TMMOB Çevre Mühendisleri Odası V. ULUSAL ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ ANAEROBİK KESİKLİ BESLEMELİ REAKTÖR SİSTEMİNDE SENTETİK ATIKSUDAN RENK GİDERİMİ İlgi Karapınar Kapdan 1, Rukiye Öztekin 2 (1) Yard.Doç.Dr., Dokuz Eylül Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İzmir, ilgi.karapinar@deu.edu.tr (2) Çevre Müh.Yüksek Lisans, Dokuz Eylül Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İzmir ÖZET Bu çalışmada, fakültatif anaerobik PDW bakteri kültürü ile kesikli beslemeli ( yarı sürekli ) sistemde Reactive Orange 16 tekstil boyar maddesi içeren sentetik atıksudan renk giderimi incelenmiştir. Sistem değişik boyar madde derişimlerinde ( D =5 mg l -1-6 mg l -1 ), besleme hızlarında ( Q=5-3 ml saat -1 ) ve maya özü derişimlerinde ( Maya özü= 1-5 g l -1 ) işletilerek, renk giderim performansı değerlendirilmiştir. Besleme hızına bağlı olarak alıkonma süresi 2 saatle 7 saat arasında değişmiştir. Anaerobik şartları ve karışımı sağlamak için sistemden sürekli azot gazı geçirilmiş ve sistem oda sıcaklığında (T= 19±1 C) ve ph= 7 de işletilmiştir. Deneysel sonuçlar, 35 mg l -1 boyar madde derişimine ve 2 ml saat -1 besleme hızına kadar %9 ın oranında renk giderim veriminin elde edilebileceğini ve 3 g l -1 maya özü derişiminin % 95'in üzerinde renk giderim verimi için yeterli olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Anaerobik arıtma, Kesikli beslemeli reaktör, Renk giderimi, Tekstil boyar maddesi. REMOVAL OF DYESTUFF FROM SYNTHETIC WASTEWATER IN AN ANAEROBIC FED-BATCH REACTOR ABSTRACT Biological decolorization of textile dyestuff Reactive Orange 16 was investigated in a fedbatch reactor by using facultative anaerobic bacterial consortium called PDW. Effects of different operating parameters like flow rate (Q= 5 ml h -1-3 ml h -1 ), dyestuff concentration (5 mg l -1-6 mg l -1 ) and yeast extract concentration (1 g l -1-5 g l -1 ) on decolorization efficiency were studied. Reaction cycle was varied between 2 h and 7 hours depending on the feeding rate. System was sparged with nitrogen gas to provide mixing and to obtain anaerobic conditions. Environmental conditions were adjusted to T= 19±1 C and ph=7. The experimental results indicated that over 9% efficiency can be obtained up to 35 mg l -1 dyestuff concentration and 2 ml l -1 feeding rate. 3 g l -1 yeast extract concentration as sole carbon was enough to obtain around 95% color removal. Key words: Anaerobic treatment, Decolorization, Fed-batch reactor, Textile dyestuff.
