INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR)

Melike Kozak; Serdar Göçer; Kevser Cırık

TR EN

MEMBRAN BİYOREAKTÖRDE BİYOFİLM YAPISININ İNCELENMESİ

Öz

Bu çalışma, gerçek tekstil atık suyunun arıtılmasında kullanılan membran biyoreaktör (MBR) sisteminde oluşan biyofilm tabakasının yapısal ve kimyasal özelliklerini ayrıntılı olarak incelemektedir. MBR sisteminin performansı, renk, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve çözünmüş organik karbon (ÇOK) giderimi açısından analiz edilmiştir. Sonuçlar, KOİ gideriminin yaklaşık %50 olduğunu, ÇOK ve renk gideriminin ise oldukça sınırlı kaldığını göstermiştir. Membran yüzeyinde oluşan biyofilm, Fourier dönüşümlü kızılötesi (FT-IR), termogravimetrik analiz-diferansiyel termal analiz (TG/DTA) ve diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) analizleriyle karakterize edilmiştir. Analiz sonuçları, biyofilm yapısının esas olarak protein ve polisakkarit kökenli hücre dışı polimerik maddelerden (EPS), tekstil boyalarından ve inorganik bileşenlerden oluştuğunu ortaya koymuştur. Ağır metal analizleri, Ca, Mg ve Si gibi elementlerin biyofilm oluşumunda bağlayıcı bir rol oynadığını göstermiştir. Bu bulgular, tekstil atık suyunun arıtılmasında MBR sistemlerinin etkinliğini artırmak için gelişmiş arıtma süreçleriyle entegre edilmesinin gerekli olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Proje Numarası

2019/5-6 M (YLS)

INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR)

Öz

This study investigates in detail the structural and chemical properties of the biofilm formed in a membrane bioreactor (MBR) system used in the treatment of real textile wastewater. The performance of the MBR system was analyzed based on color, chemical oxygen demand (COD), and dissolved organic carbon (DOC) removal. The results showed that COD removal was approximately 50%, while DOC and color removal remained quite limited. The biofilm formed on the membrane surface was characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), thermogravimetric analysis-differential thermal analysis (TG/DTA), and differential scanning calorimetry (DSC) analyses. Analysis results revealed that the biofilm structure consists mainly of extracellular polymeric substances (EPS) of protein and polysaccharide origin, along with textile dyes and inorganic components. Heavy metal analyses showed that elements such as Ca, Mg, and Si play a binding role in biofilm formation. These findings indicate that integration of MBR systems with advanced treatment processes is necessary to increase their effectiveness in the treatment of textile wastewater.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Kahramanmaraş Sütçü İmam University

Proje Numarası

2019/5-6 M (YLS)

Kaynakça

Aquino, S. F., & Stuckey, D. C. (2004). Soluble microbial products formation in anaerobic chemostats in the presence of toxic compounds. Water research, 38(2), 255-266. https://doi.org/10.1016/j.watres.2003.09.031
Çiftçioğlu, V. (2021). Evsel Ve Çöp Sizinti Sularinin Kombine Aritiminda Membran Biofilm Reaktörlerin Araştirilmasi.
Drews, A. (2010). Membrane fouling in membrane bioreactors—Characterisation, contradictions, cause and cures. Journal of membrane science, 363(1-2), 1-28. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.06.046
Duyar, A., Ciftcioglu, V., Cirik, K., Civelekoglu, G., & Uruş, S. (2021). Treatment of landfill leachate using single-stage anoxic moving bed biofilm reactor and aerobic membrane reactor. Science of the Total Environment, 776, 145919. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145919
Forgacs, E., Cserháti, T., & Oros, G. (2004). Removal of synthetic dyes from wastewaters: a review. Environment international, 30(7), 953-971. https://doi.org/10.1016/j.envint.2004.02.001
Guo, W., Ngo, H. H., & Li, J. (2012). A mini-review on membrane fouling. Bioresource technology, 122, 27-34. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.04.089
Hai, F. I., Yamamoto, K., & Fukushi, K. (2007). Hybrid treatment systems for dye wastewater. Critical reviews in environmental science and technology, 37(4), 315-377. https://doi.org/10.1080/10643380601174723
Holkar, C. R., Jadhav, A. J., Pinjari, D. V., Mahamuni, N. M., & Pandit, A. B. (2016). A critical review on textile wastewater treatments: possible approaches. Journal of environmental management, 182, 351-366. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.07.090

