Sıkıştırılmış yatak biyoreaktörde immobilize bakteriyal biyokütle kullanılarak atıksulardan ağır metal giderimi
Removal of heavy metals from wastewater using immobilized bacterial biomass in fixed bed bioreactor
Yazar: AHMET ÇABUK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SEMRA İLHAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2001
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Atık su = Waste water ; Ağır metal giderimi = Heavy metal removal ; Bacillus subtilis = Bacillus subtilis ; Biyokütle = Biomass ; Biyosorpsiyon = Biosorption

Özet:
ÖZET Sucul yaşam ve insanlara yüksek toksisiteleri nedeniyle, atıksulardan aşın ağır metal iyonlarının uzaklaştırılması gereklidir. Atıksularda bulunan toksik ağır metal iyonlarını uzaklaştırabilen teknolojilere gerek vardır. Sulu ortamlardan ağır metal iyonlarının uzaklaştırılmasında mikroorganizmaların kullanımı üzerine çalışmalar gittikçe artmaktadır. Serbest biyokütlenin kullanımı kesikli ve sürekli tip reaktörlerde atıksu arıtımı uygulamalarında problemler oluşturabilmektedir. Serbest biyokütlenin düşük yoğunluğa sahip olması nedeniyle arıtılmış sudan ayrılması zordur ve kullanıldığı sıkıştırılmış yatak reaktörlerin kolaylıkla tıkanmasına sebep olabilir. Bakteriyal biyokütlenin katı bir destek içinde immobilizasyonu, ağır metal içeren atıksuların arıtıldığı endüstriyel sistemlerde uygulanmalarını kolaylaştıracaktır. Bu çalışmada, Bacillus subtilis OGÜB 001 ve Bacillus pumilus OGÜB 002 biyokütleleri agar ve poliakrilamid jelde immobilize edildi. Kolon içerisine yerleştirilen immobilize partiküller bakır, krom ve kurşun gibi metal iyonlarını uzaklaştırmak için kullanıldı. İmmobilizasyon yöntemi, kolon uzunluğu, akış hızı ve başlangıç metal konsantrasyonunun sıkıştırılmış yatak kolonda bakır, krom ve kurşunun giderim performansı üzerine etkisi düzenli olarak incelendi. En yüksek bakır alım etkinliği (Y; = %58) ağarda immobilize edilmiş Bacillus subtilis OGÜB 001 ile pH 4.5, 15 mm X 100 mm kolon boyutu, 3 ml/dak akış hızı, 100 mg/1 başlangıç bakır konsantrasyonunda elde edildi. En yüksek krom alım etkinliği (Y; = %22.4) ağarda immobilize edilmiş Bacillus subtilis OGÜB 001 ile pH 2.0, 15 mm X 100 mm kolon boyutu, 3 ml/dak akış hızı, 50 mg/1 başlangıç bakır konsantrasyonunda elde edildi. En yüksek kurşun alım etkinliği (Yi = % 64) ağarda immobilize edilmiş Bacillus subtilis OGÜB 001 ile pH 4.5, 15 mm X 100 mm kolon boyutu, 3 ml/dak akış hızı, 100 mg/1 başlangıç bakır konsantrasyonunda elde edildi. Bu çalışma Bacillus subtilis OGÜB 001 ve Bacillus pumilus OGÜB 002'nin atıksulardan ağır metal iyonlarının özellikle bakır ve kurşun iyonlarının gideriminde kullanılabilecek bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Anahtar kelimeler: immobilize hücreler, biyosorpsiyon, atıksu, bakır, krom, kurşun, metal giderimi, sıkıştırılmış yatak kolon, Bacillus subitilis, Bacillus pumilus.

Abstract:
SUMMARY Removal of excees heavy metal ions from wastewaters is essential due to their extreme toxicity towards aquatic life and humans. There is a need to develop technologies that can remove toxic heavy metal ions found in wastewaters. Microorganisms are being increasingly studied for the removal of heavy metal ions from aqueous solution. The use of free biomass can pose problems in its application in batch and continuous type reactors treating wastewaters because free biomass has low density is difficult to seperate from treated wastewater and fixed bed reactors using it can easily clog. Immobilization of bacterial biomass in a solid polymer matrix will facilitate their application in industrial systems treating heavy metal bearing wastewater. In this study, Bacillus subtilis OGUB 001 and Bacillus pumilus OGUB 002 biomass were immobilized in agar and polyacrylamide gel. The immobilized particles packed in a column were used to remove metal ions such as copper, chromium and lead. Effects of the immobilization methods, bed-length, flow rate, initial metal concentration on performance of the copper, chromium and lead removal by the fixed bed columns were systematically investigated. The highest copper uptake efficiency (Y; = 58%) was obtained by Bacillus subtilis OGUB 001 immobilized on agar, pH 4.5, 15 mm X 100 mm bed length, 3 ml/sec flow rate, 100 mg/1 initial copper concentration. The highest chromium uptake efficiency (Yi = 22.4%) was obtained by Bacillus subtilis OGUB 001 immobilized on agar, pH 2.0, 15 mm X 100 mm bed length, 3 ml/sec flow rate, 50 mg/1 initial chromium concentration. The highest lead uptake efficiency (Y, = 64%») was obtained by Bacillus pumilus OGUB 002 immobilized on agar, pH 4.5, 15 mm X 100 mm bed length, 3 ml/sec flow rate, 100 mg/1 initial lead concentration. This research showed that Bacillus subtilis OGUB 001 and Bacillus pumilus OGUB 002 had a potential to be used in removal of heavy metal ions especially copper and lead ions from wastewaters. Key words: Immobilized cells, biosorption, wastewater, copper, chromium, lead, metal removal, fixed-bed column, Bacillus subitilis, Bacillus pumilus.