Akışkan yatak biyofilm reaktörde (AYBR) peyniraltı atık suyunun arıtılması ve sistem performansının modellenmesi
Treatment of whey wastewater in a fluidized bed biofilm reactor (FBBR) and modeling of system performance
- Tez No: 131135
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDURRAHMAN TANYOLAÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Peyniraltı suyu, Laktoz, Kluyveromyces marxianus, Maya, Atık arıtımı, Biyofilm, Sürekli sistem, Akışkan yatak biyofilm reaktör, Kinetik model, Whey, Lactose, Kluyveromyces marxianus, Yeast, Waste treatment, Biofilm, continuous system, Fluidized bed biofilm reactor, Kinetic model
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 165
Özet
Akışkan Yatak Biyofilm Reaktörde (AYBR) Peynir altı Atık Suyunun Arıtılması ve Sistem Performansının Modellenmesi Nahit Aktaş Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı ÖZ Bu tezin amacı, ülkemizdeki küçük ve orta çaplı mandıralarda peynir üretimi sırasında oluşan peynir altı atıksuyunun akışkan yatak biyoreaktörde arıtılmasını sağlamak için uygun bir proses geliştirmektir. Tezin kapsamı dört ana bölüme ayrılmıştır. Birinci bölümde, peynir altı suyu ortamında çoğalabilen mikroorganizma kültürü belirlenmiştir. Yaklaşık 20 bakteri ve maya kültürünün incelendiği bu bölümde, arıtıma en uygun mikroorganizma kültürünün Kluyveromyces marxianus Y-8281 maya kültürü olduğuna karar verilmiştir. Çalışmanın tüm bölümlerinde arıtım ortamı olarak otoklavlanarak kısmen deproteinize edilmiş peynir altı suyu (PAS) kullanılmıştır. İkinci bölümde, seçilen maya kültürü için optimum fermentasyon koşullan, %5 (v/v) aşılama yapılarak kesikli ortam deneyleriyle belirlenmiştir. Bu koşullar, yüzey cevap yöntemi (YCY) kullanılarak fermentasyon ortamında; sıcaklık, pH, peynir altı suyu tozu ve toplam amonyum denşirmen bağımsız değişkenler olarak seçilmiş ve bunların değişimiyle fermantasyon ortamında bağımlı değişken olarak seçilen, mikroorganizma derişimi, laktoz dönüşüm oranı ve özgül çoğalma hızı değişimi incelenmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon programı (Design Expert 6.0) sonucunda en uygun sıcaklığın 31°C, pH değerinin 6 ve toplam amonyum derişiminin 4 g/L olduğuna karar verilmiştir. Üçüncü bölümde, seyrelme hızı 0.05-0.25 saat“1 aralığında değiştirilerek sürekli sistem biyoreaktör (SBKTR) deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada, kullanılan maya kültürünün özgül çoğalma hızı modellenmiştir. Geliştirilen model, fermentasyon ortamında bulunan laktoz, amonyum ve çözünmüş oksijen derişimlerini içeren çok substratlı Monod kinetiği şeklinde önerilmiştir. Ayrıca modele ait biyokinetik parametrelerden maksimum özgül çoğalma hızı ve laktoz, amonyum ve oksijene ait doygunluk biyokinetik sabitleri sırası ile, umax= 1,01 saat”1, KL=2.44 g/L, KA= 4.577 g/L ve Ko=0.003 g/L olarak bulunmuştur. Son bölümde, diferansiyel akışkan yatak biyofilm reaktör çalışmaları yapılmıştır. Bu aşamada seçilen maya kültürünün ortalama çapı 600 um olan küresel aktif karbon partikülleri üzerinde film oluşturması sağlanmıştır. Belirli zaman aralıklarında yataktan alman örneklerde, biyofilm kalınlığı, biyofilm derişimi ve substrat tüketim hızları ölçülmüştür. Biyofilm derişiminin biyofilm kalınlığı ile giderek azaldığı, substrat tüketim hızlarının 110 um film kalınlığına kadar arttığı ve bu değerden soma sabit kaldığı gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
öz Treatment of Whey Wastewater in a Fluidized Bed Biofilm Reactor (FBBR) and Modeling of System Performance Nahit Aktaş Hacettepe University, Chemical Engineering Department, Chemical Engineering Branch ABSTRACT The aim of the thesis is to develop an appropriate process to treat whey wastewater, which is produced during cheese manufacture in SMEs in Turkey, in a fluidized bed biofilm reactor. The study was conducted in four sub-sections. In the first section, investigation for the most suitable microorganism, which can be easily grown in whey wastewater medium, was performed. The investigation was conducted approximately with 20 bacteria and yeast cultures and the yeast strain Kluyveromyces marxianus Y-8281 was determined as the best microorganism culture for biological treatment. In all runs throughout the work, sterilized and partially deproteinized whey wastewater (WW) was utilized. In the second section, optimum operational conditions of fermentation were determined for the selected yeast culture in batch runs applying 5% (v/v) inoculation ratio. These conditions were obtained by the application of surface response methodology (RSM) using medium temperature, pH, whey and total ammonium concentrations as independent variables in the optimization program (Design Expert 6.0). By changing independent variable levels, the dependent variables microorganism concentration, lactose conversion percent and specific growth rate of microorganism were analyzed to have optimum operational conditions of 31°C temperature, medium pH 6 and 4 g/L total ammonia concentration. In the third section, continuous system reactor (CFSTR) experiments were carried out for dilution rates in the range 0.05 to 0.25 hour“1. Using these data, a multi substrate mathematical model, including lactose, ammonium and dissolved oxygen concentrations of the fermentation medium, was developed to express the specific growth rate of the yeast culture. Meanwhile, culture biokinetic parameters; maximum specific growth rate, lactose, ammonia and dissolved oxygen saturation constants were assessed as (J.max= 1,01 h”1, KL=2.44 g/L, KA= 4.577 g/L and Ko=0.003 g/L, respectively. In the last section, differential fluidized bed biofilm reactor runs were performed. Yeast culture was grown on spherical activated coal particles with an average diameter of 600 um in the form of a biofilm. Samples of bioparticles and liquid medium were taken from the bed to determine biofilm thickness and density along with lactose, total ammonium and dissolved oxygen concentrations of the bed during experiments. Biofilm density gradually decreased with increasing biofilm thickness and substrate consumption rates increased up to 1 10 pm biofilm thickness after which remained constant.
Benzer Tezler
- Kesikli-serbest sistemde ve akışkan yatak biyofilm reaktörde manyetik alan uygulamasının atıksu arıtımına etkileri
Effects of magnetic field application on wastewater treatment in suspended batch system and fluidized bed biofilm reactor
HÜLYA YAVUZ
Doktora
Türkçe
1999
Çevre MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SERDAR SUUD ÇELEBİ
- Atık suların arıtılmasında kullanılan akışkan yataklı biyofilm reaktörlerde etkin substrat difüzyon katsayılarının dinamik olarak saptanması ve sistemin modellenmesi
Başlık çevirisi yok
HALUK BEYENAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDURRAHMAN TANYOLAÇ
- Biyofilm reaktörlerin analiz ve tasarımı
Analysis and design of biofilm reactors
HALUK BEYENAL
Doktora
Türkçe
1997
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDURRAHMAN TANYOLAÇ
- Treatment of wastewaters by 3-F (Fluidised-fixed and filter) reactor
Atıksuların 3F (Akışkan-sabit ve filtre) reaktör ile arıtımı
DENİZ DÖLGEN
Doktora
İngilizce
1998
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. NECDET ALPASLAN