/ultrafiltrasyon fiziksel ayrım aracı olarak kullanılmıştır. Ayrıca partikül boyut dağılımı ve KOI fraksiyonasyonu arasındaki korelasyon biyolojik arıtılabilirliğin bir göstergesi olarak incelenmiştir. Elde edilen partikül boyut dağılımı temelli KOI fraksiyonasyon profilleri evsel atıksuyun karakterinin ortaya çıkmasına yardımcı olmaktadır. PBD temelli-KOI fraksiyonasyon profillerinden çıkarılan tanıma göre 2 nm’nin altındaki boyuta sahip olan çözünmüş kısımda giriş akımında olan çözünmüş inert KOI ve çözünmüş kolay ayrışan organik madde olduğu gözlenmiştir, bu sonuçlar, respirometrik analizler ve Orhon ve diğ., (1999) tarafından geliştirilmiş inert KOI deneyleriyle de desteklenmiştir.
İleri Osmoz Membran Biyoreaktörün Atıksu Arıtım Performansı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-06-29) Ghasemzadeh Momen, Hajar ; Övez, Süleyman ; 10077456 ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Su sıkıntısı dünyamızın en kritik problemlerinden birisi olarak gün geçtikçe kendisini göstermektedir. Suya olan ihtiyaç gün geçtikçe artan nüfus ve azalan temiz su kaynaklarının azalması ile 21.nci yüzyılın en önemli problem olarak ortaya çıkmaktadır. Kullanılabilir yüzey sularının arıtımı ve tekrar kullanımı önemli hayati önem taşıyan konuların başında gelmektedir. Bu problem ilave olarak, suyun kontaminasyonu onun amacına uygun olarak kullanımında yeni problemler ve eksiklikler meydana getirmektedir. Bu problemin giderilmesi, suyun arıtılarak yeni teknolojilerin, metotların ve buluşların, örneğin ters osmoz ve membran biyoreaktör prosesleri gibi, su sıkıntısını gidermede kullanılması büyük önem taşımaktadır. Günümüzde membran teknolojilerdeki gelişmeler ile membranların atıksuyun tekrar kullanılmasında istenmeyen kirletici parametrelerin atıksudan uzaklaştırılmasında etkili ve verimli olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Bu yeni uygulamalar içerisinde ileri osmoz membran biyoreaktör (Forward Osmosis Membrane Bioreactor, FO-MBR) ileri osmoz (FO) ile membrane biyoreaktör (MBR) proseslerinin bir karışımıdır ve bu tez çalışmasında kullanılmıştır. İleri osmoz doğal bir proses olarak konvansiyonel ters osmoz membran biyoreaktöre göre daha az enerji gereksinimi gösterir. Bu tez çalışmasında ozmotik basınç ile çalışan membran proses üzerine yoğunlaşılmıştır. İleri osmoz (FO) bir membran proses olup doğal osmozu kullanarak suyun az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama doğru oldukça seçici bir membrandan geçirerek taşınmasıdır. FO ile MBR proseslerinin bir karışımı olan FO-MBR prosesi daha az enerji ihtiyacı ve konvansiyonel ters osmoz membranlarına göre daha az tıkanma göstermesi bakımından bu çalışmada tercih edilmiştir. Ters osmoz suyu emme gücünü kullanarak taşımasına karşılık, FO-MBR suyu ileriye doğru osmozu kullanarak taşır ve membrandan geçirir. Suyun taşınması draw çözeltisinin (suyun taşındığı çözelti kısmı, çıkış suyu) konsantrasyonunun azalmasına neden olur. Draw çözeltisinin (çıkış suyunun) kalitesi istendiği seyrelme durumuna geldiğinde işlem amacına ulaşmış olmaktadır. Bu çalışmada ters