LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19235

Gözat

Nitrogen removal and microbial community shift in oxic-settling-anoxic sludge reduction process

( 2020) Karlikanovaite Balıkçı, Agne ; Yağcı, Nevin ; 618662 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Biotechnology

Nitrifikasyon ve biyolojik azot giderme mekanizmalarını içeren sürekli araştırma çalışmalarıyla aktif çamur işleminin performansı arttırıldı. Ancak, uygulanan bu işlemden kaynaklanan aktif çamurun rutin israfı nedeniyle, sürekli olarak fazla biyokütle üretimi olmaktadır, bu da daha fazla arıtma ihtiyacıyla beraber çamurun uygun bir bölgeye atılmasını veya yakılmasını gerektirdiğinden dolayı fazla çamurun arıtımı ve imha edilmesi hala zorlayıcıdır. Fazla çamurun arıtılması ve imha edilmesi, toplam işletme maliyetinin % 25-65'ini oluşturmaktadır. Bu nedenle, aşırı çamur üretimini en aza indirmek için stratejilerin uygulanması hem çevresel hem de ekonomik açıdan ideal bir çözüm olabilir. Şimdiye kadar çamurun en aza indirilmesi için yaygın olarak Anaerobik sindirim kullanılsa da, üretilen aşırı çamur hacminin dünya çapında hala artması, biyolojik atık su arıtma proseslerinde aşırı çamur üretimini azaltmak için daha yeni, daha umut verici stratejiler ve yöntemlerin keşfedilmesi gerekmektedir. Literatürdeki mevcut bilgiler ve bu alanlardaki uzmanlıkların ışığında, nitrojen giderimi ve çamuru en aza indirgemek için uygun işlem alternatiflerinin belirlenmesi ve çamur üretimini azaltmak adına anaerobik/anoksik yan akım reaktörleriyle besin giderimi için modifiye edilmiş alternatif işlemlerin uygulanması gibi seçenekler mümkün olabilir. Literatüre göre, OSA sürecinin avantajlarına ek olarak, OSA arıtma performansını en üst düzeye çıkarmak için operasyonel ve tasarım parametrelerini belirlemek hala büyük bir ihtiyaçtır; Daha da önemlisi, OSA süreci ile ilgili çalışmaların çoğunda sentetik atık su kullanıldı, bu çalışmanın orijinal tarafı, gerçek evsel atık su kullanılarak yapılmış olmasıdır. Bu özel araştırmada, konular uluslararası bir düzeyde ele alınacaktır, çünkü OSA sürecinin entegrasyonu ile kademeli besleme SBR sistemi toplam azot giderimi açısından oldukça verimlidir, çamur imhası ve arıtımı gerekli olmayacaktır. Yine de, mevcut literatürdeki araştırmacılar arasında çamurun azaltılmasına neden olan kilit mekanizma halen çok tartışmalıdır, bu nedenle ASM1 bu çalışmada OSA sürecinde çamur azaltmaya neden olan mekanizmayı araştırmak için kullanılmıştır. Buna ek olarak mikrobiyal topluluğu değerlendirmek için literatürde ilk kez bakteriyel 16S rRNA gen amplikonları Yeni Nesil Dizileme (NGS) kullanılmıştır. Özet olarak, OSA sistemi ile ilgili multidisipliner bir yaklaşım ve yoğun araştırma gerektiren bir zorluk yaratan birçok darboğaz vardır. Bu çalışmanın amacı, OSA sürecinin uygulanmasından önce ve sonra SBR sistemlerinin performansını göstermektir. Gerçek atık su kullanan OSA sürecindeki bilgi eksikliği, OSA sistemlerinin uygulanmasından sonra toplam azot giderimi, aşırı çamur azaltımı, mikrobiyal topluluk değişikliklerine odaklanan bu çalışmayı güçlü bir şekilde motive etmiştir. Bu çalışma, gerçek atık suyun tam ölçekte arıtılmasında OSA sistemlerinin uygulanmasının daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunacaktır. Kentsel atıksu arıtımı sırasındaoluşan fazla çamurun uzaklaştırılması ve besi maddesi giderimi konusunda son yıllarda uygulanan standartların sıkılığı,pekçok atıksu arıtma tesisinin çıkış suyu standartlarını sağlama ve çamuroluşumu konusunda ciddi zorluklarla karşı karşıya kalmasına neden olmuştur. Bu çalışmada, yukarıda belirtilensorunların giderilmesi konusunda gelecek vaad eden bir proses olanoksik-çökeltim-anaerobik (OSA) üzerine odaklanılarak, azot giderimi ve çamur azalmasının birlikte gerçekleştirildiği bir sistemin değerlendirilmesi amaçlamıştır. Yan akım reaktöründe en yüksek çamur azalması iç geri devir oranının %7,7 olduğu durumda %58 olarak gerçekleşmiştir. Diğer sistemlerde ise iç geri devir oranının %5,9 ve 5,0 olması durumlarında bu değer sırasıyla %37 ve %35 olarak elde edilmiştir. Bu doğrultuda, bu sistemlerde, yan akım reaktöründen gelen çamur girişi nedeniyle ana reaktörde gerçekleşen yüksek biyokütle konsantrasyonunun ve çamur bekletme süresinin etkisiyle mikrobiyal ölüm fazının çoğalmaya görece daha yüksek gerçekleştiği düşünülmektedir. Bu sistemlerde, aynı zamanda, yüksek (%85'e kadar) azot giderim verimlerinin gerçekleştiği gözlenmiştir. Buna göre, iç geri devir oranının, literatürde genellikle kullanılan %10 oranı yerine %8 olarak gerçekleştirilmesinin hem çamur azalması hem de azot giderimi açısından, muhtemelen daha düşük maliyetli, bir seçenek olacağı düşünülmektedir. OSA prosesi, biyolojik atıksu arıtımı sırasında kaçınılmaz olarak oluşan, susuzlaştırılıp stabilize edildikten sonra uzaklaştırılması gereken fazlabiyolojik çamur miktarının azaltılmasına yönelik olarak fazla çamur yan akımına anaerobik reaktör ilavesi ile gerçekleştirilmektedir. İlave edilen yan akım anaerobik reaktörde, fazla çamur hattındaki biyolojik çamurun bir kısmı belirli bir süre oksijensiz koşullara maruz bırakıldıktan sonra biyolojik arıtma ünitelerinin girişine biyokütle girdisi olarak verilmektedir. Bu sayede, yan akım reaktöründe kısmi stabilize olan çamur biyolojik ünitelerde besi madde olarak kullanılmak suretiyle özellikle azot giderimi için karbon kaynağı olma potansiyeli taşımaktadır. Aynı zamanda, yan akımda stabilizasyon nedeniyle sistemin çamur yaşı artmakta, dolayısıyla gözlenen dönüşüm oranları düşmektedir. Bunun sonucu olarak da biyolojik sistemde çamur üretimi azalmakta ve uzaklaştırılacak çamur miktarı düşmektedir. Bu çalışmada, çamur azalmasına yönelik olarak geliştirilen OSA sistemi kullanılarak farklı işletme koşullarında çamur azalması oranları ve azot giderimine yoğunlaşılmıştır. Bu sistemlerin aktif çamur modelleri ile modellenmesi ve gerçek sistemlere yönelik modelleme çalışmalarına esas oluşaturacak kinetik katsayı belirleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, bu sistemlerde farklı işletme şartlarında mikrobiyal topluluğun değişimi ortaya konulmaya çalışılmıştır. Mikrobiyal kinetiğin değerlendirilmesi ve çamur azaltma mekanizmasının daha iyi anlaşılması için bir dizi respirometrik test tasarlanmıştır. Kalibrasyon çalışmasının sonuçlarına göre mikrobiyal ölüm oranının, sistem konfigürasyonuna bağlı olarak, en değişken kinetik parametre olduğu görülmüştür. Bu kinetik katsayının sistemler OSA konfigürasyonunda işetilmeye başlandıktan sonra önemli ölçüde arttığı, buna karşılık -diğer model parametrelerinin neredeyse sabit kaldıkları görülmüştür. Bu durumun, mikrobiyal topluluktaki veya mevcut topluluğun metabolizmasındaki değişimden kaynaklanıyor olabileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada işletilen klasik aktif çamur sistemlerinde, yürütülen respirometrik analizler sonucunda, aktif biyokütle oranı% 75 civarında elde edilmişken yan akım reaktöründe bu değer 2 kat daha düşük olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, respirometrik analizlerden elde edilen veriler doğrultusunda, OSA prosesininölüm fazını teşvik ettiği, bunun sonucu olarak reaktördeki biyokütle canlılığını azaldığı ve aşırı çamur azalmasının sağladığı sonucuna varılmıştır. Bu çalışmanın en önemli yönlerinden birisi de gerçek evsel atık su kullanılmasıdır. Literatürdeki çalışmalar sentetik olarak hazırlanmış atıksuların kullanımı ile gerçekleştirilmişken, tüm deneysel çalışma bir atıksu arıtma tesisi kum tutucu çıkışından alınan ham atılsu ile yürütülmüştür. Böylelikle, OSA prosesinin pratik uygulanabilirliği yönünde önemli sonuçlar elde edilebilmiştir. Elde edilen veriler, OSA sistemlerinde çamur azalmasının ve azot gideriminin birlikte gerçekleştirilebilirliğinin mümkün olduğunu göstermiştir. Mikrobiyal topluluğun ölüm fazına yakın çalışması ve biyolojik çamur girdisi nedeniyle biyolojik reaktörde yüksek biyokütle konsantrasyonları elde edilmiş, bu çalışma süresinde sistemden normal biyolojik atıksu arıtma tesislerinde yapılan rutin çamur atma işlemi yapılmamıştır. Yürütülen deneysel çalışmada, kurulan OSA sistemleri farklı değişim oranlarında işletilmiştir. Bu amaçla, biyolojik sistemden yan akım reaktörüne beslenen çamur miktarları değiştirilmiştir. Bu sistemlerde çamur azalması, gözlenen dönüşüm oranları ve azot giderim yüzdeleri belirlenmiştir. Mikrobial topluluk kompozisyonu başlangıç biyolojik çamuru ve farklı işletilmiş OSA sistemlerinden alınan biyolojik çamurlarda belirlenerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Literatürde ilk kez kapsamlı olarak, bu sistemlerde, bakteriyel 16S rRNA gen sekanslama analizi (Yeni Nesil Sekanslama) ile mikrobiyal topluluk profili ortaya konulmuş ve değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, çamur azalması oranlarının değerlendirilmesi ve mikrobiyal topluluktaki değişimin ortaya konulması amacıyla farklı iç geri devir oranlarında işletilen sistemlerin gözlenen dönüşüm oranları hesaplanarak, aynı koşullarda işletilen kontrol sistemleri ile karşılaştırılmıştır. Buna göre, en yüksek çamur azalması (%52,1) iç geri devir en yüksek olduğunda elde edilmiştir. 16S rRNA gen amplikon sekans analizi, benzer filogenetik gruplardan, Proteobakteriler, Acidobacteria ve Bacteroidetes türlerinden oluşan bakteri topluluğunun baskın olduğunu göstermiştir. Değişen iç geri devir oranlarına bağlı olarak bu toplulukların baskınlığı da farklılık göstermiştir. OSA sistemlerindeThiothrixtürünün baskın olduğu ve sistemlerde önemli rolü olabileceği görülmüştür. Çamur üretiminin en aza indirilmesinin, Intrasporangiaceae türlerinin baskınlığı ile de ilgili olabileceği elde edilen bulgular arasındadır.
Environmental life cycle assessment of zinc phosphating chemicals

(Institute of Science and Technology, 2020-07) Sezginer, Halide İlayda ; Germirli Babuna, Fatoş ; 629363 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı

The industrialization has gained importance with the rapidly increasing world population. Over time, productions have evolved from physical strength to machine power, and have diversified in terms of quality and quantity. With the need for more production, industrialization has started to be mentioned with the environmental problems that it causes. In the period from the industrial revolution to the present day, sustainability has become a subject that is closely followed by everyone, especially in the last period. Increasing social sensitivity has started to reveal the necessity of making necessary improvements in new projects or existing production systems with product life cycle analyses. The product lifecycle is a common method that provides to evaluate product or service the environmental impacts that each of the stages of raw material extraction, production, use, disposal, and all other stages have over the duration. The rapid disappearance of natural resources and the increase of environmental impacts arising from industry in nature caused the developed countries to increase their product life analysis studies and take necessary measures.
Degradation of industrial micropollutants with sulfate radical–based advanced oxidation processes

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Montazeri, Bahareh ; Arslan Alaton, İdil ; 693111 ; Çevre Mühendisliği

