FBE- Çevre Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/23

Gözat

Çıkarma tarihi ile FBE- Çevre Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Dizinde bir noktaya atla:
  • Öge
    Artık maddelerin ayrışma ve dağılmasının kübik dizilişi damlatmalı bir filtre modeli üzerinde incelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1977) Topacık, Dinçer ; Çataklı, O. Nuri ; 2263 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada, akışkan hareketi ve biyokimyasal olay lar bakımından çok kompleks bir yapıya sahip olan damlat - malı filtrelerde, artık maddelerin yayılması ve ayrışması olayının yeni bir anlayışla etüdü yapılmaktadır. Olayın son derece karmaşık karakteri sebebiyle kübik dizilişli bir model seçilmiş ve nümerik bir metodla çözüme gidilmiştir. Biyokimyasal oksidasyon olayı korumayan maddelerin dispersiyonu şeklinde kendini gösterdiğinden, zaman - kon santrasyon eğrisini bütünü ile veren bir metod üzerinde ça lışılmıştır. Bu bakımdan tez iki ana kısımda toplanabilir s 1. kısımda korunan maddelerin, çeşitli giriş şartla rında dispersiyonu için bilgi sayarla nümerik çözümler ya pılarak dispersiyon eğrileri bir bütün olarak elde edilmiş ve bu eğrilerin şekli üzerine etkiyen faktörler arttırılmış tır. Teorinin verdiği sonuçlar deneylerle karşılaştırılarak arada bir uyum olduğu görülmüştür. IV Damlatmalı filtrelerde korunmayan maddelerin yayıl ması olayı, biyolojik verim, başka bir ifade ile biyokim - yasal reaksiyon hızları ile alakalı olduğundan tezin 2. kısmında bu tür maddelerin dispersiyonu da incelenmiştir. Bu maksatla birinci kısımda incelenen ifadeye bir biyolojik terim ilave edilmiş ve elde edilen son ifadenin sürekli gi riş başlangıç şartı halinde çözümleri yapılmıştır. Elde edilen değerlerin deney sonuçlarına uygunluğu gösterilmiş tir.
  • Öge
    Biyolojik film reaktörlerinin kinetiği üzerine bir araştırma
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1978) Ürün, Halil ; Kor, M. Nevzat ; 2195 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada biyolojik filtrelerin verimlerinin hesabı ile ilgili olan teoriler incelenmiş, özel olarak düzlemsel yüzeyli biyof ilmlerde besi maddesi tüketimini karakter ize eden kısmî türevli diferansiyel denklemin, boyutsuz değişkenlerle ifade edildikten sonra, bazı sı nır şartlar: altında bilgisayar yardımı ile nümerik çö zümü yapılarak bu modelin küresel yüzeyli biyofilmlere tatbik şekli gösterilmiştir. Düzlemsel yüzeyli biyof ilmlerle ilgili teorilerin taneli filtrelere aktarılabilmesi için literatürde bu tip filtreler, özgül yüzeyleri gözönünde tutularak, aynı de rinlikte düzlemsel yüzeyli filtrelere dönüştürülmek sure tiyle hesaplanmakta ise de, her iki tip malzemenin fizik sel özellikleri ve meydana gelen akımın şekli bakımından aralarında büyük farklar vardır. Bu itibarla bu çalışmada, küresel yüzeyli biyofilmlerde besi maddesi tüketimi ve kon santrasyon darılımı hesaplanarak yukardaki kabulün netice leri ile bir karşılaştırma yapılmak amacı güdülmüştür. Olayın son derece karmaşık karakteri sebebi ile hesap kolaylığı ve karşılaştırma imkânı bakımından kübik dizilişli bir filtre seçilmiş ve nümerik bir metodla çö züme gidilmiştir. - VI - Bu filtrenin matematik modeli düşey küre zincir erinden oluştuğundan, kürelerin temas noktalarında tam bir karışım meydana geldiği kabul edilmiş, sistemin biyo lojik verimi bir küre üzerindeki konsantrasyon değişini yardımı ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, düzlemsel yüzeyli bir filt re gibi hesaplanan kübik dizilişli küresel filtrelerin biyolojik verimi ile kıyaslanmış ve geliştirilen teori nin deney neticeleri ile uygunluğu gösterilmiştir.
  • Öge
    Deri sanayii sıvı artıklarının aktif çamur metodu ile tasfiyesinin kinetiği üzerine bir araştırma
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1981) Kalender, Ali ; Kor, M. Nevzat ; 2235 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada,deri sanayii sıvı artıklarının özellikleri ve tasfiye imkânları araştırılmış, "Aktif Çamur" metodu ile tasfiye işleminde çamur yaşı ve havalandırma süresinin etkisi incelenmiş «kinetik katsayı ve sabitelerden yararlanılarak giriş BO1,. yükü ve istenilen çıkış suyu kalitesine göre havalandırma havuzu (Reaktör) hacmini veren abaklar hazırlanmıştır. Birinci bölümde «deri işleme teknikleri hakkında genel bilgi verilerek sıvı artıkların meydana geliş zamanı «yeri ve miktarı, özellikleri, her bir işlem kısmında ve toplam akışda kirlilik yükü, zararla etkileri «tasfiye metodları ve bu konuda önceki yıllarda yapılmış çalışmalar gözden geçirilmiş, aktif çamur metodunun esasları ele alınarak; mikroorganizma çoğalması ve besin (Substrat) kullanılması, aktif çamurun özellikleri, tasfiyeyi etkileyen başlıca faktörler belirtilmiş, tasfiye kinetiğinin temel ifadeleri Michaelis-Menten ve Monod Kinetik modeline göre çıkartılarak verilmiş ve bu ifadelerden yararlanılarak kinetik katsayı ve sabitelerin grafik olarak tayin edilişi gösterilmiştir. İkinci bölümde, Beykoz Deri Fabrikası ana kanal de şarj yerinde inşa edilen savak ve yaklaşım havuzundaki ölçümlerle debi değişimi, ana kanaldan alınan numunelerde yapılan analizlerle kirlilik özelliklerinin 24 saatlik ve 6 aylık değişimi, ana kanal üzerinde kurulan model tesisâe yapılan deneylerle çeşitli imâlat işlemlerinden gelen değişik özellikteki sıvı artıkların 6; 12; 24 saat ve "ön havalandırmalı 12 saat bekletme" halleri II için dengelenmesi incelenmiş, laboratavar ölçekli aktif çamur sisteminde 9 = 3;5;10;15 ve 20 günlük çamur yaşları için yapılan deneylerle çamur yaşının ve uygun çamur yaşı ile çalıştırılan model aktif çamur tesisiyle yapılan deneylerle t =2;% ve 3 saatlik sürelerde havalandırmanın tasfiyeye etkisi araştırılmıştır. Üçüncü bölümde, deney neticelerinin değrelendirilmesi yapılarak; biyolojik yük, çamur yükü ve hidrolik yüklü hesaplanmış, çamur yaşı, çamur yükü, çamur konsantrasyonu ve havalandırma süresine göre tasfiye verimi ve çıkış değerlerinin değişimi grafik olarak gösterilmiş, kinetik katsayı ve sabiteler tayin edilerek diğer sıvı artıklarla mukayesesi yapılmıştır. Kinetik katsayı, sabitelerien ve temel ifadeden yararlanılarak reaktöre bir günde giren B0İ_ miktarı, istenilen B0Î_ tasfiye çıkış değeri ve seçilen çamur konsantrasyonuna göre reaktör hacmini veren abaklar geliştirilmiştir.Bu abaklar kullanılarak Beykoz Deri Fabrikası için nümerik bir uygulama yapılmıştır. Dördüncü bölümde, bu çalışmada elde edilen sonuç lar özet halinde verilmiştir.
  • Öge
    Akışkan yataklı reaktörde biyolojik denitrifikasyon sürecinin incelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1983) Dumlu, M. Gürkan ; Orhon, Derin ; 2198 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Evsel ve endüstriyel kökenli atıksuların, alıcı yüzeysel sulara sürekli ve kontrolsuz boşaltımı, çökelebilir katı maddelerinbiyokimyasal oksijen ihtiyacının ve mikrobiyolojik kökenli kirleticilerin yanında azot ve fosfor gibi mineral besi maddelerinin yarattığı kirliliği gündeme getirmiştir. Bunlardan azot çeşitli formlarıyla, oksijen ihtiyacı, ötröfikasyon sürecini hızlandırma, zehirlilik gibi sorunların kaynağıdır. Azotun arıtılmasında konvangiyonel yöntemlerin yüksek oranlarda verimlilik sağlayamaması, biyo lojik denitrifikasyon sürecini, en önemli seçeneklerden biri olarak güncelleştirmiştir. Bu çalışma, biyolojik denitrifikasyon reaksiyonunun kinetik parametrelerinin hesaplanmasını ve pH, sıcaklık nitrit gibi çevre faktörleri etkilerinin incelenmesini, biyolojik denitrifikasyon sürecinin, yeni bir reaktör tipi seçeneği olan akışkan yataklı reaktörlerde uygulanmasının, kinetik özellikleri ile mühendislik uygulamasında kullanılabilecek tasarım kriterlerinin açı ğa çıkarılmasını amaçlamaktadır. Birinci bölümde, çalışmanın önemi, amacı ve kapsamı açıklanmıştır. İkinci bölümde, biyolojik denitrifikasyon reaksiyonu üzerin de literatürde daha önce yapılmış çalışmalar, mikrobiyoloji, kinetik ve stokiometri, pH, sıcaklık gibi çevre faktörlerinin etkileri kriterlerinden ayrıntılı olarak verilmiştir. Üçüncü bölümde, biyolojik denitrifikasyon sürecinin, askıda çoğalma sistemlerinde, biyofüm çoğalma sistemlerinde çeşitli uygu lamalarına yönelik, deneysel sonuçlar ve tasarım kriterleri, literatür verilerinden derlenmiştir. Dördüncü bölümde, çalışmada kullanılan deney düzenekleri olarak tam karışmalı ve kesikli reaktörler, akışkan yataklı reaktör ve -V- deneysel yöntemler açıklanmıştır. Bu bölümde ayrıca, deneysel verilerin eldesinde kullanılmak üzere, akışkan yataklı reaktöre özgün olarak geliştirilen, biyofilm kalınlığı, biyofilm kuru madde yoğunluğu ve biyokütle konsantrasyonu gibi parametrelerin ölçüm yöntemleri açıklanmıştır. Beşinci bölümde, deneysel bulgular verilmekte ve açıklanmakta dır, tam karışmalı ve kesikli reaktörlerde, askıda çoğalma sistemle rinde, biyolojik denitrifikasyon reaksiyonunun kinetik parametreleri ve optimum pH ortamı bulunmuştur. Reaksiyon üzerinde sıcaklık etkisinin incelenmesi sonucu, akışkan yataklı reaktörün, askıda çoğalma sistemlerine nazaran sıcaklık değişikliklerine daha dayanıklı olduğu ortaya konmuş, denitrifikasyon hızının pH ve sıcaklığa bağlı değişimini tanımlayan bir model oluşturulmuştur. Biyolojik denit rifikasyon reaksiyonunun nitratın nitrite indirgenmesi aşamasınca sınırlandığı ve nitritin tanımlanan bir aralık dışında inhibisyon etkisinin olmadığı saptanmıştır. Bu bölümde, akışkan yataklı reaktörde biyolojik denitrifikas yon sürecinin tasarımına yönelik, biyofilm kalınlığı, biyofilm ka lınlığı artış hızı ve biyofilm kuru madde yoğunluğu parametreleri geliştirilmiş ve matematik olarak tanımlanmıştır. Reaksiyon kineti ğinin sıfırıncı mertebeden olduğu ancak biyofilm kalınlığı cinsin den tanımlanan bir sınır ötesinde 1/2. mertebeye uygunluk gösterdiği ve bu olgunun nedeninin, nitratın biyofilm içine diffüzyonunun sınırlanması olduğu açıklanmıştır. Biyolojik denitrifikasyon sürecinde besi maddesi olarak kullanılan fosforun, MONOD kinetiği uyarınca giderildiği gösterilmiştir. Tüm bu bulguların birlikte ele alınması ile, pratik kullanım özelliklerine sahip, biyolojik denitrifikasyon sürecini akışkan yataklı reaktörde tanımlayan bir model oluşturulmuştur. Altıncı bölümde sonuçlar sunulmaktadır.