Huang, X., Wang, S., Fu, L., Fang, F., & Guo, J. (2022). Characterization of extracellular polymeric substances by microscopic imaging techniques in wastewater biotreatment: a review. Environmental Engineering Science, 39(6), 493-511. https://doi.org/10.1089/ees.2021.0199
Kocaer, F.O., & Alkan, U. (2002). Boyarmadde içeren tekstil atıksularının arıtım alternatifleri. J Uludag Univ Eng Archit Faculty, 7(1), 47-55. https://doi.org/10.17482/uujfe.83452
Kozak, M., Cirik, K., & Başak, S. (2021). Treatment of textile wastewater using combined anaerobic moving bed biofilm reactor and powdered activated carbon-aerobic membrane reactor. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(4), 105596. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105596
Le-Clech, P., Chen, V., & Fane, T. A. (2006). Fouling in membrane bioreactors used in wastewater treatment. Journal of membrane science, 284(1-2), 17-53. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2006.08.019
Li, X. Y., & Wang, X. M. (2006). Modelling of membrane fouling in a submerged membrane bioreactor. Journal of Membrane Science, 278(1-2), 151-161. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2005.10.051
Lin, P. H., Lee, P. H., & Kin, E. K. (2023). Integration of membrane bioreactor and reverse osmosis for textile wastewater treatment and reclamation: a pilot-scale study. Proceedings of Engineering and Technology Innovation, 25, 01-10. https://doi.org/10.46604/peti.2023.5273?
Liu, Z., Wu, W., Shi, P., Guo, J., & Cheng, J. (2015). Characterization of dissolved organic matter in landfill leachate during the combined treatment process of air stripping, Fenton, SBR and coagulation. Waste Management, 41, 111-118. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.03.044
Meng, F., Chae, S. R., Drews, A., Kraume, M., Shin, H. S., & Yang, F. (2009). Recent advances in membrane bioreactors (MBRs): membrane fouling and membrane material. Water research, 43(6), 1489-1512. https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.12.044
Saad, M., Tahir, H., Khan, J., Hameed, U., & Saud, A. (2017). Synthesis of polyaniline nanoparticles and their application for the removal of Crystal Violet dye by ultrasonicated adsorption process based on Response Surface Methodology. Ultrasonics sonochemistry, 34, 600-608. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.06.022
Sahinkaya, E., Yurtsever, A., Isler, E., Coban, I., & Aktaş, Ö. (2018). Sulfate reduction and filtration performances of an anaerobic membrane bioreactor (AnMBR). Chemical Engineering Journal, 349, 47-55. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.05.001
Sheng, G. P., Yu, H. Q., & Li, X. Y. (2010). Extracellular polymeric substances (EPS) of microbial aggregates in biological wastewater treatment systems: a review. Biotechnology advances, 28(6), 882-894. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2010.08.001
Uddin, M., Islam, M. K., & Dev, S. (2024). Investigation of the performance of the combined moving bed bioreactor-membrane bioreactor (MBBR-MBR) for textile wastewater treatment. Heliyon, 10(10). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e31358
Yang, X., López-Grimau, V., Vilaseca, M., & Crespi, M. (2020). Treatment of textile wastewater by CAS, MBR, and MBBR: a comparative study from technical, economic, and environmental perspectives. Water, 12(5), 1306. https://doi.org/10.3390/w12051306

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Çevre Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Melike Kozak ^*
0000-0001-6985-3587
Türkiye

Serdar Göçer
0000-0003-0443-8045
Türkiye

Kevser Cırık
0000-0002-1756-553X
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

3 Eylül 2026

Gönderilme Tarihi

11 Şubat 2026

Kabul Tarihi

27 Şubat 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Cilt: 29 Sayı: 3

IZ

https://izlik.org/JA92HX87GB

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Kozak, M., Göçer, S., & Cırık, K. (2026). INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 29(3), 1062-1069. https://izlik.org/JA92HX87GB

AMA

1.Kozak M, Göçer S, Cırık K. INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2026;29(3):1062-1069. https://izlik.org/JA92HX87GB

Chicago

Kozak, Melike, Serdar Göçer, ve Kevser Cırık. 2026. “INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR)”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29 (3): 1062-69. https://izlik.org/JA92HX87GB.

EndNote

Kozak M, Göçer S, Cırık K (01 Eylül 2026) INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29 3 1062–1069.

IEEE

[1]M. Kozak, S. Göçer, ve K. Cırık, “INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR)”, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 29, sy 3, ss. 1062–1069, Eyl. 2026, [çevrimiçi]. Erişim adresi: https://izlik.org/JA92HX87GB

ISNAD

Kozak, Melike - Göçer, Serdar - Cırık, Kevser. “INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR)”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29/3 (01 Eylül 2026): 1062-1069. https://izlik.org/JA92HX87GB.

JAMA

1.Kozak M, Göçer S, Cırık K. INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2026;29:1062–1069.

MLA

Kozak, Melike, vd. “INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR)”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 29, sy 3, Eylül 2026, ss. 1062-9, https://izlik.org/JA92HX87GB.

Vancouver

1.Melike Kozak, Serdar Göçer, Kevser Cırık. INVESTIGATION OF BIOFILM STRUCTURE IN A MEMBRANE BIOREACTOR (MBR). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi [Internet]. 01 Eylül 2026;29(3):1062-9. Erişim adresi: https://izlik.org/JA92HX87GB