Fate and effect of polypropylene microplastics on anaerobic digestion processes of disintegrated sludges
Polipropilen mikroplastiklerin dezentegrasyon uygulanmış arıtma çamurlarının anaerobik çürütme süreçlerine etkileri ve bu süreçlerdeki akıbetlerinin incelenmesi
- Tez No: 977072
- Danışmanlar: PROF. DR. FAİKA DİLEK SANİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Atıksu arıtma tesislerinde (AAT) sıklıkla bulunan mikroplastikler (MP) ağırlıklı olarak çamurda birikir. Polipropilen (PP) en sık tespit edilen MP'ler arasında yer almasına rağmen, anaerobik çürütme (AÇ) sırasında davranışı ve etkileri, özellikle proses performansı ve dönüşümler açısından yeterince karakterize edilmemiştir. Bu çalışma, iki farklı birleşik çamur dezentegrasyon tekniğinin etkisine özel olarak odaklanarak, mezofilik ve termofilik koşullar altında AÇ'de PP MP'lerin davranışını ve etkisini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Biyokimyasal metan potansiyeli (BMP) reaktörleri, AÇ olarak işletilmiştir. Atık aktif çamur (AAÇ) örneklerine PP MP'ler (250–500 µm) 0, 1, 3, 6 ve 10 mg/g TKM dozlarında eklenmiş ve iki ayrı dezentegrasyon yöntemi olan: alkali-termal (AT; 0,5 M alkali + 127 °C, 120 dakika) ile termal-enzim (TE; 127 °C, 120 dakika + 150 mg/g TKM pankreatin enzimi, 48 saat) dezentegrasyon yöntemlerine tabi tutulduktan sonra çürütülmüştür. Her iki dezentegrasyon yöntemi de çamur çözünürlüğünü artırmış (AT: %62,6; TE: %37,1) ve özellikle termofilik koşullarda, dezentegrasyon uygulanmamış kontrollere kıyasla (%25,7'ye ulaşan artışlarla) metan üretim verimini önemli ölçüde iyileştirmiştir. Dezentegrasyon, oksidatif stresi azaltmıştır; bu etki özellikle TE dezenetegrasyonu uygulananmış reaktörlerde daha belirgindir. Mikrobiyal profilleme, işletme sıcaklığına ve uygulanan işleme özgü değişimler ortaya koymuştur. AÇ sonrasında MP'lerde yüzey düzeyinde bozulmalar gözlemlenmiş, ancak yapısal bütünlük korunmuş; karbonil indeksi ve kristalinlik ölçümlerine göre yalnızca sınırlı fiziksel ve kimyasal değişim oluşmuştur. Plastik katkı maddelerinin sızıntısı düşük seviyede kalmış, ancak termofilik koşullarda hafif bir artış göstermiştir. Genel olarak, bu bulgular, PP MP'lerin varlığı veya dozundan bağımsız olarak, birleşik dezentegrasyon yöntemlerinin ve çürütme sıcaklığının AD performansını ve çamur stabilizasyonunu iyileştirmedeki etkinliğini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Microplastics (MPs) are commonly found in wastewater treatment plants (WWTPs) predominantly accumulate in sludge. While polypropylene (PP) is among the most frequently identified MP, its behavior and impacts during anaerobic digestion (AD) remain insufficiently characterized, particularly in relation to process performance and transformations. This study aims to evaluate the behavior and impact of PP MPs in AD under mesophilic and thermophilic conditions, with a specific focus on the influence of two different combined sludge disintegration techniques. Biochemical methane potential (BMP) reactors were operated as ADs. Waste activated sludge (WAS) samples, spiked with PP MPs (250–500 µm) at doses of 0, 1, 3, 6, and 10 mg/g TS and subjected to two separate disintegration methods, alkali–thermal (AT; 0.5 M alkali+127 °C for 120 min) and thermal–enzyme (TE; 127 °C for 120 min+150 mg/g TS pancreatin enzyme for 48 h), were subsequently digested. Both disintegration methods enhanced sludge solubilization (AT: 62.6%, TE: 37.1%) and significantly improved methane yield, particularly under thermophilic conditions (up to 25.7%) compared to non–disintegrated controls. Disintegration mitigated oxidative stress, especially in TE disintegrated reactors. Microbial profiling revealed digestion temperature and treatment specific shifts. Although MPs exhibited surface deterioration after digestion, their structural integrity was largely retained, with only minor changes in physical and chemical properties as determined by carbonyl index and crystallinity. The release of plastic additives remained limited, although a slight increase was observed under thermophilic conditions. Overall, these findings emphasize the effectiveness of combined disintegration methods and digestion temperature in improving AD performance and sludge stabilization, independent of the presence or dose of PP MPs.
Benzer Tezler
- Plastik ürünlerde mikroplastiksalım potansiyelinin incelenmesi
Investigation of microplastic release potential in plastic products
SERENAY KOCAYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL YURTSEVER
- Fate of emerging pollutants in the environment: Effect of climate change
Çevrede ortaya çıkan kirleticilerin kaderi: İklim değişikliğinin etkisi
LAMA RAMADAN
Doktora
İngilizce
2025
Çevre MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMEL TOPUZ
- Konya kapalı havzası yerüstü su ve sedimentinde mikroplastikler, ilintili polisiklik aromatik hidrokarbonlar ve risk değerlendirmesi
Microplastics and associtated polycycylic aromatic hydrocarbons and risk assessment for surface water and sediment in Konya closed basin
MUHAMMED ULVİ
Doktora
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SENAR AYDIN
- Biyobozunur ve konvansiyonel plastiklerin çevresel bozunmasının mikroskobik ve enstrumantal teknikler ile incelenmesi
Investigation of environmental degradation of biodegradable and conventional plastics by microscopic and instrumental
ŞEVVAL ÜRKMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL YURTSEVER
- Tavşan karotid arter anastomozunda sığır serum albümin-glutaraldehit ve polietilen glikol polimer'in neointimal hiperplazi üzerine etkisi
Effect of bovine serum albumin-gluteraldehyde and polyethylene glycol polymer on neointimal hyperplasia in rabbit carotid artery anastomosis
ERTÜRK KARAAĞAÇ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2019
Göğüs Kalp ve Damar Cerrahisiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiKalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YÜKSEL BEŞİR