Biological treatment of dyestuff containing wastewaters by adsorptive biodegradation in an activated sludge unit
Boyar madde içeren atıksuların adsorpsiyonlu biyodegradasyon yöntemi ile aktif çamur ünitesinde biyolojik arıtımı
- Tez No: 95861
- Danışmanlar: PROF. DR. FİKRET KARGI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 166
Özet
vnı ÖZET Sentetik boyar maddeler tekstil, kağıt, baskı sanayinde ve boya üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. 8u endüstrilerin atıksulannda yoğun bir renk gözlenmektedir ve bu atıksulann arıtılmadan doğrudan alıcı ortama deşarj edilmeleri kontrolsüz anaerobik şartlarda toksik karsenogenik amino aminlerin oluşmasına neden olmaktadır. Sentetik boyar maddelerin yarattığı problemler gözönünde bulundurularak, bu çalışmada tekstil boyar maddelerinin, adsorpsiyonlu biyodegredasyon ile bir ucuz adsorban ilavesi ve boyar madde parçalayabilen mikrorganizma kültürü ile aktif çamur ünitesinde atıksudan giderilmesi üzerine çalışılmıştır. Bu amaçla, adsorban madde ve mikroorganizma kültürü seçimi, boyar maddelerin biyolojik olarak parçalanması için gerekeli ortam şartlarmm belirlenmesi, reaktör sisteminin seçimi çalışmaları yapılmış ve önemli işletim parametrelerinin sistem üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca, Box-Wilson İstatiksel Deney Tasarımı Metodu kullanılarak, aktif çamur ve immobilize beyaz çürükçül küf içeren aktif çamur ünitesinde odun külü ilavesi ile tekstil boyar maddelerinin adsorpsiyonlu biyodegradasyonu üzerine çalışılmıştır. Aktif çamur ünitesinde kullanılmak üzere adsorban madde seçimi amacıyla yapılan deneylerde, toz aktif karbon (PAC), granüler aktif karbon (GAC) gibi adsorbanlann yam sıra zeolit odun talaşı, odun külü, kemik tozu ve bentonit gibi bazı eldesi kolay ve ucuz adsorbanlann boyar madde adsorpsiyon kapasiteleri incelenmiştir. Çeşitli endüstrilerden getirilen aktif çamur kültürlerinin boyar madde parçalayabilme kapasiteleri incelenmiş ve seçilen adsorban madde ilavesi ve aktifIX çamur kültürü ile geridöngülü klasik aktif çamur ünitesinde değişik çamur yaşlarında renk giderim çalışmaları yapılmıştır. Adsorpsiyon çalışmaları sonucunda odun külünün adsorpsiyon kapasitesinin toz aktif karbonla karşılaştırılabilecek nitelikte olduğu bulunmuştur. Adsorpsiyonun, Langmuir adsorpsiyon izotermine uygunluk gösterdiği gözlenmiş ve odun külü ve toz aktif karbon için adsorpsiyon sabitleri ( K ve q max) hesaplanmıştır. Pak- Maya maya endüstrisinin arıtma tesisinden elde edilen aktif çamur kültürü diğer test edilen aktif çamur kültürlerine nazaran daha iyi renk giderimi sağlamıştır. Odun külü ilave edilerek değişik çamur yaşlarında ( 8c=3-30 gün) işletilen aktif çamur ünitesinde maksimum renk giderim verimi %37 ile 9c=20 gün'de elde edilmiştir. Anaerobik bakteri kültürü olan PDW kullanılarak beş değişik tekstil boyar maddelerden renk giderim çalışması yapılmış, karbon kaynağının ve boyar madde derişiminin PDW ile renk giderimi üzerine etkileri incelemiştir. PDW kültürü beş boyar maddenin üçünde renk giderimi sağlamıştır. İncelenen karbon kaynaklan arasında laktoz, sukroz ve glikoza kıyasla maya özü ile en yüksek renk giderim gözlenmiş ve 25 saatlik inkübasyon periyodu sonunda tamamiyle renk giderimi elde edilmiştir. Maya özü (50 mg/L) ile zenginleştirilmiş laktoz ve sukrozun karbon kaynağı olarak kullanılması halinde de 24 saat inkübasyon periyodu sonunda renk giderimi sağlanmıştır. PDW kültürü, 1000 mg/L boyar madde derişimine kadar sentetik atıksudan renk giderimi sağlayabilmiş, bu derişimde renk giderim verimi önemli Ölçüde düşmüştür. Dört farklı beyaz çürükçül küf kültürünün değişik tekstil boyar maddelerini dekolorize etme kapasiteleri incelenmiştir. Çalışmada kullanılan beyaz çürükçül küfler Phanerochaeta chrysosporium 671.71, Phanerochaeta chrysosporium MUCL, Coriolus versicolor ve Coriolııs versicolor MUCL'dur. Çalkalayıcıda kesikli olarak yapılan deneylerin sonucunda kültürler, 9 günlük inkübasyon periyodu sonucunda etkin olarak renk giderimi sağlamışlardır. P. crysosporium kültürleri ile her boyar madde için %90'ın üzerinde renk giderim verimi elde edilmiştir. C. versicolor kültrüleri ise boyar madde türüne bağlı olarak %34 ile %100 arasında değişen renkX giderim performansı göstermiştir. Sıcaklığın P.crysosporium 671. 