Geri Dön

Determination of archaeal population dynamics in full scale uasb reactors using fluorescent in situ hybridization technique

Alkollü içki endüstrisi atiksularını arıtan gerçek ölçekli yukarı akışlı anaerobik rektörlerdeki arkeyal populasyon dinamiğinin floresanlı yerinde hibiritleşme tekniği ile belirlenmesi

  1. Tez No: 154636
  2. Yazar: MUSTAFA KOLUKIRIK
  3. Danışmanlar: DOÇ.DR. ORHAN İNCE
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2004
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 122

Özet

ALKOLLÜ İÇKİ ENDÜSTRİSİ ATIKSULARINI ARTTAN GERÇEK ÖLÇEKLİ YUKARI AKIŞLI ANAEROBİK REAKTÖRLERDEKİ ARKEYAL POPULASYON DİNAMİĞİNİN FLORESANLI YERİNDE HİBİRİTLEŞME TEKNİĞİ İLE BELİRLENMESİ ÖZET Alkollü içki endüstrisi atıksuları orta şiddetteki seviyelerin üzerinde organik kirletici içeren aıksulardır. Bu tip atıksuların arıtımında yüksek biyokütle içeriğine ve zengin mikrobiyal çeşitliliğe sahip olan yukarı aktşlı anaerobik çamur yatağı (UASB) reaktörü yaygın olarak kullanılmaktadır. Anaerobik arıtım sistemlerinde istenilen KOI giderim verimini elde edebilmek ve sistem stabilitesinin sürekliliğini sağlayabilmek için, reaktörde yeterli miktarda aktif metan arke popüksyonları tutulmalıdır. Bu nedenle, anaerobik reaktörlerin işletilmesi sırasında metan arkelerinin sayısında, türlerinde ve aktivitelerinde meydana gelebilecek değişimleri Q.otes2xHıjm/ıck hibritleşme (FISH), ve spesifik metan aktivite (SMA) testi gibi mevcut yöntemleri kullanarak belirlemek önemlidir. Bu çalışmada alkollü içki endüstrisi atıksularını arıtan ve sırasıyla İstanbul İçki (Rakı), Tekirdağ İçki (Rakı) ve Çanakkale İçki (Konyak) fabrikalarında bulunan IUASB, TUASB ve CUASB isimli üç yukarı akışlı anaerobik çamur yatağı (UASB) reaktörünün son iki senelik süreç içerisindeki işletim performansları ile reaktörlerden bu süreç içerisinde alınan biyolojik çamur örneklerinin mikrobiyal komunite yapıları ve potansiyel metan üretim (PMÜ) hırlan tartışılmıştır. Potansiyel metan üretim hızlarını belirleyebilmek için Spesifik Metan Aktivite (SMA) test düzeneği kullanılmıştır. Biyolojik çamur örneklerinin mikrobiyal komunite yapısı arkelere, bakterilere ve filogenetik olarak tanımlanmış metan arkelerine spesifik problar kullanılarak yapılan floresanlı yerinde hibritleşme (FISH) tekniği kullanılarak belirlenmiştir IUASB reaktörünün 2001-20024 yıllan arasında iyi bir performans göstermiş, KOİ giderim verimi %80'nin altına düşmemiş, organik yükleme hızı (OYH) 6-11 kg KOİ m" 3gün1 aralığında değişmiştir. TUASB reaktörünün 2002-2004 yıllan, arasında KOİ giderim verimi %60-%80, organik yükleme hızı (OYH) 2.5-12 kg KOİ m^gün1 aralığında değişmiştir. CUASB reaktörünün 