Soğutma kulesi su sisteminde biyofilm tabakasına karşı biyosit etkinliğinin incelenmesi
Investigation of the efficacy of biocide against biofilm layer in cooling tower water system
Yazar: NAZMİYE ÖZLEM ŞANLI YÜRÜDÜ
Danışman: PROF. DR. AYŞIN ÇOTUK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Biyofilmler = Biofilms ; Dezenfeksiyon = Disinfection ; Dezenfektanlar = Disinfectants ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Soğutma kuleleri = Cooling towers

Özet:
Endüstride cihaz ya da sistemlerin sıcaklığının düşürülmesinde kullanılan soğutma kuleleri içerdikleri fiziksel, kimyasal ve organik maddeler açısından mikroorganizmaların, özellikle Legionella cinsi bakterilerin, üremesi için ideal bir ortam sağlarlar. Tamamlama suyundan veya havadan sisteme giren mikroorganizmalar su ve kısıtlı besin içeren soğutma kulesinin iç yüzeylerinde biyofilm tabakası oluştururlar. Biyofaulingin olumsuz etkileri sonucu, ciddi ekonomik kayıplar ve hijyen problemleri ortaya çıkar. Bu tip sistemlerde potansiyel patojenik organizmaları kontrol etmek ve biyofaulingi (biyolojik kirliliği) en az düzeyde tutmak için öncelikli olarak antimikrobiyal özellikli olan biyositler kullanılır. Doğru ve etkin biyosit kullanımı ile Legionella bakterileri gibi patojen mikroorganizmalardan kaynaklanan salgınlar önlenebileceği gibi sistemin etkin çalışması sağlanarak maddi kayıplar minimum düzeye indirgenebilir.Bu çalışmada soğutma kulesi model sisteminde 6 ay süresince paslanmaz çelik kuponlar üzerinde biyofilm oluşumu sağlanmıştır. Aylık örneklemelerde hem su hem de biyofilm örnekleri heterotrofik bakteri sayısı, aktif biyomas miktarı açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca biyofilmdeki karbonhidrat miktarı fenol-sülfürik asit metoduyla ölçülmüştür. Çalışmanın amacı Halamid® (Chloramine T trihydrate) biyositinin önerilen dozlarının biyofilm bakterileri ve planktonik bakterilere karşı etkinliğini farklı temas sürelerinde (0. saat, 1. saat, 3. saat, 6. saat ve 24. saatte) belirlemektir.Mikrobiyolojik örneklerde aktif biyomas konsantrasyonu biyolüminesans tekniği ile ATP ölçülerek belirlenmiştir. Toplam ve metabolik olarak aktif mikroorganizma sayısı DAPI ve CTC floresan boyaları ile boyanmış örneklerin sayımı ile tespit edilmiştir. Klasik plak sayım, ATP biyolüminesans ve floresan boyama teknikleri biyositin antimikrobiyal aktivitesini belirlemedeki etkinlikleri bakımından kıyaslanarak değerlendirilmiştir.1 ve 24 saat süresince dört biyosit konsantrasyonuna maruz kalmış planktonik ve biyofilm örneklerine ait veriler arasında fark olup olmadığı Kruskall-Wallis testi ile incelenmiş ve denenen dozlar arasında anlamlı fark olmadığı belirlenmiştir (p > 0.05). Ancak, 6 aylık deney süreci tüm parametreler açısından bir arada değerlendirildiğinde biyositin % 0.2 ve % 0.3 konsantrasyonlarının etkili olduğu belirlenmiştir. Çalışmada test edilen biyosit planktonik ve sesil bakterilere karşı 24 saat gibi uzun bir temas süresinde aktivitesini sürdürdüğünden ve test edilen materyalde korozif etki göstermediğinden kulede kullanımı önerilebilir.

Abstract:
Cooling towers which are used for heat rejection of equipment or systems in industry, provides an ideal environment for growth of microorganisms, especially Legionella bacteria, in view of containing physical, chemical and organic properties. Microorganisms which enter via makeup water or air to the system, form a biofilm layer on the inside surfaces of cooling tower which contain water and limited nutrients. Serious economic lost and hygiene problems arise with the adverse effects of biofouling. In such systems to control potential pathogenic organisms and to keep biofouling at minimal levels antimicrobial biocides are used preferably. By accurate and effective biocide usage, outbreaks which are arised from pathogenic microorganisms such as Legionella will be prevented and also economics loss can be reduced to minimum levels with providing effective system working.In this study, biofilm layer were grown on stainless steel coupons for 6 months in a model cooling tower. Both water and biofilm samples were evaluated in view of heterotrophic bacteria numbers and active biomass quantity in monthly samplings. Furthermore, carbohydrate level in biofilm was measured by phenol sulphuric acid method. The aim of the study is to determine the efficacy recommended dosages of Halamid® (Chloramine T trihydrate) biocide against both biofilm and planktonic bacteria at different contact times (0. h, 1. h, 3. h, 6. h and 24. h).Active biomass concentration was detected by measuring ATP with bioluminescence technique in microbiological samples. The number of total and metabolically active microorganisms was determined with the enumeration of DAPI and CTC fluorescent stained samples. Conventional plate counts, ATP bioluminescence and fluorescent staining techniques were evaluated by comparing the effectiveness for determining the antimicrobial activity of biocide.Data for both planktonic and biofilm samples which is exposed to four biocide concentrations for 1 h and 24 h were analysed with Kruskall-Wallis statistical test to determine differences in the efficacy of tested biocide concentrations and it was found differences in dosages were insignificant (p > 0.05). However, 0.2 and 0.3% biocide concentrations was found effective when all parameters were evaluated together for 6 months examination period. Since tested biocide maintained its activity as long as 24 h against both planktonic and sessile bacteria and not to show corrosive effect against the tested material, the usage of biocide in towers can be recommended.