GİRİŞ Tekstil ve boya endüstrisi başta olmak üzere gıda, deri, kağıt gibi endüstrilerin atıksuları biyolojik olarak parçalanması zor olan boyar maddeler içermektedirler. Kullanılan boyar maddeler atıksudaki rengin ve yüksek kirliliğin esas kaynaklarıdır. Bu endüstri atıksuları çevresel açıdan oldukça önemli sorunlara yol açarlar (Chung ve diğerleri, 1992). Bu tür atıksuların alıcı ortama doğrudan deşarjı, anaerobik koşullarda toksik-karsinojenik aromatik aminlerin oluşmasına neden olabilir. Karmaşık organik yapıya sahip olan boyar maddelerin, biyolojik parçalanmaya karşı oldukça dayanıklıdır. Son yıllarda boyar maddeleri parçalayan anaerobik bakteri türleri ile beyaz çürükçül küflerin izole edilmesi ile biyolojik yöntemlerle renk giderimi tekrar önem kazanmıştır (Banat ve diğerleri, 1996; Nigam ve diğerleri, 1996 a; Chang vee diğerleri, 21; Yu ve diğerleri, 21). Aerobik sistemlerde renk giderimi mekanizması, oksidasyonun yerine boyar maddenin bakteri üzerine adsorpsiyonuna dayandığından dolayı etkili bir yöntem değildir (Pagga ve Brown, 1986). Phanerachyta crysosporium, Coriolus versicolor gibi beyaz çürükçül küflerle yüksek renk giderim verimleri elde edilmesine rağmen, özel nütrient gereksinimleri (veratril alkol,tween 8 thiamin gibi kimyasal maddeler), çevre şartların karşı hassas olmaları ve düşük ph değerlerinde (ph=4,5) renk giderimi yapmalarından dolayı gerçek arıtma tesislerinde uygulanabilirliği zordur ( Kapdan ve diğerleri, 2 a; Glenn ve Gold, 1983; Kirby ve diğerleri, 1995). Çeşitli anaerobik bakteri kültürlerinin boyar madde parçalama özellikleri yapılan çalışmalar sonucunda gözlenmiştir. Gerek saf anaerobik bakteri kültürleri, gerekse anaerobik çamur kullanılarak yapılan renk giderimi çalışmalarından yüksek verimler elde edilmiştir. Anaerobik şartalarda renk giderimi, ya azoreduktaz enzimi vasıtasıyla biyolojik parçalanma ( Idaka ve diğerleri, 1987; Dubin ve Wrigth, 1975) yada redoks potansiyelinde düşme nedeniyle gerçekleşen indirgenme reaksiyonu sonucunda meydana gelmektedir ( Chung ve diğerleri, 1992; Craille ve diğerleri, 1995; Flores ve diğerleri, 1997). Ancak, anaerobik renk giderimi sonucunda toksik aromatik aminlerin oluşması söz konusu olabilir ( Brown ve DeVito, 1993). Bazı çalışmalarda ise son ürünlerin toksik olmadığı da gözlenmiştir ( Flores ve diğerleri, 1997; Sacks ve Bucley, 1981 ),. Anaerobik renk gideriminde karşılaşılan diğer problemler ise, çıkış suyunu oksijenle teması sonucunda rengin geri gelmesi ( Knapp ve Newby, 1995; Van der Zee ve diğerleri, 21) ve ek karbon kaynağı ihtiyacıdır ( Bras ve diğerleri, 21, Cruz ve Buitron, 21; Kapdan ve diğerleri, 2 b). Aerobik sistemlerle karşılaştırıldığında anaerobik sistemler,oksijene gereksinim duymamaları,metan gazı açığa çıkarmaları ve düşük miktarlarda çamur oluşturmaları gibi avantajlara sahiptirler. Bunun yanında, boyar maddelerin bakteriyel olarak biyolojik parçalanması beyaz çürükçül küflere nazaran çok daha hızlıdır. Anaerobik dolgulu kolon, UASB ve SBR sistemlerinde yapılan renk giderimi çalışmalarından yüksek verimler elde edilmiştir ( Van der Zee ve diğerleri, 21; Talarposhti ve diğerleri, 21; Lorenço ve diğerleri, 21). Ayrıca anaerobik parçalanmanın ardından aerobik ünite ile daha iyi KOİ, toksik madde ve diğer kirleticilerin giderimini sağlamak mümkündür ( Fitzgerald ve Bishop, 1995; Başibüyük ve Foster, 1997). Bu çalışmada, kesikli beslemeli ( yarı sürekli ) reaktörde, fakültatif anaerobik bakteri kültürü kullanılarak kültürünün tekstil boyar maddesi içeren atıksudan renk giderimi incelenmiştir. Besleme hızı, boyar madde ve karbon kaynağı derişimi gibi önemli işletim parametrelerinin sistem performansı üzerine etkileri değerlendirilmiştir. 453
