Hibrit biyoreaktör teknolojisinin katı atık stabilizasyonu ve mikrobiyal çeşitlilik üzerine etkisinin araştırılması

Abstract

ÖZET Projenin amacı katı atık depolama sahalarında farklı işletme koşulları ile mikroorganizma türleri arasındaki ilişkinin belirlenebilmesidir. Bu amaçla anaerobik, hibrit (anaerobikaerobik), aerobik ve kesikli aerobik koşullarda işletilen dört adet biyoreaktör kurulmuştur. Kurulan reaktörlere Sakarya ili katı atık kompozisyonunu temsil eden yaklaşık 5,5 kg parçalanmış atık konulmuştur. Proje kapsamında yapılan analizleri katı atık analizleri, sızıntı suyu analizleri, gaz analizleri ve mikrobiyolojik analizler olmak üzere dört başlıkta toplamak mümkündür. Sızıntı suyunda yapılan analizler ise her bir reaktörden alınan sızıntı suyu numunelerine yapılan pH, ORP, toplam çözünmüş katı madde, iletkenlik, toplam alkalinite, KOİ, Çözünmüş KOİ, BOİ, Cl-, NH4-N, NO3, PO4-P, toplam P, SO4 = ve S2- analizleridir. Gaz ölçümleri için taşınabilir gaz ölçüm cihazı kullanılmış ve haftalık olarak CH4, CO2, H2S ve O2 analizleri yapılmıştır. Mikrobiyolojik analizler sızıntı suyu numunelerine Floresanlı Hibritleştirme (FISH) tekniği ile biyoreaktörlerdeki mikrobiyolojik dağılımın ve reaktör performansı arasındaki ilişkinin belirlenmesi amacıyla uygulanmıştır. Yapılan analizlerine göre anaerobik ve hibrit reaktörler metan üretim aşamasının başlangıcındadır ve çalışmaları devam etmektedir. Sürekli havalı reaktör ise 176 günün sonunda biyolojik olarak parçalanmasını tamamlamış olduğundan reaktör çalışması sonlandırılmıştır. Kesikli havalı reaktörde ayrışma anaerobik reaktörlere kıyasla oldukça hızlı olmasına rağmen sürekli havalı reaktörden daha yavaştır, kesikli biyoreaktör 245 gün boyunca gözlemlenmiştir. Biyoreaktörlerden alınan sızıntı suyu numunelerinde bakteriler FLUOS boyalı EUB338 probu ile tespit edilirken arkealar için CY3 boyalı ARC915 probu kullanılmıştır. Yapılan analizler neticesinde gelinen şu güne kadar bakterilerin arkealara göre daha baskın olduğu sonucunda ulaşılmıştır. ARC915 probu ile henüz bir görüntü elde edilememiş olup Methanosarcina, Methanosaeta, Methanobrevibacterium ve Methanobacterium türlerine de rastlanmamıştır. Bakteriler için yapılan analizlerde EUB338 probu kullanılmış anaerobik reaktörlerde Nitrosomonas spp.’nin aerobiklere kıyasla yoğun olduğu görülürken yine aynı reaktörlerde Nitrobacter spp.’den de az miktarda sinyal alınmıştır. Sülfat indirgeyici bakterilere bakıldığında ise sadece 67. Günde kesikli havalı reaktörden görüntü elde edilmiştir. Tüm proplarla çalışılmaya devam edilmektedir. Ekonomik analiz sonucuna göre de havalı prosesler daha kısa sürede stabilize olduklarından ekonomik olarak daha uygun çıkmıştır. Anahtar Kelimeler ; Katı atık, Aerobik, Anaerobik, Hibrit, Kesikli Aerobik, Biyoreaktör depolama alanı, FISH.

ABSTRACT The aim of this study is to determine the relationship between the molecular diversity and landfill operation conditions. For this goal, four different bioreactors have been operated which are working in anaerobic, hybrid (anaerobic–aerobic), aerobic and semi-aerobic conditions. The reactors were filled about 5,5 kg shredded waste representing the municipal waste composition of Sakarya. The analyzes performing under this project can be classified under four title as solid waste , leachate, gas and microbiological analayzes. pH, ORP, total dissolved solids, conductivity, total alkalinity, COD, dissolved COD, BOD, Cl-, NH4-N, NO3, PO4-P, total P, SO4 = ve S2- concentrations were analaysed in leachate samples. The gas emitted from the bioreactors were determined by using portable gas analayser. Microbial diversity is determined by using fluorescent in situ hybridization (FISH) in order to understand relationship between the formation of microbial community and reactor performance. According to the results of leachate analyzes, anaerobic and hybrid bioreactors are at the beginning of methane production. Waste stabilization in aerobic reactor is completed within 176 days. On the other hand, waste stabilization in semi aerobic reactor is faster than anaerobic and hybrid reactors but slower than aerobic reactor and so this reactor is monitored as 245 days. The results of FISH tests in leachate samples are shown that any arkea population were not detected by using ARC915 probe coloured with CY3. Bacteria population, analysed with EUB338 probe which coloured with TAMRA, were more dominant than arkea. Moreover, Methanosarcina, Methanosaeta, Methanobrevibacterium ve Methanobacterium species were not determined. In anaerobic reactors Nitrosomonas spp are more concentrated than aerobic reactors and Nitrobacter spp has weak signals in hybrid and anaerobic reactors. On the other hand sulfate reducing bacterias were only determined in semi aerobic reactor on day 67. According to economic analysis results, aerobic bioreactors are more cheaper than the other bioreactors since waste stabilization time is shortened. Keywords ; Municipal Solid Waste, Aerobic, Anaerobic, Hybrid, Semi Aerobic, Bioreactor Landfill, FISH.