Occurrence of micropollutants in wastewaters from the industries poses a serious threat to the environment and many of these contaminants are recalcitrant and/or toxic and/or biologically non-degradable. Therefore, the major concern is to treat the wastewater before being discharge into the environment. Among all these industrial micropollutants, in particular 3,5-dichlorophenol (3,5-DCP) from chlorophenols (CPs), 2,4-dichloroaniline (2,4-DCA) from chloroanilines (CAs) and iprodione (IPR) from hydantoins, have been drawn specific attention due to their commercial importance as raw materials, potential toxicity and refractory nature. 3,5-DCP is directly released to the aquatic environment through various waste streams such as wood pulp bleaching processes. 2,4-DCA is extensively used in manufacturing of pigments, optical brighteners and pharmaceutical agents. IPR as a fungicide is used to prevent gray mold on crops; however, its usage has been banned recently by the European Food Safety Authority. Considering the wide spread usage of the above-mentioned micropollutants and their incomplete removal in conventional industrial and urban wastewater treatment plants; they may end up in the aquatic environment, becoming threats to wildlife. Sulfate radicals (SO4●-)-based advanced oxidation processes (AOPs) have demonstrated that they have the potential to be efficiently applied in removing many organic pollutants from wastewater. In the first part of this study, three persulfate (PS)-mediated AOPs including one homogenous photochemical oxidation processes; ultraviolet-C (UV-C)-activated PS oxidation process (UV-C/PS), and two heterogeneous catalytic oxidation processes; zero-valent iron-activated persulfate oxidation process (ZVI/PS) and zero-valent aluminum-activated persulfate oxidation process (ZVA/PS) were employed in order to investigate the three micropollutants removal in distilled water (DW) and examine the influence of initial PS concentration (0.00 mM-1.00 mM) and pH on the treatment performances. UV-C/PS treatment of 3,5-DCP for all studied PS concentrations resulted in complete 3,5-DCP removal and the 3,5-DCP degradation rate increased by increasing the initial PS concentration which can be explained by an increase in the steady-state concentration of SO4●- generation in reaction solution. Increasing the initial pH to values more than 7.5, resulted in rapid 3,5-DCP degradation. Maximum 3,5-DCP removal efficiency was as 59% by 120 min ZVI/PS (PS=1.00 mM; pH=5.0); however, complete 3,5-DCP removal was obtained by decreasing pH to more acidic value after 20 min ZVI/PS (PS=0.50 mM; pH=3.0) treatment. ZVA/PS could not provide complete 3,5-DCP removal after 120 min treatment such that for the highest tried PS concentration.(1.00 mM; pH=3.0) resulted in only 31% 3,5-DCP removal. 2,4-DCA degradation by UV-C/PS, at all studied initial PS concentrations and pH values resulted in complete pollutant removal. PS activation with ZVI resulted in complete 2,4-DCA removal for initial PS concentration exceeding 0.50 mM such that after 80 min ZVI/PS (PS=0.75 mM; pH=5.0) treatment, complete 2,4-DCA was obtained; however, the required time to achieve complete 2,4-DCA with initial PS of 1.00 mM was longer (100 min) most probably as a result of SO4●- scavenging reaction with excess PS and/or ferrous ion. The highest 2,4-DCA removal (47%) by 120 min ZVA/PS (pH=3.0) treatment was obtained with initial PS concentration of 0.25 mM, below or beyond which the 2,4-DCA removal decreased. 2,4-DCA removal by 120 min ZVA/PS (PS=0.50 mM) treatment increased remarkably from 20% to 89% , when pH decreased from 3.0 to 1.5 suggesting that more acidic pH facilitated effective removal of 2,4-DCA due to ZVA corrosion. Complete IPR removal was achieved by UV-C/PS at all studied initial PS concentrations such that even with low PS (0.03 mM), complete IPR was obtained in 20 min. Increasing initial PS concentration in the range of 0.01 mM to 1.00 mM led to higher SO4●- concentrations and consequently faster IPR degradation rates. Alkaline hydrolysis of IPR was observed at initial pH of 9.0 and 11.0 during UV-C/PS treatment; however, complex pH effect on IPR degradation rate was observed at neutral and acidic pH values. ZVI/PS (pH=5.0) treatment of IPR, demonstrated that increasing initial PS concentration to more than 0.50 mM, appreciably improved ZVI/PS treatment of IPR. ZVA/PS was an efficient treatment only in IPR degradation such that even low PS concentrations (0.10 mM and 0.25 mM) with initial pH of 3.0 resulted in almost 80% IPR removal after 120 min treatment and for higher PS concentrations, complete IPR was obtained. In both heterogeneous treatments of all three model industrial micropollutants acidic pH values showed a better performance. Those oxidation processes from treatability of the micropollutants in DW resulted in complete micropollutant removal, were investigated under selected PS and pH conditions to correlate each micropollutant removal with chloride ion (Cl-) release, metal ion release, dissolved organic carbon (DOC) removal and PS consumption. Experiments conducted in DW indicated that for all three model industrial micropollutants, complete removals were achieved by UV-C/PS accompanied with dechlorination and appreciable mineralizations. 3,5-DCP was completely degraded by UV-C/PS (PS=0.30 mM; pH=6.3) treatment in 40 min accompanied with 95% DOC removal that was achieved after 120 min treatment. Maximum Cl- concentrations of 3.91 mg/L was obtained after 120 min UV-C/PS treatment of 3,5-DCP corresponding to practically 90% of the highest possible theoretical Cl- release of 4.35 mg/L. Practically complete 2,4-DCA removal was achieved after 10 min UV-C/PS (PS=1.00 mM; pH=6.0); however, with the progress of the treatment, dechlorination and DOC removal were proceeded such that 93% DOC removal and Cl- concentration of 3.64 mg/L were obtained after 40 min treatment. Beyond this treatment time, both DOC removal and dechlorination were practically stopped and remained constant probably due to PS depletion. IPR degradation was accompanied with rapid dechlorination and PS consumption. UV-C/PS (PS=0.30 mM; pH=6.2) treatment was also effective in IPR mineralization; 78% DOC was removed after 120 min treatment and maximum Cl- concentrations of 1.50 mg/L was obtained at the end of the reaction. For all three studied industrial micropollutants, complete/near-complete removals were achieved by ZVI/PS accompanied with iron (Fe) release; however, their mineralizations were partially (21%-50% DOC removal) after 120 min treatment. ZVA/PS was only effective in IPR removal; however poor mineralization was obtained after 120 min treatment. Treatability of the selected micropollutants was also examined in a synthetic tertiary treated urban wastewater (SWW) during the studied treatments due to the fact that the presence of different water constituents in the reaction solution may inhibit the oxidation performance. Experimental results of three model industrial pollutants by the selected treatments (UV-C/PS and ZVI/PS) in SWW, revealed complete micropollutant removals; however, their mineralizations were partially and different compared to DW. UV-C/PS treatment of 3,5-DCP in DW that exhibited appreciable mineralization of 3,5-DCP, demonstrated worse treatment performance compared to ZVI/PS when applied in SWW (26% DOC removal and 41% DOC removal in SWW after 120 min treatment by UV-C/PS and ZVI/PS, respectively). Partial mineralizations of 2,4-DCA in SWW by 120 min UV-C/PS and ZVI/PS treatments were obtained as 57% and 35% DOC removals, respectively which were lower compared to DW revealing performance of both treatments decreased in complex medium. The experiments in DW exhibited the superior performance of the UV-C/PS for IPR mineralization (78% DOC removal after 120 min); however, the oxidation performance of UV-C/PS in SWW decreased appreciably and resulted in 24% DOC removal after 120 min. 40% DOC removal after 120 min was observed with ZVI/PS being the most efficient process in SWW. UV-C/PS treatment of all three selected micropollutants, was most negatively affected when apply in SWW most probably due to UV-C light absorption of SWW constituents hindering effective absorption by the target pollutant. Vibrio fischeri (V. fischeri) and Pseudokirchneriella subcapitata (P. subcapitata) were employed as the organism tests to assess changes in acute toxicity during application of the studied treatments. Responses of the two mentioned test organisms were rather different; higher inhibition rates were observed on P. subcapitata than V. fischeri. While the percent relative inhibition of the original 3,5-DCP on P. subcapitata was almost 20%, the inhibitory effect increased after 80 min UV-C/PS treatment reaching to 47%. After 80 min ZVI/PS treatment of 3,5-DCP, the percent relative inhibition of treated samples on P. subcapitata did not change appreciably. The percent relative inhibition of the original 2,4-DCA on P. subcapitata was in the range of 20%-28%; however, the inhibitory effect increased and reached 72% after 120 min UV-C/PS treatment. The percent relative inhibition of original IPR samples on P. subcapitata was obtained as <10%; however, it reached 56% and 39% after 120 min UV-C/PS and ZVI/PS, respectively. During the application of selected treatments in DW, the genotoxicity of original micropollutants and their AOPs-treated samples were explored using a mutant strain of Salmonella typhimurium TA 1535; however, no significant genotoxic effect was observed. At the final stage of this study, the type and nature of possible evolved degradation products during the selected treatments of three model industrial pollutants in DW were examined by ion chromatography, liquid chromatography and mass spectrometry analysis in order to gain a deeper insight into the formed radical reactions with the target pollutants. Hydroquinone, acetic acid and Cl- could be detected and quantified in the reaction solution during UV-C/PS and ZVI/PS treatments of 3,5-DCP. Aniline and acetic acid formations were evidenced during UV-C/PS treatment of 2,4-DCA accompanied with dechlorination; however only acetic acid was identified during ZVI/PS. LC analysis confirmed the formation of 2,4-DCA, hydroquinone, acetic acid and formic acids as the major aromatic and aliphatic degradation products of IPR during UV-C/PS while hydroquinone, lactic acid and acetic acid was evidenced for ZVI/PS treatment of IPR.
Fabrication of thin film nanocomposite pressure retarded osmosis (PRO) membranes using cellulose nanocrystal (CNC) and evaluation of performances in the processes

(Graduate School, 2021-02-02) Paşaoğlu, Mehmet Emin ; Koyuncu, İsmail ; 659118 ; Environmental Engineering

Nowadays, owing to quick world population growth and abrupt economy, high water demands desire innovative technologies in order to ensure clean and safe water with lower energy use. Severe environmental emissions arising by the consumption of fossil fuels often needs us to build energy harvesting technology which are environmentally sustainable. As an advanced technology, osmotic membrane processes consisting of forward and pressure-retarded osmosis, are conceived to be conspicuous technologies for the treatment, recycling and reuse of wastewaters and the harvesting of salinity gradient energy which is called "Blue Energy". Nevertheless, forward osmosis (FO) and pressure retarded osmosis (PRO) are at the level of growth yet. It is difficult piece of work to fabricate osmotic membranes obtaine high water permeability and perfect ion retention. The ideal osmotic membrane candidate can be a thin film composite membrane satisfy the conditions which has high water permeation and as soon as low reverse salt flux ratio. Furthermore, for the membrane to endure relatively high hydraulic pressures in PRO systems, certain mechanical properties are vital. Thankfully, membranes that are fabricated with electrospinning method have an excellent capability to overcome all specifications of the perfect support layer in consequence of porous structure characteristics and simplicity with that nanomaterials may be integrated to enhance the nanofibers mechanical strength. Apart from this, interfacial polymerization (IP) may be accomplished to electrospun nanofiber membrane to achieve a very thin selective polyamide coating. TFN membranes may show tremendous potential in osmotically driven membrane processes after integrating nano additives into their support layer. The aim of this thesis to carry out and design a comprehensive study on the development of reinforced pressure retarded osmosis membranes. Specifically, this thesis presents the development of novel nanofiber supported thin film composite membranes with high water permeability and excellent selectivity for solvents, while showing an excellent mechanical strength for PRO processes. Interfacial polymerization reactions were used to construct very thin polyamide selective layer on the support, and electrospinning process was used to fabricate a number of support layers. Initially, we investigated the potential to use flat sheet electrospun polyacrylonitrile nanofibers as support support layer to fabricate PRO membranes. Polyamide TFCs were successfully applied on five different substrate containing 0,1,2,5,10% crystal nanocellulose (CNC) in 16% PAN polymer solution. PRO membranes successfully fabricated via tailor-made flat sheet fabrication unit. It is concluded that PAN and CNC generated a complete mixture according to SEM, FTIR, DMA & contact angle analysis findings.The addition of CNC improved the mechanical strength of PAN support layers which is the main phenomenon in PRO applications. The newly developed membrane can achieve a higher PRO water flux of 300 LMH, using a 1 M NaCl draw solution and deionized water feed solution. The corresponding salt flux is only 1.5 gMH. The reverse flux selectivity represented by the ratio of water flux to reverse salt flux (Jw/Js) was able to be kept as high as 200 L/g for PRO operation. Following the success of flat-sheet TFN PRO membrane fabrication, improvements need to be done to increase packing density of fabricated final membrane modules. In this point, we used a novel technique to fabricate tubular membranes for PRO applications. The newly fabricated membrane achieves a higher PRO water flux of 405.38 LMH with using a 1 M NaCl and a DI as feed water. The corresponding salt flux is found as 2.10 gMH which is higher than flat sheet membranes. The selectivity of the reversed flux represented by the ratio of the water flow to the reversed salt flux (Jw/ Js) was able to be kept as high as 193.03 L/g for PRO operation.As far as we know, the performance of the work developed membrane in this study has shown better performance than all PRO membranes reported in the literature previously.
Selüloz nanokristal ve fotokatalizör katkısıyla üretilen nanolif hava filtreler ile iç ortam havasında bulunan uçucu organik bileşiklerin giderimi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-02-11) Kesici Büyükada, Esra ; İmer, Derya Yüksel ; 501181716 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi

İnsanlar günlük hayatın büyük çoğunluğunu (%80- 90'ını) konut, işyeri ve okul gibi binalar ve uzun yol taşıma araçları (otobüs, uçak, tren vb.) gibi kapalı iç ortam havasında geçirmektedir. Bu nedenle, iç ortam havası, en az dış hava kalitesi kadar, insan sağlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. İç ortam hava kalitesi, dış havanın girişinin kontrol edildiği ve iç hava sirkülasyonunun uygulandığı yapılardaki hava kalitesi olarak tanımlanabilmektedir. Sanayinin gelişmesi ile sıcaklık kayıplarını önlemek için yeni binalarda dış havaya karşı daha fazla izole edilmeye başlanmış, iç ortamdaki hava değişimindeki azalma iç havanın kalitesinin dış havadan daha kötü hale gelmesine yol açmıştır. Son yıllarda, iç ortam hava kalitesi ile ilgili yapılan çalışmalarda bazı parametrelerden kaynaklı olarak o hacimde zamanını geçiren insanlarda kısa ve uzun vadeli sağlık sorunlarının oluştuğu tespit edilmiştir. Özellikle kronikleşen bazı hastalık belirtilerinin iç ortam havası ile birebir bağlantılı olduğu belirlenmiş ve bu sağlık sorunları "Hasta Bina Sendromu" terimi altında toplanmıştır. Kötü iç hava kalitesi olan binalarda uzun süre kalan kişiler, kirletici kaynakların yoğunluğuna bağlı olarak etkilenebilmektedir. Çeşitli sağlık sorunlarına neden olan bu yapılara "hasta binalar" denir. Hasta bina sendromunun yaygın belirtileri; göz, burun ve boğazda tahriş, baş ağrısı, baş dönmesi, bulantı, kusma, fiziksel ve zihinsel yorgunluk, hafıza kaybı, konsantrasyon eksikliği, deride gözlenen tahriş, kızarıklık, ağrı, kaşıntı ve kuruluk olabilmektedir. Hasta bina sendromuna neden olan iç ortam kirleticilerinden biri olan Uçucu Organik Bileşikler (UOB) konsantrasyonları düşük olmasına rağmen (ppb değerlerinde) uzun süreli maruziyet kronik eğilime sebep olmaktadır. Tezin konusu; iç ortam havasında bulunan ve hasta bina sendromunun temel nedenlerinden olan UOB'lerin adsorpsiyon ve oksidasyon mekanizmalarıyla yenilikçi kompozit nanolif filtre malzemeleri ile gideriminin incelenmesidir. Kompozit nanolif filtrelerin üretiminde elektroeğirme yöntemi kullanılmış ve farklı polimerler (poliamid6-PA6 ve poliakrilonitril-PAN), adsorpsiyonu sağlayan nanoadsorbent olarak selüloz nanokristal (SNK) ve oksidasyonu gerçekleştiren farklı nanofotokatalizörler (TiO2 ve ZnO) kullanılarak farklı içerikte nanofil hava filtreleri geliştirilmiştir. Tez kapsamında, hazırlanan kompozit nanolif filtrelerin üretimi, karakterizasyonu, performans testleri ve filtre tasarımı çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Tezin önemi, literatürde kısıtlı çalışma alanına sahip olmuş ve genelde izleme çalışmalarına rastlanılan ama insan sağlığı için çok fazla öneme sahip olan iç ortam kirleticilerinin giderilmesi için filtrasyon teknolojilerinin uygulanabilirliğinin ayrıntılı incelenmesi, filtre malzeme özelliklerinin belirlenmesi ve bu özelliklerin kirletici maddeye özel geliştirmesi, bu aşamaların bir deneysel sistematik içerisinde kurgulanması ve yönetilmesidir. Neticede adsorpsiyon+fotokatalitik oksidasyon mekanizmalarının eş zamanlı olarak filtrasyon teknolojisinde uygulanması, UOB gideriminin sağlanması ve filtre malzemesinin günlük hayatta kullanılabilecek düzeyde ticari bir ürüne dönüşme potansiyelinin incelenmesidir.
Tekstil endüstrisinde su geri kazanım teknolojilerinin seçimine yönelik karar destek programının geliştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-05-19) Zengin, Umut ; İmer, Derya Yüksel ; 501171758 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering

Son birkaç yüzyıldır insani tüketimin hızlı bir şekilde artması sanayi endüstrilerininde çeşitli ürün üretmesine neden olmaktadır. Ürünlerdeki çeşitlilik tüketilen doğal kaynaklarında aynı şekilde artmasına sebebiyet vermektedir. Her yeni ürün beraberinde farklı endüstrilerinde gelişmesine sebebiyet vermekte, bu endüstrilerde üretimlerinde doğal kaynakları tüketmektedirler. Gelişen dünya ve tüketim ihtiyacının artması sebebiyle endüstriler sürekli gelişim göstereceğinden ve bunun sonucu olarakta doğal kaynakların kullanılacağı kaçınılmaz bir gerçekliktir. Doğal kaynakların verimli bir şekilde üretimde kullanılması için sürdürülebilir yaklaşımlar yarım yüzyıldır tartışılmakta modellemeler geliştirilmektedir. Son yıllarda döngüsel ekonomi gerçek ölçektede üretim yapan endüstrilerde uygulanmaktadır. Döngüsel ekonominin gerekliliği olarak üretim sonucu açığa çıkan atıkların, tekrar kullanımı şimdi ve önümüzde ki yıllarda kaçınılmaz bir gerçeklik olacaktır. Doğal kaynaklardan biri olan suyun tüketimi de tekstil sektöründe kendine yer bulmaktadır. Tekstil sektörü endüstriler arasında en fazla su tüketimi ve atık su oluşturan sektörler arasında yer almaktadır. Üretimde kullanılan su sonucu açığa çıkan atık suyun deşarj edilmesi yerine üretimde tekrar kullanılması tekstil sektörü için bir gerçekliktir. Hali hazırda belli bölgelerde yer altı su seviyesinde ki düşüşler ve satın alınan su birim fiyatlarında ki artış sonucu tekstil sektörü su geri kazanım tesislerine yönelmektedirler. Su geri kazanım uygulamalarının tekstil sektöründe desteklenmesiyle beraber, kurulan arıtma tesislerinin de geniş çerçevede sürdürülebilirliğe katkı yapması gerekmektedir. Sektör su geri kazanımının önemini kabullendikten sonra uygulanacak arıtma tesisininde bir endüstri olduğu burada kullanılacak ekipmanların, kimyasalların ve arıtma teknolojilerininde sürdürülebilir bir yaklaşım temelinde değerlendirilmesi gerekmektedir. Atık su geri kazanım tesisinin gerek enerji tüketimi, gerekse kimyasal tüketimi gibi etkenler sebebiyle sürdürülebilir bir yaklaşım temelinde inşa edilmesi gerekmektedir. Günümüzde genellikle uygulanan arıtma metotunun seçiminde arıtma endüstrisi tarafından en çok tecrübe edilmiş arıtma prosesleri uygulamalarda kendine yer bulmaktadır bununla beraber tecrübe edilmiş arıtma proseslerinin kriterler çerçevesinde kıyaslaması yapılamamaktadır. Özellikle atık su geri kazanım tesislerinden kaynaklanan ekipmanların sebebiyet verdiği karbondioksit salınımı gibi harici negatif etkiler düşünülmemektedir. Yüksek miktarda kullanılacak kimyasalların işletme maliyeti negatif etkisinin yanı sıra, kimyasalların tüketiminde harici negatif etkileri göz ardı edilmektedir. Bu sebeple su geri kazanım tesisleri için, maliyet-çevresel ve teknik kriterleri içeren çok yönlü bir yaklaşımın düşünülmesi gerekmektedir. Su geri kazanımı tekstil sektöründe uygulanması acil olmakla beraber uygulanmadan önce bütünleşik bir yaklaşımla ele alınması gerekliliği hayati önem arz etmektedir. Bu çalışmanın amacı, tekstil sektörü için su geri kazanım proseslerinin kriterlere göre birbiri ile kıyaslanabildiği ve en uygun arıtma senaryosunun karar destek programı tarafından kullanıcıya sunulduğu bir karar destek programının geliştilmesidir. Kriterler kullanıcı endeksli olmakta ve kriterler kullanıcı tarafından kendi tercihlerine göre puanlama ile ağırlıklandırıldıktan sonra en uygun arıtma senaryosu karar destek programı tarafından sunulmaktadır. Karar destek programlarının matematiksel modellemelerle ve bilimsel temellere dayanan kriterler bütünü ile arıtma/geri kazanım endüstrisinde uygulanması, gelecekte yoğun ilgi görecek ve çalışılacak konulardan birisi olacaktır.
Dynamic membranes in aerobic membrane bioreactor systems for municipal wastewater treatment

(Graduate School, 2021-06-08) Işık, Onur ; Demir, İbrahim ; Özgün, Hale ; 501142704 ; Environmental Sciences Engineering and Management ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi

The amount of municipal wastewater produced around the world is expected to increase parallel to the increase in population. Therefore, the treatment of municipal wastewater is very crucial for public health. Conventional activated sludge systems have been used for the treatment of municipal wastewater for a long time. Due to limited area availability and stringent discharge standards in most cases, compact treatment systems enabling high effluent quality have become attractive recently. Membrane bioreactor (MBR) technology is a good alternative to conventional activated sludge systems. There are several advantages of MBR technology over conventional biological treatment systems. Low footprint and high permeate quality can be considered as the most distinguishing features of the MBRs. Due to the retention of high suspended solids concentration in the bioreactor, smaller reactor volume and low sludge production can be achieved by the MBR process. However, some constraints have been observed during the operation of MBRs including membrane fouling and membrane costs. Dynamic membrane (DM) technology is a promising solution for problems encountered during the operation of MBRs for wastewater treatment. Membranes can be substituted with coarse-pore filters made of low-cost materials such as meshes or fabrics in dynamic membrane applications for cake (DM) layer formation. DM is a secondary layer formed on a low-coast porous support material. DM layer acts like a Microfiltration (MF) or Ultrafiltration (UF) membrane and keeps the sludge particles inside the bioreactor providing high permeate quality. Besides, physical cleaning, without using chemical reagents, may be enough for cleaning in dynamic membrane bioreactors (DMBRs), thus, the operational costs can be reduced. Flat sheet submerged module configurations were mostly used for aerobic DMBR studies for municipal wastewater treatment in the literature. Also, few studies used tubular modules in DMBRs. However, no studies reported using hollow fiber modules in the literature. The main aim of this thesis was to investigate the applicability of hollow fiber DM for municipal wastewater treatment in an aerobic DMBR. This thesis was conducted in 6 Stages. In stage 1, a hollow fiber polyester fabric support material was used for DM formation and compared with a commercial hollow fiber UF membrane. The system was fed with medium strength synthetic municipal wastewater to keep the characteristics of the wastewater same, and to evaluate the treatment and filtration performances of both membranes clearly. Morphological analyses were also carried out for DM and UF surfaces. The system was operated continuously at a flux of 5 L/m2·h for 85 days. High chemical oxygen demand (COD) removal efficiency and total suspended solids (TSS) rejection were achieved by the DM. Transmembrane pressure (TMP) of the DM was higher in comparison to the UF membrane, which was related to the formation of the cake layer in DM. In Stage 2, impact of support material type on DMBR performance was investigated for municipal wastewater treatment. A hollow fiber polyester support material was compared with a glass fiber support material in terms of treatment and filtration performances. Medium strength synthetic municipal wastewater was used for a stable feed characteristics. Similar treatment performances were obtained with each membrane achieving high removal efficiencies for COD(>97%) and TSS (>99%) parameters. Higher TMP was observed for glass fiber material in comparison to polyester material. Based on morphological analyses, dynamic layers formed on both support materials had similar compositions, organic and inorganic materials. A homogeneous layer was formed on a polyester support material, while fine particles were deposited between the filaments of glass fiber support material, which caused clogging. In Stage 3, a hollow fiber polyester fabric support material was used for DM formation for raw municipal wastewater treatment. The wastewater had average COD concentration of 413 mg/L, sCOD concentration of 208 mg/L and TSS concentration of 259 mg/L. Treatment and filtration performances were evaluated. High treatment performance was obtained in the permeate achieving over 93% of COD removal efficiency and low TSS concentration (<10 mg/L) in the permeate. The average TMP value was observed as around 598 mbar after the system reached stable conditions. In Stage 4, effect of different TSS concentrations on the DM layer was evaluated in terms of biological treatment and filtration performances. Hollow fiber polyester support material was used for DM layer formation. Treatment and filtration performances of the DMBR were investigated at two different TSS concentrations (5 g/L; 10 g/L). The DMBR was operated at a flux of 18 L/m2·h at each condition. High treatment performance and permeate quality were achieved at each sludge concentration. However, a shift to a relatively higher range in particle size distribution of permeate was observed at high sludge concentration. Furthermore, higher TMP was observed at the sludge concentration of 10 g/L, resulting in a rapid clogging. Overall, results indicated that selection of the optimum sludge concentration played a significant role in achieving homogeneous and stable DM layer in DMBRs. In stage 5, hollow fiber polyester support material was used for DM formation and compared with a commercial UF membrane in terms of micropollutant and heavy metal treatment performance from raw municipal wastewater, also biological treatment and filtration performances were evaluated. The removal of different micropollutants; sulfamethoxazole, ciprofloxacin, trimethoprim, caffeine and acetaminophen, was assessed for both membranes. The membranes were operated at a flux of 10 L/m2·h. High TSS (>99%) and COD (> 91%) removal efficiencies were achieved with both membranes. Similar high removal efficiencies of micropollutants (>68.3->99.7%) were achieved with both membranes. DM was operated at higher TMP compared to UF membrane, since DM layer was formed on the support material. Morphological analyses were conducted for both membranes to get insight to the DM layers which accumulated on the membranes. In Stage 6, effect of using different inoculum on DMBRs performance was investigated. Excess sludge from HRAS and conventional activated sludge system retuned activated sludge were used as inoculums. Conventional UF membrane was used in parallel with a dynamic membrane (DM) in the same reactor to be operated at the same conditions. Both sludges were characterized to understand the changes during the operational period. Biological treatment and filtration performances of both membranes were investigated. High TSS (>99%) and COD (> 86%) removal efficiencies were achieved with both membranes for both inoculum sludge. Because of the inoculum sludge characteristics, lower TMP values were observed for DM at Phase-2. Morphological analys (ESEM measurement) was conducted to understand the effect of different inoculum on the sludge cake on the surface of the membranes.
Döngüsel ekonomi yaklaşımıyla kullanım ömrü dolan seramik membranların iç ortam havasından co2 giderimi için yeniden kullanımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-07-16) Karataş, Elçim ; İmer, Derya Yüksel ; 501181745 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering

Sürdürülebilirlik konusu son yıllarda küresel olarak ön plana çıkmış ve başta Avrupa Birliğindeki ülkeler olmak üzere birçok ülke bu konuyu ele almaya başlamıştır. Sürdürülebilirlik kavramı, çevresel bir yaklaşımla doğal kaynak tüketimini azaltmaya odaklanırken, aynı zamanda kaynakları tasarruflu kullanmayı hedeflemektedir. Bu bağlamda, döngüsel ekonomi ve sürdürülebilirlik ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Son zamanlarda, membran proseslerinin birçok alanda kullanımının artması buna karşın hızlı kirlenme problemi nedeniyle membranların sık değişim gerekliliği ve atık oluşturma potansiyeli bu alanda kullanım ömrünü tamamlamış membranların yeniden kullanımı, atık membranlardan enerji geri kazanımı veya başka bir membran türüne dönüştürme ve yeniden kullanma (örneğin, ultrafiltrasyon veya nanofiltrasyon olarak ters osmoz membranlarının kullanılması) ile ilgili çalışmalara ihtiyaç artmaktadır. Membranlar son yıllarda su ve atıksu arıtımı ve madde geri kazanımı alanında oldukça fazla kullanılmaktadır. Ortalama verimli kullanım ömürleri ve değişim periyotları düşünüldüğünde çok ciddi bir atık yüküne sahiptir. Bu alanda sürdürülebilirlik çözümü için bilim ve teknoloji çerçevesinde yeni yaklaşımlar ortaya koymak gelecek için çok ciddi bir adımdır. Yapılan çalışmaların büyük bir çoğunluğu TO polimerik membranların döngüsel ekonomi yaklaşmıyla UF veya NF olarak tekrar kullanımını içermektedir. Polimerik membranların ömrünün yeni membran üretim stratejileri ve modül tasarımları ile en az 6 yıl, seramik membranların ise çok fazla çalışma olmamasına rağmen ömrünün 20 yıla yakın olduğu belirtilmektedir. Seramik membranların veya filtrelerin yeniden kullanımı veya geri kazanımı ile ilgili çalışmaları araştırdığımızda şu anda literatürde veya endüstriyel uygulamada bununla ilgili bir çalışmaya rastlanmamış ve kabul görmüş sistematik bir yaklaşımdan bahsedilmemiştir. Genel olarak seramik atıklarının tekrar değerlendirilmesi ile ilgili literatürde yer edinmesine rağmen seramik membranların tekrar kullanımı ile ilgili bir çalışma mevcut değildir. Tez kapsamında endüstriyel atıksu arıtımında kullanılmış ve ekonomik ömrünü tamamlamış seramik membranların CO2 gideriminde kullanılabilirliğini incelemek, bu amaçla membran temas reaktör dizayn etmek ve işletmek ve böylelikle döngüsel ekonomi yaklaşımını membranların yeniden kullanımı için uygulayarak ön bir çalışma niteliğinde ortaya koymaktır. Tez çalışmasının amacı son yıllarda kullanımı gittikçe artan membran proseslerin temel malzemesi olan membranların faydalı kullanımları sonrası ekonomiye yeniden kazandırılması için yöntemler geliştirmektir. Bu bağlamda membran temas reaktörün CO2 giderimde verimliğini değerlendirebilmek amacıyla kullanılan sıvı absorbentin (NaOH çözeltisi) CO2 tutma kapasitesinin farklı NaOH konsantrasyonlarında ve farklı sıvı ve gaz sirkülasyon debisinde test edilerek optimum koşulu belirlemek amaçlanmıştır.
İstanbul'da ulaştırma sektörünün iklim değişikliğine etkisinin belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-09-16) Güzel Doğan, Tuğba ; Alp, Kadir ; 501142712 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi

İklim değişikliği, günümüzde küresel ölçekteki en önemli problemlerden biri haline gelmiştir. İklim değişikliğinin temel sebebi olarak gösterilen küresel ısınma ise, atmosferde bulunan sera gazları (CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs ve SF6) tarafından dünyadan yansıtılan ışınların tutulması sonucu yerkürenin ısınması şeklinde tanımlanmaktadır. Sanayileşme öncesi dönemden bu yana, küresel ortalama yüzey sıcaklığı 1°C artış göstermiştir. Ayrıca, insan faaliyetleri günümüzdeki atmosferik CO2 konsantrasyonunu sanayi devrimi öncesi seviyenin neredeyse %50 üzerine çıkarmıştır. İklim değişikliğinin olumsuz etkilerine karşı küresel düzeyde çözüm bulunabilmesi amacıyla çeşitli adımlar atılmaktadır. Bu doğrultuda, 2015 yılında 21. Taraflar Konferansı'nda kabul edilen ve küresel ısınmanın sanayi öncesi seviyelere kıyasla 2°C'nin çok altında, tercihen 1,5°C ile sınırlandırılmasını hedefleyen Paris Anlaşması küresel emisyonların en az % 55'ini oluşturan 55 ülkenin onayı ile 4 Kasım 2016'da yürürlüğe girmiştir. Tarihi Paris Anlaşması'nın kabul edildiği COP21 öncesinde ülkeler, kendi yerel koşulları ve yeteneklerini dikkate alarak hazırladıkları sera gazı emisyonlarını azaltma isteklerini BMİDÇS Sekreteryası'na iletmiştir. Niyet Edilen Ulusal Olarak Belirlenmiş Katkı olarak nitelendirilen bu iyi niyet beyanını ülkemiz 30 Eylül 2015 tarihinde Sekreterya'ya iletmiş olup, sera gazı emisyonlarında 2030 yılında artıştan %21 oranında azaltım katkısı hedeflemiştir. Bu kapsamda, ulaştırma sektörü sera gazı salımına katkıda bulunan önemli bileşenlerden birini oluşturmaktadır. Ülkemizde ulaştırma sektörü birincil enerji tüketimi 27,7 milyon TEP ile sektörel tüketimler arasında sanayi tüketiminden sonra ikinci sırada yer almaktadır. Ulaştırma sektörü birincil enerji tüketiminin yaklaşık %93'ünü karayolları oluşturmaktadır. Sera gazı salımına katkıda bulunan motorlu kara taşıtı sayısı ülkemizde gün geçtikçe artmaktadır. Türkiye'nin 2019 yılı motorlu kara taşıtı sayısı yaklaşık 23,2 milyon olup, bu değerin 4,2 milyonu İstanbul'daki araç sayısıdır. 5.461 km2 ile ülke yüzölçümünün yalnızca %0,7'sini oluşturan İstanbul, küçük bir il olmasna rağmen nüfus ve ekonomik çıktı açısından ulusal olarak baskın bir rol oynamaktadır. İstanbul, 15,52 milyon nufusu ve 15.285 ABD Dolar kişi başı gayri safi yurtiçi hasıla (GSYİH) değeri ile Türkiye'nin en büyük ve en gelişmiş metropol şehridir. Ayrıca, 2987 kişi/km2 nüfus yoğunluğu ile zirvede yer almaktadır. İstanbul'da şehir içi ulaşım karayolu, raylı sistem ve denizyolu ile sağlanmaktadır. İstanbul Boğazı şehir içi ulaşımda olduğu kadar uluslararası ulaşımda da önemli bir rol oynamaktadır. İstanbul'un Anadolu ve Avrupa Yakası'nda toplamda 2 adet havalimanı bulunmaktadır. Bu doğrultuda, bu çalışma kapsamında İstanbul'da ulaştırma sektörünün iklim değişikliğine olan etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Türkiye'de trafik yoğunluğunun en fazla olduğu şehirlerinden biri olan İstanbul için ulaştırma sektörü kaynaklı sera gazı emisyonlarının mevcut durum için hesaplanması, ileriye yönelik sera gazı emisyonu projeksiyonlarının yapılması ve farklı senaryolar altında gelecekte sera gazı emisyonları üzerinde ne gibi etkiler olacağının değerlendirmesi yapılmıştır. Tez çalışması kapsamında TIMES (The Integrated MARKAL-EFOM System) Modeli kullanılmıştır.
Şehir hastanelerinde atık yönetimi ve COVİD-19'un hastanelerde atık miktarı ve dağılımına etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-10-20) Koncagül, Merve ; Arıkan, Osman Atilla ; 501181723 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi Programı ; Environmental Sciences Engineering and Management