MATERYAL VE METOTLAR Mikroorganizma Çalışmalarda Kuzey İrlanda Ulster Universitesi Biyoteknoloji Merkezinde izole edilmiş ve PDW olarak isimlendirilmiş olan fakültatif anaerobik bakteri kültürü kullanılmıştır Nigam ve diğerleri, 1996 b). Boyar Madde Deneylerde, Türk tekstil endüstrisinde yaygınlıkla kullanılan Everzol Orange 3R ( Reactive Orange 16) tekstil boyar maddesi kullanılmıştır. Sentetik atıksu Sentetik atıksu PDW'nun besi ortamı.5 g l -1 (NH4)2SO4 ; 2.66 g l -1 KH2PO4; 4.32 g l -1 Na2HPO4.2H2O ve 5g l -1 maya özün' den oluşmaktadır. Mikroorganizma besi ortamına boyar madde ilave edilerek renkli sentetik atıksu elde edilmiştir. Deneysel çalışmalarda boyar madde derişimi 5-6 mg l -1 arasında değiştirilmiştir. Atıksuyun ph'ı 7'ye seyreltik KOH ile ayarlanmıştır. Fed-Batch Reaktör Deneysel çalışmalarda, camdan yapılmış 1 ml sıvı hacmi olan bir kolon reaktör kullanılmıştır. Deneylerin başlangıcında sistem sentetik atıksu ile doldurulmuş ve PDW kültürü aşılanmıştır. İki hafta süre ile sistem kesikli olarak işletilerek biyokütle miktarında artış sağlanmıştır. Her iki günde bir besi ortamı yenilenmiştir. Mikroorganizmaların büyümesi sağlandıktan sonra, sistem yarı sürekli olarak işletilmiştir. Reaktörde başlangıç sıvı hacmi 3 ml'de sabit tutulmuş, besleme 5 ml saat -1-3 ml saat -1 arasında değişen debilerde değişmiştir. Reaksiyon periyodu tamamlandıktan sonra mikroorganizmaların canlılığını kaybetmemsi için sistem kesikli olarak bırakılmıştır. Bir sonraki deney başlangıcında, biyokütle çöktürülerek 7 ml sıvı sistemden atılmış ve 3 ml başlangıç reaksiyon hacmi ile yarı sürekli işletime başlanmıştır. Anaerobik şartları ve karışımı sağlamak için, sistemden azot gazı geçirilmiştir. Deneylerin başlangıcına biyokütle derişimi 2 ± 2 mg l -1 ye ayarlanmıştır. Analitik Yöntemler Sistem sentetik atıksu ile beslenmeye başlandıktan sonra her bir saatte bir numune alınmıştır. Alınan numuneler 8 rpm' de 1 dakika santrifüjlenmiş ve berrak sıvıdan KOİ ve renk ölçümleri yapılmıştır. Renk ölçümleri için Novaspec 2, Pharmacia Biotech model spektrofotometre kullanılmıştır. Reactive Orange 16 tekstil boyar maddesinin maksimum absorbans verdiği dalga boyu belirlenerek ( = 43 nm) absorbans konsantrasyon eğrisi çıkarılmıştır. Ölçülen absorbans değerlerinden boyar madde derişimleri hesaplanmıştır. KOİ analizi standart metodlara göre yapılmıştır ( Standard Metodlar) SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME Boyar Madde Derişiminin Renk Giderimi Üzerine Etkisi Yarı sürekli işletimde, sistemdeki kirletici konsantrasyonu, özellikle toksik maddeler gibi, seyrelmesinden dolayı mikroorganizmaların inaktivasyonu, ölmesi yada inhibisyonu gibi etkiler sönümlenmektedir. Sistem performansı değerlendirilirken de bu seyrelme gözönünde bulundurulmalıdır. Şekil 1'de sistemdeki hesaplanan ve gözlenen boyar madde derişimleri ile seyrelmeden dolayı azalan boyar madde derişimlerine göre hesaplanmış renk giderim verimleri verilmiştir. Başlangıç boyar madde derişimi 15 mg l -1, besleme hızı ise 1 ml saat -1 ' tir. Şekilden de görüldüğü gibi, PDW kültürü olmadan sistem içindeki boyar madde derişimi 6 saatlik besleme periyodunda D1=3 mg l -1 den D6= 94 mg l -1 'ye yükselmektedir. PDW kültürünün sistemde olması ile durumunda ise sistemdeki boyar madde 454
