Avcı bakteri Bdellovibrio bacteriovorus'un atık su arıtımında kullanılan membranların temizlenmesinde biyolojik yöntem olarak kullanımı
Use of predator bacterium, Bdellovibrio bacteriovorus, as a biological method for cleaning of membranes used for wastewater treatment
Yazar: ÇİSEL ŞENGEZER
Danışman: PROF. DR. MELEK ÖZKAN
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Membran biyoreaktörler (MBR) membran proses ve askıda büyüyen sistemleri birleştiren ve son zamanlarda atıksu arıtımında yaygın olarak kullanılan teknolojilerdir. MBR kullanımındaki en önemli problemlerden biri membranın kirlenmesi sonucu membrane ömrünün kısalması ve işletme maliyetlerinin artmasıdır. Membranların temizlenmesinde fiziksel ve kimyasal bir çok metod kullanılmaktadır. Kimyasal temizleme teknolojileri membranı temizlerken çevreye kimyasal atıklar bıraktıklarından dolayı temiz teknolojiler olarak görülmemektedirler. Henüz araştırma ve geliştirme aşamasında olan biyolojik temizleme stratejileri daha işlevsel, çevreye zarasız ve daha ekonomik olmaları nedeniyle gelecek vaadetmektedirler. Bu tez çalışmasında, avcı bakteri Bdellovibrio bacteriovorus'un bakterileri parçalama aktivitesi membran yüzeyindeki biyofilm tabakayı temizleme ajanı olarak denenmiş ve bu bakterinin biyolojik temizleme metodu olarak kullanılabilme potansiyeli incelenmiştir. B. bacteriovorus diğer Gram (-) bakteri türlerini serbest veya bağlı formda besin olarak kullanabilen bir bakteri türüdür. B. bacteriovorus'un filtrasyon sırasında birçok bakteri türünün oluşturduğu biyofilm tabakayı temizlediği bilinmektedir. Bu tez çalışmasında farklı çamur yaşları (ÇY veya SRT) ve farklı hidrolik alıkonma (HRT) sürelerindeki aktif çamurlar farklı por boyutlarına sahip poli eter sülfon (PES) membranlardan dead-end hücresi (reaktör) kullanılarak filtre edilmiş ve kirlenen membranlar B. bacteriovorus ile temizlenmiştir. Bu avcı bakteri ile temizlendiklerinde MP005 ve UP150 membranlarının akılarında kontrol membranına kıyasla sırasıyla 3,2 L/m2.h (LMH) ve 6,5 LMH'lık bir iyileşme  olduğu gözlemlenmiştir. Atıksu hidrofobisitesinin B. bacteriovorus aktivitesi üzerinde önemli bir etkisi olduğu görülmüştür. Düşük hidrofobisiteye (33±6,3 %) sahip aktif çamurun süzüldüğü membran avcı bakteri ile temizlendiğinde  membran kararlı akısında kontrole kıyasla 2,8 LMH'lık bir artış olduğu gözlemlenmiştir. B. bacteriovorus aktivitesinin MBR sistemlerinde kullanılan membranların temizlenmesi amacıyla yararlanılabilecek bir potasiyele sahip olduğu gösterilmiştir. Bu çalışma TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir (112Y156).

Abstract:
Membrane bioreactors (MBRs) are now prevalent favorable treatment technologies that combines membrane processes and suspended growth bioreactors and they are widely used for wastewater treatment. The most important problem of using MBRs is the fouling, which is caused by accumulation of the microorganisms and other organic and inorganic products on the membrane surface, and this shortens the life span of the membrane and increases operation cost. Physical and chemical methods are beeing used for the membrane cleaning. Chemical clening technologies are not regarded as clean because of dumping chemicals to the environment for the name of membrane cleaning.  Biological control strategies are known to be more economical and environmentally friendly but these technologies are at research and development stage. In this thesis, activity of the predator bacterium, Bdellovibrio bacteriovorus, was  tested on bacterial biofilm formed on the membrane surface  and its potential as a biological cleaning strategy was introduced. This bacterium uses other Gram(-) bacteria as food in free or attached form. Wastewater sludge with different hydraulic retention time and sludge age was filtered through Poly(ether)sulphone (PES) membranes  with different pore sizes using dead end reactor.  When cleaned with B. bacteriovorus, 3,2 L/ m2.h (LMH) and 6,5 LMH improvement (as compared to control) in the stable  filtration values was obtained for MP005 microfiltration membrane and UP150 ultrafiltration membrane, respectively. Hydrophobicity of the wastewater sludge was found to be an important parameter for the activity of B. bacteriovorus. The predator bacteria was more efficient in the cleaning of the membrane used for filtration of the wastewater sludge with low hydrophobicity (33±6,3 %). 2,8 LMH improvement was achieved as compared to the control membrane in case of low hydrophobicity. B. bacteriovorus activity was shown to have a potential to be used as a cleaning agent for MBRs. This study was supported by TÜBİTAK (112Y156).