  • Öge
    Şehir içi yollarda taşıtlardan ileri gelen karbon monoksit kirliliğinin incelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1983) Öztürk, Mustafa ; Göknil, M. Halit ; 2182 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada, şehir içi yollarda benzinli taşıt- ların meydana getirdiği kirlenmenin derecesi ile kirlen meyi etkileyen faktörler ve şartlar incelenmiştir. Mete orolojik ve taşrt parametrelerinden geliştirilmiş nüme rik model ile kirleticilerin dağılımı tesbit edilmiştir. Birinci bölümde, karbon monoksitin emisyon kaynak ları ve bu durumu etkileyen şartlar araştırılmıştır. Nü merik dispersiyon denklemlerinin çıkarılışı ve Atmosfe rik stabilitenin tesbiti ile ilgili metotlar, denklemler verilmiştir. ikinci bölümde, bölgenin ve caddenin topografik özellikler ile bu çalışmada kullanılan aletler hakkında kısa bilgiler sunulmuştur» Üçüncü bölümde, taşıt ve meteoroloji ile ilgili gözlem sonuçları verilmiştir. Turner ve Pasquill metodu na göre bölgenin atmosferik stabilitesi meteorolojik pa- metrelerden faydalanılarak bulunmuştur. Daha önceki bir çalışmadan faydalanılarak (38) benzinli taşıtlarda, kar bon monoksit emisyonunun hızla değişimi ile ilgili tek bir grafik geliştirilmiştir. Nümerik dispersiyon modelle ri ile paralel ve dikey rüzgarlı haller için karbon mo noksit konsantrasyonu hesaplanmıştır.. Dördüncü bölümde, atmosferde karbon monoksit dağı lımını etkileyen meteorolojik parametreler üzerinde du rulmuştur. Rüzgar hızlarındaki düşmeler, atmosferik sta bilitenin nötr olduğu haller ve taşıt hızlarındaki düşme 1 1 karbon monoksit konsantrasyonunu arttırmıştır» Paralel rüzgarlı haller için, Pabquill atmosferik stabilite sı nıfı ile 18 m. yükseklikteki rüzgar hızına göre nüme rik dispersiyon modeli yardımıyla hesaplanan değerler. 23 sabitesi ile çarpıldığı taktirde gözlenen değerlere yakın sonuçlar bulunmuştur. Dikey rüzgarlı hal için ise, nümerik dispersiyon modelindeki 7 sabitesi yerine 23 le çarpıldığı taktirde teorik neticelerin deney sonuçlarına yakın olduğu görülmüştür " Geliştirdiğimiz model, şehir içi yollara uygulana rak müsbet neticeler alınabilir.
  • Öge
    Atık sulardaki tekstil boyarmaddeleri renginin devrettirilen koagülant (CaO-MgCO3) ile giderilmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1984) Bozdoğan, Abdürrezzak ; Göknil, Halit ; 2199 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada, atık sulardaki tekstil boyarmaddelerinin renginin klasik metal koagülantlarla tasfiyesinde ortaya çıkan problemlerin çözümü ve bu boyarmaddelerin renginin, ucuz, te mini kolay koagülantlarla ekonomik olarak tasfiyesi ve yeni koagülasyon metodlarmm geliştirilmesi amacıyla araştırmalar yapılmıştır. Birinci bölümde, çalışmanın amacı ve kapsamı belirtilmiş tir. İkinci bölümde, deneylerde kullanılan boyarmaddelerin ya pıları ve boyama özellikleri belirtilmiştir. Tekstil elyafları sınıflandırılarak, bu elyafların boyanmasiyle ilgili bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde, tekstil boyarmaddelerinin koagülasyonu ile ilgili olarak, kolloid stabilitesi ve stabiliteye etki eden faktörler, elektriksel çift tabaka için Gouy-Chapman ve Stern modelleri incelenmiştir. Çift tabakada potansiyel enerji dağı lımı, çift tabakanın kalınlığı, çift tabaka üzerine iyonik şid detin ve zıt yüklü iyonların etkileri belirtilmiş ve çift ta baka modelinin kolloid stabilitesine uygulanmasiyle ilgili Ver- wey-Overbeek modeli incelenmiştir. Koagülasyçoıu sağlayan çift tabakanın sıkışması, adsorbsiyon ve çökelti âğı içine mekaniz maları açıklanmıştır. Tekstil atık sularından rengin giderilmesi ile ilgili ola rak yapılan çalışmalar, kullanılan maddeler, uygulanan metodlar ve elde edilen sonuçlar belirtilmiştir. Dördüncü bölümde, kullanılan boyarmaddeler, seçilen koagü- lantlar, araç ve gereçler hakkında bilgiler verilmiştir. (CaO- MgC(>3) ile koagülasyonun teorik esasları belirtilmiştir. Indantren Grey-GG Colloisol, Indantren Orange RR-Colloisol, Palanil Brilliant Blue BGF, Palanil Rubine BN, Basilen Yellow II M-2R, Bas ilen Turquoise M-2G, Reaktif Mavi 114, Reaktif Kırmızı 124, Direkt Orange 107, Direkt Siyah 117, Asit Mavi 40, Asit Sarı 17, Bazik Mavi 41, Bazik Kırmızı 2L boyarmaddelerinin (CaO- MgC03) ile koagülasyonu, etkili koagülasyon mekanizmaları, koa- gülantın geri kazanılması ve devrettirilmesiyle ilgili araştır malar yapılmıştır. Bu amaçla her boyarmaddenin MgC03 ve CaO ile ayrı ayrı, CaO dozajını 250 mg/lt de sabit tutup MgCÛ3 dozajı nı değiştirerek, MgCÛ3 ve CaO i stökiyometrik oranlarda kulla narak koagülasyonu incelenmiştir. Bu deneylerin sonunda en iyi renk uzaklaştırma verimi (MgC03~CaO) in stökiyometrik oranlarda kullanıldığı deneylerde elde edilmiş ve bu koagülant konsantras yonları arasından geri devir için optimum dozaj tayin edilmiş tir. Bu deneylerde koagülantlarla boyarmadde tanecikleri arasın daki reaksiyonlarda safsızlıklardan dolayı meydana gelebilecek etkileşmeleri ortadan kaldırmak için saf su kullanılmıştır. Musluk suyu ile hazırlanan boyarmadde çözeltisinin belir lenen geri devir dozajında (MgC03-Ca(OH)2) kullanarak yapılan ön deneyden elde edilen çökelti ile on defa geri devir deneyle ri yapılmış geri kazanılan ve devrettirilen koagülantm boyar maddenin koagülasyonunda etkinliği araştırılmıştır. Koagülan tm geri kazanılmasında CO2,, devrettirilmesinde %88 lik Ca(0H)2' kullanılmıştır. NaOH ilavesiyle pH'sı yükseltilen (pH>ll) boyarmadde çö zeltisinin devrettirilen koagülant ile beş defa geri devir de neyleri yapılarak, bu koagülantm yüksek pH'lı boyarmadde çözel tilerinin koagülasyonunda etkinliği araştırılmıştır. Aynı tür boyarmaddenin başka bir rengi ile hazırlanan çö zeltinin NaOH ilavesi ile pH sı yükseltilmiş (pH>ll) ve devret tirilen koagülant ile beş defa geri devir deneyleri yapılarak, bu koagülantm boyarmaddenin başka bir rengini gidermedeki et kinliği araştırılmıştır. Boyarmaddelerin hepsinin karıştırılmasiyle hazırlanan çö zeltinin NaOH ilavesiyle pH1 sı yükseltilmiş (pH>ll) ve devret tirilen koagülant ile beş defa geri devir deneyleri yapılarak bu koagülantm boyarmaddelerin karışımının koagülasyonunda et kinliği araştırılmıştır. Deney neticeleri verilerek, değerlendirilmesi yapılmış ve boyarmaddelerin karışımının koagülasyonunda elde edilen sonuçlar Ill esas alınarak koagülasyon masrafı ile ilgili hesaplar yapılmış tır. Beşinci bölümde elde edilen sonuçların kritiği yapılmış tır.
  • Öge
    Arıtma çamuru yoğunlaştırıcılarının boyutlandırılması üzerine bir araştırma
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1984) Aral, Necdet ; Orhon, Derin ; 2142 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada, su ve kullanılmış su arıtma tesisler ip.- de meydana gelen çamurların yoğunlaştırılması için yapılan yoğunlaştırıcı alanının belirlenmesinde -gerekli parametrelerin hesap, yolu- ile elde edilmesi : için, yolları araştırılmıştır, Birinci bölümde, incelenecek problem açıklanarak amaç ve kapsam belirtilmiştir. -İkinci bölümde, yoğunlaşma olayı ile ilgili olarak bugüne kadar yapılan çalışmalar değerlendirilmiş ve arakesiti! çökelme hızına ait ampirik bağıntılar ile sürekli yoğunlaştırma için teorik ve deneysel çalışmaların kısa bir özeti verilmiştir. ' Üçüncü bölümde, yoğunlaştırmada arakesitli çökelme hızı için bir model belirlenmiş, kritik katı madde akısı (qc) ve kritik konsantrasyon (Cc) ile yoğunlaşmış çamura ait (Cu) katı madde konsantrasyonu değerlerinin, alt akım hizı (U) ya bağlı olarak heşaplanabilmesi için teorik metodlar geliştirilmiştir. Dördüncü bölümde, deneysel çalışmalarla arakesitli çökelmeye etki eden faktörler incelenmiş ve silindir çökelme deneyi sonuçları kullanılarak, üçüncü bölümde belirlenen arakesitli çökelme modeline ait k1 ve k2 katsayıları regrasyon analizi sonucu tesbit edilmiş ye seçilen çamurun çökelme özelliğini belirleyen bir bağıntı geliştirilmiştir. Ayrıca yoğunlaştırıcı alanının hesaplanabilmesi için gerekli kritik katı madde akısı bağıntısı (q ) ve kritik konsantrasyon CCC) ile sürekli yoğunlaştırıcı alt akımına ait katı madde konsantrasyonu Cu değerlerinin, alt akım hızı (U) ya bağlı olarak, hesaplanabilmesi için, elde edilen arakesitli çökelme bağıntısı kullanılarak. ve üçüncü bölümde geliştirilen teorik metodlar yardımı ile matematik bağıntılar elde edilmiştir. - II - Sürekli yoğunlaştırma deneyleri ile kararlı akım şartları gözlenmiş ve çamurun yoğunlaşma verimi araştırılmış, deney sonuçları kullanılarak yoğunlaştırma verimi ile ilgili bir bağıntı elde edilmiştir. Beşinci bölümde İse bu çalışmada elde edilen sonuçlar özet halinde verilmiştir.
  • Öge
    İçme suyu filtrasyonunda geri yıkama hızına ve yatak genleşmesine etkiyen faktörlerin araştırılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1984) Akkoyunlu, Atilla ; Muslu, Yılmaz ; 2216 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada, içme suyu tekniğinde kullanılan filtrele rin geri yıkanması ile ilgili hız ifadeleri araştırılmış ve boyut itibariyle dereceli veya uniform filtre malzemesine uy gulanabilen yatak genleşmesini veren matematik bir model ge liştirilmiştir. Birinci bölümde Çevre Mühendisliğinde filtrasyon olayına genel bir giriş yapılmış ve filtrelerin geri yıkanmasında mey dana gelen yatak genleşmesine ait daha önce verilen amprik, ya rı teorik ve teorik modeller ele alınmıştır. İkinci bölümde filtre malzemesine ait tane karekteristik- ler i incelenmiş, taneye ait eşdeğer çap ve benzeri büyüklükle rin tespiti için lüzumlu bağıntılar verilmiştir. Ayrıca tane biçiminin fonksiyonu olan şekil faktörünün ölçülmesi ile ilgi li dolaylı ve dolaysız metodlar ele alınmıştır. Üçüncü bölümde flüdize olmuş bir yatağın karekteristikle- rini belirten ifadeler ve geri yıkama hızını poroziteye bağla yan bağıntının en genel denklemleri verilmiştir. Dördüncü bölümde filtrelerin geri yıkanması ile ilgili hız ifadeleri geliştirilmiş ve olaya etkiyen çeşitli paramet reler belirlenmiştir. Bu hız denklemlerinden faydalanarak V/K = F(e) şeklinde bir porozite fonksiyonu elde edilmiş, ne ticede çeşitli yatak genleşme katsayıları ortaya konmuştur. Beşinci bölümde boyut itibariyle dereceli veya uniform olan filtrelerde yatak genleşmesinin hesabı için geliştirilen bir matematik model verilmiştir. Altıncı bölümde yapılan deneyler anlatılmış, yedinci bö-. lümde ise geliştirilen modelin deney sonuçları ile karşılaştı rılması ve değerlendirilmesi yapılmıştır. Sekizinci bölümde bu çalışmada elde edilen neticeler özet halinde verilmiştir.
  • Öge
    Filtre edilebilme sayısı ile filtrasyon optimum dozunun araştırılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1984) Çokadar, Hulusi ; Göknil, M. Halit ; 2151 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada, filtrasyonda kullanılan optimum pıhtılaştırıcı dozu ile kavanoz deneyinde bulunan op timum doz arasındaki ilgi araştırılmıştır. Bu maksat la derin yatak kum filtrasyonu için bir filtre edile bilme sayısı formülü geliştirilmiştir. Kurulan bir pi lot tesiste farklı dozda katyonik polielektrolit ile pıhtılaştırılmış killi su, bulanıklığının giderilmesi için hızlı derin yatak filtrasyonuna tabi tutulmuştur. Türetilen formülle, filtre edilebilme sayısının aldığı değerler incelenerek optimum doz bulunmuş ve kavanoz deneyi ile tesbit edilen optimum dozla mukayese edil miştir. Birinci bölümde filtre çeşitleri, filtrasyon değişkenleri, filtrasyon mekanizmaları, filtrasyonda kütle korunumu ve kinetik denklemleri, filtre katsayı sı (impediment modulu), yük kaybı modelleri, filtre e- dilebilme sayısı ile ilgili bilgiler özetlenmiş ve ça lışmanın gayesi belirtilmiştir. İkinci bölümde Mohanka'nın teklif ettiği yük kaybı denklemi ile Saatçi ve Oulman'm verdikleri lo jistik denklem (filtre çıkış suyu konsantrasyon değişi mine ait) den hareketle yeni bir filtre edilebilme sa yısı formülü çıkarılmıştır» II Üçüncü bölümde deneysel çalxşmalarda kullanıla malzemeler, metod, deney düzeni, deneylerin yapılışı a çıklanmış ve deney sonuçları grafik halinde verilmişti Dördüncü bölümde teklif edilen filtre edilebil me sayısı formülü diğerleri ile karşılaştırılmış ve de ney sonuçları yorumlanarak tartışılmıştır. Ayrıca, for mül literatürdeki bir çalışmaya uygulanarak alınan so nuçlar değerlendirilmiştir. Beşinci bölümde elde edilen sonuçlar belirtil miştir. Kavanoz ve filtrasyon deneyi ölçüm değerleri Ek.l ve Ek. 2 de ; bir hesaplama örneği Ek. 3 de veril miştir..
  • Öge
    Yüksek konsantrasyonda amonyak içeren atık suların döner diskler ile nitrifikasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1985) Timur, H. Oktar ; Orhon, Derin ; 2186 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Azotun çeşitli türlerinin yüzeysel sularda oluşturduğu olumsuz etkiler arasında, ikinci kademe olarak da tanımlanan oksijen ihtiyacı önemli bir yer tutmaktadır. Azotun sebep olduğu ötrofikasyon, zehirlilik v.b. gibi bitkiler ve hayvanlar üzerindeki kötü etkiler, azot türlerinin alıcı ortama deşarj edilmeden Önce mutlaka yeterli bir oranda arıtılması gerekti ğini ortaya çıkarmıştır. Azotun arıtılmasında konvansiyonel sistemlerin yüksek oranlarda verimlilik sağlıyamaması biyolojik nitrifikasyon sürecini en önemli seçeneklerden biri olarak günümüze getirmiştir. Bu çalışmada yüksek konsantrasyonda amonyak içeren atık suların döner diskler ile arıtılmasının incelenmesi yanı sıra, reaktöre yüksek konsan trasyonlarda amonyak beslemesi nedeni ile ortaya çıkabilecek olan amonyak ve/veya nitrit inhibisyonunun sınırlarını tesbit etmek olmuştur. Tesbit edilen bu inhibisyon sınırı reaktör kademeli olarak beslenmek suretiyle daha yukarı bir seviyeye çıkarılmıştır. Birinci bölümde çalışmanın önemi vurgulanarak amaç ve kapsamı belirtilmiştir. İkinci bölümde nitrifikasyon konusunda daha evvel yapılmış çalışmalar genel bir çerçeve içerisinde ele alınmıştır. Bu bölümde amonyağın fiziksel ve kimyasal özellikleri dolayısıyle sahip olduğu uçuculuk üzerinde durul muş ve bu hususun yüksek amonyak konsantrasyonda amonyak içeren atık suların nitrifikasyonunda önemli bir yeri olduğu vurgulanmıştır. Üçüncü bölümde biyof ilmin genel bir tanımlaması yapılarak, yüzeyde geli şen sistemlerin askıda gelişen sistemlere göre farklılıkları belirtilmiş ve giderim mekanizması hakkında bilgi verilmiştir. Dördüncü bölümde döner disk sistemlerinde nitrif ikasyon süreci ile ilgili daha evvel yapılmış çalışmalar iki bölüm halinde incelenmiştir. Düşük ve yüksek konsantrasyon tanımı içinde birinci kısımda 85 mg/lt'ye kadar amonyak içeren atıksuların nitrif ikasyonu, ikinci kısımda ise yüksek kon santrasyon olarak tanımladığımız 85 mg/lt'nin üzerinde amonyak içeren atıksuların nitrif ikasyon sürecine etki eden parametreler incelenmiştir. Beşinci bölümde döner disklerde azot giderilmesine kavramsal olarak yak laşılmış ve sistem için yapılan biyofilm kalınlığının giderim hızı üze rinde etkili olduğu gösterilmeye çalışılmıştır. Altıncı bölümde deneylerde kullanılan sistem belirtilerek deneylerde kul lanılan atık suyun bileşimi de verilmiştir. Ayrıca çalışmalar sırasındaki çevresel koşullar belirtilerek ölçüm ve analizlerin nasıl yapıldığı açık lanmıştır. Yedinci bölümde çalışmalar sonunda elde edilen bulgular ve tartışmalar yer almaktadır. Bu bölümde sistemin nitrif ikasyon yeteneğinden bahsedil miş ve giriş amonyak konsantrasyonunun artmasıyla sistemin nitrif ikasyon yeteneğinin azaldığı bulunmuştur. Sistemde giderim hızı üzerinde etkili olan hidrolik yükleme ve amonyak yüklemesi ile giriş konsantrasyonunun sistemi nasıl etkilediğine ait bulgular ve tartışma bu bölümde yer almak tadır.
  • Öge
    İçme suyu filtrelerinin geri yıkanmasında en uygun gözeneklilik tayini
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1986) Turan, Mustafa ; Ünsal, İstemi ; 2132 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada tanecikli hızlı filtrelerde geri yıkama iş leminin hidrodinamiği incelenmiş, geri yıkamada hız gradyanı ve hidrodinamik kayma gerilmesi hesap edilerek optimum gözeneklilik tayin edilmiştir. Birinci bölümde, tanecikli filtrelerin genel tanımlaması yapılmış, geri yıkama işlemi üzerinde durularak, konu ile ilgili önceki çalışmalar incelenmiştir. Hızlı filtrelerde geri yıkama akımı geçiş rejimi karakte- rindedir. Bu nedenle ikinci bölümde, enerji denklemleri ve tür- bülansla ilgili teoriler, prandtl karışım uzunluğu teorisi in celenerek, türbülanslı akım ortamında bir noktadaki hız gradya nı (GjO, birim hacimde harcanan gücün (Pv) fonksiyonu olarak elde edilmiştir. Üçüncü bölümde, silindirik borularda türbülanslı akım lar için hız dağılımlarına göre değişik ortalamalarda hız gradyan- ları tesbit edilmiştir. Dördüncü bölümde ise, akışkan yataklar ve akışkan laş ti rma incelenerek, ilgili teoriler ele alınmıştır. Sabit ve akışkan yataklarda yük kaybı, Richardson-Zaki korelasyonu ve tanecik çökelme hızı tetkik edilmiştir. Filtre malzemelerine göre tane cik Reynolds sayısının Re0= 35,3-503 değerleri arasında olduğu, dolayısıyla da geri yıkama akımının geçiş rejimi karakteri taşıdığı tesbit edilmiştir. Tanecikli filtrelerde geri yıkama akımı, katı tanecikli gözenekli bir ortamdaki türbülanslı akım özelliği taşıdığından, beşinci bölümde bu akımla ilgili teoriler incelenerek, enerji denklemi ve dolayısıyla hidrodinamik kayma gerilmesi elde II edilmiştir. Pratik uygulama bakımından filtre enkesiti üzerinde aritmetik ortalamalı formda Ta kayma gerilmesi, Ga hız grad- yanı ve Ca türbülansm harcanan güce katkısını belirten katsayı bulunmuştur. Bunlarla ilgili olarak, kum ve antrasit tanecikli filtre yataklarına ait sayısal uygulama yapılmış, grafikler çizilmiştir. Ta grafiğinde, 3Ta/3e = 0 dan deneme-yanılma yolu ile optimum gözenekliliğin £0pt = 0,69-0,74 arasında değiş tiği görülmüştür. Ga grafiğinde gözenekliliğin artışıyla birlik te bir azalma, C da bir artma ve Ca/U oranında ise bir azalma olup, bunun da türbülans şiddetindeki azalmaya karşı geldiği tesbit edilmiştir. Altıncı bölümde, deneysel çalışmalar verilmiştir. Uni form kum kullanılarak yapılan deneylerde, geri yıkamanın etkin liğini tesbit etmek amacıyla çeşitli parametreler hesaplanarak grafikler çizilmiştir. Teorik ve deneysel sonuçlar karşılaştı rıldığında optimum gözeneklilik değerinin 0,70 civarında olduğu tesbit edilmiştir. Yedinci bölümde, optimum gözeneklilik, hidrodinamik kay ma gerilmesi ye hız gradyanıyla ilgili sonuçlar verilmiştir.
  • Öge
    Kuvvetli atıkların yukarı akışlı havasız filtrelerde arıtım kinetiği
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1986) Timur, M. Atalay ; Orhon, Derin ; 2181 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Havasız arıtım prosesleri yüksek miktarlarda organik madde içeren atıksuların arıtımda son yıllarda oldukça geniş kullanım sahası bulmuştur. Havalı proseslere kıyasla kuvvetli atıkların arıtımında daha ekonomik bir alternatif olduğu saptanan havasız arıtım proseslerinin düşük organik mad de içeren evsel suların da arıtımında kullanılması yönünde çalışmalar yo ğun bir şekilde devam etmektedir. Arıtılacak atıksuyun karakteristiğine bağımlı olarak uygulamaya konacak arıtım prosesinin seçimi bölge koşulla rı ve atıksu deşarj standartları da gözönünde tutularak ekonomik ve tek nolojik irdelemeleri gerektirmektedir. Endüstriyel uygulama yönünde geniş kullanım sahası bulmasına rağ men havasız arıtım proseslerinde substrat giderim kinetiği konusunda veri eksikliği bu sistemlerin tasarımı aşamasında darboğaz yaratmaktadır. Şim diye değin uygulamaya konan havasız arıtım tesislerinin işletilmesi süre cinde kazanılan pratik bilgi birikiminin değişken işletme koşullarına en tegrasyonu tecrübe sınırları ötesinde pek mümkün olamamaktadır. Bu durum da sistem karekteristiklerini kinetik esaslar ile bağdaştıran yaklaşımların benimsenmesi ve çalışmaların bu yönde yürütülmesi mevcut boşluğu doldura cak ve endüstriyel uygulama yönünde tasarım parametrelerinin daha sıhhat li ve güvenli esaslar üzerine oturmasına yardımcı olacaktır. Bu çalışma kapsamında kuvvetli atıkların yukarı akışlı havasız filtrelerde arıtımı kinetiği detaylı olarak incelenmiş ve endüstriyel uy gulama yönünde pratik kontrol alternatifleri tanımlanmıştır. Birinci bölümde çalışmanın önemi ve amacı vurgulanmış ve havasız arıtım proseslerinin uygulamaya yönelik teknik ve ekonomik boyutları ta nımlanmıştır. İkinci bölümde havasız proseslerin stokiometrisi, enerji bağıntı ları verilmiş ve çevresel faktörlerin proses verimi üzerindeki etkilerin den bahsedilmiştir. Bu bölümde ayrıca biyofilm kinetiği detaylı olarak verilmiş ve biyofilm kinetiğinin havasız proseslere uygulandığı model yak laşımlar izah edilmiştir. Deneysel çalışma düzeni ve çalışmalarda kullanılan sistemler üçün cü bölümde ayrıntılı olarak verilmiştir. Deneysel çalışmalarda karbon kaynağı olarak kullanılan melas için kinetik parametrelerin hesaplanma sında tam karışımlı kesikli reaktör kullanılmıştır. Öte yandan sürekli filtrasyon çalışmaları yukarı akışlı filtre sisteminde yürütülmüştür. Sürekli filtrasyon çalışmalarında 4 farklı substrat konsantrasyonunda (2500, 6500, 9500, 12500 mg KOI/lt) çalışılmış ve sistemde organik ve hidrolik yükleme değerleri sırasıyla 1.38-18.89 kgKOI/m3-gün ve 0.4-3.02 lt/lt-gün aralığında değiştirilmiştir. Sürekli filtre sisteminde pH, KOI, Uçucu asit, alkalinite dağılımları günlük olarak ölçülmüştür. Sistemden çıkan gaz sürekli olarak ölçülmüş ve gaz akımında CH4 % sinin % 55-73 ara lığında değiştiği saptanmıştır. Gaz akımı CH4 yüzdesinin artan substrat konsantrasyonu ve hidrolik kalış süresi ile arttığı deneysel olarak göz- IX lenmiştir. Sürekli filtrasyon çalışmalarında organik yüklemenin filtre hidroliği üzerindeki etkilerini araştırma yönünde değişik organik yükleme değerlerinde iz element (Lj.+) kullanılarak hidrolik çalışmalar gerçekleş tirilmiştir. Organikyükleme değerinin 2 kgKOI/m^-gün - 16 kgKOI/m^-gün aralığında sistem hidroliğinin "Dispersiyonlu Piston Akış" rejimine karşı geldiği deneysel olarak saptanmıştır. Dördüncü bölümde deneysel çalışmaların sonuçları verilmiş ve de ğerlendirilmiştir. Sürekli filtre sisteminde uçucu asitlerin ve biyokitle dağılımının homojenizasyonuna yönelik olarak uygulanan kademeli besleme koşullarında sistem veriminin işletme parametrelerine bağımlı olarak tüm akımın slttan beslenmesine kıyasla % 4-20 artış gösterdiği deneysel ola rak saptanmıştır. Sürekli filtre çalışmalarında sübstrat giderimine kar şın sistemde inert madde oluşumunun hesaplanmasına yönelik yöntemler ay rıntılı olarak verilmiştir. Melas besleme koşullarında sistemde oluşan inert madde miktarının giderilen KOI'nin % 6.7-13'ü aralığında, CH3COOH besleme koşullarında ise inert madde oluşumunun giderilen KOI'nin % 3-4.7 si aralığında değiştiği deneysel olarak saptanmıştır. Biyofilm kinetiğinin havasız filtre sistemine uygulanması aşama sında 2 model yaklaşım tanımlanmıştır. Havasız filtrenin tam karışımlı seri reaktörlerden teşekkül ettiğinin varsayıldığı birinci model yaklaşımda herbir kompartman için birinci, (1/2) ve sıfırıncı dereceden reaksiyon hız sabitleri hesaplanmıştır. Filtre sisteminin piston akışlı sabit yatak reaktörü olarak kabul edildiği ikinci model yaklaşımda da reaksiyon hız sabitleri hesap edil miştir. Her iki model yaklaşım sonucu sıvı faz sübstrat konsantrasyonunun 200-2300 mg/lt aralığında (1/2) dereceden reaksiyonun geçerli olduğu vur gulanmıştır. Değişik işletme koşullarında (1/2) dereceden reaksiyon hız sabitlerinin 20.0-160.0 (mg/lt)!'^ gün~l aralığında değiştiği saptanmış tır. Reaksiyon hız sabitlerinin organik yüklemenin fonksiyonu olarak de ğiştiği deneysel sonuçların bu yönde değerlendirilmesi ile ortaya konmuştur. Çalışmaların tüm sonuçları beşinci bölümde ayrıntılı olarak sunul muştur.
  • Öge
    Fakültatif stabilizasyon havuzlarında biyolojik verime etkiyen faktörlerin araştırılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1986) Altay, D. Atilla ; Karpuzcu, Mehmet ; 2238 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Ev ve sanayi kullanılmış sularının ihtiva ettiği orga nik maddeler tasfiye edilmeden döküldükleri çevrede fizikseiL, kimsayal ve biyolojik değişikliğe sebep olduğundan ekolojik denge bozulmakta ve çevre kirlenmektedir. Kullanılmış suların tasfiyesinde, klasik metodlar yanında inşa ve işletme kolay lığı ve düşük enerji maliyetleri dolayısıyla özellikle kır yerleşmelerinde stabilizasyon havuzları tercihan kullanil- maktâdır. Bu havuzlar topraktan yapılan basit yapılardır. Kullanılmış sular bu havuzlara doğrudan verildiğinden, biyo lojik madde giderimi yanında çökelme havuzu olarak da vazife görmektedirler. Stabilizasyon havuzlarında oksijen ihtiyacı yüzeysel havalanma ve algler tarafından fotosentezle üreti len oksijenle sağlanmaktadır. Üretilen çözünmüş oksijen aero bik bakteriler tarafından organik maddenin stabilizasyonunda" kullanılmaktadır. Reaksiyon sonucu ortaya çıkan C0_ ve diğer ürünlerden alglerin hücre sentezinde istifade edilmektedir. Tabana çökelen organik maddeler ise anaerobik bakteriler ta rafından parçalanarak CH,, H2S ve diğer ürünlere dönüşmekte dir.'..''-' ^ Bu çalışmada, besin maddesi tüketimini veren, güneş radyasyonu ile -alg teşekkülü ve oksijen üretimi arasındaki bağıntılar ve dispersiyonlu akım modelleri incelendikten sonra fakültatif stabilizasyon havuzunu temsil eden bir mo del yardımıyla laboratuarda deneyler yapılmış ye su kalitesi ile ilgili çeşitli parametreler ölçülmüştür. Elde edilen de ney sonuçları değişik istatistik metodlarla değerlendiril miş ve biyolojik verimi ifade eden b ağıntılar elde edilmiş tir. II Çalışmanın son kısmında dispers iyonlu akım modelleri ile belirlenen dispersiyon sayıları yardımıyla Wehner-Wilhem denkleminden, ölçülen biyolojik verilere tekabül eden K. t de-: ğerleri bulunmuş ve t bekleme müddetleri bilindiğinden K re- aksiyon katsayıları ayrı ayrı tayin edilmiştir. Daha sonra hesaplanan K reaksiyon katsayılarının hangi parametrelerin etkisi altında olduğu araştırılmış ve reaksiyon katsayısını veren genel bir bağıntı çık-arılmıştır.
  • Öge
    Biyoreaktör verimlerine akım şartlarının etkisinin araştırılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1987) Kınacı, Cumali ; Karpuzcu,  Mehmet ; 14033 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Atıksuda kirliliği meydana getiren bileşenlerden organik maddelerin, kendilerini ayrıştıracak mikroor ganizmalarla yeterli bir süre temas etmeleri gerek tiğinden, biyolojik reaktörlerde arıtma verimiyle akım şartları' arasında sıkı bir ilişki vardır. Bu çalışmada' aktif çamur reaktörleri akım modellerine göre incelenmiş, piston akımlı reaktörler için yeni bir model geliştirilmiş, yüksek kirlilikte lif levha endüstrisi atıksularının orijinleri, özellikleri", - aktif' çamur metoduna göre arıtım esasları ve kinetik katsayıları tesbit edilmiş ve deneysel çalışma ile elde edilen sonuçlar incelenen akım modellerine uygulanmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde konuya genel bir giriş yapılmış, biyoreaktörlere ait akım modelleriyle ilgili literatürde mevcut temel çalışmalar hakkında özet bilgi verilmiş ve kısaca çalışmanın maksadı belirtilmiştir. İkinci bölümde esas olarak aktif çamur reaktörleri tanıtılmıştır o Biyoreaktörlerde meydana gelen olayların mikrobiyolojik esaslarını tanımlayan ifadeler özetlenmiş ve kütle korunum denklemleri vasıta sıyla tam karışımlı reaktörleri karakterize eden denklemlerin birinci mertebe ve Monod kinetiği için el de edilişi ayrı ayrı gösterilmiştir. Seri bağlı tam karışımlı reaktörler birinci mertebe kinetiği ve Monod kinetiği için ayrı ayrı incelenmiş, (X /X), (© /©) ve r arasındaki bağıntı grafik olarak göste rilmiştir,, Birinci mertebe ve Monod kinetiğine göre piston akımlı reaktör denklemleri çıkarılmıştır» Pis ton akımlı reaktörler için genel bir kabul gören Lawrence-McCarty modeli üzerinde özellikle durulmuş tur. Üçüncü bölümde piston akımlı reaktörler için geliştirilen yeni modelin dayandığı temel esaslar belirtildikten sonra, kütle korunum denklemleri X kullanılarak reaktör çıkışında biyokütle ve organik madde konsantrasyonlarını veren yeni ifadeler geliştirilmiştir. Elde edilen yeni denklemlerin, bilgisayar tekniklerinin de kullanıldığı çözüm tekniği verilmiş, ayrıca, yeni modele göre çamur yaşını hesaplamaya yarayan yeni bir ifade elde edilmiştir. Geliştirilen modelle Lawrence-McCarty modeli mukayese edilmiş, yeni modele göre hidrolik bekletme süresinin ve reaktör hacminin hesap esasları ve bilgisayar programı verilmiştir. Dördüncü bölümde lif levha endüstrisinin özel likleri, atıksularınm kaynakları, miktarları, karak- tersitikleri ve arıtılması ile ilgili daha önce yapıl mış çalışmalar özetlenmiştir. Ayrıca SEKA Bolu Mües- sesesi'nde yapılan çalışmanın maksadı açıklanmış, de ney tesisatı- tanıtılmış, deney sonuçları değerlendirilmiş ve fabrika atıksularını karakterize edebilecek kinetik katsayılar hesaplanmıştır» Beşinci bölümde lif levha atıksuları üzerinde yapılan deneysel çalışma ile elde edilen sonuçlar kullanılarak, bu atıksuların tam karışımlı ve piston akımlı reaktörlerde arıtılması haline ait nümerik uygulama yapılmıştır. Nümerik uygulamada özellikle tam karışımlı hal ile Lawrence-McCarty modeli ve yeni mo delle dizayn esasları üzerinde durulmuş ve bu üç mo delden elde edilen sonuçlar mukaeyese edilerek yorum lanmış tır o Altıncı bölümde bu çalışmada elde edilen sonuç lar Özetlenmiştir.
  • Öge
    Aktif çamurda çözünmüş kalıcı ürün oluşumu modeli
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1988) Artan, Nazik ; Tünay, Olcay ; 14073 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Bu çalışmada aktif çamur sistemlerinde çözünmüş ürün oluşumu mekanizmasını da içeren bir matematik model geliş tirilmiştir. Birinci bölümde, aktif çamur sistemlerinin tasarım ve işletilmesinde model kullanmanın önemi vurgulanmış, kon- vansiyonel modellerin özellikle çıkış KOI konsantrasyonunun bulunmasında yetersiz kalması nedeniyle yeni bir model ge liştirilmesi gereği ortaya konmuştur. Çalışmanın amaç ve kapsamı açıklanmıştır. ikinci bölümde, aerobik arıtmanın temel prensipleri ele alınmış ve aktif çamur kinetiği ve stokiometrisi hak kında daha önce yapılmış çalışmalar değerlendirilmiştir. Bu bölümde özellikle aktif çamurda çözünmüş ürün oluşumu süreci üzerinde durulmuş, ürünlerin yapıları ayrıştırıla- bilirlikleri araştırılmış ve mikrobiyoloji literatüründe ürün oluşumu için verilen kinetik ifadelerin aktif çamura uygulanabilirliği tartışılmıştır. Üçüncü bölümde, aktif çamur modelleri tarihsel ge lişimi içinde ele alınmış ve her modelin vurguladığı ve ihmal ettiği konular açıklanmıştır. Dördüncü bölümde,. aktif çamurda substrat ve biyokit- le ölçümünde kullanılan parametrelerin anlamı üzerinde durulmuş ve bunların model değişkenleri olan büyüklükleri ne derece yansıttığı tartışılmıştır. Aktif. çamur modelle rinde kullanılan kinetik katsayıların hesaplanma yöntemleri ele alınmış ve bulunan sabitlerin ölçüm yöntemlerinden nasıl etkilendiği araştırılmıştır. Beşinci bölümde, bu çalışmada geliştirilen "çözünmüş kalıcı ürün oluşumu" modeli anlatılmış ve çeşitli tipteki reaktörler için belirlenen model denklemlerinin çözümü verilmiştir. Altıncı bölümde, model yardımı ile elde edilen so nuçların bir değerlendirmesi yapılmış ve son bölümde çalış mada elde edilen sonuçlar özetlenmiştir. 
  • Öge
    Yün yıkama atıksularının asitle emülsiyon kırma metoduyla arıtılması üzerine bir araştırma
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1988) Toröz, İsmail ; Eroğlu, Veysel ; 14046 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Yün yıkana atıksuları yüksek konsantrasyonlarda yağ ve askıda katı madde muhtevasıyla karakterize edilmektedir. Ayrıca noniyonik deterjan bulunan bu sularda yağlar emülsiyon halde bu lurmakt ad ır. Yün yıkanan atıksularının arıtılmasında henüz standart sayılabilecek bir metod geliştirilmemiş olmakla birlikte, kolay uygulanabilirliği ve diğerlerine göre ekonomik olması sebebiyle asitle emülsiyon kırma meto du geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Bu metodda atıksuyun pH'ı asi- dik seviyelere (pH<3) indirilir, bu esnada karıştırma işlemi yapılır ve daha sonra bir çökelticiden geçirilir. Yaptığımız çalışmada, bu tür atıksuların asitle emülsiyon kırma metoduna göre arıtılmasında ka rıştırmanın, deterjan konsantrasyonunun ve pH'ın etkisi kesikli sistem çalışmaları ile incelenmiştir. Ayrıca atıksuyun orijinal deterjan muhtevasında ve pH <3'de karıştırmanın etkisi sürekli sistemde de incelenmiştir. Birinci bölümde, tekstil endüstrisinin Türkiye'deki önemi belir tilmiş, buna bağlı olarak yünlü sanayiinin durumu kısaca incelenmiş yün yıkama atıksularının arıtılmasının öneminden bahsedilmiş ve çalış manızın amaç ve kapsamı belirtilmiştir. İkinci bölümde, yün yıkama işlemi tanıtılmış ve yün yıkama atık sularının özellikleri çeşitli yönleri ile incelenerek, yıkama meto duna göre kirletici konsantrasyonlarındaki farklılık gösterilmiştir. Yün yıkama atıksularının arıtılması konusunda bugüne kadar yapılan çalışmalardan bahsedilmiştir. üçüncü bölümde, kolloidal haldeki kirleticilerin giderilme esas ları üzerinde durulmuş, stabilizasyon ve destabilizasyona tesir eden faktörler incelenmiştir. Kolloidlerin giderilmesinde karıştırmanın öneminden bahsedilerek, bu konuda geliştirilmiş kinetik ifadeler verilmiştir. Dördüncü bölümde, deneysel çalışmanın planlarması, inceleme yaptığımız işletmenin tanıtılması, deney düzeni ve teknikleri ile ya pılan çalışmalardan bahsedilmiş, pilot tesis ve tan ölçekli tesis tanıtılmıştır. Deney sonuçlarının değerlendirilmesinde kullanılan hesap yöntemleri incelenmiş, deney sonuçları verilmiştir. Beşinci bölümde, deney sonuçları çeşitli yönleri ile değerlen dirilmiştir. Deneysel çalışmaların sonunda atıksuda kalan kirletici madde (yağ, askıda katı madde, KOt) miktarlarını ve meydana gelen yağlı çamur hacimlerini, karıştırma şiddetine, deterjan konsantrasyonuna ve ph"ya bağlı olarak ifade eden genel bağıntılar çıkarılmıştır. Ayrıca kirleticiler arasındaki ilişkiler incelenerek, arıtma sonunda yapılacak basit ve ucuz analizlerle kirlilik tayini için grafikler verilmiştir. Altıncı bölümde, bulunan neticeler toplu halde özetlemiştir.
  • Öge
    Endüstriyel kaynaklarda hüzme yükselmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1989) Alp, Kadir ; Eroğlu, Veysel ; 14076 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
     Endüstriyel kaynaklar düşük ısıl kapasite, kısa bacalar, küçük de şarj hızları ve yerleşim bölgeleri içinde yer almaları gibi özellikle ri dolayısı ile bu bölgelerdeki hava kalitesinin korunmasında birinci önceliğe sahip kaynaklardır. Bu tür kaynaklar için EPA'nm geliştir diği hava kirliliği modellerinde Briggs'in hüzme yükselmesi eşitlikle ri kullanılmaktadır. Bu ifade büyük nokta kaynaklar için kalibre edildiği için endüstriyel kaynaklara uygulanmasında önemli hatalara sebebiyet vermektedir. Yaptığımız çalışmada bu husus incelenmiş ve endüstriyel kaynaklarda huzme yükselmesini veren genel ifadeler çıka rılmıştır. Birinci bölümde Dünya enerji tüketimindeki gelişmeler ve ülkemizde fosil yakıt kullanımından oluşan kirleticiler incelenmiş, çalışmanın amacı ve kapsamı verilmiştir. İkinci bölümde huzme tanımlanmış ve huzme yükselmesine etki eden meteorolojik faktörler ve kaynak özellikleri üzerinde durulmuştur. Üçüncü bölümde huzme yükselmesi teorileri incelenmiştir. Yoğunluk farklarının etken olduğu huzmeler için "2/3 Kanunu 'nun çıkarılışı ve rilmiştir. Daha sonra konuyla ilgili literatür incelemesi yer al maktadır. Bu incelemeler kaynaktan uzaklığa bağlı olarak huzme yö rüngesini veren ifadelerle nihai hüzme yükselmesini veren ifadeler olmak üzere iki bölümde yer almıştır. Dördüncü bölümde, deneysel çalışmanın planlanması, çalışmanın yürü tüldüğü tesisin tanıtımı, kullanılan ölçüm tekniği ve meteorolojik parametrelerin ölçümü üzerinde durulmuştur. Ölçüm sonuçları ve lite ratürden derlenen datalar geri yıkama potansiyelleri gözönüne alınarak üç ayrı kategoride incelenmiş ve regresyon doğruları bulunmuştur. Beşinci bölümde gözlem sonuçları çeşitli yönleri ile değerlendiril miş ve genel ifadeler çıkarılmıştır. Bulunan ifadeler ile Briggs eşit liği arasındaki farkın nedenleri üzerinde durulmuştur. Altıncı bölümde, bulunan neticeler toplu halde özetlenmiştir.
  • Öge
    Sakarya nehri havzasında su kalitesi yönetimi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1990) Baltaoğlu, Selmin Burak ; Gönenç, Ethem ; 14120 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Sosyoekonomik gelişme sürecinde, suyun kısıtlayıcı bir un sur haline gelmemesi amacı ile yapılan su kaynağı planlamalarında belirlenmekte olan yararlı kullanımlar, su kantitesinin yanısıra su kalitesi yönetimini de gündeme getirmektedir. Günümüzde su kalitesi yönetimi ile amaçlanan, sosyoekonomik etkinlikler sonucunda su kaynaklarından günümüzde ve gelecekteki yararlanma olasılıklarının sınırlanmaması için su kalitesini tanımlayan parametrelerin kontrol edilmesidir. Su kaynaklarının kalite yönetimi ile ilgili mevcut bilgilerin değerlendirilmesinde ve ileriye dönük kararların alınmasında matematik modeller önemli bir mühendislik aracı olarak kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada ve daha önceki çalışmalarda seçilen matematik modelin kalibrasyonu, doğruluk ve duyarlılık analizleri yapılmış ve modelin güvenirlik ile kullanılabileceği kanıtlanmıştır. Model kullanımı için gereken veriler, havzada başlatılan bir su kalitesi izleme programı çerçevesinde elde edilmiştir. Bu çalışma ile tüm Sakarya Havzası ele alınarak öncelikle günümüz koşullarındaki su kalitesi saptanmış ve daha sonra Porsuk Çayı ile Sakarya Nehri, yararlı kullanımlar açısından değerlendirilerek bu su kaynaklarının istenen amaçlara uygunlukları araştırılmıştır. Daha sonra gelecekteki yararlı kullanımlar belirlenerek, su kalitesinin iyileştirilmesi için alınabilecek önlemlerin su kalitesi üzerine etkileri model yardımı ile araştırılmıştır. Bu bağlamda sürdürülen çalışmada, havzadaki kirletici kaynak potansiyeli ve su kalitesi birlikte değerlendirilerek, çeşitli atıksu kontrol seçenekleri irdelenmiş ve sonuç olarak. amaçlanan kaliteye ulaşılması için ciddi önlemlerin alınması gerektiği anlaşılmıştır. Çalışma sonucunda yapılan değerlendirmede, su kaynakları için ulusal platformda kalite standardı uygulamak yerine, havza boyutunda standart uygulamanın daha akılcı bir çözüm olacağı ve su kalitesi standartlarının havzada amaçlanan çoklu yararlı kullanımlar doğrultusunda belirlenmesi gerekliliği vurgulanmıştır. 
  • Öge
    Nitrogen removal from high-strenght wastewaters by up-flow submerged nitrification and denitrification filters
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1990) Çeçen, Ferhan ; Gönenç,  ethem ; 14119 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Yüksek Konsantrasyonda Azot İçeren Atıksularm Yukarı Akışlı Batık Nitrifikasyon ve Denitrif ikasyon Filtrelerinde Arıtımı Günümüzde gerek evsel gerekse endüstriyel nitelikte atıksu larm alıcı ortama verilmeden önce arıtımdan geçirilmesi, su kay naklarını çeşitli kirletici maddelerden korumak açısından giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Atıksu arıtım süreci incelendiğinde, biyolojik arıtım çalışmalarının daha çok organik karbon giderimine yönelik olduğu, azot bileşiklerinin giderilmesi hususunda ise daha az çaba sarf edildiği görülmektedir. Ancak son yıllarda azot bile şiklerinin alıcı ortamda sebep olduğu oksijen tüketimi, balık ölümü, ötrofikasyon gibi zararlı etkilerinden dolayı evsel ve endüstriyel atıksulardan azot giderimine de önem verilmeye başlanmıştır. Atıksulardan azot gideriminde biyolojik nitrifikasyon ve denitrif i- kasyon en ekonomik çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Bugüne kadar yapılan çalışmalar gözönüne alındığında atıksulardan azot giderimi işleminin daha çok aktif çamur sistemlerinde gerçekleştirildiği görülmektedir. Son yıllarda artan genel bir eğilim sonucu bu işlemlerin, aktif çamura kıyasla daha ekonomik, işletme kolaylıkları daha fazla ve daha az yer ihtiyacı gösteren biyofilm sistemlerinde gerçekleştirilmesine başlanmıştır. Ayrıca günümüze kadar yapılan çalışmalar gözden geçirildiğinde nitrifikasyon ve denitrif ikasyon işlemlerinin genellikle evsel atıksu gibi azot içeriği nisbeten düşük atıksulara yönelik olduğu; gübre, rafineri, sentetik elyaf, süt ve et işlemleri vb. yüksek konsantrasyonda azot içeren atıksu lara daha az yer verildiği görülmektedir. Bu çalışmada yüksek konsantrasyonda azot içeren atıksularm batık filtrelerde nitrifikasyon ve denitrif ikasyon yoluyla arıtım mekanizmasının incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde azot kirliliği problemine genel olarak değinilerek, çalışmanın amaç ve kapsamı ana hatlarıyla belirtilmiştir. İkinci bölüm biyolojik nitrifikasyon ve denitrif ikasyon proseslerine ait genel esasları ve bu proseslere etki eden faktör lerin literatürden elde edilen bilgilerle detaylı olarak izahını kapsamaktadır. Üçüncü bölümde ise nitrifikasyon ve denitrif ikasyon işlemle rinin uygulama alanları ve uygulama şekillerine değinilerek biyofilm sistemlerinin özellikleri açıklanmıştır. XV Çalışmanın dördüncü bölümü biyof ilm kinetiğinin temel esaslarını detaylı olarak anlatılmasına ve azot giderimi uygula malarına ayrılmıştır. Deneysel çalışma düzeni ve çalışmalarda kullanılan sistemler beşinci bölümde ayrıntılı olarak verilmiştir. Nitrif ikasyon ve denitrif ikasyon işlemlerinin gerçekleştirilmesi amacıyla her ikisi de yukarı akışlı olarak sürekli çalışan iki ayrı batık filtre kullanıl mıştır. Nitrif ikasyon filtresine stokiyometrik oranlarda bikarbonat ve fosfat içeren bir sentetik amonyak solüsyonu sürekli olarak beslenmiştir. Amonyağın oksidasyonu için gerekli hava sisteme alttan verilmiştir. Nitrif ikasyon deneyleri 0.18 - 3.49 g NH.-N/m^gün yükleme aralığında gerçekleştirilmiştir. Filtrede gerçekleşen azot çevrimi sonucu çıkış akımı büyük miktarda nitrat ve nitrit azotu içermektedir. Nitrif ikasyon çıkış akımı bir tarkta toplandıktan sonra seyreltilmiş melas çözeltisiyle birleştirilerek denitrif ikasyon filtresine beslenmiştir. Şeker endüstrilerinin bir atığı olan melas, denitrif ikasyon aşamasında organik karbon kaynağı olarak kullanıl mıştır. Denitrif ikasyon işlemleri sırasında 0.187-9.25 g NO -N/mrgün yükleme aralığında çalışılmıştır. Çok yüksek yükleme değerlerinde sentetik olarak hazırlanan nitrat çözeltisi kullanılmıştır. Her iki sistem sürekli olarak kontrol edilerek, amonyak, nitrit, nitrat KOI (TOK), pH, alkalinite, TKN, çözünmüş oksijen analizleri yapıl mıştır. Elde edilen değerler sistemlerin kararlı denge durumlarını yansıtmaktadır. Bu sistemlerin dizaynına ve kinetik incelenmesine yönelik çalışmaların yanısıra filtrelerde karışımın ve hidrolik kalma zamanı dağılımının belirlenmesi amacıyla Li+ (LiCİ) çözeltisi kullanı larak iz metal deneyleri yapılmıştır. Filtrelere alt bölümden ani olarak Li+ içeren bir çözelti enjekte edilerek, çıkış akımında metal konsantrasyonu zamana bağlı olarak ölçülmüştür. Çalışmanın sonuçları ve bunlara ait değerlendirme ve tartışma lar altıncı bölümde detaylı olarak verilmiştir. Bu bölüme ait sonuç lar aşağıdaki gibi özetlenmiştir: Nitrifikasyon ve denitrif ikasyon sırasında yapılan iz metal deneylerinin sonuçları, her iki filtrenin de belirtilen şartlarda tam karışımlı reaktörlere çok yakın dispersion özellikleri göster diğini ve böylelikle tam karışımlı reaktörler olarak kabul edilebi leceklerini göstermiştir. Nitrifikasyon sırasında sürekli hava akımı sistemde gerekli türbülansı sağlamaktadır. Denitrif ikasyon sırasında meydana gelen karışımın ise gaz çıkışının doğurduğu tür- bülans sonucu olduğu görüşüne varılmıştır. Sürekli nitrifikasyon ve denitrif ikasyon çalışmalarında elde edilen sonuçlar iki ayrı açıdan ele alınarak değerlendirilmiştir. Birinci yaklaşımda sonuçlar yükleme hızı, hidrolik yükleme, kalma zamanı v.b. konvans iyonel kriterler ve işletme şartları esas alınarak yorumlanmıştır. İkinci yaklaşımda ise sonuçlar biyofilm kinetiği açısından değerlendirilmiştir ki, biyof ilmde meydana gelen çeşitli mekanizmaların açıklanması ve biyofilm sistemlerinin dizaynı açısın dan bu yöntemin daha güvenilir olduğu görüşü yaygınlık kazanmıştır. xvı Nitrif ikasyon filtresinde ortamdaki çözünmüş oksijen konsantrasyonuna bağlı olarak amonyak giderim hızı değişim, göster mektedir. Sistemde çözünmüş oksijen konsantrasyonu 2-3 mg/1, 3-4 mg/1, 4-5 mg/1 iken maksimum amonyak giderim hızı sırasıyla 0.47, 0.75, 1.8 g NEL-N/m^gün olarak bulunmuştur. Amonyak giderim verimi ise amonyak yükleme hızına ve çözünmüş oksijen konsantrasyo nuna bağlı olarak değişmektedir. Çözünmüş oksijen konsantrasyonunun 4-5 mg/1 olduğu hallerde, 1.3 g NH.-N/m^ gün yükleme değerine kadar yaklaşık %100 amonyak giderimi elde edildiği görülmüştür. Aynı yükleme değerlerinde çözünmüş oksijenin düşük olması halinde çok daha düşük arıtım verimleri gözlenmiştir. Sübstrat yükleme hızının yanısıra hidrolik yükleme hızının da sistem dizaynında önemli bir kriter olduğu sabit sübstrat giriş konsantrasyonunda bir noktadan sonra hidrolik yükleme hızının artmasının verim düşüşüne sebep olduğu görülmüştür. Nitrif ikasyon asidite üreten bir reaksiyon olduğu için sistemde pH düşüşü ve alkalinite kaybı gözlenmiştir. Besleme akımı pH değeri 8.00 iken, bu değer reaktör içinde 7-8 arasında değişmiştir. Sisteme gerekli miktarda bikarbonat ilavesi yapıl dığından alkalinite hız sınırlayıcı bir parametre olmamıştır. Nitrif ikasyon reaksiyonu sonucu alkalinite harcamasının 6.86 mg CaC03/mg giderilen NH^-N düzeyinde olduğu bulunmuştur. Nitrif ikasyon deneyleri sonuçlarının biyof ilm kinetiği açısından değerlendirilmesiyle şu sonuçlara varılmıştır: Sistemde kararlı denge koşullarında amonyak konsantrasyonunun 0..9 mg/1 NH/-N değerinin altında bulunması halinde amonyak giderim hızı amonyak konsantrasyonuna göre birinci dereceden değişmektedir. Bu durum muhtemelen sıvı film difüzyonu veya yüksek Ks değerine bağlı Monod tipi reaksiyon sonucu meydana gelmektedir. Çözünmüş oksijen konsantrasyonunun 4-5 mg/1 düzeyinde ve amonyak konsantras yonunun 0.9-4 mg/1 NH4-N olması halinde, amonyak giderim hızı sübstrat konsantrasyonuna göre (1/2). dereceden cereyan etmektedir. (1/2). dereceden reaksiyon amonyağın biyof ilm içine ancak kısmi olarak difüze olduğu ve oksijenin fazla miktarda bulunduğu durum larda görülmektedir. Bu durumda amonyak hız sınırlayıcı parametre olmaktadır. Amonyak gideriminde (1/2). derece hız sabiti k.,_ = 0.9. g NH^-N^^jfl /2gQn-1 olarak bulunmuştur. Sistemde aynı oksijen konsantrasyonunda amonyak konsantrasyonunun yaklaşık 4 mg/1 NH^-N'in üzerinde olması halinde ise amonyak hız sınırlayıcı olmaktan çıkıp, oksijen hız sınırlayıcı parametre durumuna geçmek tedir. Bu değerin üstünde, amonyak giderim hızı amonyak konsantras yonuna göre sıfırmcı dereceden, yani sabit olarak cereyan etmektedir. Sistemde çözünmüş oksijen konsantrasyonunun 2-3 mg/1, 3-4 mg/1 ve 4-5 mg/1 aralıklarında olduğu hallerde sıfırıncı derece giderim hızları (koa) sırasıyla 0.47, 0.75, 1.8 g NH^-N/nrgün olarak bulun muştur. Deneysel verilerin değerlendirilmesi sistem içinde çözün müş oksijen konsantrasyonu/amonyak azotu oranının 4 'ün üzerinde olması halinde oksijenin hız sınırlayıcı parametre olmaktan çıktığını göstermiştir. Öte yandan sıfırmcı derece reaksiyon durumlarında, amonyak giderim hızının, çözünmüş oksijen konsantrasyonuna göre (1.9) dereceden değiştiği, literatürde belirten (1/2). derece duru munun gerçekleşmediği sonucu ortaya çıkmıştır. Bu durumun sisteme oksijenin kabarcıklar halinde verilmesinin doğurduğu etkilerden kaynaklandığı görüşüne varılmıştır. xvii Nitrif ikasyon deneyleri sırasında elde edilen kinetik veri lerin ayrıca Monod tipi kinetik açısından değerlendirilmesi sonucu amonyak reaksiyon hız sabiti k = 2.08 g NH.-N/m^gün ve yarı doygunluk sabiti KSnh _n = 0.98 mg/1 NH4-N olarak bulunmuştur. 4 Nitrifikasyon sırasında nitrit birikimi literatürde sıkça belirtilen bir durumdur. Bu çalışma sırasında da nitrit birikimi durumu tesbit edilerek bu durumun izahına çalışılmıştır. Sistemdeki çeşitli parametrelerin incelenmesi sonunda nitrit birikiminin sistemdeki amonyak konsantrasyonu, amonyak yükleme hızı ve çözünmüş oksijen konsantrasyonu / amonyak azotu oranlarıyla bağın tılı olduğu saptanmıştır. Filtre içinde amonyak konsantrasyonunun 2-3 mg/1 NH,-N'in üzerinde olmasının nitrat oluşumunu inhibe ederek nitrit birikimine neden olduğu, ayrıca artan amonyak yükleme hızıyla çıkış akımmdaki nitrit oranının arttığı görülmüştür. Fakat belir tilen kriterler içinde üzerinde en çok durulması gerek reaktör için deki çözünmüş oksijen konsantrasyonu / amonyak azotu oranıdır. Bu oranın 5 'in üzerinde olması halinde amonyağın tam olarak oksidas- yonu sonucu nitrit birikiminin meydana gelmediği görülmüştür. Denitrif ikasyon çalışmaları iki ayrı ana bölümde toplanmıştır. Sistemde COD/N oranı, sübstrat yüklemesi ve hidrolik yükleme gibi sınırların saptanmasına yönelik ön deneylerde çeşitli sübstrat konsantrasyonları ve debilerinde çalışılmıştır. Denitrif ikasyon çalışmalarının ikinci kısmını oluşturan esas deneylerde ise ön deney lerde elde edilen bulgular doğrultusunda denitrif ikasyon kinetiği detaylı olarak incelenmiştir. Denitrifikasyon sırasında ortamdaki COD/N oranının büyük önem taşıdığı ve maksimum giderim hızına erişebilmek için optimum giriş oranının 5 civarında olduğu belirlenmiştir. COD/N oranının kısıtlayıcı olmadığı durumlarda filtre, içindeki ortalama konsantrasyon?esas alındığında maksimum azot giderim hızı 1.9 g NO -N/m gün, çıkış konsantrasyonu esas olarak alındığında ise bu değer 2.6 g N0x-N/m2gün olarak bulunmuştur. Denitrifikasyon deneyleri sırasında karşılaşılan ilginç bir durum, sistemde NH4-N veya TKN giderimi görülmemesidir. Denitrif ikasyonun alkalinite üreten bir reaksiyon olması sonucu sistemde pH ve alkalinite yükselmesi görülmüştür. Giriş ve çıkış akımları arasındaki alkalinite artışı 3.85 mg CaCÛ3/mg giderilen N0X-N düzeyinde bulunmuştur. Denitrifikasyon çalışmaları sırasında elde edilen sonuçlar ayrıca biyofilm kinetiği açısından da değerlendirilmiştir: Sistemde oksitlenmiş azot konsantrasyonunun 1- 100 mg/1 N0X~N aralığında olması halinde azot giderim hızının (1/2). dereceden olduğu saptanmıştır. Filtre içindeki ortalama konsantrasyon değer leri esas alındığında (1/2). derece reaksiyon hız sabiti k"," = 0.27 g NO -N^'^m^'^d olarak bulunmuştur. Azot konsantras- 1/2ap & x yonunun yaklaşık 100 mg/1 NO -N değerinin üstünde olması halinde azot giderimi sıfırıııcı derece bir reaksiyona dönüşmektedir. Filtre içindeki ortalama konsantrasyon esaslı sıfırmcı derece hız sabiti xvııı 2 k = 1.9 g NO -N/m gün olarak bulunmuştur. Filtre çıkış konsan- oa x ö P trasyonları esas alındığında ise (1/2). derece hız sabiti 1/2 -î/2 -î k. /0 = 0.19 g N m gün, sıfırıncı derece hız sabiti ise e k = 2.6 g N/m2 gün düzeyindedir, e Elde edilen kinetik veriler ayrıca Monod denklemine uygula narak reaksiyon hız sabiti k " ?" s 1.75 g NO -N/m gün ve yarı NO -N x x doygunluk sabiti K =8.75 mg/1 NO -N olarak hesaplanmıştır. bN0-N X x Denitrifikasyon deneyleri sırasında yüksek sübstrat yükleme lerinde çalışılmasına ve giriş akımının bazı hallerde yüksek mik tarda nitrit içermesine karşılık, sistemde önemli bir nitrit biri kimi saptanmamıştır. Elde edilen sonuçlar iki kademeli bir reak siyon olan denitrif ikasyonda nitratın nitrite dönüşümünün hız belirleyici olduğunu, nitritin ise kolaylıkla azot gazına çevril diğini göstermektedir. Çalışmadan çıkarılan sonuçlar ve daha ilerde yapılabilecek çalışmalara yönelik öneriler yedinci bölümde sunulmuştur.
  • Öge
    The effect of residual microbial product generation on the modelling of fixed-film systems
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1991) Tanık, Ayşegül Baysal ; Orhon, Derin ; 14366 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering
    Atıksu arıtımında uygulanan ilk yöntemlerden biri olan biyofilm sistemleri, aktif çamur sistemlerinin daha etkin gelişmesi ve geniş kullanım alanlarına sahip olması nedeni ile 1960 öncesinde popülaritesini kaybetmişti. Yıllarca, biyofilm tekniği damlatmalı filtrelerde uygulanmış, ancak, düşük akımlı evsel atıksuların ve/veya endüstriyel kaynaklı atıksuların ön arıtımında istenilen verim elde edilmiştir. 1960'lı yılların başında damlatmalı filtrelerde kullanılan dolgu malzemelerinin geliştirilmesine paralel olarak biyofilm sistemlerine olan ilgi yeniden canlanmaya başlamıştır. 1960'lı yılların sonunda ve 1970'li yılların başında döner disk sis¬ temlerinin tasarım yöntemlerinin ve teknolojisinin gelişmesi ile birlikte, uluslararası ticari ilişkilerin hızlanması çeşitli biyofilm sistemlerinin dezavantajlarını azaltmış ve yeniden uygulanmaya başlamıştır. özellikle, 1970'li yolların sonu ve 1980'li yılların başında akışkan yataklı biyolojik reaktörlerin laboratuvar ölçeğinden arazi ölçeğine uyarlanması, biyofilm sistemlerinin değişik reaktör tipleri ile geniş alanlarda uygulan¬ maya başlamasına yol açmıştır. Tasarım esaslarının sürekli gelişmesi ve biyofilm sistemlerinin aktif çamur sistemlerine oranla daha az enerji tüketmesi bu konuda çalışan uzman ve araştırmacıların ilgisini yeniden çekmiştir. Gelişmelere paralel olarak, biyofilm sistemleri¬ ne artan ilgi, bu konudaki modelleme çalışmalarını da hızlandırmıştır. Model çalışmaları, tasarım mühendisliğinin ana yol göstericisidir. Modellemenin önderliğinde herhangi bir konunun teorisi daha iyi kavranabilmekte, hatta model bulguları deneysel yöntemlerle pekiştirildiğinde ortaya geçerliğini yıllarca koruyabilecek çalışmalar konulmaktadır. Deneysel çalışmaların güç, hatta im¬ kansız olduğu durumlarda ise model çalışmalarının geçerliliği çeşitli varsayımlara dayandırılarak mümkün kılınmaktadır.. Bu çalışmaların amacı, karmaşık ve kompleks bir yapıya sahip biyofilm sistemlerinde kalıcı ürün oluşum mekanizmasının modellenmesi ve tasarıma yönelik model bulgularının değerlendirilmesidir. Amaca iki aşamalı modelleme ile ulaşılabilinmiştir. Birinci aşamada, spesi- -xxvii- fik bir biyofilm tabakasında, biyofilmi oluşturan partiküler komponentlerin, (XA., Xs, XE), tabaka boyunca dağılımının, dolayısıyla giderme ve oluşma mekanizmalarının, ki, bu mekanizmalar akı cinsinden ifade edilmektedir, dağılımının modellendiği mikro model'dir. Bu aşamada, biyofilmi oluşturan komponentlerin tabaka boyunca toplam derişimleri değişmemekte, ancak her birinin, herhangi bir noktadaki hacim oranları değişmektedir. 1985'li yılların öncesinde, partiküler komponentlerin toplam kon¬ santrasyonu Monod kinetiğinde kullanılarak sabit kalınlıkta ve sabit mikroorganizma yoğunluğunda, çözünmüş substratın giderme mekanizması, çeşitli analitik ve nümerik yöntemlerle incelenmiştir. Biyofilm sistemlerinde giderme mekanizmasını kontrol eden ikinci dereceden doğ¬ rusal olmayan Monod kinetiği yaklaşımı çeşitli varsayon- larla lineerize edilmiş, 1. ve O. derecelere indirgenerek basitleştirilmiştir. Bu çalışmaların tümünde ilgi sadece çözünmüş substrat'ın giderme mekanizmasına dayanmıştır. Ancak 1980'li yılların ortalarında, biyofilm tabakasını oluşturan mikroorganizmanın, yani, partiküler komponentlerin, tabaka boyunca davranışları dikkati çekmiş ve dolayısıyla çözünmüş kalıcı ürün oluşumunun bu partiküler komponentlerle olan ilgisi ortaya çıkmıştır. 