Artan nüfus ve kentleşme, toplumların refah seviyesinin yükselmesi, gelişen teknolojiler, satın alma gücündeki artış, artan tüketim alışkanlıkları, davranışları, hizmette lüks ve kalite arayışı atık miktarının artmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada şehir hastanelerindeki atıkların kaynağında ayrı toplanması ve azaltılması stratejilerine uygun olarak yapılan atık yönetimi ve Covid-19'un hastanelerde atık miktarı ve dağılımına etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada bir adet şehir hastanesinde atık yönetiminin incelenmesi yapılmış, altı adet şehir hastanesinde Covid-19'un atık miktarlarına ve dağılımına etkisini incelmek için Covid-19'un ülkemizde ilk görüldüğü yıl olan 2020 yılı verileri ile önceki yıllara ait veriler karşılaştırılmıştır. Çalışma yapılan Tekirdağ İsmail Fehmi Cumalıoğlu Şehir Hastanesinde atıkların oluştuğu andan bertaraf edilmesine kadar hastanede izlediği süreç incelenmiştir. Hastanede evsel, ambalaj ve tıbbi atıklar 40 L ve 65 L'lik konteynerlerde, tehlikeli atıklar 30 L ve 60 L'lik mavi varillerde ayrı olarak toplanıp, katlardaki 240 L konteynerlerin yer aldığı atık odalarına taşınmaktadır. Atık taşıma asansörü ve koridorundan geçirilen atıkların tartımı yapılıp kayıt altına alınmaktadır. Tartım ve kayıt işlemi tamamlanan atıklar geçici depolama alanına götürülmekte ve uygun atık taşıma araçlarına verilmektedir. İncelenen hastanede atıkların kaynağında ayrıştırıldığı, toplandığı, depolandığı ve atık yönetiminin başarılı bir şekilde uygulandığı görülmüştür. Çalışma yapılan altı adet şehir hastanesinde (Isparta, Manisa, Yozgat, Elazığ Fethi Sekin, Kayseri, Ankara Bilkent) Covid-19 öncesi (2019 yılı) ve sonrası (2020 yılı) tıbbi atık miktarları incelenmiş, sadece üçünde (Isparta, Manisa, Yozgat) evsel, ambalaj ve tehlikeli atık miktarlarına da bakılmıştır. Evsel atık miktarları (ambalaj atığı hariç) Covid-19 öncesi (2019) 2,94-3,53 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası (2020) 1,76-3,16 kg/yatak.gün değerlerine (Isparta'da %28,2, Manisa'da %1,6, Yozgat'ta %50,1) azalmıştır. Atık oluşumunun en fazla görüldüğü birim yemekhane olmuştur. Ambalaj atığı miktarları Covid-19 öncesi 0,63-0,72 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası 0,44-0,67 kg/yatak.gün aralığında değişmiştir. Ambalaj atıkları, Covid-19 sonrası evsel atıklara benzer şekilde (Isparta'da %23,6, Yozgat'ta %30,2) azalmıştır. Sadece Manisa'da %3,1 artış olmuştur. Ambalaj atıklarının en fazla oluştuğu birim evsel atıklara benzer şekilde yemekhane olmuştur. Tehlikeli atıklar Covid-19 öncesi 0,05-0,21 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası (2020) 0,16-0,21 kg/yatak.gün aralığında değişmiştir. Tehlikeli atıklar, Covid-19 sonrası (Isparta'da %50, Yozgat'ta %220, Manisa'da %1) artmıştır. Tehlikeli atıkların oluştuğu birimler açısından hastanelerde benzer bir eğilim bulunmamaktadır. Tehlikeli atıklar 2019 ve 2020'de ağırlıklı olarak teknik birim, laboratuvar ve yoğun bakımdan oluşmuş, bununla birlikte 2020 yılında Covid-19 ve göğüs hastalıkları servislerinden de ciddi oranda tehlikeli atık kaynaklandığı gözlenmiştir. Tıbbı atık miktarları Covid-19 öncesi 0,80-1,36 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası 0,96-1,91 kg/yatak.gün değerlerine (Isparta'da %8,1, Yozgat'ta %31,1, Manisa'da %72,1, Elazığ'da %20 ve Kayseri'de %69,1) artmıştır. Tıbbi atıklar 2019 yılında ağırlıklı olarak yoğun bakımdan kaynaklanmış, ameliyathaneden de önemli oranda tıbbi atık oluşmuştur. 2020 yılında en fazla tıbbi atık 2019'a benzer şekilde yoğun bakımdan gözlenmiş, Covid-19 biriminden de ciddi oranda tıbbi atık kaynaklanmıştır. İncelenen şehir hastanelerindeki 2019 yılı tıbbi atık üretimi ortalaması 1,11 kg/yatak.gün olup, bu değer Türkiye'de Sağlık Bakanlığına bağlı hastanelerin ortalaması olan 1,73 kg/yatak.gün'den düşüktür. Bu çalışmada yatak başına atık verileri karşılaştırılmış olup, hastanelerdeki yatak doluluk oranları değişebildiğinden değerlendirmede hatalar olabilmektedir. Hasta başına atık verileri değerlendirme yapmak için daha uygun olup, bu çalışmada hasta sayıları bilgilerine ulaşılamamıştır. Sonraki çalışmalarda hasta başına atık verilerinin de hesaplanması önerilmektedir.
Çamur çürütücü çıkış suyunda pilot ölçekli kısmi nitrifikasyon prosesinin modellenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-11-15) Hallaç, Esra ; İnsel, H. Güçlü ; 501181717 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi Programı ; Environmental Sciences Engineering and Management

Azot, doğada bulunan tüm canlıların yaşamları için gereken bir besin maddesidir. Azot, azot çevrimi adı verilen döngü ile doğada devamlı olarak form değiştirmekte ve farklı ekosistemlerde transfer olmaktadır. Ekolojik zincir ile doğada taşınım ve dönüşüm içinde bulunan azot; insan nüfusunun ve faaliyetlerinin artması ile dengeli döngüsünün dışına çıkar. Bu durum için, doğanın kendini temizleme ve yenileme kapasitesinin üzerinde bir yüke maruz kalması denebilir. Kendini temizleme kapasitesi üzerinde kirliliğe maruz kalan doğayı korumak için çeşitli arıtma yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması kaçınılmazdır. Azot, çoğunlukla biyolojik yöntemlerle arıtmaya tabi tutulur. Fiziksel ve kimyasal proseslerle giderimi mümkün olmakla birlikte, tasarım ve işletme kolaylığı ile düşük maliyet gerekliliği sebebiyle yaygın olarak biyolojik arıtma tercih edilmektedir. Azotun biyolojik arıtımında konvansiyonel yöntem, doğada da yer alan nitrifikasyon-denitrifikasyon prosesidir. Atıksuların, nitrifikasyon ve denitrifikasyon prosesini içeren klasik aktif çamur sistemi ile arıtıldığı arıtma tesisleri ülkemizde ve dünyada oldukça yaygındır. Bu sistemde atık su bünyesindeki kirleticiler, aktif çamur olarak nitelendirilen mikroorganizmalar tarafından besin ve enerji kaynağı olarak kullanılmak suretiyle atık sudan uzaklaştırılırlar. Mikroorganizmalarla atık suyun kontak halinde olduğu proses tanklarını (havalı / havasız), arıtılmış olan suyun mikroorganizmalardan ayrıldığı çöktürme havuzları takip eder. Klasik aktif çamur sisteminin yatırım maliyeti düşük, işletimi nispeten kolay ve çıkış suyu iyi kalitededir. Ancak günümüzde arıtılmış suyun alıcı ortama deşarj kriterlerinde daha sıkı limitler gelmektedir. Diğer yandan enerji verimliliği daha yüksek sistemlerle ilgili arayış ve bu sistemlere rağbet artmaktadır. Hem prosesteki havalandırma ihtiyacı, hem de sistemde oluşan fazla aktif çamurun bertarafı klasik aktif çamur sisteminin önemli bir dezavantajıdır. Aktif çamur sisteminin sahip olduğu avantajlardan faydalanmak ve dezavantajlarını azaltmak için yenilikçi prosesler geliştirilmektedir. Yenilikçi proseslerden biri olan Anammox'la azot gideriminde klasik aktif çamur sistemine göre daha az çamur oluşur. Reaksiyon oksijensiz ortamda gerçekleştiğinden havalandırma ihtiyacı yoktur. Ayrıca elektron alıcının da vericinin de azotlu bileşen olduğu proseste karbon ihtiyacı olmadığı gibi, karbon kaynaklı sera gazı da oluşmamaktadır. Anammox prosesi öncesinde uygulanan kısmi nitrifikasyon prosesi, amonyumun sırası ile nitrit ve nitrata yükseltgendiği nitrifikasyon prosesini nitrit oluşumu aşamasında durdurma esasına dayanmaktadır. Kısmi olarak gerçekleştirilen bu nitrifikasyon işleminin çıktıları amonyum ve nitrittir. Amonyum ve nitrit arasında elekton alışverişinin gerçekleştiği Anammox prosesinin çıktısı ise azot gazıdır. Kısmi nitrifikasyon, tam nitrifikasyona göre daha az oksijen, dolayısıyla daha az havalandırma maliyeti gerektirir, arıtma çamuru üretimi düşüktür. Özellikle azot yükünün fazla olduğu sistemlerde fizibildir. Bu çalışma, İstanbul'da bulunan bir evsel atıksu arıtma tesisinin yan akım suyunda azot giderimini Anammox prosesi ile gerçekleştiren bir pilot tesisin kısmi nitrifikasyon prosesini konu edinmektedir. Kısmi nitrifikasyonun gerçekleştiği reaktör, anaerobik çürütücülerin ortalama 800-1000 mg/L amonyum azotu konsantrasyonuna sahip çıkış suyu ile beslenmektedir. Sistemde giriş suyundaki amonyumunun yarısının nitrite dönüştürülmesi ve kısmi nitrifikasyon çıkış suyunun Anammox reaktörüne beslenmesi hedeflenmiştir. Reaktörün 651 günlük işletilme süreci, bu süreçte işletme parametrelerinde yapılan değişiklikler, elde edilen sonuçlar bu çalışmada yer almaktadır. Bazı işletme parametreleri kontrollü olarak değişmiş, bazıları ise sistemsel aksaklıkların sonucu olarak değişmiştir. Her iki durumun da sonuçlara etkisi, amonyum giderimi ve nitrit ile nitrat azotlarının oluşumu üzerinden ortaya konmuştur. Dönemsel olarak farklılıklar göstermekle birlikte, kısmi nitrifikasyon reaktöründe ortalama olarak giriş amonyumunun % 60'ı nitrite dönüşmüştür. Çalışmada yaşanan işletme problemlerine de yer verilmiştir. İşletme tecrübeleri, online ölçüm enstrumanlarının kritik öneme sahip olduğunu göstermiştir. Özellikle online amonyum ölçümü ve buna bağlı olarak reaktöre amonyum dozajının sağlanması kısmi nitrifikasyon prosesinin temel gerekliliklerini sağlamak açısından önemlidir. Çalışma kapsamında ayrıca, işletme ve laboratuvar analiz verileri ile yapılan dinamik modelleme yer almaktadır. Modelleme, SUMO 2019 (Nyons, Fransa) programı kullanarak yapılmıştır. Modelleme sonuçlarında özellikle amonyum oksidasyonunda tesis verileriyle uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Modelleme çalışmasının çıktısı prosesin kinetik parametreleri olmuştur. Kinetik parametreler, sistemin tasarımı ve işletme performansının tespiti açısından önemlidir. Bu çalışmada yer alan kısmi nitrifikasyon prosesinin ana aktörü olan amonyum oksitleyici bakterin çoğalma hızı (μAOB) 1,0 gün-1, sistemde yer alan ve baskılanan nitrit oksitleyicilerin çoğalma hızı (μNOB) 0,5 gün-1 olarak bulunmuştur. Elde edilen değerler literatürle uyum içerisindedir.
Recovery of rare earth elements from waste and wastewater

(Graduate School, 2021-12-14) Yüksekdağ, Ayşe ; Koyuncu, İsmail ; 501152710 ; Environmental Science Engineering and Management

REEs is a group of elements comprising Lanthanides, Scandium, and Yttrium. These elements are used in many alloys, permanent magnets, wind turbines, defense industry products, magnetic resonance imaging systems, catalytic converters, mobile phones, computers, and so on. Due to their unique physical and chemical properties, these elements contribute to the development of many technological products due to their efficiency, size reduction, energy reduction, and superior chemical and physical stability. REEs are classified as LREEs (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm) and HREEs (Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) according to their arrangement in the periodic table. Another classification method is based on the criticality of these elements and is as follows: Critical REEs (Nd, Eu, Tb, Dy, Er, Y), uncritical REEs (La, Pr, Sm, Gd), and excess REEs (Ce, Ho, Tm, Yb, Lu). These elements are also called "vitamins of modern industry" due to their unique properties. In the first stage of the thesis, a comprehensive literature review was prepared. Recovery of REEs and scandium from secondary sources under a circular economy framework was reviewed with a holistic approach. Moreover, the latest statistical data and studies have been summarized. 46 million tons of red mud was generated in the first four months of 2021 worldwide. In 2018, 750 million tons of thermal power plant fly ash were released in European Union member countries. Globally, over 53 million of e-waste was generated in 2019. These and many other types of waste need appropriate management, as they are large in quantity. On the other hand, they are valuable secondary resources due to their critical element content. Within the scope of the second chapter of the thesis, a total of 32 different samples containing (1) combustion residues, (2) mine wastes, (3) treatment sludges & sediments, (4) e-waste, and (5) various water, wastewater, and geothermal water were investigated. Then, REEs, scandium, and other critical, precious, and base element potentials were exhibited. According to the results obtained, Ce, La, Nd, and Y elements were found the most in the secondary sources obtained from Turkey, respectively. The highest total REEs concentration was found in thermal power plant fly ash and e-waste mixture. The waste with the highest content of critical rare earth elements was e-waste. For this reason, e-waste was chosen for recovery studies. In the third stage of the thesis, e-waste was crushed, ground, and sieved, respectively, and separated into size fractions. The effects of the particle size of the waste, the type of acid used, and the waste:acid ratio on the leaching of REEs were investigated. It was seen that the highest leaching efficiency was obtained from the smallest grain size. However, it was observed that the leaching efficiency decreased as the amount of e-waste used per unit volume of acid increased. The highest yield was obtained with aqua regia and the lowest waste:acid (5 mg/mL acid) ratio. In the fourth step, which is the last experimental part of the thesis, the separation of rare earth elements by membrane applications from e-waste leachate, prepared with nitric acid, was optimized using response surface methodology. In the first stage, e-waste leachate was pre-treated and concentrated in the nanofiltration process. This stage was optimized as a pretreatment pH of 1.5 and an NF operating pressure of 14.5 bar. In the second stage, the pre-treated leachate was fed directly to the supported liquid membrane process, which is a kind of membrane solvent extraction. Finally, the optimization studies were repeated by feeding the NF concentrated phase to the supported liquid membrane. Optimum operating conditions were found to be the same as for direct membrane solvent extraction (pH: 1.5 and D2EHPA concentration: 15%). An increase in the separation efficiency of HREEs and a decrease in the separation of LREEs were observed in the case of MSX with pre-concentration. In sum, HREEs could be separated with higher purity by applying NF concentration before membrane solvent extraction.
Recovery of water and chemicals from textile wastewater with ceramic membranes

