Biyofilm reaktörlerin analiz ve tasarımı
Analysis and design of biofilm reactors
- Tez No: 66148
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDURRAHMAN TANYOLAÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1997
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
IV ÖZET Bu çalışmada, biyofilm reaktörlerin modellemesinde kullanılmak üzere yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir. Geliştirilen teori yapılan deneysel çalışmalarla ispat edilmiştir. Biyofilm reaktörlerin modellenmesinde temel tasarım parametreleri, biyofilm kalınlığı, yoğunluğu ve yüzey substrat derişimleridir. Çalışmada yüzey substrat derişimleri ve deneysel biyofilm kalınlığını kullanarak biyofilm yoğunluğunu ve substrat tüketimini hesaplayan teorik bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen model“maksimum substrat tüketim”yaklaşımı olarak adlandırılmıştır. Model yaklaşımına göre, mikroorganizma sabit yüzey derişiminde substrat tüketimini maksimize edebilecek yönde biyofilm yoğunluğunu kontrol etmektedir. Azalan yüzey substrat derişimiyle mikroorganizma substrata ulaşmak için yapısını sıklaştırarak maksimum substrat tüketimi yapabilecek biyofilm yoğunluğuna ulaşmaktadır. Model, akışkan yatak biyofilm reaktörde büyütülen bir küresel biyopartikül üzerinde başarılı olarak sınanmıştır. Model geliştirilirken literatürden alınan eşitliklerden hesaplanan kütle aktarım katsayısı ve etkin difüzyon katsayısı modelleri deneysel olarak da hesaplanmıştır. Geliştirilen maksimum substrat tüketim yaklaşımı, teorik olarak hollow fiber biyofilm reaktördeki tek bir fiber, ve boyutsuz olarak tamamen aktif bir biyofilmden oluşan küresel biyopartikül üzerinde uygulanmıştır. Çözümler teorinin boyutsuz yaklaşımla küresel partikülde ve seçilen örnek sistemle hollow fiber biyofilm reaktörde uygulanabileceğini göstermiştir. Maksimum substrat tüketim teorisindeki yaklaşımları doğrulamak amacıyla biyofilmde etkin difüzyon katsayıları, sıvı film kütle aktarım katsayısı ve biyofilm içinde lokal etkin difüzyon katsayısının değişimi incelenmiştir. Biyofilm yoğunluğuyla etkin difüzyon katsayısı azalmış, artan biyofilm kalınlığıyla sıvı film kütle aktarım katsayısı maksimum bir değere kadar artmıştır. Mikro düzeyde yapılan çalışmalarda ise lokal etkin difüzyon katsayıları biyofilm içinde doğrusal olarak değişmiştir. Lokal biyofilm yoğunluğu ise maksimum substrat tüketim teorisine uyumlu olarak artan lokal substrat derişimi ile azalmıştır. Bu sonuçlar teorinin mikro düzeyde de geçerli olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT A novel approach for the modeling of biofilm reactors has been developed and experimentally verified. The main design parameters for biofilm reactors are biofilm thickness, density and biofilm surface substrate concentrations. A new theoretical model has been developed to predict the biofilm density and substrate consumption rate using experimental biofilm thickness and surface substrate concentrations. The model has been called as“maximum substrate consumption”approach. According to this approach, the microorganism controls its density to maximize substrate consumption rate. When surface substrate concentration decreases, microorganism structure becomes more denser to reach a biofilm density to maximize substrate consumption rate. The model was experimentally verified on a bioparticle in a differential ffuidized bed biofilm reactor. During the model development some equations were imported from the literature to calculate externel mass transfer coefficient and average effective diffusion coefficients. These average effective diffusion and externel mass transfer coefficients were also experimentally calculated. The maximum substrate consumption approach was applied theoretically on a fully active bioparticle in a dimensionless form and on a single fiber for a hollow fiber biofilm reactor. The solutions proved that the theory can be applied in dimensionless form and for a sample system of a hollow fiber biofilm reactor. To verify the approach in maximum substrate consumption theory, the variation of effective diffusion coefficients, external mass transfer coefficient and variation of local effective diffusion coefficients were investigated in the biofilm. The effective diffusion coefficients decreased with increased biofilm density, while external mass transfer coefficient increased up to a maximum value with increased biofilm thickness. In microscale experiments, local effective diffusion coefficients changed linearly in the biofilm. Meanwhile, local biofilm density decreased with increased substrate concentration being in agreement with maximum substrate consumption approach. These results showed that the theory can also be applied to microscale biofilm investigations.
Benzer Tezler
- Simulation based optimization of aeration in carousel reactors for securing new EU discharge regulations
Yeni AB deşarj yönetmeliklerinin güvence altına alınması için karusel reaktörlerde havalandırmanın simülasyon tabanlı optimizasyonu
IRMAK ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Applications of bacterial quorum quenching with Rhodococcus sp. BH4 for effective biofouling control in MBR
Membran biyoreaktörlerde membran biyotıkanmasını engellemek amacıyla Rhodococcus sp. BH4 ile bakteriyel quorum quenching uygulamaları
BÖRTE KÖSE MUTLU
Doktora
İngilizce
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
PROF. DR. CHUNG-HAK LEE
- The prevention of biofilm formation and prohibiting of the antibiotic resistance development
Biyofilm oluşumunun önlenmesi ve antibiyotik direnç gelişiminin engellenmesi
HADI FAKHRI
Doktora
İngilizce
2021
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ÖVEZ
DOÇ. DR. SEVCAN AYDIN
- Hyperthermophilic hydrogen production by geoglobus acetivorans in microbial electrolysis cells
Geoglobus acetivorans ile mikrobiyal elektroliz hücrelerinde hipertermofilik hidrojen üretimi
AYKUT KAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN DİLŞAD YILMAZEL TOKEL
- Florür ve altı değerlikli kromun nitrifikasyon projesine etkisi
Effect of fluoride and hexavalent chromium on nitrification process
HİLAL KINLI
