HALOALKALİ ŞARTLARDA ANAEROBİK BATIK MEMBRAN BİYOREAKTÖR İLE EŞ ZAMANLI SÜLFAT VE ORGANİK MADDE GİDERİMİ

Abstract

Bu tez çalışmasında haloalkali şartlarda eş zamanlı sülfat ve organik madde giderimini gerçekleştirmek için tam karışımlı anaerobik batık membran biyoreaktör (SAnMBR) kullanılmıştır. Biyoreaktör işletimine başlamadan Van Gölü'nün farklı derinkliklerinden alınan sedimentlerden haloalkalifilik mikroorganizmaların zenginleştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Zenginleştirme işleminde elde edilen mikroorganizmaların reaktöre aşılanmasıyla işletim başlatılmıştır. Yaklaşık 380 gün boyunca çalıştırılan biyoreaktör işletimi 11 periyotta gerçekleştirilmiştir. Periyotlarda; farklı kimyasal oksijen ihtiyacı/sülfat oranı (KOİ/SO42-) (1-12), hidrolik bekleme süresi (HBS) (7-15 gün) ve organik karbon kaynakları (asetat, etanol, asetat+etanol) denenmiştir. Bu farklı işletme şartlarının kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), sülfat ve toplam organik karbon (TOK) giderim verimlerine olan etkileri değerlendirilmiştir. Sülfat indirgenmesine bağlı olarak üretilen bisülfür konsantrasyonu da belirlenmiştir. Ayrıca biyoreaktör işletimine etki eden diğer faktörler; sentetik atıksu beslemesi ve çıkış atıksuyu pH'ı, alkalinitesi ve iletkenliği belirli aralıklarla ölçülmüştür. Bunun yanı sıra uygulanan farklı işletme şartlarının mikrobiyal tür çeşitliliğine olan etkisi de araştırılmıştır. Sülfat giderimi tek başına karbon kaynağı olarak asetatın kullanıldığı işletme periyotları süresince gerçekleşmemiştir. Buna karşılık etanolün kullanıldığı işletme periyotlarında en yüksek sülfat giderim verimleri gözlenirken, etanolün dönüşüm ürünü olan asetatın oluşumundan dolayı KOİ giderim verimi nispeten sınırlı kalmıştır. KOİ/SO42- oranı 1 (3000:3000), HBS:10 gün ve etanol/asetat oranı 1:2 olan 10. periyotta (P10), KOİ ve sülfatın eş zamanlı en yüksek giderim verimleri %69 olarak elde edilmiştir. Buna karşılık en yüksek KOİ giderim verimi %81,70 ile KOİ/SO42- oranının 1 (3000:3000), HBS:10 gün ve etanol/asetat oranı 1:4 olan 11. periyotta (P11) meydana gelmiş, en yüksek sülfat giderim verimi %70,41 ile KOİ/SO42- oranının 1 (3000:3000), HBS:10 gün ve etanol/asetat oranı 1:1 olan 8. periyotta (P8) belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Anaerobik batık membran biyoreaktör, Elektron verici, Haloalkalifilik mikroorganizmalar, Sülfat giderimi

SUMMARY Simultaneous Removal of Sulfate and Organic Matter by Anaerobic Submerged Membrane Bioreactor Under Haloalkaline Conditions In this thesis, submerged anaerobic membrane bioreactor was used to simultaneous remove organic matter and sulfate under haloalkaline condition. The enrichment of haloalkaliphilic microorganisms was done from the sediments of Van Lake at different points. The beginning of reactor operation was conducted after the enrichment of mixed culture. The operation of bioreactor was carried out throughout 380 days with eleven periods. Different ratio of COD/SO42- (1-12), hydraulic retention time (HRT) (7-15 day) and organic carbon sources (acetate, ethanol and mixture of ethanol/acetate) were assessed. The performance of reactor was followed in terms of the removal efficiencies of chemical oxygen demand, sulfate and total organic carbon and in parallel to sulfate reduction, the concentration of bisulphur was analysed. Additionally, pHs, alkalinity and conductivity of synthetic wastewater and influent were periodically determined. The influence of different operation conditions on microbial diversity was also determined. Sulfate removal did not occur in the periods when acetate was used as sole carbon resource. Ethanol was good carbon source for sulfate utilization, however, acetate formation from ethanol biotransformation was a limiting factor for COD removal. The simultaneous removal efficiency for both COD and sulfate was 69% when ratio of COD/SO42- of 1, HRT:10 day, the ratio of ethanol/acetate: 1/2. The highest COD removal was determined as 81,70% at period 11 where the ratio of COD/SO42- of 1, HRT:10 day and the ratio of ethanol/acetate:1/4 while the highest sulfate removal was about 70% at period 8 (P8) where the ratio of COD/SO42- of 1, HRT:10 day and the ratio of ethanol/acetate:1/1. Key Words: Submerged anaerobic membrane bioreactor, Electron donor, Sulfate removal, Haloalkaline condition