derişimi D1=11 mg l -1 den D6= 4 mg l -1 ye düşmüştür. Seyrelme ile birlikte sistemdeki boyar madde derişimi gözönünde bulundurularak hesaplanan renk giderim verimi 6 saat sonunda E= % 98 elde edilmiştir. Deneysel çalışmaların tümünde renk giderimi verimi seyrelme derişimine göre hesaplanmıştır. Şekil 2' de değişik boyar madde derişimlerinde, çıkış boyar madde derişiminin zamanla değişimi verilmiştir. Boyar madde derişimi 5-6 mg l -1 arasında değiştirilmiş, besleme hızı ise 1 ml/saat'te sabit tutulmuştur ve sistem 6 saat süre ile işetilmiştir. 5-15 mg l -1 boyar madde derişimleri için zamanla çıkış boyar madde derişimlerinde önemli bir değişiklik gözlenmemiş ve boyar madde derişimi, 5 mg/l boyar madde derişimi için 7.5 mg l -1 ile 1.5 mg l -1 arasında değişmiştir. Benzer şekilde 15 mg l -1 boyar madde derişimi için bu değerler 19 mg l -1 ile 4 mg l-1 dir. Boyar madde derişiminin 2 mg l -1-352 mg l -1 olduğu işletimlerde, boyar madde derişimi 25 mg l -1 elde edilmiştir. Daha yüksek başlangıç boyar madde derişimlerinde ise sistem performansı düşmüştür. D= 5mg l -1-6 mg l -1 başlangıç boyar madde derişimlerinde 6 saatlik işletim sonundaki çıkış boyar madde derişimi sırasıyla 11 mg l -1 ve 149 mg l -1 'dir. Sistem 35 mg l -1 boyar madde derişimine kadar yüksek performansla işletilebilirken bu derişimin üzerindeki değerlerde çıkış boyar madde derişiminde yükselme meydana gelmektedir. Çıkış Boyar Madde Derişimi, mg/l 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 Zaman, saat 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Renk Giderim Verimi, % Şekil 1 Kesikli beslemeli sistemde Q= 1 ml saat -1 ve D =15 mg l -1 işletim şartlarında, hesaplanan ve gözlenen boyar madde derişimlerinin zamanla değişimi (! ; Renk giderim verimi,! Hesaplanan boyar madde, " ; Gözlenen boyar madde derişimi) 455
Boyar Madde Derişimi, mg/l 16 14 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 Zaman, saat Şekil 2 Değişik başlangıç boyar madde derişimlerinde çıkış boyar madde derişiminin zamanla değişimi Q= 1 ml saat -1 (D ;! ; 5 mg l -1, " ; 1 mg l -1,! ; 2 mg l -1, " ; 35 mg l -1,! ; 5 mg l -1, # ; 589 mg l -1 ). Yarı sürekli işletimde, 6 saatlik işletim sonunda çıkış boyar madde derişiminin ve renk giderim veriminin başlangıç boyar madde derişimi ile değişimi Şekil 3'de verilmiştir. 5-15 mg l -1 boyar madde derişimlerinde, sırasıyla, % 95-%98 renk giderim verimi ile D e = 1-4 mg l - 1 elde edilmiştir. Başlangıç boyar madde derişiminin 2-35 mg l -1 olduğu işletimde ise bu değerler çıkış boyar madde derişimi yaklaşık 25 mg l -1 civarında elde edilirken renk giderim verimi boyar madde derişimine bağlı olarak sırasıyla %82 ve %88 olarak gerçekleşmiştir. Daha yüksek boyar madde derişimlerinde ise ( D o = 5-6 mg l -1 ) verimde önemli bir düşüş gözlenmiş ve sırasıyla % 7- % 62 renk giderim verimleri elde edilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar, sistemin 35 mg l -1 boyar madde derişimlerine kadar % 8'nin üzerinde renk giderim verimi ile işletiminin mümkün olduğunu göstermiştir. Değişik baişlangıç boyar madde derişimleri için 6 saatlik işletim periyodu sonunda sistemdeki hesaplanan boyar madde derişimleri 32 mg l -1-392 mg l -1 arasındadır. Ancak, gözlenen değerler 1.5 mg l -1 ve 15 mg l -1 dir 456