osmoz çıktı çözeltisi FO sisteminde draw çözeltisinin yoğunlaştırılmasında kullanılmak aynı zamanda çıkış suyu çözeltisi içerisinde konsantrasyon azaltılarak istenilen kaliteye ulaşılmaktadır. Suyun yeniden kullanımında yeni uygulanan ileri ozmotik membrane biyoreaktör (FO-MBR) sisteminin taslak yapısı burada verilmektedir. Deneysel sonuçlar draw çözeltisinden aktif çamura doğru oldukça iyi kalitede çıkış suyuna ulaşılabildiğini ve katıların tersine difüzyonunun normal olarak sağlanmadığını göstermiştir. Bu çalışmada 50 mS/cm iletkenlik değerine sahip NaCl çözeltisi draw çözeltisi olarak, TFC-FO düz tabaka membranı FO bölümünde ve Filmtec Dow XLE 4440 RO membranı RO bölümünde kullanılmıştır. Laboratuvar ölçekli pilot FO-MBR sistemi 13 devir (cycle) işletilmiş ve her bir devirde 42 saat FO prosesi ve 2 saat RO prosesi olarak işletilmiştir. Burada herhangi bir atık veya süzüntü suyu çıkmaması önemli olup süzüntü suyu (permeate) tekrar RO sistemine döndürülerek sirküle edilmektedir. Burada amaç hem süzüntü suyu çıktısını önlemek hemde DS (draw solution) konsantre edilerek akının kendisine doğru osmoz ile yönlenmesi FO prosesinde tekrar kullanımı sağlanmakta ve böylece daha yüksek kalitede su temin edilmektedir. FO-MBR sistemi mikrobiyal çeşitliliği mikroskobik olarak izlenmiş ve tanımlanmıştır. Gram negatif ve gram pozitif bakterilerin sistemde baskın olduğu ve tuzlu ortamda hayatiyetlerini sürdürebildiği anlaşılmıştır. Aktif çamurda ayrıca ökaryotik hücrelerinde varlığı tespit edilmiş özellikle silli ve saplı protozoalar, nematodlar ve rotiferlerin sistemde bulunduğu izleme çalışmalarında görülmüşlerdir. Bu mikroorganizmaların 5-7 mS/cm iletkenlik değerlerinde yaşayabildiği, organik karbon, nitrat ve fosfatı yüksek verimlilikle arıtabildiği ölçülerek bulunmuştur. Bu organizmalara farklı ve geniş tuzluluk değerlerine dayanarak yaşayabildiklerinden geniş tuzluluk değerlerinde yaşayabilen mikroorganizmalar (euryhaline) denebilir. Aktif çamur içerisinde filamentli bakteriler ve filamentli mantar hücreleride tespit edilmiş özellikle Nostocoida limicola bakterisi ve bazı filamentli mantarlar seçici koşullarda sistemde gözlenmiştir. Aktif çamur floklarının yapısı oldukça düzgün, sıkı ve iyi çöken özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Yüksek iletkenlik değerlerinde flokların daha sıkı ve büyük olması membran porlarının üstüne bu flokların bir ağ gibi kapatması ve porların içinin biyolojik olarak tıkanmaya sebep olmamışlardır. Bu çalışma ile belirli seçilmiş koşullarda membran performansı FO çıkış suyu kalitesinin ölçülerek izlenmesi ve aynı zamanda biyoreaktördeki aktif çamur mikroorganizmaların yapısı, koşullara uyum ve adaptasyonu ve membranların tıkanmasına neden olan etkilerinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu araştırma sonucunda FO-MBR sisteminin organik karbonun % 85’ini, fosfatın % 96’sını ve nitratın % 79’unu giderdiği bulunmuştur. Ayrıca FO membranının bu işletim koşullarında önemli bir biyolojik tıkanıklılık (biyofouling) belirtisi göstermediği yapılan membran analiz sonuçlarından anlaşılmıştır.