2002-2004 yıllan arasında KOİ giderim verimi %70-%85, organik yükleme hızı (OYH)l-12 kg KOİ m^gün1 aralığında değişmiştir. Yapılan SMA testleri sonucunda IUASB, TUASB ve CUASB çamurlarının potansiyel metan üretim hızlarında son iki senelik süreç içerisinde sırasıyla %41, %68 ve %68'lik bir düşüş olduğu görülmüştür. Bu üç UASB çamurunun potansiyel metan üretim hızlan reaktörlerden elde edilen gerçek metan üretim (GMÜ) hızları ile XVkartşılaştırıldığında, GMÜ/PMÜ oranlarının son iki senelik işletim sürecinde 0.15- 0.2 aralığında değiştiği görülmüştür. Bu oranlar bize bu sistemlerin bu süreç içerisinde potansiyel asetoklastik metan kapasitelerinin yalnızca % 15-20 'sini kullandığım göstermektedir. Bu üç UASB çamurundan elde edilen SMA test sonuçlan ile reaktörlerin işletim performansları beraber değerlendirildiğinde, bu üç reaktörde yaşanan önemli potansiyel asetoklastik metan aktivite kayıplarının nedeni sistemde aşırı çamur bekletilmesi olduğu görülmektedir. Çünkü pH, sıcaklık, alkalinite, organik yükleme, hidrolik bekletme süresi gibi diğer bütün işletme parametreleri istenilen aralıkta tatulmuştur. IUASB ve TUASB çamurları üzerinde yapılan FISH çalışmaları sonucunda, bu iki reaktörde öncelikle baskın olan metan arkelerinin Methanosaeta cinsine ait olduğu görülmüştür. Bununla birlikte, son iki senelik süreç içerisinde hidrojen kullanan metan arkelerinin sistem içerisindeki relatif konsantrasyonun giderek arttığı, Methanosaeta cinsinin relatif konsantrasyonun giderek azaldığı görülmüştür. Bu bulguyu SMA test sonuçlanda desteklemektedir. IUASB ve TUASB reaktör çamurlarının potansiyel asetoklastik metan üretim kapasitelerinde son iki senelik süreç içerisinde sırasıyla %41 ve 68'lik kayıplar meydana gelmiştir. CUASB reaktör çamurunda ise Methanosaeta cinsi baskın olmasına rağmen Methanobacteriales sınıfına ait metan arkeleri de önemli seviyelerde bulunmaktadır. CUASB çamurunun mikrobiyal kompozisyonu diğer iki reaktöre göre son iki senelik süreç içerisinde çok daha az bir değişim göstermiştir. Bununla birlikte, SMA tets sonuçlan bu bulguyu desteklememektedir. CUASB reaktörünün potansiyel asetoklastik metan aktivitesinde son iki senelik süreç içerisinde %68'lik bir kayıp meydana gelmiştir. Bu kayıp büyük bir ihtimalle reaktörde bulunan asetoklastik metan türlerinin miktarlarında değil, fizyolojik durumlarında yaşanan değişim sonucu meydana gelmiştir. SMA test sonuçlan IUASB ve TUASB çamurlarının potansiyel aktivitesinin CUASB çamurunkinden daha fazla olduğunu göstermiştir. FISH sonuçlan bulguyu desteklemektedir, çünkü TUASB ve IUASB reaktörlerinde daha yüksek miktarda asetoklastik metan türleri {Methanosaeta spp.) bulunmaktadır. XVI