(Graduate School, 2021-12-17) Ağtaş, Meltem ; Koyuncu, İsmail ; 501142702 ; Environmental Sciences Engineering and Management

Decreased water resources in our world necessitate the treatment and reuse of polluted water. Water recovery is of vital importance, both in terms of sustainability and economy, especially in industries that consume large amounts of water. One of the industries that consume a high amount of water is the textile industry. In the textile industry, 0.06-0.40 m3 water/kg product is used according to literature. In parallel with the amount of water used in the processes in the textile industry, a high amount of wastewater is generated. These wastewaters are known to contain high COD, different dyes, heavy metals, etc. For this reason, it is not possible to discharge these wastewaters into the environment without proper treatment. Many traditional methods for the treatment of textile wastewater such as coagulation flocculation, activated carbon adsorption, ozonation and biological treatment are used. However, these methods cannot meet strict discharge limits or are not economically viable. Therefore, membrane processes come to the fore in textile wastewater treatment since they are recommended for textile wastewater treatment in the BAT (Best Available Techniques) reference document. As a result of textile wastewater treatment with membrane processes, high-efficiency treatment is provided and the treated wastewater can have the potential to be reused. Polymeric membranes are generally preferred in treatment processes. However, since textile wastewaters have high temperatures and extreme pH values, the use of polymeric membranes is not suitable. The textile industry produces wastewater with temperatures that can go up to 90-95 °C. Generally, wastewater must be cooled down before membrane treatment. For efficient treatment, membranes have to be thermally stable; most polymeric membranes tend to degrade at high temperatures and therefore, they are not suitable for hot wastewater treatment.Therefore, the use of ceramic membranes in the treatment of textile wastewater is a viable method. Besides, when ceramic and polymeric membranes are compared, it can be said that ceramic membranes are having more advantageous in terms of high thermal, mechanical, and chemical stability, well-defined pore size distribution, and high flux. In this thesis, a comprehensive study was carried out on the pilot-scale water and chemical recovery using ceramic membranes from real textile wastewater and the development of halloysite nanotube doped membranes for the treatment and recovery of real textile wastewater. First, a pilot-scale ceramic ultrafiltration/nanofiltration system was operated for hot water recovery by treating real textile wastewater in a selected textile factory. Later, in the same facility, real textile wastewater with caustic content was used in order to make chemical recovery. Based on the successful results of these studies, after it was proven that water and chemical recovery can be made with ceramic membranes, halloysite nanoclay added membranes were produced in order to make this process more economical, and treatment trials were carried out with real wastewater from the same facility and important results were obtained.
Critical evaluation for nitrogen removal performance of a stereotype activated sludge system under dynamic process conditions

(Graduate School, 2021-12-28) Bodur, Minel ; İnsel, Güçlü Hayrettin ; 501181724 ; Environmental Sciences Engineering and Management

In recent years, with the increasing population and the effects of global warming, the design, construction, and operation of domestic and urban wastewater treatment plants are carried out considering the treatment steps that provide nutrient removal. The most suitable treatment alternative to remove nutrients from wastewater in terms of applicability and cost are determined to be Biological Nutrient Removal processes. Because of the need for biological nutrient removal, stress caused by the nutrients and organic matter on receiving water environments are reduced and active sludge systems gain more and more attention moving forward. As widely known, highly complex biological reactions occur in activated sludge systems and although stable state conditions are generally used to simplify design calculations, active sludge systems operate under dynamic conditions. This indicates that input wastewater characterization as well as the inlet flow, various environmental factors (temperature, precipitation, etc.) and operating conditions vary depending on time. Therefore, various modeling tools are used to understand the treatment system more efficiently. With the modelling tools, it is possible to comprehend system dynamics and determine the rehabilitation, refurbishment and expansion requirements of existing treatment plants, while for the new plants, plant design can be optimized considering modeling outputs. Additionally, data from pilot-scale reactors can be evaluated through models and used to predict full-scale plant performance. To reflect the actual conditions at wastewater treatment plants, process simulators which provide guidance on determining the design principles of wastewater treatment plants, creating automation scenarios, choosing equipment, and evaluating process performance for both wastewater and sludge units, are used. The main purpose of this thesis is to evaluate the use of oxidation ditch reactors in series in terms of nitrification and denitrification processes and to model the actual behavior of an Oxidation Ditch (OD) system operated by following the pre-denitrification principles using input wastewater data collected from an urban wastewater treatment plant in the Marmara Region (Istanbul, Turkey) under dynamic conditions. Sumo software was used to model and simulate the wastewater treatment plant under dynamic conditions and the treatment efficiency of the plant in terms of nitrogen removal was examined. This thesis mainly focuses on nitrogen removal under dynamic conditions in a municipal wastewater treatment plant that employs four oxidation ditches located upstream of Bio-P tanks and operated in series. Although simultaneous nitriding denitrification principles apply to plant configuration due to oxidation ditches, the treatment plant is operated as a conventional active sludge system and considers pre-denitrification principles, which the first oxidation ditch is operated under anoxic conditions. The second oxidation ditch in the plant is operated under anoxic and aerobic conditions by controlling the diffusers (on/off), while the remaining two oxidation ditches are continuously aerated by the diffusers located at the bottom of the tanks and operated under aerobic conditions. In this context, a dynamic simulation was carried out using Sumo software for the entire oxidation ditch system. Bio-P tanks and final sedimentation tanks were included in the model to ensure system integrity, but only the nitrogen removal efficiency of oxidation ditch reactors was examined within the scope of this thesis. Modeling and simulation results confirmed that the minimum nitrate production rate occurred in the first oxidation ditch due to lack of aerobic environment. It was also examined that the nitrate recirculated from the fourth oxidation ditch to the first oxidation ditch was consumed within this first reactor. Hence, transfer of recirculated nitrate to the second reactor does not occur. Additionally, it was confirmed by the modelling studies that nitrate is consumed within the first reactor only at rates of the recirculated nitrate. Even if the second OD reactor is operated under anoxic conditions to provide denitrification for the recirculated nitrate, the volume of the first oxidation ditch cannot be used efficiently, because the recirculated nitrate from the fourth OD to the first OD is very low due to simultaneous nitrification denitrification occurs in the remaining reactors. In addition, results confirmed that the highest nitrate consumption rate was achieved within the first reactor, while this is followed by the second, third and fourth reactors, respectively. Nitrate production and utilization rates were determined through model outputs, which were very close in the second oxidation ditch due to operating conditions and creating both anoxic and aerobic zones, while in the third and fourth reactors, the difference between these rates increases due to decreased anoxic volume. Considering the information obtained from the modeling studies, it can be stated that the system is divided into two parts as the first oxidation ditch reactor and the remaining tanks (OD-2, OD-3 and OD-4). This is because nitrate can be removed from wastewater in OD-1 reactor only at a rate and an amount of the recirculated nitrate, which is determined to be low due to simultaneous nitrification denitrification occurred within the remaining OD reactors. Hence, the first oxidation ditch reactor volume, operated under anoxic conditions to provide denitrification, is not used effectively, and does not fit for purpose. Therefore, it was recommended that the optimization of the system could be achieved by operating four oxidation ditches in parallel with the principles of simultaneous denitrification nitrification. In addition, it is envisaged that this will also provide flexibility to plant operators in case of maintenance works etc., and the treatment system can be operated without interruption even if one of the tanks is out of operation. It may also be beneficial to select simpler and more efficient treatment systems for the plant configurations to prevent such treatment complications in the future.
Valorization of olive mill effluent with oleaginous Yarrowia lipolytica

(Graduate School, 2021-12-28) Perver Ceylan, Gamze ; Altınbaş, Mahmut ; 501181720 ; Environmental Sciences Engineering and Management

More than 90% of world olive oil production takes place in Mediterranean countries. Therefore, the olive mill industry has an enormous role in their economy. However, due to the high amount of water requirement of olive oil production which depends on the preferred oil extraction method, a huge amount of wastewater origins from the olive mill industry which has adverse effects on land, aquatic, and air due to its high polluting structure in terms of organic and phenolic contents. For this reason, olive mil effluent (OME) must be treated in an appropriate way not only due to its flow rate but also since it contains a high concentration of pollutants. Treatment of wastewater should be carried out with the approach of valorization of wastewater during treatment. The sustainable energy requirement is an urgent need due to the dramatic increase in global energy consumption. The predictions indicate that the energy reserves of fossil fuels are not sufficient to meet the increasing future energy demand. What is more, due to the increment of fossil-based fuel, its adverse effects on the environment such as global climate change, deterioration of the ecological balance increase day by day. These negativities have turned the direction of scientific research to the search for clean and sustainable energy sources. Biodiesel is known as a non-toxic, sustainable, and biodegradable carbon source. These specialties provide biodiesel to be an alternative energy source to fossil fuels. Biofuels are produced from biological materials like not only plants or raw materials produced in many different sectors such as forestry or agriculture as a resource, but also some microorganisms such as yeast, algae, etc. Some yeast species have the ability to grow on OME and store extra lipid in their body while metabolizing the organic matter of OME to value-added products such as enzymes and organic acids. The previous studies say that the oleaginous yeast species Yarrowia lipolytica (Y. lipolytica) is capable of lipid accumulation up to 70%. Therefore, OME can be valorized by Y. lipolytica in this view while eliminating its pollution load. Besides, to compete with the conventional energy source in terms of energy yield, economic feasibility, and sustainability, lipid production from OME by using Y. lipolytica needs to be optimized. In this study, optimization of the satisfactory conditions for Y lipolytica to ensure maximum growth and lipid productivity on OME was aimed. Y. lipolytica was cultured in different mediums that contain OME in different concentrations, with/without ammonium and/or yeast extract addition to determine the optimum conditions for growth, and also lipid productivity. In addition to this, pollutant removal efficiencies were evaluated. In all trials, the YPD medium was also used for cultivation as a witness. The pH value of all the mediums was adjusted to 5.8±0.1 before cultivation. During cultivation, the growth of Y. lipolytica was monitored by OD600 measurement continuously. Before cultivation and after cultivation, conventional parameters COD, TKN, NH3-N, TP, VSS were measured. Furthermore, protein, carbohydrate, lipid composition, and FAME composition determinations were conducted. The maximum COD removal efficiency was achieved in the mediums containing 40% OME with ammonium or yeast extract addition with a 77±2% ratio while this ratio was 64±4% in the YPD medium. The average TKN removal efficiency was 51% in the OME mediums. On the contrary, this value was 25±4% in the YPD medium. The maximum TKN removal efficiency was achieved in the 100% OME mediums with yeast extract addition reactors as 78±2% ratio. What is more, the NH3-N removal efficiency of all media was 62% on average. While maximum and minimum ratios were 79±6% and 46±3.5% respectively. The average NH3-N removal ratio was 76±4% in the YPD medium. When ortho-p removal performance was examined, it can be said that the average removal efficiency was 65% in the OME mediums. This value was 87±5% in the YPD medium. The ortho-P removal performance of the 70%-100%+N, 100% OME in different COD/N ratios, and 100% OME with different yeast extract addition batches was higher than the average of all the other reactors while the maximum ortho-P removal efficiency was observed in this mentioned sets as 87±5%. The maximum net VSS value was observed as 7.2±0.5 g/L in 100 % OME with COD/N:75 medium. While average net VSS values were 7.5±0.5 g/L in YPD mediums. The average lipid value of the biomass obtained from OME mediums was 32.9%±1.6 while this value varied between 17.2%±3.6 – 59.7 %±1.3 as a minimum and maximum values respectively. The average lipid value of the biomass cultured in the YPD medium was 25.9±0.5%. The best lipid content was obtained in 100% OME mediums with no addition. It was observed that 100% OME medium without any dilution is appropriate for lipid accumulation of Y. lipolytica. Then it was followed by nitrogen-limited media with different COD/N ratios. Since the original 100% medium was nitrogen-limited with COD/N = 118 ratio, the results were mutually supportive. Although nitrogen deficiency has a negative effect on microbial growth, it triggers lipid storage capacity. The experimental results support this information. Growth of the Y. lipolytica was increased in the trials enriched with ammonium. On the contrary, the maximum lipid accumulation was achieved in the cultured from under the stress condition medium in terms of nitrogen. The produced net biomass in volatile suspended solid concentration, and lipid storage ratio of the bio culture grown on all the OME mediums were examined. In this view, both produced biomass, and lipid storage was quite satisfactory in the COD/N:75 mediums. The maximum lipid yield in terms of sufficient biomass and lipid accumulation was achieved in the COD/N mediums with 7.2±0.5 g VSS/L biomass and 49.7±1.7% lipid content. These results showed that Y. lipolytica has the ability to grow on the OME and store a sufficient amount of lipid while metabolizing the OME. FAME compositions were examined. The dominant FAME species were C18:1 and C16:1. Addition to this, C18:0, C16:0, C14:0, C15:1, C17:0, C17:1, C18:2, C18:3, C20:0, C20:1, C21:0 was also observed in a small portion. It can be said that for all trials of OME mediums, the composition of saturated fatty acid (SFA) is lower than the unsaturated fatty acids (MUFA + PUFA). The maximum SFA obtained from OME mediums was 35±1.5%. Furthermore, the total ratio of MUFA and PUFA produced in the OME mediums varied between 65% to 96% with an average value of 86%. Unsaturated fatty acid produced in YPD medium was averagely 96% which are not efficacious results. However, even the results were unqualified regarding the desired biodiesel quality, these results were in the same way as the previous studies conducted with Y. lipolytica and/or OMEs in the literature. Overall, after all the evaluations, it can be inferred that even though the suitability of OME for growth of Y. lipolytica in a sufficient way was proved, the obtained fatty acid from the studied OME mediums has not satisfactory quality in terms of the biodiesel usage. To improve biodiesel quality, further studies may be conducted.
Kentsel katı atık düzenli depolama tesisi sızıntı suyunda Yarrowia lipolytica'nın çoğaltılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Karşit, Sare ; Altınbaş, Mahmut ; 775676 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı

Dünya'da her yıl iki milyar tondan fazla katı atık üretilmektedir. Artan nüfus ve yaşam standartları arasındaki dengenin sürdürülebilir bir seviyede tutulabilmesi, toplulukların refahı ve çevresel sağlığımız için üretilen katı atığın bertaraf, geri dönüşüm ve kazanım süreçleri büyük önem taşıyan konulardan biridir. Kentsel katı atık yönetimi, geri dönüşüm, yakma, atıktan enerjiye dönüştürme, kompostlaştırma veya düzenli depolama yöntemlerini içermektedir. Dünya çapında birçok belediye tarafından katı atık bertarafı için en çok tercih edilen yöntem düzenli depolamadır. Katı atık düzenli depolama sahalarında, atıkların sahip olduğu nem oranı ve lokasyon etkisi ile depolama alanına düşen yağış miktarına bağlı olarak sızıntı suyu oluşumu görülmektedir. İçeriğinde çözünmüş organik maddeler, inorganik bileşikler, krom (Cr3+), nikel (Ni2+), bakır (Cu2+), çinko (Zn2+), kadmiyum (Cd2+), cıva (Hg2+) ve kurşun (Pb2+) gibi ağır metaller ve ksenobiyotik organik bileşikleri barındırması sebebi ile çevresel açıdan büyük ölçüde problem oluşturan sızıntı suyunun arıtılması gerekmektedir. Günümüzde enerjinin sürdürülebilir yöntemler ile elde edilmesi ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Son on yılda, mevcut enerji talebini karşılamak ve aynı zamanda çevresel bozulmayı azaltmak amacıyla biyokütle bazlı biyoyakıtların üretimine olan ilgide büyük bir artış olmuştur. Daha önceleri, biyodizel üretimi için bitkisel yağlar ve hayvansal yağlar kullanılmasına karşın günümüzde mikroorganizmalardan elde edilen lipid gibi yenilenebilir kaynaklar, gelişen biyodizel endüstrileri için büyük ilgi görmektedir. Hammadde maliyetini en aza düşürmek amacıyla farklı çalışmalar yürütülmektedir. Farklı atıksu kaynaklarında yapılan önceki çalışmalara göre, Y. lipolytica lipid depolama özelliğine göre en çok tercih edilen mikroorganizma türüdür. Bu çalışmada, Y. lipolytica'nın sızıntı suyunda yetiştirilerek maksimum büyümesinin sağlanması amacıyla optimum ortam koşullarının belirlenmesi ve aynı zamanda sızıntı suyunun kirlilik gideriminin sağlanması amaçlanmıştır. Genellikle biyolojik arıtma sistemlerinde gözlendiği gibi fosfor limitasyonu biyolojik çoğalmanın kısıtlayıcı olduğu bir konudur. Y. lipolytica'nın mikrobiyal büyümesinde de fosfat limitasyonuna rastlanması sebebiyle bu çalışmada sızıntı suyu ortamına fosfat ilavesinin etkileri incelenmiştir. Y. lipolytica, mikrobiyal büyümesi için optimum ortam şartlarının belirlenmesi amacıyla fosfat kaynağı olarak H3PO4 ve K2HPO4 ilaveli/ilavesiz ve maya özütü ilaveli/ilavesiz farklı konsantrasyonlarda sızıntı suyu içeren besi yerlerinde yetiştirilmiştir. Ek olarak, sızıntı suyunda bulunan kirleticilerin giderim verimleri de değerlendirilmiştir.
Kimyasal oksijen ihtiyacı deşarj limitlerinin sağlanmasında inert ve mikrobiyal ürünlerin rolü : Organize sanayi bölgesi örneği

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Kılıçarpa, Ayça ; İnsel, Güçlü ; 769461 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Programı

Atıksularda biyolojik olarak arıtılabilirlik özelliği açısından oranları çok geniş aralıkta değişebilen organik maddeler bulunmaktadır. Endüstriyel atıksularda, atıksu karakterizasyonunun doğru olarak yapılmaması, diğer bir deyişle organik madde bileşenlerinin doğru bir şekilde saptanmaması, arıtılabilirlik deneylerinin sonuçlarının yanlış yorumlanmasına ve deşarj kriterlerinin sağlanmasında problemlere yol açabileceğinden büyük önem arz etmektedir. Endüstriyel atıksu arıtma tesisi çıkış atıksuyundaki Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) parametresi deşarj standartlarının sağlanması açısından önemli bir yere sahiptir. Sadece toplam KOİ veya çözünmüş KOİ'nin tespit edilmesi yeterli olmayabilir. Çıkış atıksuyunda organik maddelerin biyolojik olarak parçalanabilirliğinin tespitinde KOİ'nin biyolojik olarak ayrışabilen kısmının ve inert KOİ bileşenlerinin tespit edilmesi gerekmektedir. Çevre biyoteknoloji alanındaki son gelişmelere ve modelleme alanındaki ilerlemeler sayesinde, tesislerin tasarım aşamasında arıtma verimlerinin hesaplanmasında özellikle inert ve yavaş ayrışan organik madde bileşenlerinin miktarlarının ve toplam organik maddeye oranının doğru belirlenmesi, kolay ayrışabilir organik madde kinetiğinden daha önemli bir hale gelmiştir. Bu gelişmeler modelleme anlayışına da yansımış ve arıtma kinetiğinin substrat ve biyokütleden oluşan iki bileşenli matematik modeller ile ifade edilmesi son yıllarda geçerliliğini yitirmiş ve günümüzde çok bileşenli modelleme yaklaşımları uygulanmaya başlamıştır. Bu yaklaşıma göre atıksu karakterizasyonunun biyolojik olarak ayrışamayan, yavaş ayrışan ve hızlı ayrışan organik madde bileşenlerini içerecek şekilde yapılması ve tasarımda kullanılacak olan stokiyometrik ve kinetik parametrelerin doğru belirlenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada kimya kategorisinde yeralan bir organize sanayi bölgesi (OSB) atıksu arıtma tesisinin giriş atıksu örneği üzerinde çok bileşenli modellemeye imkan tanıyacak karakterizasyon yaklaşımı içinde, konvansiyonel atıksu karakterizasyonunun belirlenmesini, inert, yavaş ve hızlı ayrışan organik madde bileşenlerinin, kinetik ve stokiyometrik katsayıların deneysel yöntemler ile saptanmasını ve elde edilen bulgular yardımı ile karbon giderimine yönelik bilgisayar destekli modelleme çalışmalarını içermektedir. Ayrıca, elde edilen veriler yardımıyla tabi olunan deşarj limitlerinin sağlanmasında çözünmüş inert ve mikrobiyal ürün oluşumunun etkisinin değerlendirilmesini de kapsamaktadır. Mevcut atıksu arıtma tesisine 182 – 1761 m3/gün aralığında debi gelmekte olup ortalama 1014 m3/gün değerini almıştır. Endüstriyel atıksuların biyolojik olarak arıtılabilirliğinde önemli bir husus reaksiyon sonunda geriye kalan inert organik madde miktarıdır. İncelenen OSB atıksularında biyolojik arıtma sonrasında geriye kalan çözünmüş (arıtılamayan) inert organik madde konsantrasyonu %6-8 arasındadır. Bu tez kapsamında; birinci bölümde konunun önemi ve amacı hakkında bilgi verilerek yapılan çalışmanın kapsamı anlatılmıştır. İkinci bölümde konu özelinde literatürde yer alan bilgiler özetlenirken üçüncü bölümde ise çalışmaya konu mevcut endüstrinin tanıtımına ve materyal/metod bilgilerine yer verilmiştir. Dördüncü bölümde, deneysel ve modelleme çalışmalarının değerlendirilmesi yapılmış ve son olarak, beşinci bölümde genel sonuçlar ve öneriler sunulmuştur.
Hazır beton, parke taşı ve bordür taşı üretiminde yaşam döngüsü değerlendirmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Nurhat, Eda ; Babuna Germirli, Fatoş ; 765638 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı

Bu çalışmada hazır beton, parke taşı ve kaldırım taşının yaşam döngüsü değerlendirmesi incelenerek bu ürünlerin çevreye olan etkilerinin belirlenmesi, gelecekte bu ürünlerin çevresel etkilerinin azaltılması için odaklanılması gereken hususların belirlenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada Türkiye'de bulunan bir hazır beton tesisinden hazır beton üretimi, parke taşı üretimi ve bordür taşı üretimi hakkında veriler toplanmıştır. Tesiste hazır beton üretimi tek bir prosesten, parke taşı üretimi ise hazır beton üretimi, parke taşı üretimi, cilalama ve ambalajlama proseslerinden son olarak bordür taşı üretimi hazır beton üretimi, bordür taşı üretimi ve ambalajlama proseslerinden oluşmaktadır. Hazır beton üretimi prosesinde ham maddeler, su ve kimyasal katkı maddesi istenilen beton tasarımına bağlı olarak belirli oranlarda mikserlerde karıştırılarak hazır beton elde edilir. Hazır beton eğer beton yapı elemanı olarak kullanılmayacaksa transmikserlere doldurularak ilgili tesise taşınır. Beton yapı elemanı olarak kullanılacaksa ilgili beton yapı elemanının yapılacağı makinelere hareketli kovalarla taşınır. Bu çalışmada beton yapı elemanı olarak 165 mm x 200 mm x 60 mm boyutlarında parke taşı ve 120 mm x 300 mm x 700 mm boyutlarında bordür taşı üretimi ele alınmıştır. Parke taşı üretiminde hazırlanan beton hareketli kovalarla parke taşı üretim makinesine taşınır. Kalıp yardımıyla üretilen parke taşları prizini almaları için raflara kaldırılır. Prizini alan parke taşları cilalanır. Daha sonra ambalajlanarak stok sahasında sevkiyata hazır halde bekletilir. Benzer şekilde bordür taşı üretimi için hazırlanan beton hareketli kovalarla bordür taşı üretim makinesine taşınır. Kalıp yardımıyla bordür taşı üretilir. Prizini alması için raflara alınan bordür taşları daha sonra ambalajlanarak stok sahasında sevkiyata hazır bir şekilde bekletilir. Tesiste üretilen bu üç farklı ürün (hazır beton, parke taşı ve bordür taşı) için yaşam döngüsü değerlendirmesi yapılmıştır. Bu çalışmada hazır betonunun yaşam döngüsü değerlendirmesinde fonksiyonel birim 1 m3 hazır beton olarak seçilip sistem sınırlarına ham maddenin çıkarılması, ham maddenin tesise taşınması, hazır beton üretimi ve trasmikserlerin tesise geldiklerinde yıkanması dahil edilmiştir. Parke taşının yaşam döngüsü değerlendirmesinde fonksiyonel birim 1 m3 beton parke taşı olarak seçilip sistem sınırlarına ham maddenin çıkarılması, ham maddenin tesise taşınması, parke taşı üretimi, parke taşlarının cilalanması ve ambalajlanması dahil edilmiştir. Bordür taşının yaşam döngüsü değerlendirmesinde fonksiyonel birim 1 m3 bordür taşı olarak seçilip sistem sınırlarına ham maddenin çıkarılması, ham maddenin tesise taşınması, bordür taşı üretimi ve ambalajlanması dahil edilmiştir.
Türkiye'de yerli kömür yakıtlı büyük ölçekli termik santrallerin kül atıklarının yönetimi ve çimento üretiminde kullanımının ekonomik analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Özçelik, Kadir ; Arıkan, Osman Atilla ; 771656 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı

Termik santraller, enerji üretiminde yüksek paya sahip tesislerdir. Kömür, termik santrallerde elektrik üretiminde yaygın olarak kullanılan başlıca fosil yakıtlardan biridir. Yakıt olarak kömür kullanan termik santrallerde, yakma işlemi sonucunda ısı ve elektrik üretimi yanısıra kül atıkları oluşmaktadır. Kül atıkları olası olumsuz çevresel etkilerinin yanında ciddi miktarda oluşması nedeniyle dikkat çeken ve araştırılan bir konu olmuştur. Uluslararası Enerji Ajansı Temiz Kömür Merkezi (IEA, CCC), kül atıklarının kaynak olarak görülebileceğini ve kömür yakma ürünleri olarak adlandırılabileceğini belirtmektedir. Kül atıklarının yönetiminde yeniden kullanım, geri dönüşüm, geri kazanım ve bertaraf gibi farklı yöntemler uygulanmaktadır. Atık hiyerarşisine göre öncelikli tercih edilen yöntem kül atıklarının yeniden kullanımı, geri dönüşümü ve geri kazanımı olmalıdır. Ancak bunun mümkün olmadığı durumlarda kül atıkları çevresel etkileri en aza indirecek şekilde bertaraf edilmektedir. Türkiye'de kül atıklarının yönetimine yönelik yapılacak çalışmalarda, kül atıklarının kaynak olarak değerlendirilebileceğinin göz önünde bulundurulması ve bu kapsamda daha fazla çalışma yapılması gerekmektedir. Kül atıkları uçucu kül, cüruf ve alçıtaşı karışımını temsil etmektedir. Uçucu kül kararlı ve uygun fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olması nedeniyle, külün kullanımı ile ilgili çalışmaların çoğu uçucu kül üzerine odaklanmaktadır. Uçucu külün farklı amaçlarla kullanıldığı uygulamalar vardır. Bazı uygulamalarda fiziksel özellikleri için, bazı uygulamalarda ise kimyasal özelliklerinden dolayı tercih edilmektedir. Uçucu küller, puzolanik özelliklerinden dolayı bağlayıcı olarak kullanılabilen malzemelerdir. Bu özelliğinden dolayı özellikle inşaat sektöründe çimento ve beton katkı maddesi olarak yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Türkiye'de; 1960'lı yıllarda hidratasyon ısısını azaltmak için farklı baraj inşaatlarında uçucu kül kullanılmasına karar verilmiş ve Türk Standartları Enstitüsü uçucu kül (TS 639) ve uçucu kül çimento (TS 640) standartlarını hazırlamış ve yayınlamıştır. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü (DSİ)'nün baraj uygulamaları dışında Karayolları Genel Müdürlüğü (KGM) bazı köprü ve yol inşaatlarında deneme amaçlı uçucu kül kullanmıştır. Geçmişte Türkiye'de uçucu kül kullanımı bu tür uygulamalarla sınırlı kalmıştır. Ancak son yıllarda özellikle hazır beton endüstrisinin gelişmesi ve Avrupa'dan uyarlanan yeni çimento ve beton standartları, çimento ve beton endüstrilerinde uçucu küle olan ilgiliyi arttırmıştır. Hazır beton sektöründe yıllık yaklaşık 1-1.5 milyon ton uçucu kül mineral katkı olarak üretimde kullanılmaktadır. Bununla birlikte çimento üretiminde kullanılan uçucu kül miktarına ait bir bilgi literatürde bulunamamıştır. T.C. Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Çimento Sektörü Raporu'na, göre 2020 yılında ~77 milyon ton çimento üretilmiştir. Ancak uçucu kül katkılı portland çimento oranının %1,25 olduğu ve bunun da büyük çoğunluğunun ihraç edildiği bilinmektedir. Buna göre çimento üretiminde yıllık yaklaşık 1 milyon tona yakın uçucu kül kullanıldığı varsayımı yapılabilir. Uçucu kül çimento üretiminde yalnızca portland çimentolarda kullanılmamaktadır. Ayrıca portland kompoze ve kompoze çimentoda da kullanılabilmektedir. Portland kompoze çimento üretimi toplam çimento üretiminin yaklaşık %25'i kadar olduğu bilindiğine göre yaklaşık 19,3 milyon ton portland çimento üretimi uçucu kül kullanımı için büyük bir potansiyel oluşturmaktadır. Örneğin, Bursa Çimento A.Ş. tarafından Kütahya bölgesinde çimento talebini karşılamak üzere Kütahya Karıştırma ve Paketleme Tesisi devreye alınmış olup, tesiste Bursa'da üretilen ve buraya getirilip stoklanan çimento, Seyitömer-Tunçbilek-Orhaneli Termik Santrallerinden getirilen uçucu kül ile karıştırılarak, katkılı çimento üretimi gerçekleştirilmektedir. Ayrıca Soma Termik Santralinden çıkan külün yaklaşık 270.000 ton/yıl kadarı özel kuruluşlara satılıp, çimento karışımında kullanılarak ekonomiye kazandırılmaktadır. Kül atıklarının özellikleri ve sınıflandırılması, kül atıkları yönetimine dair uluslararası ve ulusal mevzuat, kül atıklarının kullanım alanları ile bertarafı ve çevresel etkilerinin de özetlendiği bu çalışmada, Türkiye'de bulunan yerli kömür yakıtlı 200 MW üzeri kurulu güce sahip 15 termik santralin kül atıklarının yönetimi ortaya konulmuştur. Bu termik santrallerden uçucu kül özelliklerine ulaşılan 10'unda oluşan uçucu küllerin çimento üretiminde kullanımı değerlendirilmiş, kullanımı uygun bulunan 5'i için ekonomik analiz (Senaryo 1, mevcut durum senaryosu; kül atıklarının tamamının mevcut durumda uygulanan yönetimine (depolamaya) devam etmesi; Senaryo 2, uçucu kül atıklarının çimento üretiminde kullanımının değerlendirilmesi) yapılmıştır. Türkiye'de yılda 122,7 ton kömür yakılmaktadır. Yakılan kömürün yaklaşık ~82,2 tonu yerli kömür (linyit ve taş kömürü) olup, yerli kömür yakan termik santrallerden ~17,2 milyon ton kül atığı oluşmaktadır. TUİK verilerine göre Türkiye'de 2018 yılında ~23,3 milyon ton, 2020 yılında ~19,4 milyon ton kül atığı oluşmuştur. Oluşan kül atıklarının ~%85'i kül depolama sahalarında depolanmış, ~ %13'ü lisanslı atık arıtma tesislerine satılmış/gönderilmiş veya maden ve taş ocaklarının doldurulmasında kullanılmıştır. Kalan ~%1-2'lik kısmı ise tehlikeli atık olarak veya diğer bertaraf metotları ile bertaraf edilmiştir. Uçucu külün kullanımı uygun olan 5 termik santralde kül atıkları yönetiminin mevcut haliyle (depolamayla) devam etmesi halinde (Senaryo 1) transfer işlemleri için ilk yatırım maliyeti toplamda ~70,2 milyon $, depolama alanı ilk yatırım maliyeti toplamı ~175,5-439,1 milyon $ aralığında, ilk yatırım maliyetlerinin toplamı ise ~245,7-509,3 milyon $ aralığında hesaplanmıştır. Yıllık transfer maliyeti toplamı ~19,3 milyon $ ve depolama alanı işletme maliyeti toplamı ~47,6 milyon $ olmak üzere, tüm tesislerin toplam işletme maliyeti ~66,9 milyon $'dır. Aynı 5 termik santralin uçucu küllerinin kullanımının değerlendirilmesi (Senaryo 2) halinde transfer ilk yatırım maliyeti toplamda ~48,2 milyon $, depolama alanı ilk yatırım maliyeti toplamı ise ~127,3-317,9 milyon $ aralığında, ilk yatırım maliyetlerinin toplamı ise ~175,9-366,5 milyon $ aralığında hesaplanmıştır. Yıllık transfer maliyeti toplamı ~14,6 milyon $ ve depolama alanı işletme maliyeti toplamı ~34,4 milyon $ olmak üzere, tüm tesislerin toplam işletme maliyeti ~49 milyon $'dır. Kül atıkları yönetiminin mevcut haliyle devam etmesi hali için (Senaryo 1) kül yönetimi maliyeti 16 ila 23 $/ton iken, termik santrallerin uçucu küllerinin kullanılması halinde (Senaryo 2) 1 ila 19 $ aralığında değişmektedir. Senaryo 1'de TS-4'te 16-20 $/ton, TS-15'te 16-20 $/ton, TS-7 19-23 $/ton, TS-11'de 19-23 $/ton ve TS-13'te ise 19-23 $/ton olan kül atığı yönetim maliyeti, Senaryo 2'de sırasıyla 7-10 $/ton (%50-56 azalma), 1-3 $/ton (%85-94 azalma), 16-19 $/ton (%16-17 azalma), 11-14 $/ton (%39-42 azalma) ve 3-5 $/ton (%78-84 azalma)'a kadar düşmüştür. Sonuçlar, uçucu külün kullanımının termik santrallerin kül yönetim maliyetlerini azaltacağını göstermektedir. Bunun yanısıra bertaraf edilmesi gereken kül atıkları miktarındaki azalma sayesinde olası çevresel etkiler de engellenmiş olacaktır. Ayrıca hem çimento üretimi için hammadde kullanımı azaltılacak hem de bu hammaddelerin çıkarılması, ürün haline getirilmesi vb. dolaylı emisyonların da önüne geçilecektir.
Hava kaldırmalı reaktörde yarrowia lipolytica ile lipid üretimi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Özkan, Ata Ege ; Altınbaş, Mahmut ; 744761 ; Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı

Günümüzde, petrol, kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtların hızla büyüyen sanayi sektörlerinde yaygın bir şekilde kullanımı sonucu global düzeyde enerji tüketiminin artması ve enerji ihtiyaçlarının gelecekte de artacağı tahmini, fosil yakıt rezervlerinin giderek azalması, küresel iklim değişikliği ve artan çevre kirliliği nedenleri ile alternatif enerji kaynağı oluşturmak; enerji sistemlerinin sürdürülebilirliğini sağlamak açısından acil bir ihtiyaçtır. Biyodizel, global enerji ihtiyaçlarını karşılayabilecek ve petrole alternatif olabilecek bir enerji kaynağı olarak düşünülebilir. Biyodizel, biyokütlenin hücre içi yüksek oranda lipit depolama özelliği sonucu oluşan Tek Hücre Yağlarının (THY) transesterifikasyon gibi uygun dönüşüm teknikleri uygulanması sonucu üretilebilir. Ancak biyodizel kullanımının sürdürülebilir olması için, kalite ve ekonomi açısından petrolle kıyaslanabilir olması gerekmektedir. Bu şartları sağlamak için, THY üretim proseslerinin optimize edilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda, yağlı maya türü olan Y. lipolytica'nın, yarı kesikli ve kesikli biyoreaktör işletme stratejileriyle, YPD besiyeri beslenmesi sonucundaki çoğalma ve lipit üretim veriminin optimizasyonu ve farklı atıklarla karşılaştırılması; projenin asıl amacını oluşturmaktadır. THY'nin lipit üretim veriminin optimize edilmesi ile maliyetin azaltılması ve böylece ticari ürün olarak piyasada yer alması beklenmektedir. THY üretiminin işletim maliyeti büyük oranda hammadde temininden ve reaktör işletiminden kaynaklanmaktadır. Atık ve atıksu akımları yüksek nütrient içeriğinden dolayı yağlı mayaların beslenmesi için ucuz ve uygulanabilir bir çözümdür. Atık ve atıksu akımlarının geri kazanılabilir değerli bileşim içeriğine rağmen, heterojen yapısından dolayı stabil olmaması biyokütle büyümesi sırasında istenmeyen bir durum olacaktır. Bu nedenle, atık çözünürlüğünü arttırmak ve proses stabilizasyonunu sağlamak için, karanlık fermentasyon (karbonhidratların, ışık yokluğunda anaerobik olarak ayrıştırılarak büyük oranda asetat ve bütirat salınımı) ve ön arıtma işlemleri (termal olarak, kimyasal olarak ve mikrodalga ile) uygulanmıştır. Bu tez çalışmasında, Y. lipolytica ile kullanılan akım sentetik YPD medyasıdır ve kentsel organik atık (karbonhidrat içeriği yüksek), zeytin karasuyu, sızıntı suyu (karbon ve azot içeriği yüksek) ve melas akımlarının gerekli parametlerini ön görmek amacıyla kullanılmıştır. İntraselüler olarak lipit üretiminin optimizasyonu yapılırken, biyodizel üretimi düşünülerek depolanan lipitin miktarını arttırmak amacıyla farklı parametreler, laboratuvar ölçekli hava kaldırmalı reaktör kurularak, farklı işletme koşullarına denenmiştir ve lipit üretim verimleri incelenmiştir, bunlara ek olarak fizibilite analizi ile sistemin pilot ölçekli kullanımı irdelenmiştir.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri