İleri biyolojik atıksu arıtma tesislerinin dekantör çıkış suyunda mikroalg yetiştirilmesi
Microalgae cultivation of decanter effluent in advanced biological wastewater treatment plant
Yazar: İLAY SARILAR
Danışman: PROF. DR. BESTAMİ ÖZKAYA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Mikroalgler güneş ışığını ve inorganik maddeleri (karbondioksit, su, azot, fosfor) kullanarak farklı organik maddeler üretebilen tek hücreli canlılardır. Günümüzde mikroalglerden elde edilen değerli ürünler enerji, ilaç, gıda, kozmetik gibi birçok farklı alanda kullanılmaktadır. Atık sular, nütrient içeriği bakımından Mikroalglerin büyümesi için uygun ortamlardır. Ayrıca mikroalgler ile atık su arıtımının yanı sıra değerli ürün eldesi de mümkündür.
Bu çalışmada; atık su arıtma tesislerinde yüksek azot ve fosfor yüküne sahip olan sentrat atık suyunun mikroalgler ile arıtımı gerçekleştirilmiştir. En iyi büyüme oranının saptanabilmesi için farklı seyreltme oranları kullanılarak setler oluşturulmuş, arıtım ve büyüme performansları karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmalarda göletlerden izole edilen yerli karışık mikroalg kültürü kullanılmıştır ve bu setler laboratuvar ortamında kurulmuş olan fotobiyoreaktör sisteminde yürütülmüştür. Setler; %2,5, %5, %7,5, %10, %12,5 (v/v) hacimsel seyreltme faktörlerindeki sentrat atık suyu ile hazırlanmıştır. Aynı zamanda bu setlerin dışında %2,5, %7,5, %25 oranlarındaki sentrat atık suyuna BBM besi ortamı; %7,5, %15 oranlarındaki sentrat atık suyuna ise evsel atık su ilave edilerek setler kurulup düzenli olarak kontrol edilmiştir. Mikroalglerin atık suya aklimasyonunun sağlanabilmesi için başlangıç setinde kullanılan mikroalgler, seyreltme faktörü arttırılmış olan bir sonraki sete ilave edilmiştir ve optimum sonuç bulanana kadar setler bu şekilde devam ettirilmiştir.
Mikroalg büyümesi optik yoğunluk (OD), klorofil-a ve askıda katı madde (AKM) ölçümleri ile takip edilmiştir. Ayrıca nütrient giderim verimleri amonyak azotu ve Ortofosfat parametrelerinin ölçümü ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmaların sonucunda en iyi büyümenin gerçekleştiği setler; %10 sentrat atık suyu seyreltme oranın sahip olan ile %7,5 sentrat atık suyu+ BBM besi ortamına sahip olan set olarak bulunmuştur.  Klorofil-a sonuçları maksimum olarak 12 mg/l (%10 Sentrat) ile 19 mg/l (%7,5 Sentrat+BBM) konsantrasyonuna ulaşmıştır. Ortofosfat giderim verimleri sırası ile %98, %81 bulunmuştur. Oluşan biyokütle miktarları ise %10 sentrat atık suyu oranı ile kurulan sette 1405 mg/l bulunurken, %7,5 oranı ile kurulan sette 1360 mg/l bulunmuştur.  Amonyak giderim verimleri ise sırasıyla %84,97 ve %91,54'tür.
Genel olarak ulaşılan bu sonuçlara göre; sentrat atık suyunda mikroalg yetiştirilmesi üzerine yapılacak olan bir çalışmanın %10 seyreltme oranı ile yapılması hem ekonomik açıdan ve hem de hacim olarak giderim yapılabilen sentrat atık suyu ve oluşan biyokütle miktarı açısından en optimum seyreltme oranı olarak bulunmuştur.

Abstract:
Microalgaes are single-celled organisms that are capable of formulating different types of organic matters -such as carbon dioxide, water, nitrogen and phosphor-by using the sunlight or inorganic products. Various products obtained from microalgaes can be used in different types of industries like pharmaceuticals, food, energy and cosmetics. Waste water is a suitable environment for the cultivation of microalgaes because of their high nutritive capacity. Microalgae can be used to gain valuable products from the waste-water besides being able to treat it.
In this experiment, the centrate waste-water in a waste-water treatment plant which contained high amounts of nitrogen and phosphor is treated with microalgae. To estimate the highest growth rates, sets were creates with different dilution proportion.  The performance and the filtration potential of each set were examined.  According to the experiment the mixed domestic microalgae that were isolated from pond were used and these sets were experimented in a photobioreactor set up in a laboratory.
In this experiment the centrate waste water which contained high amounts of nitrogen and phosphor is filtered in a water filtration plant. In order to estimate the highest growth rates sets were created with different dilution proportion. The performance and the filtration potential of each set was examined. According to the experiment the mixed domestic microalgaes that were isolated from pond were used and these sets were experimented in a photobioreactor that was set up in an laboratory environment.
Sets were prepeared with centrate waste-water which had %2,5, %5,%7,5,%10,%12,5,%25 (v/v) volumetric dilution factors. Also, BBM Nutrients Media was added to centrate waste-water with percentages of %2,5, %7,5, %25 and residential waste-water was added to centrate waste-water with percentages of %7,5, %15. The microalgae used at the first sets were also added to the following sets that had a higher dilution factor.  These sets were observed until the optimum result was obtained. The growth of the microalgae were tracked with optic density, chlorophyll-a and suspended solid measurements. Also, the nütrient removal efficiency was measured by ammonia nitrogen and orthophosphate paramaters. Results of the experiment demonstrated that the best growth rate was attained in sets with 10% centrate waste-water dilution proportion and 7,5% centrate waste-water+BBM.
Chlorophyll-a results reached a maximum of 13,05 mg/l in 10% centrate and 19,23 mg/l in 7,5% centrate + BBM. The obtained biomass levels were also measured to be respectively 1495 mg/l and 1360 mg/l. Dissolving efficiency of orthophosphate was recorded approximately 98%,81% and efficiency of ammonium 84,97%, 91,54% .
After this experiment we can conclude that the best way to conduct a research on the cultivation of microalgae in centrate waste-water the 10% dilution factor was found to be the most economical, optimum, the highest biomass yielding and volumetric amount of treatment of the centrate waste-water.