Membran biyofilm reaktöründe biyofilm kalınlığının sinyal iletiminin önlenmesi yöntemi ile kontrolü

Membran biyofilm reaktörü (MBfR), içme suyu ve atıksu arıtımı için gelecekte yaygın olarak kullanılma potansiyeli olan bir ileri arıtım teknolojisidir. MBfR, membran fiberlerinin kullanılarak difüzyon ile gaz transferinin sağlandığı ve biyofilm büyümesi için etkin bir yüzey sağlaması açısından dikkat çekici bir teknoloji olarak göze çarpmaktadır. MBfR sistemlerinin temel problemi, membran yüzeyindeki biyofilm kalınlığının kontrolsüz bir şekilde artışıdır. Biyofilm kalınlığının artışı ile membran yüzeyinde fazla biyokütle birikimi üniform olmayan gaz transferine neden olur ve buna bağlı olarak sistem performansı düşer. Membran yüzeyinde hızlı biyokütle oluşumu, MBfR sistemlerinin içme suyu ve atıksu arıtma tesislerinde yaygın bir şekilde kullanımını kısıtlayan ana unsurlardan biridir. Bu çalışmada, biyofilm kontrolüne olanak sağlayan "Sinyal iletiminin önlenmesi (Quorum quenching)" yöntemi ile bu problemin önüne geçilebileceği düşünülmektedir. Çalışmada oksijen tabanlı MBfR (O2-MBfR) sisteminde Quorum quenching (QQ) yöntemi kullanılarak biyofilm kalınlığı kontrol altında tutulmaya çalışılmıştır. Bu amaçla, başlangıçta tek bir izole edilmiş QQ bakterisi denenerek biyofilm kalınlığı optimum düzeyde tutulmaya çalışılmış ve sistem performansının sürdürülebilirliği araştırılmıştır. İkinci aşamada ise farklı ortamlardan QQ aktivitesine sahip bakteri izolasyonu gerçekleştirilerek en yüksek QQ aktivitesi gösteren türler reaktörlere aljinat boncuklara immobilize edilerek eklenmiş ve O2-MBfR performansına etkileri araştırılmıştır. Tez çalışması kapsamında, O2-MBfR'nde QQ aktivitesi ve reaktör performansına etkisi, membran yüzeyindeki biyofilm yapısı ve biyofilm içerisindeki mikrobiyal türlerin değişimi detaylı bir şekilde incelenerek biyofilm kontrolünün reaktör performansına etkisi araştırılmıştır. Burada asıl hedef, sistemin arıtım performansı değil O2-MBfR sisteminde biyofilm kalınlığını QQ uygulamaları ile kontrol altında tutarak sistem performansına etkilerini araştırmaktır. Rhodococcus sp. BH4 bakterisi için elde edilen çalışma sonuçları membran yüzeyindeki biyofilm kalınlığının özellikle 12 sa hidrolik bekletme zamanı (HRT) değeri, 6 psi O2 gaz basıncı ve 15 ml QQ boncuk konsantrasyonunda etkin düzeyde tutulduğunu göstermiştir. Bakteri izolasyonu sonucunda en yüksek QQ aktivitesi gösteren türler Bacillus methylotrophicus, Klebsiella pneumoniae, Lysinibacillus fusiformis, Achromobacter xylosoxidans şeklinde sıralanabilir.