Su sistemlerinde mikrobiyal biyofilm oluşumunun incelenmesi
Investigation of microbial biofilm formation in water systems
Yazar: İRFAN TÜRETGEN
Danışman: PROF.DR. AYŞIN ÇOTUK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
ÖZETSu Sistemlerinde Mikrobiyal Biyofilm Oluşumunun İncelenmesiSu sirkülasyon sistemlerinde biyofilm tabakası oluşursa mikrobiyal korozyon ile sistemhasara uğrar, tıkanmaya yol açarak ısı transfer verimi düşer ve enerji tüketimi artar.Soğutma kuleleri su sirkülasyon sistemleridir ve herhangi bir yerde açığa çıkansıcaklığın su yardımıyla düşürülmesinde iş görürler. Soğutma kuleleri ve su dağıtımşebekeleri, mikrobiyolojik ve kimyasal süreçlerin gerçekleştiği büyük reaktörler olarakgörülmektedir. Biyofilm tabakasının oluşumu ve varlığı su sistemlerinde sıklıklabildirilmektedir.Bu çalışmanın amacı soğutma kulesi model sisteminde farklı yüzeyler üzerindekibiyofilm oluşumunu araştırmak ve Legionella pneumophila bakterisinin buyüzeylerdeki dağılımını değerlendirmektir.Bu çalışma için soğutma kulesi su haznesinin benzeri laboratuvar ölçekli su sirkülasyonsistemi imal edilmiştir. Model sistemin amacı, gerçek soğutma kulesi su haznesininsimülasyonudur. Boru ve depo üretiminde sektörde sıklıkla kullanılan çeşitlimalzemeler, yüzeylerinde barınan heterotrofik bakteri sayısı, Legionella pneumophilasayısı ve hücre dışı polimerik maddeler (EPS) bakımından değerlendirilmiştir. Belirliaralıklarla örnek alımı için sisteme malzemeler yerleştirilmiştir. Çalışma, birbirindenbağımsız iki ayrı 180 günlük deney süresini kapsamaktadır. İlk deney süresindeyüzeyler üzerinde doğal, karışık biyofilm oluşması sağlanmıştır. İkinci deney süresindeise ilkinden farklı olarak sisteme standart L. pneumophila suşu deneysel olarakeklenmiştir. Bakteriyel analizlerde heterotrofik bakteriler için R2A Agar besiyeri, L.pneumophila için Buffered Charcoal Yeast Extract (BCYE) Agar besiyerikullanılmıştır. Karbonhidrat miktarları fenol-sülfürik asit metoduyla ölçülmüştür.Kontrol malzemesi olarak sisteme konan cama kıyasla, galvanizli çelik ve bakıryüzeyde yüksek oranda biyofilm oluştuğu gözlenirken plastik malzemelerde özelliklepolivinil klorür (PVC) ve polietilen (PE) anlamlı derecede daha az bakteri ve EPSbarındırdığı tespit edilmiştir. PVC ve polipropilen (PP) yüzeylerin diğerlerine oranladaha az sayıda L. pneumophila bakterisi taşıdığı tespit edilmiştir.vi

Abstract:
SUMMARYInvestigation of Microbial Biofilm Formation in Water SystemsBiofouling, which occurs in recirculating water systems, damages equipment throughbiocorrosion and causes clogging, decreased heat transfer efficiency and increasedenergy consumption. Cooling towers are recirculating water systems and are used todissipate heat, created elsewhere in the system. The cooling tower and the drinkingwater distribution network may be viewed as large reactors where a number of chemicaland microbiological processes are taking place. The formation and presence of biofilmsin water systems have been reported frequently.The aim of this work is to quantify the biofilm formation on different substrata in amodel cooling tower water system and to evaluate the distribution of Legionellapneumophila on surfaces.For this study, a laboratory-scale recirculating water system was built to simulate thecooling tower water basin. The purpose of model systems was to closely mimic theconditions of a real operating cooling tower basin. In this study, different materials,which are widely used as pipe or cooling tower material, were tested regardingheterotrophic bacterial counts, Legionella pneumophila accumulation and biofilmquantity on surfaces to evaluate their material dependencies. Surfaces were inserted intowater basin to sample biofilms at regular intervals. Thesis covers two independent 180-day periods. In the first period, natural mixed biofilm had been allowed to grow onsurfaces; whereas in the second period, the system was seeded experimentally bystandard strain of L. pneumophila. Bacterial analyses were performed by plate countmethod, using R2A Agar for heterotrophic bacteria and Buffered Charcoal YeastExtract (BCYE) Agar for L. pneumophila enumeration. Phenol-sulfuric acid methodwas used for carbohydrate analyses.When compared to an inert surface like glass (control), galvanized steel and coppersurfaces have been shown to enhance the biofilm formation. Plastic polymers,especially polyvinyl chloride (PVC) and polyethylene (PE), possess significantly lowheterotrophic bacteria and extracellular polymeric substances (EPS). Low numbers of L.pneumophila were present on PVC and polypropylene (PP).vii