Renk Giderim Verimi,% 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 Boyar Madde Derişimi, mg/l 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Boyar Madde Derişimi, mg/l Şekil 3. Çıkış boyar madde derişimi ve renk giderim veriminin başlangıç boyar madde derişimi ile değişimi Q= 1 ml saat -1 ( " ; Renk giderim verimi,! ; Çıkış boyar madde derişimi,! ; Hesaplanan boyar madde derişimi) Besleme Hızının Renk Giderim Verimi Üzerine Etkisi Renk gideriminin, besleme hızı ile ilişkisini incelemek amacıyla sistem 5 ml saat -1-3 ml saat -1 arasında değişen besleme hızlarında işletilmiştir. Başlangıç boyar madde derişimi 131 mg l -1 'de, başlangıç sıvı hacmi 3 mg l -1 'de ve son hacim 9 ml' de sabit tutulmuştur. 5 ml saat -1 besleme hızında çıkış boyar madde derişimi mg l -1 'ye 7. Saatten itibaren yaklaştığı için bu çalışmada son hacim 75 ml'dir. Şekil 4' de 5 ml saat -1-3 ml saat -1 arasında 7 değişik besleme hızında çıkış boyar madde derişiminin zamanla değişimi verilmiştir. Bu besleme hzılarında hidrolik alıkonma süresi 3-6 saat arasında değişmiştir. Sistemde bir saat sonunda seyrelmeden dolayı hesaplanan boyar madde derişimleri sırasıyla besleme hızına bağlı olarak 19mg l -1-64mg l -1 ' dır. Sistemin bu debilerde işletimi ile bir saat sonunda ölçülen boyar madde derişimleri ise sırasıyla 1.3 mg l -1-3 mg l -1 arasında değişmiştir. Dolayısıyla bir saatin sonunda bile biyolojik parçalanma ile önemli bir renk giderimi gerçekleşmektedir. İkinci saat sonunda özellikle yüksek besleme hızlarında (Q ml saat -1 ) meydana gelen çıkış, boyar madde derişimindeki yükselmenin sebebi boyar madde yükleme hızının yükselmesi ve seylemeyle bu yükün sönümlenememesidir. Ancak beslemenin devam etmesi ile çıkış boyar madde derişimlerinde önemli ölçüde düşüş meydana gelmiş ve Q=35 ml saat -1 için de= 33 mg l -1 elde edilmiştir. Düşük besleme hızlarında ise çıkış boyar madde derişimlerinde saatlik yükleme ile daha az değişiklik göstermiştir. 457
Çıkış Boyar Madde Derişimi, mg/l 2 15 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 Zaman, saat Şekil 4. Değişik besleme hızlarında çıkış boyar madde derişiminin zamanla değişimi ( Q;! ; 5 ml saat -1, Ο ; 75 ml saat -1! ; 1 ml saat -1 " ; 15 ml saat -1, $ ; 2 ml saat -1, # ; 25 ml saat -1 ). Renk Giderim Verimi, % 1 8 6 4 2 1 8 6 4 2 1 2 3 4 Debi, ml/saat Çıkış Boyar Madde Derişimi, mg/l Şekil 5. Çıkış boyar madde derişimi ve renk giderim veriminin besleme hızı ile değişimi D o =12 ±1 mg l -1 ( " ; Renk giderim verimi,! ; Çıkış boyar madde derişimi,! ; Hesaplanan boyar madde derişimi) Değişik besleme hızlarında besleme periyodu bitiminde çıkış boyar madde derişimi ve renk giderim verimleri Şekil 5' de verilmiştir. Renk giderim veriminde sistemdeki seyrelme göz 458