Özet (Çeviri)

ARCHAEAL POPULATION DYNAMICS IN FULL SCALE UASB REACTORS TREATING ALCOHOL DISTILLERY EFFLUENTS SUMMARY Alcohol distillery effluents are highly polluted and considered to be medium-high strength wastewaters. The upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor has been widely adopted for treatment of these type of wastewaters. From a practical standpoint, given the importance of methanogens in anaerobic treatment processes, an understanding of their ecology is essential to make effective control of the start-up and operation of anaeorobic bioreactors possible. In addition, a sufficient quantity of active methanogenic populations should be maintained within an anaerobic reactor so that required COD removal efficiency can be obtained. It is, therefore, necessary to monitor any changes in the numbers or activities of methanogenic species in anaerobic reactors using available techniques such as fluorescence in situ hybridization (FISH) and specific methanogenic activity (SMA) tests under controlled conditions. In the present study, three full-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors, namely IUASB, TUASB and CUASB at wastewater treatment plants of Istanbul Alcohol (Raki), Tekirdağ Alcohol (Raki) and Çanakkale Alcohol (Cognac) distilleries were investigated in terms of performance, acetoclastic methanogenic capacity and microbial community structure. Changes in the potential methane production (PMP) rates of the anaerobic granular sludges were determined using specific methanogenic activity (SMA) test. Microbial community structures of the anaerobic granular sludges were also characterized using fluorescent rRNA targeted oligonucleotide probes specific for Bacteria, Archaea and phylogenetically defined groups of Methanogens. The IUASB reactor performed well achieving COD removal efficiencies no lower than 80% at OLRs in a range of 6-1 1 kg COD m“3 day”1 in years between 2001 and 2004. Performance of the TUASB reactor in terms of COD removal efficiency was in a range of 60-80% at OLRs between 2.5 and 12 kg COD m“3 day”1 in years between 2002 and 2004. Performance of the CUASB reactor in terms of COD removal efficiency varied between 70% and 85% at OLRs in a range of 1 to 12 kg COD m“3day”! in years between 2002 and 2004. SMA test results revealed that 41%, 68% and 68% decreases in the PMP rates were occured in the IUASB, TUASB and CUASB sludges during the last two years of operation. When the PMP rates were compared with actual methane production xin(AMP) rates obtained from the three UASB reactors, AMP/PMP ratios were evaluated to be in a range of 0.15-0.2 for the threeUASB reactors showing that the three anaerobic sludges had been using only 15-20% of its potential acetoclastic methanogenic capacity during their observed operation period. The SMA test results and operational data of the UASB reactors showed that the most important adverse effect might have caused by the excess sludge retention in the three UASB reactors resulting in a significant decrease in potential activity of acetoclastic methanogens since all other operational parameters such as pH, temperature, alkalinity, organic loading, hydraulic retention time etc. have been maintained within their desired ranges. Overall FISH results revealed that Methanosaeta spp. is the predominant methanogen in both the TUASB reactor and the IUASB reactor. However, predominance of Methanosaeta spp. have tend to change to hydrogenotrophic methanogens in both reactor during last two years of operation. SMA test results supported this observation that 41% and 68% decrease in potential acetoclastic methanogenic capacity of the IUASB and TUSAB reactors respectively occured during the same period of operation. The CUASB reactor was almost equally dominated by Methanosaeta spp. and Methanobacteriales and have more stable community structure compared to other two UASB reactors. However, SMA test results did not support this observation that 68% decrease in the potential acetoclastic methanogenic capacity of the CUASB reactor occured whereas any important change in the relative concentration of acetoclastic methagens occured during the last two years of operation. Instead, change in the physiological state of the Methanosaeta spp. could cause potential acetoclastic methanogenic capacity loss in the CUASB sludge. SMA test results showed that the TUASB sludge and IUASB sludge have higher potential acetoclastic methanogenic capacity than the CUASB sludge. FISH results supported the SMA test results in this respect that relative concentration of Methanosaeta spp. is higher in İUASB and TUASB sludges than in the CUASB sludge. xiv

Benzer Tezler

  1. Tez No

    139498

    Determination of archeal populations in anaerobic reactors using molecular techniques

    Anaerobik reaktörlerde arkeal toplulukların moleküler teknikler kullanılarak belirlenmesi

    ALPER TUNGA AKARSUBAŞI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    BiyolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAHAR KASAPGİL İNCE

    PROF. DR. BETÜL KIRDAR

  2. Tez No

    418958

    Application of dynamic membranes in anaerobic membrane bioreactor systems

    Anaerobik membran biyoreaktör sistemlerinde dinamik membranların uygulanması

    MUSTAFA EVREN ERŞAHİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK

  3. Tez No

    304588

    Meke Gölü ve Konya Acıgöl'ün prokaryotik çeşitliliğinin araştırılması

    Investigation of prokaryotic diversities Meke Lake and Konya Acı Lake

    MİYESSER AYCAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    BiyolojiAnadolu Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET BURÇİN MUTLU

  4. Tez No

    152445

    Determination of sulfate reducing bacterial population in the Black Sea sediments by flourescence in situ hybridization technique

    Karadeniz çamurundaki sülfat indirgeyen bakteri populasyonunun floresanlı yerinde hibritleşme tekniği ile belirlenmesi

    İCLAL ÜŞENTİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Çevre MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Çevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAHAR İNCE

  5. Tez No

    541857

    Treatability of aircraft deicing fluids (ADFs) by high-rate anaerobic systems: An investigation on biogas potential and energy recovery

    Havalimanlarında ortaya çıkan buz çözücü sıvıların yüksek-hızlı anaerobik sistemlerde arıtılabilirliği: Biyogaz potansiyeli ve enerji geri kazanımının araştırılması

    GİZEM ENGİZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ

Geri Dön