71 'in renk giderim performansı üzerine etkisini incelemek üzere yapılan deneyler sonucunda, kültürün düşük sıcaklıklarda ( 20) yada düşük azot derişiminde gerçekleşmektedir. Boyar madde derişimi 500 mg/L'ye çıktığında renk giderim verimi düşmüş ve bu derişimin üzerinde kısmi dekolorizasyon sağlanmıştır. C. versicolor MUCL üzerine adsorpisyon ihmal edilebilir orandadır ( < %20). Everzol Turquoise Blue G tekstil boyar maddesinin C. versicolor MUCL ile biyolojik dekolorizasyonu biyodisk reaktörde çalışılmıştır. Disk türü, disk dönme hızı (rpm= 10-40), glikoz derişimi ( 10-5 g/L), boyar madde derişimi ( 50-500 mg/L) gibi önemli işletim parametrelerinin, C.versicolor MUCL immobilize edilmiş biyodisk ünitesinde renk giderim performansı üzerine etkiler incelenmiştir. Sistem tekrarlı kesikli 48 saat hidrolik alıkonma süresinde işletilmiştir ve TOC, glikoz, renk ölçümleri yapılmıştır. Plastik, tel örgülü ve tel örgü kaplı plastik disk olmak üzere üç değişik disk türü kullanılmış ve en iyi renk giderimi plastik disklerle elde edilmiştir. 10- 40 rpm dönme hızlarında işletilen sistemde en yüksek renk giderim verimi %80 ile rpm= 30'da elde edilmiştir. %77 oranında renk giderim verimi için gerekli olan minimum glikoz miktarı 5 g/L'dir. 50-200 mg /L boyar madde derişimleri arasındaXI %80 civarında renk giderim verimi gözlenirken, derişimin 500 mg/L' ye çıkartılması ile renk giderim verimi %33'e düşmüştür. Aynı boyar maddenin dolgulu kolon reaktörde C. versicolor MUCL ile dekolorizasyonu da incelenmiştir. Önce, çalkalayıcıda destek taneciği seçimi deneyleri yapılmıştır. Tel örgü parçacıkları, sünger, taş, talaş, poliüretan köpük ve odun külü gibi destek tanecikleri üzerine immobilize edilmiş C. versicolor MUCL'un renk giderim performansı araştırılmış ve en iyi renk giderimi %97 ile metal tel örgülerle elde edilmiştir. Tel örgüler üzerine immobilize edilmiş beyaz çürükçül küf içeren dolgulu kolon reaktör 24 saatlik hidrolik alıkonma süresiyle tekrarlı kesikli olarak işletilmiş ve %50 oranında renk giderim verimi gözlenmiştir. Sistemin 50- 100-200 mg/L boyar madde derişimlerinde işletimi sonucunda %50 renk giderimi ve %80 TOC giderim verimi elde edilmiştir. Son olarak, bağlı C. versicolor MUCL ve süspanse aktif çamur içeren laboratuvar ölçekli bir aktif çamur ünitesinde adsorban madde ilavesi ile, boyar maddelerin adsorpsiyonlu biyodegredasyon ile atıksudan giderimi üzerine çalışılmıştır. Küfler aktif çamur ünitesinin havalandırma tankına yerleştirilen plakalar üzerine immobilize edilmiş ve odun külü adsorban olarak sisteme ilave edilmiştir. Çamur yaşı, boyar madde derişimi ve adsorban derişimi gibi önemli işletim parametrelerinin renk giderim verimi üzerine etkilerim incelenmiş ve deneyler Box- Wilson istatistiksel deney tasarım metodu kullanılarak tasarlanmıştır. Deneysel verilerde regresyon analizi yapılarak respons fonksiyonunun katsayıları bulunmuş ve deneysel sonuçlarla hesaplanan renk giderim verimleri arasında uyum gözlenmiştir. En yüksek renk giderim verimi E= %82 ile Do=200 mg/L boyar madde derişiminde, Ao=150 mg/L adsorban madde derişiminde ve 0c=20 gün çamur yaşmda elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT Synthetic dyestuffs are extensively used in textile, paper, printing industries and dyehouses. The effluents of these industries are highly colored. Direct discharge of these effluents cause formation of toxic carcinogenic aromatic amines under anaerobic conditions in receiving media. By considering the adverse effects of dyestuffs, this study was designed to investigate the decolorization of textile dyestuffs by simultaneous adsorption and biodegradation in an activated sludge unit containing dyestuff biodegrading microorganism with the addition of a low-cost adsorbent. For this purpose, adsorbent material and microorganism selection, determination of environmental conditions in biodegradation of textile dyestuffs, selection of a suitable bioreactor type, effect of operating parameters on decolorization in bioreactor were investigated. Furthermore, simultaneous adsorptive biodegradation of textile dyestuffs was studied by using Box-Wilson Statistical Experimental Design Method in an activated sludge unit containing activated sludge and immobilized white-rot fungi with the addition of wood ash as adsorbent. Dyestuff adsorption capacities of granular, powdered activated carbon (GAC and PAC) as well as low cost adsorbents such as zeolite, wood chips and wood ash were evaluated in order to obtain a low cost adsorbent to use in an activated sludge unit. Then, various activated sludge cultures were tested for biodegradation of a selected dyestuff in shake flasks. An activated sludge unit with the selected activated sludge culture and adsorbent was operated at different sludge ages for removal of the dyestuff.In batch adsorption