önünde bulundurulmuştur. 5-75 ml saat -1 besleme hızlarında yaklaşık %1 oranında renk giderimi ile çıkış boyar madde derişi.5 mg/l civarında elde edilmiştir ki hesaplanan boyar madde derişimi 7 mg l -1 dir.. Q=1 ml saat -1-2 ml saat -1 arsındaki besleme hızlarında ise yaklaşık olarak 1.5-4 mg l -1 çıkış boyar madde derişimi ile, % 9 ın üzerinde renk giderim verimi gerçekleşmiştir. Yüksek besleme hızlarında ise (Q=3 ml saat -1 ) çıkış boyar madde derişimi De=33 mg l -1 elde edilirken verim % 6 civarına düşmüştür. Bu besleme hızlarında alıkonma süresinin 2-3 saate olduğu düşünülürse sistemin düşük alıkonma sürelerinde bile yüksek bir performans ile çalıştığını söylemek mümkündür. Karbon Kaynağı Derişimin Renk Giderim Verimi Üzerine Etkisi Deneysel çalışmalarda karbon kaynağı olarak maya özü kullanılmıştır. Boyar madde derişimi ve besleme hızı deneylerinde maya özü 5 g l -1 dir. Sistem maliyetini azaltmak için düşük maya özü derişimlerinde ( 1-4 g l -1 ) renk giderim verimi incelenmiştir. Başlangıç boyar madde derişimi 1 mg l -1 ve besleme hızı 1 ml saat -1 'de sabit tutulmuştur. Şekil 6' da maya özü derişimi ile 6. saat işletim sonundaki çıkış boya madde derişimi ve renk giderim verimlerinin değişimi görülmektedir. 1-2 g l -1 maya özü derişimlerinde ancak sırasıyla %4-%14 oranında renk giderimi ile çıkış boyar madde derişimi 87-79 mg l -1 elde edilmiştir. 3g l -1 'nin üzerindeki derişimlerde performansta önemli bir artış gözlenerek verim % 1 seviyelerine ulaşmıştır. Elde edilen sonuçlar, PDW kültürü için % 9'ın üzerinde renk giderimi sağlamak için 3 g l -1 maya özü derişiminin yeterli olduğunu göstermiştir. Renk Giderim Verimi, % 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 Maya Özü Derişimi, g/l 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Çıkış Boyar Madde Derişimi, mg/l Şekil 6. Maya özü derişiminin renk giderim verimi ve çıkış boyar madde derişimi üzerine etkisi ( " ; Renk giderim verimi, Ο ; Çıkış boyar madde derişimi ) 459
Boyar Madde Giderim Hızı, mg/lsaat 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 Boyar Madde Yükleme Hızı, mg/l saat Renk Giderim Verimi,% Şekil 7. Boyar madde giderim hızı ve renk giderim veriminin boyar madde yükleme hızı ile değişimi ( " ; Boyar madde giderim hızı,! ; Renk giderim verimi ) Renk Giderim Hızının Boyar Madde Yükleme Hızı ile Değişimi Renk giderim hızının ( r= Q*(S -S e )/V), boyar madde yükleme hızı ( L =Q* S /V) ile değişimi Şekil 7 de verilmiştir. S ; giriş boyar madde derişimini, S e ; çıkış boyar madde derişimini, Q; debiyi ve V; işletim periyodu sonundaki reasyon hacmini ifade etmektedir. Şekilden de görüldüğü gibi boyar madde giderim hızı, yükleme hızılı ile artış göstermektedir. Maksimum giderim hızı 49 mg l -1 saat ile 65 mg l -1 saat yükleme hızında (E= % 62) gerçekleşmiştir. Düşük boyar madde yükleme hızlarında (Lo< 2 mg l -1 saat -1 ), boyar maddenin yaklaşık olarak amamı giderilerek % 9 ın üzerinde verim elde edilmiştir. Besleme hızına bağlı olarak yapılan yükleme hızlarında, renk giderim hızı ile yükleme hızı yaklaşık birbirine eşittir. Ancak boyar madde derişimine bağlı olarak değişen yükleme hızlarında ise daha düşük giderim hızları elde edilmiştir. Bu sonuç göstermektedir ki, yarı sürekli işletimde besleme hızından daha çok boyar madde derişiminin sistem üzerinde etkisi vardır. Ayrıca yüksek boyar madde derişimlerinin mikroorganizma kültürü üzerine kısmen toksik yada inhibisyon etkisinin olduğu da söylenebilir. KOİ Giderim Performansı Yapılan deneylerde alınan numunelerde renk