İstanbul’da Evsel Katı Atıklar İçin Farklı Kompostlaştırma Teknolojilerinin Karşılaştırmalı Olarak Değerlendirilmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-02-18) Işık, Tuba ; Öztürk, İzzet ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Bu çalışma kapsamında, İstanbul kenti evsel katı atıklarının kompostlaştırılabilirliği araştırılmıştır. Çalışmanın esas hedefi, üç farklı kompostlaştırma metodu olan; kapalı sistem, aktarmalı yığın ve havalandırmalı statik yığın sistemlerinin değerlendirilmesi ve birbirleri ile karşılaştırılmasıdır. Bu amaçla, Kısırmandıra Kompost ve Geri Kazanım Tesisi bir kapalı kompostlaştırma metodu olarak incelenmiştir. Bunun yanı sıra, tesiste açık alanda oluşturulan yığınlarda aktarmalı ve havalandırmalı statik yığın sistemleri değerlendirilmiştir. Her üç sistemde de aynı özellikteki evsel katı atık kullanılmıştır. Gerekli deneysel çalışmaların yürütülmesi amacı ile havalandırmalı statik yığın sistemi ile eş zamanlı olarak aktarmalı yığın ve kapalı kompostlaştırma sistemlerinden karıştırma esnasında kompozit numuneler alınmıştır. Çalışma esnasında, kompostlaştırılan evsel katı atığın karakterizasyonun belirlenmesi amacıyla haftalık olarak fiziksel ve kimyasal analizler yapılmıştır. Sonuç olarak, uygun yer seçimi ve yüksek kapasiteli aktarma ekipmanları kullanılarak reaktörde kompostlaştırma yerine çok daha basit ve ekonomik olan aktarmalı yığın yöntemiyle kompostlaştırmanın uygulanabileceği gösterilmiştir.
Kağıt Endüstrisi Atıksularını Arıtan Gerçek Ölçekli Tam Karışımlı Havasız Temas Reaktöründeki Metan Arkeleri Populasyonunun Dağılımı, Dinamiği Ve Aktivitesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Ulugöl, Sevgi ; İnce, Orhan ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Bu çalışmada kağıt endüstrisi atıksularını arıtan Modern Karton fabrikasında bulunan gerçek ölçekli tam karışımlı bir havasız temas reaktörünün son beş aylık süreç içerisindeki işletim performansları ile reaktörlerden bu süreç içerisinde alınan biyolojik çamur örneklerinin mikrobiyal komunite yapıları ve potansiyel metan üretim (PMÜ) hızları tartışılmıştır. Temmuz ayındaki normal işletme koşullarıyla Ağustos ayındaki 15 günlük bakım sonrası tesis tekrar işletmeye alındığı durumdaki koşullar, etkin olan türlerin dağılımındaki değişiklikler, potansiyel aktivitelerindeki kayıplar ve buna karşılık işletme koşulları göz önünde bulundurularak karşılaştırılmıştır. Temmuz ve Ağustos Spesifik Metan Aktivite (SMA) test sonuçları karşılaştırıldığında reaktörün 4.m, 8.m ve 12.m’lerindeki potansiyel metan üretim (PMÜ) hızlarında sırasıyla %62, %38 ve %22’lik kayıplar meydana geldiği görülmektedir. SMA testi sonucunda bulunan PMÜ hızları reaktörün gerçek metan üretim (GMÜ) hızları ile oranlandığında, Temmuz ve Ağustos’ta GMÜ/PMÜ oranları yaklaşık olarak sırasıyla 0.2 ve 0.4 olarak bulunmuştur. Florasanlı yerinde hibritleşme (FISH) sonuçları, SMA sonuçlarıyla uyum göstermektedir. Asetoklastik metanojenlerin (Methanosaeta spp. ve Methanosarcina spp.) toplam komünite içerisindeki rölatif miktarı Temmuz 2005’ten Ağustos 2005’e %32 azalırken, aynı süreç içerisinde asetoklastik metan aktivitesi %44 azalmıştır. Bu çalışmada SMA test düzeneği ile sadece asetoklastik metan aktivitesi ölçülmüş, hidrogenotrofik metan aktivitesi ölçülmemiştir. Fakat asetoklastik metan aktivitesinde yaşanan %44’lük düşüşe pararel olarak hidrogenotrofik metanojenlerin toplam komünite içerisindeki rölatif çokluğunda %67’lik bir düşüş gözlenmiştir.
