Renk ve ağır metallerin anaerobik sistemde KOİ giderimine toksik etkilerinin incelenmesi

Abstract

ÖZETYüksek Lisans TeziRENK VE AĞIR METALLERİN ANAEROBİK SİSTEMDE KOIGİDERİMİNE TOKSİK ETKİLERİNİN İNCELENMESİTurgay BİŞGİNCumhuriyet ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüÇevre Teknolojileri Anabilim DalıDanışman : Yrd. Doç. Dr. Meltem SARIOĞLU CEBECİAlışılagelmiş anaerobik arıtım prosesleri üzerine ağır metaltoksisiteleri çalışılmasına rağmen, UASB prosesleri üzerine yapılan çalışmaazdır. Bu nedenle bu çalışmanın birinci basamağında; Cu (bakır) ve Zn(çinko) ağır metalleri kullanılarak UASB granüle çamur üzerine, toksiketkileri araştırıldı. KOI giderimi üzerine etkisi ve ağır metal inhibisyonkonsantrasyonları belirlendi.HRT= 12 ve 24 saat'lik hidrolik alıkonma süreleri için KOI gidermeveriminin %50'ye düştüğü giriş suyu Zn ve Cu konsantrasyonları sırasıyla13,37-13,71 mg/l ve 12,67-13,01 mg/l olarak bulundu.Çalışmanın ikinci bölümünde anaerobik UASB reaktöründen alınançamur ile boyanın parçalanması kesikli serum şişeleri deneyleriyleyapılmıştır. Maxilon Yellow GL (Basic Yellow 45)'in renk ve substratgiderim kinetikleri anaerobik granüle çamur ile glikoz (3000 mg/l) karbonkaynağı ve elektron donor kullanılarak belirlenmiştir. Substrat giderimi(KOI) prosesi 2. derece reaksiyon kinetiğine uymuştur. Renk giderim prosesiMaxilon Yellow GL boyasıyla (50-1000 mg/l) 2. dereceden reaksiyonkinetiğine yaklaşmıştır. Renk giderim verimi; giriş boya konsantrasyonuarttığında azalmıştır.Ayrıca Maxilon Red GRL (Basic Red 46) ve Metilen Mavisi boyalarıkullanılarak anaerobik çamur ile abiotik koşullarda ve co-substratın (glikoz)farklı konsantrasyonlarında (500-3000 mg/l) çalışılmıştır.Sonuç olarak; abiotik koşullarda renk giderim verimi yalnızca %20-40 civarındadır. Bunun dışında renk giderim verimi biotik koşullardagerçekleşmiştir. En yüksek renk giderim verimi glikozun 3000 mg/lkonsantrasyonunda bulunmuştur.Anahtar kelimeler: Ağır metal, Anaerobik karışık kültür, UASB, Boya,Parçalanma, Kinetik, İnhibisyon

SUMMARYINVESTIGATION OF TOXIC EFFECTS OF COLOR AND HEAVYMETALS ON COD REMOVAL IN ANAEROBIC SYSTEMSTurgay BİŞGİNCumhuriyet UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Environmental EngineeringSupervisor : Assis. Prof. Dr. Meltem SARIOĞLU CEBECİAlthough heavy metal toxicity to the conventional anaerobic treatmentprocesses has been reported, only a few considerations have been studied forUASB process. In the first section of this study, Cu (copper) and Zn (zinc)heavy metals were used to investigate inhibition effects of them on UASBsludge. Effect of heavy metal concentrations on COD removal efficiency andheavy metal inhibition concentrations were determined.The influent Zn and Cu concentrations at which the COD removalefficiency decreased to 50% for HRT=12 and 24 hours were found to be13,37-13,71 mg/l and 12,67-13,01 mg/l respectively.Dye degradation by using anaerobic sludge taken from UASB reactorwith serum bottle assays (batch experiments) was studied in second section ofthis study. Color and substrat removal kinetics of Maxilon Yellow GL (BasicYellow 45) were investigated with anaerobic mixed culture using glucose(3000 mg/l COD) as carbon source and electron donor throughout batchexperiments. The substrate removal (COD) process is suitable for second-order reaction kinetics among the kinetic models studied. Decolorizationprocess also approximates to second-order kinetics between 50 and 1000 mg/lof Maxilon Yellow GL concentration. Color removal efficiencies decreased asthe influent dye concentration increased.In addition, degradation of Maxilon Red GRL (Basic Red 46) andMethylene Blue dyes in batch anaerobic serum bottle assays were carried outunder abiotic conditions and with different concentrations of co-substrate(glucose; 500-3000 mg/l COD)As a conclusion; decolorization efficiency under abiotic conditions wasonly around 20-40%. Color removal was achieved under biotic conditions.The highest removal rates were obtained with a high concentration ofglucose, 3000 mg/l.Keywords: Heavy metal, Anaerobic mixed culture, UASB, Dye, Degradation,Kinetic, Inhibition