ölçümlerinin yanısıra KOİ ölçümeri de yapılmıştır. Sistemde KOİ artışı gözlenmezken önemli bir KOİ giderimi de sağlanamamıştır. Boyar maddenin KOİ giderimine olan etkisini incelemek amacıyla sistem boyar madde içermeyen 5 g l -1 maya özü ve diğer nütriyentlerin bulunduğu sentetik atıksu ile 1 ml saat -1 besleme hızında 6 saat süre ile işletilmiştir. Şekil 8' de aynı şartlarda 5 mg l -1 boyar madde içeren ve boyasız sentetik atıksu ile işletilen sistemde KOİ derişiminin zamanla değişimi verilmiştir. Boyar madde içeren atıksuyun KOİ değeri 62 mg l -1, boyasız atıksuyun ise 462 mg l -1 'dir. Şekilden'de görüldüğü gibi boyalı atıksu ile işletimde KOİ derişiminde 1. saatin sonunda De= 59 mg l -1 dir ve 6 saatlik işletim sonunda önemli bir değişiklik göstermeyerek 49 mg l -1 ' ye düşmüştür. Boyar madde içermeyen atıksu ile işletimde ise 1. saatin sonunda 18 mg KOİ l -1 ' ye ulaşılmış ve 6. saatin sonunda biraz artışla çıkış KOİ derişimi 19 mg l - 1 'dir. Elde edilen sonuçlar boyar maddenin KOİ giderimini olumsuz yönde etkilediğini göstermektedir. 46
7 6 KOİ derişimi, mg/l 5 4 3 2 1 2 4 6 8 Zaman, saat Şekil 8. KOİ giderimine boyar maddenin etkisi ( " ; 5 mg l -1 boyar madde içeren sentetik atıksu,! ; boyar madde içermeyen sentetik atıksu ) YORUMLAR Anaerobik şartlarda işletilen fed batch reaktörde fakültatif anaerobik bakteri kültürü PDW nun 35 mg l -1 ye kadar boyar madde derişimini tolere edebildiği, % 9 ın oranında renk giderim verimi için 3 g l -1 ek karbon kaynağı derişimi ( maya özü) yeterli olduğu ve 2 ml saat -1 besleme hızına kadar 1 mg l -1 boyar maddenin tamamının giderildiği gözlenmiştir. Sistem performansına genel olarak bakıldığında, anaerobik şartlarda fed batch reaktörde yüksek renk giderim verimi elde etmek mümkündür. Özellikle yüksek seyrelme hızlarında (θ H = 2 saat ) veim % 6 a ve boyar madde derişimlerinde ( D >35 mg l -1 ), % 7 civarına düşmektedir. Sistemin oda sıcaklığında ( T= 19±1 C) işletilmesi, mezofilik şartlarda ( T=37 C) anaerobik renk giderimlerinde ihtiyaç duyulan ısıtma problemini ortadan kaldırması açısından önemli bir avantaj olarak değerlendirilebilir. Ancak ek karbon kaynağı ihtiyacının olması ve düşük KOİ giderim verimleri sistemin dezavantajıdır. Anaerobik işletim periyodunun ardından havalandırma ile daha yüksek KOİ giderimi elde edilebilir. PDW gibi fakültatif anaerobik kültürlerin bu amaç için kullanılması avantaj sağlayacaktır. KAYNAKLAR Banat, M.I., Nıgam, P., Sıngh, D. ve Marchant, R. (1997). Microbial decolorization of textile dye containing effluents :A review Bioresource Technology, 58, 217-227. Basibuyuk M. ve Forster CF. (1997) An examination of the treatebility of a simulated textile wastewater containing Maxilon Red BL-N Process Biochemistry, 32, 523-527. Bras R., Ferra I.M., Pinheiro H.M. ve Gonçalves IC. (21) Batch test for assessing decolorization of azo dyes by methanogenic and mixed cultures Journal of Biotechnology, 89, 155-162. Brown M.A. ve DeVito S.C. (1993). Predicting azo dye toxicity Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 23, 249-324. Chang J.S., Chou C., Lin Y., Lin P., Ho J. ve Hu T.L. (21) Kinetic characteristics of bacterial azo-dye decolorization by Pseudomonos Luteola. Water Research, 35/12, 2842-285. 461
