Biyodizel endüstrisi atıksularının fiziksel-kimyasal ve biyolojik yöntemlerle arıtılabilirliğinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu projenin ana amacı, laboratuvar ölçeğinde çalışmalar yaparak esterifikasyon yöntemiyle üretilen biyodizel yıkama sularının arıtılabilirliğinin incelenmesidir. Biyodizel atıksuları yüksek oranda organik madde içerdiğinden dolayı (KOİ 300000-400000 mg/L, yağ-gres 17000-25000 mg/L) konvansiyonel yöntemlerle arıtılabilmesi mümkün olamamaktadır. Bu çalışma, iki ana fazda yürütülmüştür; Faz 1: atıksu solvent ekstraksiyonu prosesi ile veya elektrokoagülasyon ön arıtımından sonra kesikli ve sürekli aerobik biyolojik arıtma yapılmıştır, Faz 2: Aktif çamur mikrobiyel kommunitesinin tanımlanması amacıyla, aktif çamurdan DNA izolasyonu yapılarak, PZR koşulları verimli şekilde optimize edilmiştir. Faz 1 de solvent ekstraksiyonunda en uygun solventlerin hegzan ve tersiyer metil butil eter olduğu belirlenmiştir. Her iki solventle de %95 civarında KOİ giderimi, %99 üzerinde yağ-gres giderimi sağlanmıştır. Elektrokoagülasyon ise demir ve aluminyum elektrotlar ile gerçekleştirilmiştir. Her iki elektrotla %95 civarında KOİ ve %99 üzerinde yağ-gres giderimi sağlanmıştır. Ekstraksiyon veya elektrokoagülasyondan prosesinden elde edilen atıksu ile yapılan kesikli aerobik biyolojik arıtma çalışmalarında, %50 seyreltme ve uygun besi maddelerinin ilavesi ile, KOİ değeri 150 mg/L değerine düşürülmüş ve %99 arıtma verimi elde edilmiştir. Sürekli aerobik arıtımda ise daha fazla seyreltme yapılması gerekmektedir. Solvent ekstraksiyonu sonrası atıksuyun sürekli aerobik biyolojik arıtılmasında aktif çamurda yaygın olan mikroorganizmaların S.natans, Actinomycetes, Zooglea ramigera olduğu, elektrokoagülasyon sonrası atıksuyun sürekli aerobik biyolojik arıtılmasında aktif çamurda yaygın olan mikroorganizmaların ise çeşitli funguslar olduğu tespit edilmiştir. Faz 2 de ise mikroorganizma izolasyonu ile etkin tür olarak biyodizel atıksuyunu arıtılabileceği düşünülen E.coli, P.aeroginosa aktif çamur izolatları ve E.coli ATCC8739, Pseudomonas aeroginosa ATCC9027 mikroorganizmaları kültürleri arasında hangi mikroorganizmaların daha iyi olduğu araştırılmıştır. E.coli aktif çamur izolatı ve E.coli ATCC8739 arasında anlamlı bir fark tespit edilmemiş olmakla birlikte her iki mikroorganizmanın da ham biyodizelin biyodegradasyonunda etkin olduğu fakat P.eroginosa izolatının, Pseudomonas aeroginosa ATCC9027 göre daha etkin olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak, biyodizel üretim tesislerinde açığa çıkan atık suların, solvent ekstraksiyonu veya elektrokoagülasyon prosesinden sonra, tesisteki yıkama suları ve evsel atıksularla birlikte kesikli aerobik sistemde yönetmelik sınır değerlerini sağlayabilecek şekilde arıtılabileceği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Biodizel, atıksu, yağ ekstraksiyonu, elektrokoagülasyon, mikrobiyal degradasyon, PZR, genetik tiplendirme

ABSTRACT The initial aim of this study is, investigation of, treatability of the biodiesel washing water, maintained by the esterification process with fulfillment laboratory scale studies. Biodiesel wastewaters could not be treated with the conventional methods because of the high ratio of organic material (COD 300000-400000 mg/L, Oil and Grease 17000-25000 mg/L). This study was processed in two different phases. Phase 1: After the solvent extraction or initial treatment of electro-coagulation, batch and continuous biological treatment was applied. Phase 2: DNA was isolated from the activated sludge for determination of activated sludge community and PCR conditions optimized efficiently. In phase 1, hexane and tertiary methyl butyl ether are determined as the most appropriate solvents for the solvent extraction. With the both solvents almost 95% COD and 99% oil-grease removal was evaluated. Electrocoagulation is carried out for the iron and aluminum electrodes. With the both electrodes approximately 95% COD and 99% oil-grease removal was evaluated. In the batch aerobic biological treatment studies with wastewater evaluated from the extraction and electrocoagulation process, 50% dilution and with the addition of appropriate nutrient, COD amount was decreased to 150 mg/L and 99% efficiency of the treatment was obtained. For the continous aerobic treatment, more dilution should be needed. After the solvent extraction, in the continuous aerobic and biological treatment of the wastewater, widespread microorganisms of S.natans, Actinomycetes, Zooglea ramigera and after the electrocoagulation, in the continuous aerobic and biological treatment of the wastewater, common microorganisms of various funguses were determined in the activated sludge. In phase 2, with the isolation of microorganisms, biodiesel wastewater thought to be treated by, which microorganism is better between the dominant species of E.coli, P.aeroginosa activated sludge isolates and the E.coli ATCC8739, Pseudomonas aeroginosa ATCC9027 microorganism cultures was investigated.. No significant difference was determined between the E.coli activated sludge isolate and E.coli ATCC8739. Both of the two microorganisms were effective for the unrefined biodiesel biodegradation, but P.eroginosa isolate was more effective up to the Pseudomonas aeroginosa ATCC9027 for the unrefined biodiesel biodegradation. Finally, wastewaters occurred in the biodiesel production facilities, after the solvent extraction or electro-coagulation, in continuous discontinuous aerobic system with the washing waters and domestic wastewaters can be treated for providing the regulation boundary conditions. Keywords: Biodiesel, wastewater, oil extraction, electro-coagulation, microbial degradation, PCR, genotyping