Hidrojene dayalı membran biyofilm reaktör ile tetrakloroetilenin biyolojik olarak indirgenmesi
Dehalogenation of tetrachloroethylene by biological with hydrogen-based membrane biofilm reactor
Yazar: SERDAR KARATAŞ
Danışman: PROF. DR. HALİL HASAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Çeşitli endüstrilerde ve temizlik işlemlerinde çözücü gibi farklı amaçlarla kullanılan ve kanserojen olarak sınıflandırılan tetrakloroetilen (PCE) yüzey ve yeraltı sularında kirlenmeye neden olmaktadır. Bu nedenle su ortamından uzaklaştırılması önem arz etmektedir. Bu çalışmada, H2 esaslı membran biyofilm reaktör kullanılarak tetrakloroetilenin (PCE) içme sularında biyolojik olarak etene (ETH) indirgenmesi amacıyla deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Deneysel çalışmalar sonucunda, PCE'nin ETH'e kadar indirgenerek halojensizleştirilmesi, indirgenme hızının tespiti, indirgenme akısının tespiti, hidrojen gazının biyofilm tarafından kullanılma hızının belirlenmesi ve halojensizleştirme basamaklarında mikrobiyal türlerin tanımlanması amaçlanmıştır. Bu amaçları elde etmek için bir adet H2 esaslı anaerobik reaktör, bir adet tam karışımlı H2 esaslı membran biyofilm reaktör ve dört adet sirkülasyonlu H2 esaslı membran biyofilm reaktör kurulmuştur. Bu reaktörlerden bazıları hem PCE hem de TCE ile beslenmiş olup hem kesikli hemde sürekli işletilmiştir.Çalışma sonucunda, hem H2 esaslı anaerobik reaktör hem de H2 esaslı membran biyofilm reaktörler ile hem PCE hemde TCE biyolojik olarak etene (ETH) kadar indirgenmiştir. Bu biyolojik proses esnasında alınan biyofilm örneklerinde mikrobiyal türler tanımlanmış olup PCE'nin ETH'e kadar dönüşümünde en önemli mikroorganizma olan dehalococcoides türü bakteriler tespit edilmiştir. Ayrıca, H2 esaslı membran biyofilm reaktörlerde elektron alıcı miktarlarına bağlı olarak halojen elektron eşdeğer akı değerleri ortalama 0,0003 ile 0,0058 e-eq/m2.gün aralığında, nitrat elektron eşdeğer akı değerleri ortalama 0,00541 ile 0,1391 e-eq/m2.gün aralığında ve sülfat elektron eşdeğer akı değerleri ortalama 0,01112 ile 0,165 e-eq/m2.gün aralığında tespit edilmiştir. H2 esaslı membran biyofilm reaktörlerde biyofilm tarafından kullanılan H2 miktarı ise ortalama 0,283 ile 1,513 gH2/m2.gün aralığında tespit edilmiştir.

Abstract:
Tetrachloroethylene (PCE) is used as solvents and cleaning operations in various industries for different purposes, and classified as carcinogens and also causes contamination in surface and underground waters. Therefore, the removal of PCE from the water environment is important. In this study, experimental studies were performed for reduction of PCE to ETH biologically in drinking water by using H2-based membrane biofilm reactor. As a result of experimental studies, it is aimed to dehalogenation of PCE to ETH, to determination of the rate of reduction, to determination of the flux of reduction, to determination of quantity of hydrogen used by the biofilm, and to describe of microbial species during the process of dehalogenation. In order to obtain these aims, one H2-based anaerobic reactor, one completely mixed H2-based membrane biofilm reactor, and four circulation H2-based membrane biofilm reactors have been established. Some of these reactors have been fed both by PCE and TCE and also have been operated both batch feed and continuos feed.At the end of these study, both PCE and TCE have been reduced to ethene (ETH) biologically in both H2-based anaerobic reactor and in H2-based membrane biofilm reactor. Microbial species have been described in biofilm samples which have been taken during these biological process and also dehalococcoides strains are determined and these strains are responsible for converting PCE to ETH. Furthermore, electron-equivalent flux for halogen is determined as range of average 0,0003-0,0058 e-eq/m2.day, electron-equivalent flux for nitrate is determined as range of average 0,00541-0,1391 e-eq/m2.gün, and electron-equivalent flux for sulfate is determined as range of average 0,01112-0,165 e-eq/m2.day depending on the quantity of electron acceptors in H2-based membrane biofilm reactors. The quantity of H2 which is used by biofilm in H2-based membrane biofilm reactors is determined as range of average 0,283-1,513 gH2/m2.day.