Kozmetik sanayi atıksularının anaerobik biyodegradasyonu
Anaerobic biodegradation of cosmetic industry wastewater
Yazar: MEHMET HARUN BOĞAÇ BARBAROS DURMUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİLÜFER NACAR KOÇER
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Dünyadaki nüfus artışı ve insanların yaşam koşullarının iyileşmesiyle birlikte kozmetik ürünlere olan talep artmakta ve kozmetik endüstrisi hızla gelişmektedir. Kozmetik ve bakım ürünlerinin toplumun her kesimi tarafından erişilebilir olması, sektörel üretim miktarını artırmakta ve üretim sonucu oluşan atıksuyun arıtılması önem kazanmaktadır. Kozmetik ürünlerden kaynaklanan atıksulardaki kirleticilerin bileşimi üretilen kozmetiklerin çeşitliliğine bağlıdır. Çalışmada deneysel çalışmalar, Diyarbakır İli sınırları içerisinde faaliyette bulunan kozmetik sanayi atıksu arıtma tesisinin giriş sularından alınan gerçek atıksu örnekleri üzerinden yürütülmüştür.
Bu çalışmada, kozmetik sanayi atıksularının biyolojik olarak parçalanabilirliğinin yukarı akışlı çamur yataklı anaerobik reaktördeki potansiyeli incelenmiştir. Araştırma, laboratuvar ölçekli bir reaktörde iki aşamada gerçekleştirilmiştir: İlk aşamada kesikli sistem, ikinci aşamada ise sürekli sistem kullanılmıştır. Kesikli sistem deneylerinde, Trametes versicolor, Pleurotus ostreatus ve Bacillus thuringiensis olmak üzere üç farklı mikroorganizmanın arıtma verimliliği üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Her bir mikroorganizma için optimal pH ve sıcaklık koşulları belirlenmiş ve bu koşullarda elde edilen arıtma verimleri analiz edilmiştir.
P. ostreatus için optimal pH 6 ve sıcaklık 30°C olarak belirlenmiş ve bu koşullarda KOİ giderim verimi %82, renk giderimi %68,7 ve bulanıklılık giderimi %82,6 olarak gerçekleşmiştir. T. versicolor için optimal pH 5 ve sıcaklık 30°C olarak belirlenmiş ve bu koşullarda KOİ giderim verimi %78, renk giderimi %79,5 ve bulanıklılık giderimi %79,6 olarak elde edilmiştir. B. thuringiensis için ise optimal pH 7 ve sıcaklık 40°C olarak belirlenmiş ve bu koşullarda KOİ giderim verimi %70, renk giderimi %74,2 ve bulanıklılık giderimi %77 olarak kaydedilmiştir.
Sürekli sistemde gerçekleştirilen deneylerde, mikroorganizmaların uzun vadeli performansları incelenmiştir. P. ostreatus için sürekli sistemde KOİ giderim verimi %89,9, renk giderimi %37 seviyelerinde gerçekleşmiştir. T. versicolor için sürekli sistemde KOİ giderim verimi %90,4, renk giderimi %72 olarak belirlenmiştir. B. thuringiensis için ise sürekli sistemde KOİ giderim verimi %87, renk giderimi %62 olarak kaydedilmiştir.
Bu doktora tezi, yukarı akışlı çamur yataklı anaerobik reaktörün kozmetik sanayi atıksularının biyolojik arıtımında etkili bir yöntem olduğunu ortaya koymaktadır. Her bir mikroorganizma için belirlenen optimal pH ve sıcaklık koşullarında elde edilen yüksek KOİ, renk ve bulanıklılık giderim verimleri, bu reaktör tipinin kozmetik sanayi atıksularının arıtımında verimli ve sürdürülebilir bir çözüm olabileceğini göstermektedir. Bu çalışma, biyolojik arıtma süreçlerinin optimize edilmesi ve yeni arıtma teknolojilerinin geliştirilmesi açısından önemli katkılar sunmaktadır. Ayrıca çevresel sürdürülebilirliğe katkıda bulunmayı ve endüstriyel atıksu arıtma tekniklerinde yenilikçi çözümler sunmayı hedeflemektedir.

Abstract:
With the increase in population in the world and the improvement of people's living conditions, the demand for cosmetic products is increasing and the cosmetic industry is developing rapidly. Making cosmetics and care products accessible to every segment of the society, increasing the amount of sectoral production and purifying the wastewater resulting from the production gain importance. The composition of the pollutants in wastewater from cosmetic products depends on the type of cosmetics produced. In the study, experimental studies were carried out on real wastewater samples taken from the effluent of the cosmetic industry wastewater treatment plant operating within the borders of Diyarbakır Province. 
In the study, the potential for biodegradability of wastewater from the cosmetics industry in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor was investigated. The research was conducted in a laboratory-scale reactor over two phases: a batch system was used in the first phase, while the second phase utilized a continuous system. The batch experiments evaluated the treatment efficiency of three different microorganisms: Trametes versicolor, Pleurotus ostreatus, and Bacillus thuringiensis. Optimal pH and temperature conditions were determined for each microorganism, and the treatment efficiencies achieved under these conditions were analysed.
For P. ostreatus, the optimal pH was determined to be 6 and the temperature to be 30°C. Under these conditions, the COD removal efficiency was 82%, color removal was 68.7%, and turbidity removal was 82.6%. For T. versicolor, the optimal pH was 5 and the temperature was 30°C, resulting in a COD removal efficiency of 78%, color removal of 79.5%, and turbidity removal of 79.6%. For B. thuringiensis, the optimal conditions were pH 7 and temperature was 40°C, with COD removal efficiency reaching 70%, color removal 74.2%, and turbidity removal 77%. 
In the continuous system experiments, the long-term performances of the microorganisms were evaluated. P. ostreatus exhibited a COD removal efficiency of 89.9% and a color removal of 37%. T. versicolor demonstrated a COD removal efficiency of 90.4% and a color removal of 72%. For B. thuringiensis, COD removal efficiency was 87% and color removal was 62%.
This doctoral thesis demonstrates that the upflow anaerobic sludge blanket reactor is an effective method for the biological treatment of wastewater from the cosmetics industry. The high COD, color, and turbidity removal efficiencies achieved under the optimal pH and temperature conditions for each microorganism indicate that this reactor type could provide an efficient and sustainable solution for treating cosmetic industry effluents. This study contributes significantly to the optimization of biological treatment processes and the development of new treatment technologies. Furthermore, it aims to enhance environmental sustainability and offer innovative solutions in industrial wastewater treatment techniques.