1985 yılında bir grup bilim adamı ve araştırmacının aktif çamur sistemleri için geliştirdikleri "Task Group Model" çalışmasında sözü edilen partiküler komponentler sınıflandırılmış ve 'viabilite' kavramı ortaya çıkmış¬ tır. Bu model çalışması, aynı mikroorganizma faaliyetlerinin ve aynı reaksiyonların gerçekleştiği biyofilm sistemlerine, biyofilm kinetiği kullanılarak uyarlanmıştır. Çalışmanın ikinci aşaması ise "makro model" veya "reaktör modeli" diye adlandırılmıştır. Mikro model bulguları ile reaktör hidroliğinin birleştirildiği bu bölümde, atıksu karakterizasyonunun ve işletme koşullarının, örneğin atıksu debisinin, ve reaktör yüzey alanının değişimi ile modelin sonuçları, kalıcı ürün oluşumu ve toplam ürün oluşumu üzerine incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Çözünmüş substratın sistemdeki kütle dengesinden yola çıkılarak reaktöre uygulanabilecek hidrolik yükleme hesaplanarak kalıcı ürün konsantrasyonu bulunmuştur. Mikro model, beş temel bileşen ve üç süreçten oluşmaktadır. Model bileşenleri, kolay ayrışan substrat, Ss, çözünmüş inert ürün, S aktif biyokitle, XA., yavaş ayrışan substrat, XB, ve inert partiküler organik madde, XE'dir. Biyofilm tabakasını oluşturan partiküler komponentler; XA, XB ve XE'dir. Model'de, sabit biyofilm -xxviii- kalınlığı ve yoğunluğu varsayılmıştır. Dolayısıyla, Xv=X/vH-Xs+XE sabittir ancak her bir bileşenin film taba¬ kası boyunca hacimsel oranları değişmektedir. Sistemdeki üç süreç, aerobik heterotrofik çoğalma, heterotrofik bozunma ve hidroliz'dir. Heterotrofik çoğalma sadece kolay ayrışan substratla gerçekleşebilmektedir. Çoğalma süreci Monod tipi bir reaksiyon ifadesiyle temsil edilmiştir. Bozunma aktif biyokitleye göre birinci dereceden bir ifadeyle tanımlanmış, hidroliz ise hem aktif biyokitleye, hem de yavaş ayrışan partiküler maddenin aktif biyokitleye olan oranına bağımlı olduğu varsayılmıştır. Sistemde, biyokitle kolay ayrışabilir substratı kullanarak çoğalmaktadır. Bu süreç içinde oksijen kullanılmakta ve karbondioksit açığa çıkmaktadır. Modelde tekli substratla çalışıldığından oksijen kullanımı sis¬ teme dahil edilmemiştir. Çoğalma ile oluşan aktif biyokitle bozunarak kısmen yavaş ayrışan partiküler substrâ- ta, kısmen de inert partiküler organik maddeye dönüşmektedir, înert partikülür organik madde oluşumu daha başka bir reaksiyona girmemektedir. Yavaş ayrışan partiküler substrat ise hidroliz yoluyla bir kısmı kolay ayrışabilen substrata, diğer kısmı da çözünmüş inert ürüne dönüşmektedir. Çözünmüş inert ürün biyofilm kalınlığı boyunca difuzyonun hız kısıtlayıcı özelliğinden dolayı sıvı faza doğru azalarak ulaşır. / Yukarıda açıklanan çevrim proseslerinde oksijen kullanan tek süreç çoğalmadır ve çoğalma sadece kolay ayrışan substratla olmaktadır. Yavaş ayrışan substrat ise hidroliz yolayla kolay ayrışır hale geçmesiyle dolaylı olarak oksijen kullanımına bağlıdır. Hidroliz yavaş bir süreç olduğundan oksijen kullanımı ve çoğalma, substrat giderimine nazaran gecikmektedir. önerilen modelde, substrat çözünmüş ve partiküler olarak ikiye ayrılmış, dolayısıyla giriş ve çıkış akımlarının etkileşimleri ortaya konulmuştur, özetlenen reaksiyonlar uygun giriş ve çıkış özellikleri kullanılarak, çözünmüş sistem bileşenlerinin, SB ve SR'ın kütle denge denklemleri yazılmıştır. Partiküler madde bileşenlerinin spesifik çoğalmaları tabaka boyunca ifade edilerek, spesifik çoğalma hız sabitlerinin tüm partiküler bileşenler için sınır tabakasında (dayanma yüzeyinde) eşit ve minimum değerde olduğu varsayılmış ve biyofilm kalınlığı boyunca her partiküler komponentin spesifik -xxix- çoğalma ve azalma hızlarının dağılımından yola çıkarak tüm bileşenlerin çoğalma ve giderme eğrileri elde edilmiştir. Kütle denge denklemlerinde sistem bileşenlerinin ortalama değerleri kullanılmıştır. Elde edilen denklem takımları, üç bilinmeyenli, üç non-lineer denklem haline indirgenerek sonlu farklar ve Newton-Ralpson nümerik in- tegrasyon yöntemleri ile kararlı denge hali için çözülmüştür. Her iki modelleme aşaması sonrasında, sistemi oluşturan belli başlı parametreler için duyarlılık analizleri yapılmış ve çeşitli çalışma koşullarında çözünmüş kalıcı ürün ve toplam çözünmüş madde konsantrasyonları saptanmıştır. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar, aşağıdaki şekilde özetlemek mümkündür. Biyofilm tabakası boyunca, özellikle aktif biyokitle, XA, dağılımı substrat giderme mekanizması ile yakından ilgilidir ve giderme hızını kontrol etmektedir. Biyofilm tabakası boyunca, partiküler komponentlerin davranışı "aktif derinlik" veya "etkili derinlik" diye tanımlanan kalınlığa erişildikten sonra dayanma yüzeyine kadar sabitleşmektedir. Dolayısıyla substrat giderme hızı'da bu derinlikten itibaren dayanma yüzeyine kadar sabit olarak devam eder. Bu durum, kısmen sisteme giren oksijenin tükenmesinden ve kısmen de difuzyonun hız kısıtlayıcı etkisinden olmakta dır. Biyofilm tabakası boyunca, yavaş ayrışan substratın, Xs, diğer iki partiküler komponent'e oranla çok düşük konsantrasyonlara ulaştığı gözlenmektedir. Böylece, kalıcı ürün oluşum mekanizmasının yavaş hızla oluştuğu ortaya çıkmaktadır. Sistemde oluşan yavaş ayrışan substratın ortalama konsantrasyonunun düşük olmasından dolayı giderme hızına karşılık, yine akı cinsinden ifade edilen kalıcı ürün oluşum hızı çok düşüktür. - Kalıcı ürün oluşum mekanizmasının kinetik modellenme- sinde yavaş ayrışan substratın bozunması çok önemlidir. Ancak, model bulguları, bu mekanizmanın oluşan yavaş ayrışan substratın konsantrasyonunun düşük olması nedeni ile ihmal edilebilir düzeyde olduğunu ortaya çıkarmakta dır. Kalıcı ürün oluşum mekanizmasının modellenmesinden de görülebileceği gibi etkili parametreler bH, f3 ve kh' dir. -XXX- - Çözünmüş kalıcı ürün oluşumuna etki eden en önemli dış etkenin, reaktörün toplam yüzey alanının atıksu debisine olan oranı olduğu makro model çalışmasında görülmüştür. A SR* =-. NSR Q kısacası, sıvı fazdaki kalıcı ürün konsantrasyonun sis¬ temin hidrolik şartlarına bağımlı olduğu ortaya çıkmış¬ tır. Akı değerinin düşük olması nedeni ile düşük hidrolik yüklemelerde bile kalıcı ürün konsantrasyonu yüksek çıkmamaktadır. - Çeşitli kabul edilebilir hidrolik ve organik yüklemeler altında makro model bulgularının değerlendirilmesin¬ den ortaya çıkan sonuçlara göre reaktör çıkışında düşük çözünmüş substrat (Ss* < 40 mg/lt) konsantrasyonu gözlendiğinde, yine çıkıştaki kalıcı ürün konsantrasyonun, toplam çözünmüş substrata olan oranı, giriş çözünmüş substratın değişik konsantrasyonlarına bağlı kalarak 0.15 ila 0.65 arasında değişmekte olduğu saptanmıştır. Ancak, daha yüksek çıkış konsantrasyonlarında (40 < Ss* <100 mg/lt,) bu oran 0.15 ila 0.03 arasında değişken giriş substrat kansantrasyonuna bağlı kalarak değiştiği gözlenmiştir. - Sistemin hidrolik yükünü etkileyen diğer faktörler ise; çözünmüş substrat cinsinden atıksu giriş ve çıkış konsantrasyonlarıdır. Dolayısıyla, kalıcı ürün konsantrasyonu giriş ve çıkış konsantrasyonlarının da dolaylı fonksiyonudur. Sabit çıkış konsantrasyonu düşünüldüğün¬ de, kalıcı ürün konsantrasyonu giriş konsantrasyonunun değişimi ile doğru orantılıdır. - Biyofilm -sistemleri ile aktif çamur sistemleri, kalıcı ürün oluşum mekanizması açısından, aynı giriş ve çıkış şartlarında karşılaştırıldığında, biyofilm sistemlerinde oluşan ve sıvı faza geçen kalıcı ürün konsantrasyonu'nün aktif çamur sistemlerine oranla daha fazla aktif biyokitleyi bünyelerinde bulundurdukları halde daha düşük olduğu ortaya çıkmıştır. Bu durumun, biyofilm kalınlığı boyunca difüzyonun hız kısıtlayıcı etkisinden olduğu. gözlenmiştir. Dayanma yüzeyindeki kalıcı ürün konsantrasyonu, aktif çamur sisteminde açığa çıkan kalıcı ürün konsantrasyonundan daha yüksektir. Ancak difüzyonun hız kısıtlayıcı etkisinden kalıcı ürün konsantrasyonu, film tabakası boyunca azalarak sıvı faza geçmektedir. -İCKKİ- - Geliştirilen modelin birkaç örnek çalışma ile anaerobik şartlara uyarlanması yapılmış, sonuçta hidroliz prosesinin ihmal edilebilir düzeyde olduğu gözlenmiştir. Dolayısıyla, sıvı fazda kalıcı ürün konsantrasyonu aerobik biyofilm sistemlerine oranla çok daha düşük olduğu ortaya çıkmıştır. Biyofilm kalınlığı boyunca, yavaş ayrışan substrat konsantrasyonunun çok düşük olması, sistem gereği etkili parametrelerin düşük olması, hidroliz prosesinin çok yavaş hızda gerçekleştiğini göstermektedir. Sistemde, hidrolik yükün çok düşük alınması bile, sıvı fazda kalıcı ürün konsantrasyonunu arttırmamakta- dır. Biyofilm konusunda yürütülen tüm çalışma ve araştırmaların ana hedefi, bilgi boşluklarını doldurarak, bilgi birikimini arttırmak ve teorisini daha açıklığa kavuşturmaktır. Karmışak yapısından dolayı kompleks halde ifade edilebilen biyofilm kinetiği ve model çalışmaları doğrultusunda önerilebilecek çalışmalar ise şöyle sıralandırılabilir; Benzer modelleme çalışmasına çiftli, hatta çoklu substrat kullanılarak devam edilmesi, - Geliştirilmiş olan iki aşamalı modelin nitrifikasyon ve denitrifikasyon proseslerinin de uygulandığı durumla ra uyarlanması, - Geliştirilmiş olan iki aşamalı modelin, bir kısmı anaerobik, diğer bir kısmı aerobik çalışan bir biyofilm tabakası gözönüne alınarak uygulanabilirliğini saptamak şeklinde düşünülmektedir.