Chung KT., Stewans S.E. ve Carniglia EC. ( 1992) The reduction of azo dyes by the intestinal microflora Critical Reviews of Microbiology, 18, 175-19. Craliell C.M., Barclay S.J., Nidoo H., Buckley C.A., Mulholland D.A. and Senior, E.( 1995). Microbial decolorization of a reactive azo dyes under anaerobic conditions. Water SA, 21, 61-69. Cruz A. ve Buitron G. (21). Biodegradation of Disperse Blue 79 using sequenced anaerobic/aerobic biofilters Water Science and Technology, 44, 159-166. Dubin P. ve Wrigth KL. ( 1975). Reduction of azo food dyes in cultures of Proteus vulgaris. Xenobiotica 5, 563-571. FitzGerald S.W. ve Bishop P.L. (1995) Two stage anaerobic/aerobic treatment of sulfonated azo dyes J.Environ.Sci., Health, A3, 1251-1276. Flores E.R., Luijten M., Donlon B., Lettinga G. ve Field J. (1997). Biodegradation of selected azo dyes under methanogenic conditions. Water Science and Technology, 36, 65-72. Glenn, J. K. ve Gold M. H. (1983) Decolorization of several polymeric dyes by the lignin degrading basidiomycete Phanerochaete chrysosporium Applied and Environmental Microbiology. June, 1741-1747. Idaka E., Horitsu H. ve Ogawa T. (1987). Some properties of azoreductase produced by Pseudomonas cpecia" Bulletin Environmental. Contamination and Toxicology 39, 982-989. Kapdan, I. K., Kargi F., McMullan G. ve Marchant R. (2 a) Comparison of white-rot fungi cultures for decolorization of textile dyestuff Bioprocess Engineering, 22/4, 347-351. Kapdan, I. K., Kargi F., McMullan G. ve Marchant R (2 b) Decolorization of textile dyestuff by an anaerobic bacterial consortium Biotechnology Letters, 22, 1179-1181. Kirby, N., McMullan G. ve Marchant R. (1995) Decolorization of textile effluents by Phanerochaete chrysosporium Biotechnology Letters, 7, 761-764. Knapp J.S. and Newby PS. (1995) The microbiological decolorization of an industrial effluent containing a diazo-linked chromophore. Water Reserch, 7, 187-189. Lourenço, N. D., Novais, J. M. ve Pinheiro, H. M. (21) Effect of some operational parameters on textile dye biodegradation in a sequential batch reactor Journal of Biotechnology, 89, 163-174. Nigam, P., Banat, M. I., Singh D. ve Marchant R. (1996 a) Microbial process for the decolorization of textile effluents containing azo, diazo and reactive dyes. Process Biochemistry, 31, 435-442. Nigam,.P, McMullan G., Banat M.I. ve Marchant R. (1996 b) Decolorization of effluents from the textile industry by a microbial consortium Biotechnology Letters, 18, 117-12. Pagga, U. ve Brown D. (1986) The degradation of dyestuffs. II Behavior of dyestuffs in aerobic biodegradation test Chemosphere; 15, 479-491. Sacks J. and Bucley CA. (1981) Anaerobic treatment of textile size effluents. Fourth International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries, 91-96 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 17 th Edition, APHA, Washington; DC, 1989. Talarposhti, A. M., Donnely, T. ve Anderson, G.K (21). Color removal from simulated dye wastewater using two-phase anaerobic packed bed reactor. Water Research, 35 (2), 425-432 Van der Zee, F. P., Lettinga G. ve Field J A. (21). Azo dye decolorization by anaerobic granular sludge. Chemosphere, 44, 1169-1176. Yu J., Wang X. ve Yue P.L. (21). Optimal decolorization and kinetic modeling of synthetic dyes by Pseudomonos strains. Water Research, 35 (15), 3579-3586. 462