Metal sanayi atıksularının anaerobik arıtılabilirliği ve kinetik modellemesi
Anaerobic treatability and kinetic modeling of metal industry wastewater
Yazar: SAADET SELİN ERŞEN
Danışman: PROF. DR. CANSU FİLİK İŞÇEN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Dünya nüfusunun hızla artması, şehirleşme ve endüstrileşmenin de hızlanmasıyla birlikte metal sektörü ve metalden üretilen yapı ve parçaların imalatı hızla büyüme ve gelişmeye başlamıştır. Bu gelişmelerle birlikte metalden üretilen yapı ve parçaların üretiminin çevreye olan etkileri de artmıştır. Metal endüstrisinden kaynaklı atık suların uygun arıtım yapılmaksızın alıcı ortamlara deşarj edilmesi su kalitesinin düşmesine, alıcı ortamın içme ve kullanma suyu olarak kullanılamaz hale gelmesine sebep olarak toksik etki göstermektedir. Metal sanayi atık sularının organik madde ve ağır metal konsantrasyonlarını yüksek olduğundan bu atık suların uygun ve yeterli bir arıtımdan geçmesi gerekmektedir.
Geçmişten günümüze metal sanayi atık sularının arıtımında fizikokimyasal arıtma teknolojileri kullanılmaktadır. Ancak biyolojik arıtımın popülerliği de artmaktadır. Bu çalışmada, Tam Faktöriyel deney tasarımı uygulanarak kesikli anaerobik koşullarda metal sanayi atık suyunun farklı başlangıç atık su konsantrasyonları (%0.5, %1, %2) ve kosubstrat çeşidi (glukoz, propiyonik asit, asetik asit-butirik asit-propiyonik asit-ABP) değişkenleri dikkate alınarak 9 farklı deneysel çalışma oluşturuldu. Denemeler 35oC'de 30 gün süre ile iki paralel şeklinde gerçekleştirildi. Süreç sonunda denemelerin giriş ve çıkış KOİ (kimyasal oksijen ihtiyacı) değerlerine göre organik madde giderimleri belirlendi. Sonuç olarak en yüksek KOİ giderimi %0,5'lik  atık su konsantrasyonunda, kosubstrat olarak glukoz kullanıldığında %97 olarak belirlendi. Daha sonra Yukarı akışlı dolgulu yatak reaktörde 255 gün boyunca süren deneysel çalışmalarda hidrolik alıkonma süresinin 96 saat olduğu koşullarda arıtılabilecek en yüksek atık su konsantrasyonu ve organik yükleme değeri (14,160 g KOİ L-1 gün-1) gibi işletme parametrelerinin etkileri incelenerek %98,8 verimle gerçekleştiği belirlendi. Elde edilen veriler Stover-Kincannon kinetik modeline uyarlanarak Umax ve KB gibi kinetik sabitler belirlendi ve çalışmanın bu modele uygun olduğu görüldü. Yapılan metal testleri sonucu atık sudaki ağır metallerin %55-89 oranında giderildiği ve başlangıçta toksik olan atık suyun prokaryot hücrelerde toksik etkisinin azaldığı belirlendi.

Abstract:
With the rapid increase of the world population, the acceleration of urbanization and industrialization, the metal sector and the production of metal reproductive structures and parts started to grow and develop rapidly. The environmental impact of the production of metal structures and parts has also increased. Discharge of waste water originating from the metal industry to receiving environments without proper treatment causes a decrease in water quality and a toxic effect by causing the receiving environment to become unusable as drinking and utility water. Since the organic matter and heavy metal concentrations of metal industry wastewater are high, these wastewater must be treated appropriately and adequately.
Physicochemical treatment technologies, which increase in metal industry wastewater, are used from the past to the present. However, the popularity of biological treatment is also increasing. In this study, different initial waste water concentrations (0.5%, 1%, 2%) and cosubstrate type (glucose, propionic acid, acetic acid-butyric acid-propionic acid-ABP) of metal industry wastewater in batch anaerobic conditions by applying the Full Factorial experiment design considering the variables, 9 different experimental studies were created. Trials were carried out in two parallel at 35oC for 30 days. COD removals according to the input and output COD (chemical oxygen demand) values of the trials at the end of the process. As a result, it was reported that the highest COD removal was %97 glucose as cosubstrate in the %0.5 diluted wastewater. Then, in the experimental studies in the upstream packed bed reactor for 255 days, the hydraulic retention time of 96 hours was examined and the effects of the operational parameters such as the highest waste water concentration and organic loading value (14.160 g COD L-1 day-1) were examined and %98.8 It was determined that it was realized with efficiency. The data obtained were adapted to the Stover-Kincannon kinetic model, and it was seen that they were in the form of kinetic constants such as Umax and KB and fit for this model. As a result of the metal tests, it was observed that %55-89 of heavy metals in the wastewater were removed and the toxic effect of the initially toxic wastewater on prokaryotic cells decreased.