Katı Atık Arıtan İki Kademeli Havasız Reaktör Sistemindeki Populasyon Dinamikleri

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-07-05) Gülay, Arda ; Öztürk, İzzet ; Environmental Biotechnology ; Environmental Biotechnology

Günümüzde ortaya çıkan doğal kaynakların tükenmesi ve enerji yetersizliği gibi global problemler, bilimsel araştırmaların yönünü çevrel kirliliğini de önleyecek sürdürülebilir tekniklere yöneltmiştir. Bu bağlamda, etkili bir enerji geri kazanımı için, proses mikrobiyolojisinin ve dinamiklerinin yeterli şekilde anlaşılması anahtar bir rol üstlenmektedir. Bu çalışmanın amacı, iki farklı organik atığın anaerobik arıtımı sonucu oluşan kimyasal gradyanların ve populasyon dinamiklerinin izlenmesi, bunların sistem performansı ve mikrobiyal topluluk yapısına göre karşılaştırılmasıdır. Arke ve bakteri populasyon dinamikleri, çevresel değişkenlerin sonucundaki mikrobiyal izlerin değerlendirilmesi ve organik atık parçalanmasıyla ilişkili organizmaların tanımlanmasını sağlamak için asitleştirici (fermentör) ve çürütücü(metan reaktörü) şeklinde ayrılan iki kademeli anaerobik sistemde incelenmiştir. Örnekler, yemekhane ile sebze atıklarıyla beslenen ve farklı işletme koşullarında işletilen (pH, substrat ve yükleme oranı) reaktörlerden aylık olarak alınmıştır. Mikrobiyal çeşitlilik ve mikrobiyal komposizyondaki değişimler 16S rRNA geni tabanlı klonlama ve sekanslama ile DGGE moleküler mikrobiyolojik teknikler kullanılarak incelenmiştir. Her bir reaktörden alınan numunelerden, genel primerler kullanılarak arke ve bakteri sınıflarının klon kütüphanesi oluşturulmuştur. Yemekhane atıkları için 84’ü fermentörden, 61’i çürütücüden olmak üzere toplam 145 bakteri klonu 7 kütüphaneden, toplam 65 arke klonuda 4 farklı klon kütüphanesinden, sebze atıkları için 96 bakteri klonu asitleştiriciden(fermentör), 51’I çürütücüden, toplamda 145 bakteri klonu 6 farklı kütüphaneden, toplamda 25 arke klonu da 4 farklı kütüphaneden sekanslanmıştır. Bu sayılar anaerobik çamurdaki mikroorganizma türlerinin çeşitlilik gösterdiğini ve her bir substrat için reaktörlerdeki açık farklılıkları ortaya koymaktadır. DGGE ve klon analizleri arke tür yapısının pH ve uçucu yağ asit (UYA) konsantrasyonuyla yüksek korelasyona sahip olduğunu, bakteri türleri içinde pH’ın etkili olduğunu göstermektedir. Yemekhane atıklarıyla yapılan çalışmada, fermentörün 30 günlük işletilmesi sonunda Lactobacillus türü dominant hale gelmiş, çürütücüde ise Thermotogae, Firmicutes, Synergistetes, Synergistetes, Bacteroidetes filumlarının baskın olduğu görülmüştür. Fermentörde baskın olan arke türü Methanobacteriales filumundan Methanobrevibacter acididurans’tır, Methanomicrobiales filumundan Methanofollis liminatans’ta reaktör çeşitliliğinde yer almaktadır. Çürütücüde ilk olarak görülen Methanosarcinaceae türünün baskınlığı 3 ay işletmeden sonra Methanosaetaceae türüyle değişmiştir. Sebze atıklarıyla yapılan çalışmada DGGE bant verilerine göre fermentördeki baskın bakteri populasyonu Lactobacillaceae, Veillonellaceae ve Prevotellaceae türleridir, çürütücüde ise Desulfobacteraceae ve Syntrophaceae türleri baskındır. Prosese girmemiş atıkta mikro-anoksik boşluklar sebebi ile Methanobacteriaceae ve Methanosarcinaceae türlerine rastlanmıştır. Fermentör çamurunda Methanobacteriaceae dominant olup, çürütücü çamurunda ise Methanobacteria ve Methanomicrobia filumu ve az miktarda Methanococci filumuna rastlanmıştır. Farklı subtratlarla farklı fiziko-kimyasal şartlarda işletilmesine rağmen, birbirine benzer arıtma preformansları elde edilmiş olan çürütücü reaktöründe mikrobiyal topluluk yapısı önemli ölçüde farklı bulunmuştur. Söz konusu mikrobiyal populasyon farklılığı,, enerji geri kazanım sürecini etkileyebilmektedir.

Gözat

Başlık ile GSSET- Environmental Biotechnology Graduate Program'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri