Geri Dön

Microbial community monitoring of landfill leachatetreating system and improvement efforts

Katı atık depolama sahasının sızıntı suyu arıtmasistemindeki mikrobial topluluk izlemesi veiyileştirme çalışmaları

PDF İndir

  1. Tez No: 559286
  2. Yazar: SÜLEYMAN SOYEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN ÖVEZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  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: Çevre Biyoteknolojisi Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 159

Özet

Dünya da hızlıca artan insan popülasyonu ve günlük hayatlarındaki ihtiyaçların giderek artması sonucunda katı atık üretimi artmıştır. Katı atık depolama sahaları, katı atıklarla başa çıkma konusunda en geleneksel yöntem olmakla beraber doğaya karşı farklı zararları vardır. En bilinen zararları arasında atmosfere gaz salımı ve yeraltı sularına sızıntı suyu karışmasıdır. Katı atık depolama sahası sızıntı suları genellikle yüksek kimyasal ve biyolojik oksijen ihtiyacı (KOİ ve BOİ) amonyak ve total nitrojen, (NH4 + -N ve TN), pH ve çeşitli ağır metalleri barındırır. Bu parametreler katı atık depolama sahasının yaşına göre değişimler göstermektedir. Sızıntı suyu arıtmasında fiziksel/kimyasal ve/veya biyolojik arıtma sistemleri kullanılmaktadır. Fiziksel/kimyasal arıtma metotlarından bazıları; koagülasyon/flokülasyon, kimyasal çökertme, amonyak uçurma, aktif karbon emilimi ve membrane filtrasyonu metodlarıdır. Biyolojik sistemler ise ardışık kesikli reaktörler, havalı lagünler, nitrifikasyon ve denitrifikasyon ve aktif çamur gibi sistemleri içerir. Sızıntı suyu artıma sistemleri genellikle hibrid sistemlerden oluşup hem fiziksel/kimyasal metotları hem de biyolojik sistemleri içerir. Örnek olarak aerobik ve anoksik (nitrifikasyon-denitrifikasyon) üniteleri bulunan aktif çamur sistemleri sızıntı suyu arıtmasında en yaygın kullanılan uygulamadır. Sızıntı suyu içerisinde ki mikrobiyal yaşam bakteri ve arkeya, protozoa , metazoa, virus, mantar ve alg, rotifer ve kurtlardan oluşan geniş bir ekosisteme sahiptir. İncelemelerin yapıldığı artıma tesisi günde 1700 m3/gün sızıntı suyunu %80 verimlilikle arıtmayı planlamaktadır. Arıtma tesisinin depolama sahası orta yaşlı, ~10 sene, olup sızıntı suyunun parametreleri referans değerleriyle örtüşmektedir. Artıma tesisinde, hybrid aktif çamur, nitrifikasyon/denitrifkasyon ve membran filtrasyonu sistemi kullanılmaktadır. Sistem içinde karşılaşılan problemlerin bazıları; düşük KOİ ve fosfat, yüksek amonyak nitrojeni ve partikül girişi, hacim artışı ve köpüklenme ve çamurun çökelmemesidir. Bu problemlere bağlı olarak sistem verimi istediği seviyede seyir etmeyip, mekanik arızalara da sebep olarak maliyeti yükseltmektedir. Bu tezin amacı sızıntı suyu arıtma tesisindeki problemleri hem mikrobiyal topluluğun gözlemlenmesi hem de modelleme çalışmasıyla beraber çeşitli parametrelerde değişimler sağlayarak sistemi iyileştirmektir. Yapılan çalışmalarla iyileştirilen sistemde artırılan partikül boyutları ile kompakt ve yuvarlak flok oluşumları sayesinde köpüklenme ve katı-sıvı ayırma problemlerinin giderileceği düşünülmektedir. Katı atık depolama sahası sızıntı suyu numuneleri düzenli olarak her 14 günde bir alınmış ve İstanbul Teknik Üniversitesi çevre mühendisliği mikrobiyoloji laboratuvarına incelenmek üzere getirilmiştir. Numuneler, aerobik ve anoxic tanklardan 2 metre derinliğinden alınıp, 1 litrelik hava geçirmez kaplarda incelenene kadar saklanmıştır. KOİ, amonyak nitrojeni, TN, pH, sıcaklık, fosfat ve askıda katı madde gibi parametreler artıma tesisinde ölçülmekle beraber, çamur hacim indeksi ile mikroskopik incelemeler İTÜ çevre mühendisliği mikrobiyoloji laboratuvarında yapılmıştır. Sızıntı suyunda yapılan mikroskopik incelemelerde Olympus BX50 Model marka mikroskopa bağlı Kameram21 CMOS kamerası numunelerin mikro fotoğraflarını çekmek üzere kullanılmıştır. Filament tanımlaması için sızıntı suyu numuneleri 0.5 µl hacminde önce lam üzerine damlatılarak kurumaya bırakılmış daha sonra Gram ve Neisser boyamaya tabi tutulmuştur. Boya kuruduktan sonra 40x, 100x, 200x, 400x ve 1000x (yağlı immersiyon) büyültmelerinde incelenmiştir. Flok morfolojisi ve diğer mikrobiyal yaşam formlarını incelemek adına, sızıntı suyundan alınan 0.5 µl hacim yin lam üzerine damlatılmış ve kurumadan lamel ile kapatılarak, 40x, 100x 200x ve 400x büyültmeleri altında incelenmiştir. Yapılan analizlerde 2013-2018 yılları arasında katı atık depolama sahası sızıntı suyu parametrelerinde ki değişimler gözlemlenmiştir. KOİ ve fosfat seviyesi yıllar içinde azalma gösterirken, amonyak nitrojeni ve TN giderek artmıştır. 2018 yılı içerisinde gözlemlenen KOİ, fosfat, amonyak nitrojeni, TN, pH, sıcaklık, çamur hacim indeksi ve askıda katı madde parametrelerinin düzensiz bir biçimde alçalarak veya artarak sisteme girdikleri tespit edilmiştir. Mikroskopik incelemeler sonucunda sistemdeki filament taşkınlığı, 10'uncu ay dışında, referans olarak alınan Jenkins filament skor skalasında en yüksek skor olan 6'ncı seviyede seyrettiği görülmüştür. Buna ek olarak flok morfolojisi istenilenin aksine genel olarak zayıf ve dağınık, mikrobiyal topluluk zayıf ve orta olarak tespit edilmiştir. Aerobik ve anoksik tanklardaki sızıntı suyu numunelerinde yoğun olarak üç adet filament gözlemlenmiş olup, filament 1; Haliscomenobacter hydrossis, filament 2; Microthrix parvicella ve filament 3; Type 021N olarak tanımlanmıştır. Mikroskopik incelemeler sırasında yaygın olarak görülen diğer organizmalar arasında protozoa'ya ait Paramecium spp., Euplotes spp. ve Aspidisca spp görülmüştür. Analiz ve gözlem sonuçlarının ışığı altında sisteme giren dağınık ve değişken parametrelerin mikrobiyal çeşitliliği, flok yapısını ve dolayısıyla arıtma verimini düşürdüğü, düşünülmektedir. Modelleme çalışmasının da yardımıyla sisteme giren KOİ ve fosfat seviyesinin istenilen mikro organizmaların büyümesinde yetersiz olduğu ve ek olarak yüksek amonyak nitrojeninin sistem içerisinde toksisite yarattığı muhtemeldir. Askıda katı madde miktarının normalden yüksek ve sisteme sabit bir seviyede giriş yapmaması, çamur hacim indeksini yüksek seviyede tutmaktadır. Bunun sonucu olarak membran filtrasyon sisteminde tıkanıklık arızaları, çıkış suyunda bulanıklık ve diğer mekanik problemlemler yıl boyunca gözlemlenmiştir. Filament sayısında ki artış sebebiyle meydana gelen köpük sorunu da sistemi olumsuz olarak etkilemektedir. Gerek KOİ ve fosfata filamentlerin, flok yapıcı organizmalardan daha kolay ulaşabilmesi, gerekse çabuk değişen mikrobiyal çevreye daha toleranslı olmaları, özellikle pH ve sıcaklık değişimleri, üremelerine elveriş sağlayıp köpüklenme problemini ortaya çıkarmıştır. Modelleme çalışmasıyla beraber yapılan çamur yaşı, çamur atımı, geri besleme xxiii süreleri ve oranlarında yapılan değişiklikler ile düzeltilmesi amaçlanan sistem sadece 10'uncu ayda arzu edilen filament skoru 5, aerobik tankı ve 4'e, anoksik tankı, indirilebilmiştir. Fakat filament skorunda elde edilen bu sonucun tamamıyla yapılan bu değişimler sonucunda kaynaklandı sonucuna varılmamalıdır. Bunun sebebi ise hale hazırda çalışmaya devam eden arıtma sisteminde gündelik veya aylık olarak meydana gelen mekanik arıza, inşaat başlangıcı, farklı kaynaktan sızıntı suyu aktarımı ve sabitlenemeyen parametre girişleridir. Katı atık depolama sahası sızıntı suyu arıtma tesisindeki problemlerin giderilmesi için numune sıklığının artırılması, 16s/18s rRNA analizi ve daha sistematik bir şekilde sisteme kimyasal eklenmesi önerilmiştir. Mikroskobik analizlerde numune sıklığının 14 günde bir olması bazı değişimlerin gözden kaçabileceği ve ani parametre yüklemelerinde mikrobiyal topluluğun nasıl etkileneceği olumsuz etkilemektedir. 14 gün yerine, her 7 günde bir alınan numuneler düzenli olarak laboratuvarda incelenmeli ve imkanlar dahilinde petri kaplarına ekilip gözlemlenmelidir. Diğer bir öneri olan 16s/18s rRNA analizi ise filamentlerin daha etkin bir şekilde tanımlana bilmesi adına büyük önlem taşımaktadır. Gözlemler sonucu bahsedilen filament tanımlamasından emin olmak ve bu türlerin ırk özelliklerini bilmek, uygulanacak karşı stratejilerde mutlak rol oynamaktadır. Son olarak, işletme düzeninde ki pH, KOİ, vs gibi parametre değişimlerinde uygulanan düzensiz ve ani sabitleme çalışmalarının, daha sistematik, yaygın ve sisteme kimyasal çok oluşturmayacak şekilde yapılması önerilmektedir. Ani eklenen yüksek miktarlardaki kimyasalların, hâlihazırda var olan sızıntı suyu toksisitesine ek olarak mikrobiyal topluluğu olumsuz yönde etkileyebileceği bilinmektedir. Netice olarak katı atık depolama sahası sızıntı suyu arıtma tesisinde istenilen filament skoruna ulaşılamamış, flok morfolojisinde ve mikrobiyal topluluk çeşitliliğinde kısmen de olsa bir iyileşme gözlemlenmiştir. Yapılan öneriler doğrultusunda çalışmanın devam etmesi arıtma sisteminde ki problemlerin giderileceği ve iyileştirileceği kanaatindedir.

Özet (Çeviri)

The growing human population and their daily life needs have resulted in increased solid waste generation. Landfilling is the most conventional in solid waste handling however different kind of hazards are released into the environment, such as gas and leachate. Activated Sludge (AS) systems together with aerobic and anoxic (nitrification) units are commonly practiced in landfill leachate treatment. The treatment plant aims to treat 1.700 m3 /day leachate with 80% efficiency. Landfill leachate entering the facility has low COD and phosphate and high ammonia nitrogen and MLSS levels. High ammonia nitrogen and MLSS input, bulking & foaming, low settling of flocs which causes solid-liquid separation problems and unstable inflow of nutrients are some of the problems faced at the facility. As a result of increased particle size and round compact flocs, it is expected to solve solid-liquid separation and bulking & foaming problems. Filament score of 6 regarding to Jenkins et al 2004 Filament abundance scoring system has been observed throughout the year, except 10th month where filament abundance reduced to aimed levels in both aerobic and anoxic tanks. Common morphology of flocs remained diffuse and weak with slight improvements where diversity of microbial community was below expected levels, poor to medium. The most abundant filamentous organisms' species were identified as Haliscomenobacter hydrossis, Microthrix parvicella and Type 021N. In monitoring study, eukaryotic microorganisms, protozoa such as Paramecium spp., Euplotes spp., Aspidisca spp. were also observed in low numbers and slightly more common after the operational changes made. In parallel to microscopic monitoring and examination of the system, the molecular analyses of the aerobic and anoxic treatment units have been sampled and analysed for further evaluation and improvement of the facility performance. It is suggested to perform a 16s/18s rRNA analysis on the problem causing filaments for better understanding of the system and in order to take actions in the name of improvement of the facility

Benzer Tezler

  1. Tez No

    105218

    Monitoring of changes in methanogenic populations during operation of anaerobic reactors with molecular biology tools

    Anaerobik reaktörlerin işletilmesi sırasında metanojenik populasyondaki değişimin moleküler biyoloji teknikleri ile izlenmesi

    BÜLENT MERTOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2001

    Çevre MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BÜLENT İNANÇ

  2. Tez No

    827266

    Biopolymer production potential from pickle brine effluent through microbial processes

    Turşu salamura atıksuyundan mikrobiyal prosesler ile biyopolimer üretim potansiyeli

    MERVE AŞKIN DEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜLSÜM EMEL ZENGİN BALCI

  3. Tez No

    292209

    Anaerobic BTEX degrading microorganism abundances in Marmara sea sediments

    Marmara denizi sedimentlerinde anaerobik BTEX ayrıştırması yapan mikroorganizmaların bulunması

    CANAN ZÖHRE KETRE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ORHAN İNCE

  4. Tez No

    343197

    Rapid detection and identification of bacterial pathogens in drinking water sources using DNA-based methods and immunoimmobilization technology

    İçme suyu kaynaklarındaki bakteriyel patojenlerin DNA'ya dayalı yöntemler ve immünoimmobilizasyon teknolojisi kullanılarak tespiti ve tanımlanması

    ŞÜKRİYE ÇELİKKOL AYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    BiyoteknolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAHAR İNCE

    PROF. DR. RECEP AVCI

  5. Tez No

    534857

    Karstik orman ekosistemlerinde aynı yaşlı karaçam, sedir ve kayın ormanlarının ölü örtü ve topraklarında depolanan karbon-azot miktarlarının belirlenmesi; bazı mikrobiyal özelliklerinin mevsimsel değişimlerinin izlenmesi

    Determination of carbon-nitrogen stock in forest floor and soil of even-aged black pine, lebanon cedar and oriental beech forest in karstic ecosystems; monitoring of seasonal changes in some microbial properties

    EMRE BABUR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Ormancılık ve Orman MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TURGAY DİNDAROĞLU

Geri Dön