experiments performed in a gyratory shaker, adsorption capacity of wood ash was found to be comparable with that obtained with powdered activated carbon. Adsorption isotherms obtained from batch experiments were described by Langmuir isotherms and adsorption constants (K and qmax) were determined for wood ash and powdered activated carbon (PAC). Pak-Maya activated sludge culture was found to be the most suitable activated sludge type among others tested for removal of the dyestuff. Operation of activated sludge unit with the addition of wood ash at different sludge ages (6c=3-30 days) resulted in maximum decolorization efficiency of E = 37% at a sludge age of 9c=20 days. A mixed anaerobic bacterial culture (PDW) was used for decolorization of five textile dyestuffs. Effects of carbon source and dyestuff concentrations on decolorization performance were investigated. The PDW culture was effective in decolorization of three out of five textile dyestuffs. Among the carbon sources tested, yeast extract resulted in better performance with complete decolorization within 25 hours of incubation, as compared to glucose, lactose and sucrose. Yeast extract added lactose or sucrose, also resulted in complete decolorization within 24 hours. Complete decolorizations were obtained for dyestuff concentrations up to 1000 mg/L Four different white rot fungi cultures were used for aerobic decolorization of five different textile dyestuffs. Phanerochaeta chrysosporium 671.71, P. chrysosporium MUCL, Coriolus versicolor and C. versicolor MUCL cultures effectively decolorized the textile dyestuffs in shake flasks within 9 days of incubation period. Decolorization efficiencies obtained with P. chrysosporium were above 90% for all dyestuffs tested. Cversicolor cultures resulted in varying degree of decolorization efficiencies between 34% and 100%. Decolorization of dyestuff by P.crysosporium 671.71 at lower temperature (20-38 °C) resulted in 60% decolorization efficiency. Therefore further experiments were carried out by C. versicolor MUCL. Effects of environmental conditions such as pH, media composition, carbon and nitrogen sources, TOC/N ratio and dyestuff concentrations on decolorization ofVI reactive phytalocyanin type textile dyestuff Everzol Turquoise Blue G by white rot fungi, Coriolus versicolor MUCL were investigated. pH =4.5 and the media III were found to be the most suitable ones among the others tested. Compared to the other carbon and nitrogen sources tested, glucose and urea resulted in better decolorization performances. High TOC/N ratio (TOC/N>20) or low nitrogen concentration was essential for effective decolorization of the dyestuff. Dyestuff concentration should be lower than 500 mg/L for complete decolorization. Only partial decolorization was observed for dyestuff concentrations above 500 mg/L. Adsorption of the dyestuff on surfaces of the fungi was insignificant (
Benzer Tezler
- Remazol Brilliant Blue R (C.I. Reactive Blue 19) boyarmaddesinin tekstil atık sularından fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemler ile arıtımı ve yöntemlerin karşılaştırılması
Decolorization of Remazol Brilliant Blue R (C.I. Reactive Blue 19) from textile wastewater by physical, chemical and biologycal methods and comparing of methods
ECE UZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE GÜVENÇ
- Fe(III) çapraz bağlı aljinat-karboksimetil selüloz kompozit jel küreler ile malahit yeşili boyar maddesinin fotodegradasyonu
Photodegradation of malachite green dye with Fe(III) crosslinked alginate-carboxymethyl cellulose composite gel beads
DUYGU KARADENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Bentonite immobilize edilmiş lakkaz enzimi ile tekstil boyar maddelerinin giderimi
Removal of textile colourants with bentonite immobilized laccase enzyme
ÖMER TOKUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN SARAÇOĞLU
DOÇ. DR. MÜJGAN OKUR
- Domates posası ve onun magnetit nanopartikülleri ile yüklü nanokompozitinin sulu çözeltiden bazı organik kirliliklerin uzaklaştırılmasında kullanılması
Use of tomato paste waste and its magnetic nano-composite loaded with magnetit nanoparticles to remove some organic pollution from aqueous solution
YEKBUN AVŞAR TEYMUR
- Treatment of reactive dye-bath effluents by heterogeneous and homogeneous advanced oxidation processes
Reactive boya banyo atıksularının heterojen ve homojen ileri oksidasyon prosesleriyle arıtımı
İDİL ARSLAN
Doktora
İngilizce
2000
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. IŞIL AKMEHMET BALCIOĞLU