Microbial CaCO3 precipitation for decreasing the hydraulic conductivity of porous media
Gözenekli ortamın hidrolik iletkenliğini azaltmak için mikrobiyal CaCO3 çökeltme
- Tez No: 758082
- Danışmanlar: PROF. DR. ARATA KATAYAMA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, İnşaat Mühendisliği, Biotechnology, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Nagoya University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Yeraltı sularının, katı atık depolama alanlarından veya yüksek hidrolik iletkenliğe sahip çeltik tarlalarından kaynaklanan sızıntılar nedeniyle kirlenmesi, tüm dünyada önemli bir sorundur. Çünkü atıkların organik fraksiyonunun sızan yağmur suları ile birlikte parçalanmasından sonra çöplüklerde ve çeltik tarlalarında gübre ve zirai ilaçlarda ortaya çıkan oldukça kirli bir sıvı olarak tanımlanabilecek sızıntı suyu, içme suyu kaynaklarını etkilemektedir. Bu nedenle, kirli sıvının depolama sahasından yeraltı suyuna geçişini önlemek için 50 cm kil kalınlığına sahip bir depolama sahasının hidrolik iletkenliği için 10−6 cm/s'den daha düşük olması gerekir. Bununla birlikte bir çeltik tarlasının hidrolik iletkenliğinin çok düşük olması istenir. Dinlenme halindeki Sporosarcina pasteurii (ATCC 11859) tarafından indüklenen CaCO3 çökelmesi, cam boncuklar içeren kolonlarda 0,5 M CaCl2 ve 0,5 M üreden oluşan bir çökeltme çözeltisinin sürekli akışı kullanılarak incelenmiştir. CaCO3 çökeltisi oluşumunun hidrolik iletkenliği 8,38 × 10−1 ve 3,27 × 10−4 cm/s'den 3,70 × 10−1 ve 3,07 × 10−5 cm/s arasına düşürdüğü gözlenmiştir. Hidrolik iletkenliğin indirgeme mekanizması, büyüyen Sporosarcina pasteurii (ATCC 11859) hücrelerinin neden olduğu bentonit ve CaCO3 çökeltileri ile gözenekli ortamda araştırılmıştır. Bentonit, bakteri hücreleri ve 0,5 M CaCl2 ve 0,5 M üreden oluşan, bakteri üremesine izin veren %2 ağırlık/hacim oranına sahip maya ekstraktı 0,05 ile 3 mm çap arasındaki cam boncuklar içeren kolonlara sürekli akış sağlanarak sırayla enjekte edilmiştir. İşlemler, kolonların hidrolik iletkenliğini en düşük olarak 8,38 × 10−1 ve 4,10 × 10−3 cm/s'den 9,91 × 10−4 ve 2,11 × 10−6 cm/s arasına düşürdüğü gözlenmiştir. Nagoya Üniversite Çiftliği'ndeki bir çeltik tarlasına mikrobiyal tıkama yöntemi uygulanmıştır. Çeltik tarlasının hidrolik iletkenliği, bentonit, CaCl2, üre ve mısır maserasyon sıvısı ilavesiyle yerinde mikrobiyal kalsiyum karbonat çökeltisi kullanılarak azaltılmıştır. Mikrobiyal tıkama işlemi, tarlada işlem görmüş parsellerin hidrolik iletkenliğini ortalama 10-3 cm/sn'den 10-5 ila 10-7 cm/sn aralığına düşürmüştür.
Özet (Çeviri)
Contamination of groundwater due to leakage from landfills or from paddy fields that have high hydraulic conductivity is a significant problem throughout the world. Because leachate, which can be defined as a highly contaminated liquid that appears after the degradation of the organic fraction of the wastes in combination with percolating rainwater, in landfills and fertilizers and pesticides in paddy fields affect drinking water resources. Therefore, it is desirable for the hydraulic conductivity of a landfill with 50cm of thickness of clay with lower than 10−6 cm/s in order to prevent migration of contaminated fluid from the landfill to groundwater and for the hydraulic conductivity of a paddy field lower than 10-5 cm/s in order to maintain flooding water levels and to achieve higher efficiencies of fertilizers and pesticides with respect to longer retention. CaCO3 precipitation induced by resting Sporosarcina pasteurii (ATCC 11859) was investigated using continuous-flow of a precipitation solution composed of 0.5 M CaCl2 and 0.5 M urea through columns containing glass beads. It was shown that the subsequent formation of CaCO3 precipitation reduced hydraulic conductivity from between 8.38 × 10−1 and 3.27 × 10−4 cm/s to between 3.70 × 10−1 and 3.07 × 10−5 cm/s. The reduction mechanism of hydraulic conductivity was investigated in porous media treated with bentonite and CaCO3 precipitates induced by growing cells of Sporosarcina pasteurii (ATCC 11859). Bentonite, the bacterial cells, and a precipitation solution, composing of 0.5 M CaCl2 and 0.5 M urea with or without 2% weight/volume yeast extract allowing the bacterial growth were sequentially introduced into the continuous-flow columns containing glass beads between 0.05 and 3 mm in diameter. The treatments reduced the hydraulic conductivity of the columns from between 8.38 × 10−1 and 4.10 × 10−3 cm/s to between 9.91 × 10−4 and 2.11 × 10−6 cm/s as the lowest. The microbial clogging was applied to a paddy field in Nagoya University Farm. The hydraulic conductivity of the paddy field was reduced by in situ microbial calcium carbonate precipitation through the addition of bentonite, CaCl2, urea, and corn steep liquor. Microbial clogging treatment decreased the hydraulic conductivity of the treated plots in the field from an average of 10-3 cm/s to a range of 10-5 to 10-7 cm/s.
Benzer Tezler
- Microbial nitrate reduction induced autonomous self-healing in concrete
Betonda mikrobiyal nitrat indirgenmesi ile gerçekleşen otonom kendini onarma
YUSUF ÇAĞATAY ERŞAN
Doktora
İngilizce
2016
BiyoteknolojiGhent UniversityBiyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NICO BOON
- Improvement of the quality of recycled fine aggregates by microbial induced calcium carbonate precipitation
Geri dönüştürülmüş ince agregaların özelliklerinin mikrobiyal kalsiyum karbonat çökelmesi ile iyileştirilmesi
EKİN ARIKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF ÇAĞATAY ERŞAN
- Endüstriyel atıksulardan biyokatalitik olarak kalsiyum giderimi
Biocatalytic calcium removal from industrial wastewaters
SAMET ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Çevre MühendisliğiAksaray ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA IŞIK
- Üreaz ve karbonik anhidraz üreten Lysinibacillus Fusiformis U1 bakterisi ile mikrobiyal kalsiyum çökelimi
Microbial calcium mineralization from urease and carbonic anhydrase producing Lysinibacillus Fusiformis U1
MURAT CAN AKDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MikrobiyolojiPamukkale ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAZİME MERCAN DOĞAN
- Investigation of performance properties of cement-binder systems with microbial self-healing ability
Mikrobiyal kendiliğinden iyileşme kabiliyetine sahip çimento bağlayıcılı sistemlerin performans özelliklerinin incelenmesi
MERVE SÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF ÇAĞATAY ERŞAN