LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi- Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19237

Gözat

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Anaerobic treatment of soapstock splitting wastewater

(Graduate School, 2022) Sertgümeç, Simge ; Altınbaş, Mahmut ; 847782 ; Environmental Sciences, Engineering and Management Programme

In the developing world, the needs of the people are also increasing due to the rapidly increasing population. Nutrition comes at the beginning of these needs. In order to meet the increasing nutritional need on a global scale, edible oil production continues every day. Edible oil can generally be made of vegetable origin or animal origin. However, a very large part of the oil produced worldwide consists of vegetable oils produced from oilseeds. Many different kinds of oilseeds are grown in many different countries around the world. In order to obtain vegetable oils from oil seeds, an extraction process must be carried out. And, undesirable substances in the raw vegetable oil as a result of the extraction process must be removed by a couple of processes. Substances in raw vegetable oil that must be removed are generally free fatty acids, vitamins, antioxidants, alcohol, waxy substances, etc. Refining is carried out in order to remove such unwanted substances from the raw oil. In the neutralization step of the refining process, an alkaline environment is created by caustic and thus soapy waxy substances are formed. In this way, the free fatty acids in the raw oil are removed and converted into this soapy by-product called soapstock. Soapstock contains oil due to its structure and for this reason, it is a valuable by-product. The soapstock splitting method with sulfuric acid is applied for the production of acid oil. In this process, sulfuric acid and soapstock are brought together in a high-temperature boiler and the acid oil is recovered as the upper phase. Also, the remaining phase is wastewater. In this thesis, the performance of anaerobic treatment of carbon removal from soapstock splitting wastewater was investigated. For this purpose, a wastewater sample was obtained from the soapstock recycling facility of an edible oil production factory in the Marmara Region of Turkey. Detailed characterization of wastewater was carried out. Sludge from an anaerobic digester of a yeast production industry, digestate, and fresh manure was used as inoculum. Anaerobic reactors were designed as a semi-batch continuous system and operated in a constant temperature room under mesophilic conditions (37°C). The reactors were generally operated to examine the effect of different pH values and different inoculum, different volumetric loading rates, FeCl3 dosages. In the first part of the experimental study, different pH and inoculums were setup to observe best COD removal efficiencies. In the second experimental set, the reactors were operated at the pH where good efficiency was observed in the first experimental setup, and with the inoculum which was also observed with good efficiency. In this set of experiments, the effect of VLR on COD removal efficiency was investigated. Also, the effect of mixing on the removal efficiency was tested. In the third experimental setup, the amount of FeCl3 added in order to prevent the inhibition caused by the H2S gas formed in the anaerobic environment due to the high sulfate content of the soapstock wastewater was investigated simultaneously with the increasing in VLR. In order to investigate the effect of high daily FeCl3 amount on the efficiency of anaerobic reactors, a fourth experimental reactor was set. In this part, the experiment was carried out by adding three different FeCl3 dosages to different reactors. TS, VS, SS, VSS, sCOD, tCOD, pH, Conductivity, Color, TP, TKN, Ammonia, and Acidity parameters were determined according to standard methods. Sulphate and ion concentrations were measured using an IC device (Dionex, ICS-3000, USA). pH was measured using Thermo-Orion 720 A+ model pH meter and conductivity was measured using a Hach-sensION5 model device. The total COD value of the raw wastewater is approximately 28100 mg/L, and the soluble COD value is 25500 mg/L on average. TS in wastewater is 76500 mg/L on average, of which approximately 45500 mg/L is volatile. In addition, SS in the wastewater is approximately 500 mg/L and VSS is 385 mg/L. Wastewater has a pH of 0.2 and conductivity of 103 mS/cm. The color parameter of the wastewater sample is 3495 PtCo. Wastewater's TP and TKN are 41 mg/L and 2000 mg/L, respectively. In addition, ammonia is 300 mg/L. There is a total acidity of 39150 mg CaCO3/L in wastewater and 26200 mgCaCO3/L of this is mineral acidity. SO42- concentration of the wastewater is 68000 mg/L. The pH values of the different inoculum sludges are 8.58 for the sample from the anaerobic digester of the yeast production industry, 8.30 for the digestate, and 8.25 for the fresh manure, respectively. The TS ratio of the inoculum from the anaerobic digester of the yeast production industry is 10 % and the VS ratio is 0.3 %. Digestate has a TS rate of 13 % and a VS rate of 7 %. On the other hand, the TS ratio of fresh manure is 11 % and the VS ratio is 9 %. Mixed sludge was found to be the best inoculum observed for COD removal in anaerobic reactors. It was also observed that reactors at pH 7 had better COD removal than pH 5. In the optimization study carried out in the first experimental setup, the COD removal efficiency of the reactor group operated with mixed sludge at pH 7 was 67 % and the COD reduced to 8416 mg/L. In the second experimental setup, in the reactors operated at pH 7 and in which mixed sludge was added as inoculum, the highest COD removal (72 %) was realized when the volumetric loading ratio was 4. And, COD reduced to 7288 mg/L. At the end of this period, the COD/SO42- ratio was 0.27. In the third experimental set, when the volumetric loading ratio was 4, the reactor group containing 0.70 g FeCl3 had the highest removal rate with 73 % in terms of COD removal, and the COD reduced to 7009 mg/L. The COD/SO42- ratio was 0.33 for reactors with a FeCl3 dose of 0.7 g/day. In the fourth experimental setup, when the volumetric loading ratio was 4, the reactor group dosed with 0.70 g FeCl3 was the most efficient in terms of COD removal. The COD and SO42- removal efficiencies for this reactor group are 74 % and 73 %, respectively. The COD was 6774 mg/L, and the COD/SO42- ratio was 0.36. The efficiency of the reactor with 0.70 g/day FeCl3 dose was higher than the other reactors in both the periods of volumetric loading rate 2 and 4. Despite having the same initial volumetric loading (volume loading: 2) and the same FeCl3 dosages, lower yield (70 %) were obtained from the reactors in experimental setup 3 and the COD was reduced to 7716 mg/L. To sum up, the COD was reduced to 6774 mg/L in semi-batch continuous reactors using mixed sludge as inoculum by dosing 0.70 g/L/day FeCl3 while VLR was 4 at pH 7, under mesophilic conditions (37°C). 74 % carbon removal at COD/SO42- ratio of 0.36 was a significant achievement under these operating conditions. Considering the 200 mg/L of COD discharge to the receiving water bodies of this wastewater, there is a need of additional steps to satisfied these limits.
Atıksu geri kazanımın pişirici cihaz üretimi yapan bir endüstrisinin su ayak izine etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Uçan, İpek Ceren ; Çokgör, Emine ; 721307 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı

Bu tez çalışmasında su kullanımı ve kirliliği baz alınarak su ayak izi hesaplama yöntemi sunulmuştur. Bu tez, endüstriyel faaliyetler sonucunda oluşmuş olan suların kendine ait atıksu arıtma tesisindeki su ayak izini incelemektedir. Pişirici ve ısıtıcı cihazların üretim tesisinin atıksu arıtma tesisi kapsamında farklı iki yıla ait su ayak izi hesaplanmış, değerlendirilmiş ve karşılaştırılmıştır. Bu iki ayrı yılda incelenen tesisteki en büyük fark 2018 yılında 2014 yılına nazaran su geri kazanımının yapılmasıdır. Özetle su geri kazanımının ve kazanılan suyun üretimde kullanımının su ayak izine katkısı değerlendirilmiştir.
Investigation of SO2 pollution from coal-fired and geothermal power plants using high resolution satellite retrievals

(Graduate School, 2022-01-10) Değer, Sümeyye Sena ; Kaynak, Burçak ; 501191733 ; Environmental Sciences Engineering and Management ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi

Air pollution, which emerged with the increasing industrialization after the industrial revolution, has become an important problem in Turkey, as in many parts of the world, due to its negative effects on human health and the environment. Air pollution causes serious health problems such as asthma, allergies, lung cancer, heart diseases, skin and eye damage and even death, as well as environmental problems such as acid rain, dust formation, turbidity and fog. In addition, air pollutants have direct and indirect effects on the climate. Known as one of the criteria and common pollutants, sulfur dioxide (SO2) originates primarily from large point sources such as power plants, volcanoes, smelters and oil and gas industries, or from residential heating with coal. Since Turkey has a significant share with 2 % of the current world reserves, it follows a coal-oriented energy policy. However, since the existing domestic lignite in Turkey has a low calorific value, it is generally used in power plants, and domestic lignite, which has a higher sulfur content than other types of coal, causes a high amount of SO2 pollution. Especially due to the high SO2 pollution levels and its negative effects on the environment and human health, the determination and monitoring of SO2 pollution in the region, like other air pollutants, plays an important role. Although air quality measurement stations (AQMSs), which are a common and old method for monitoring air pollutants, capture the diurnal changes with hourly measurements in their located region, they may be insufficient to understand the distribution of pollution especially in large areas, since they are located in certain regions and in limited numbers. In addition, the meteorological factors and land characteristics in the region where they are located, also have an effect on the ground-based measurements. On the other hand, the remote sensing technology, which was developed for the detection of air pollutants in the 1980s, facilitates the determination of the distribution of air pollutants globally and the detection of air pollution sources with its gradually developing spatial resolution and wide coverage area. The adventure of remote sensing, which started with the detection of the SO2 plumes originating from the El Chicón volcanic eruption with the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) instrument in the 1982, continued to develop with measurement of tropospheric SO2 with the Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) instrument in the following years. With the changing and developing spatial resolution and global coverage in the following years, Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) and the Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography (SCIAMACHY) instruments started to measure atmospheric air pollutants in 2002, Ozone Monitoring Instrument (OMI) in 2004, and GOME-2 and Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) in 2006, and Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS) in 2011, respectively. The TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI), which finally started its measurements in 2019, has a higher spatial resolution of 5.5 km × 7 km compared to previous instruments such as GOME (320 km × 40 km), SCIAMACHY (60 km×30 km) and OMI (13×). In this thesis, SO2 Level 2 retrievals from the TROPOMI instrument on the Sentinel-5 platform, which is launched by European Space Agency (ESA) in October 2017, are used to monitor two-year (2019-2020) SO2 pollution in and around Turkey and determine its spatial and temporal distribution. First of all, TROPOMI SO2 Level 2 retrievals from National Aeronautics and Space Administration (NASA) Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center (GES DISC) were processed using Phyton programming language and filtered according to the quality criteria in the TROPOMI Readme file. Spatial average was calculated with a grid resolution of 1 km × 1 km and the SO2 data were spatially matched with the grids to calculate the average monthly gridded SO2 column concentrations. Using different oversampling diameters, the 10 km radius oversampling method was applied, where the best distribution was observed for SO2 retrievals. In order to represent the pollution levels of coal-fired power plants (CPPs) and geothermal power plants (GPPs), SO2 retrievals at a distance of 10 km from the locations of CPPs were selected. Monthly statistics for SO2 retrievals were calculated using the Rstudio programming language, and then the data opened in the ArcGIS software program was visualized and average SO2 maps of Turkey for 2019-2020 were created. Emission inventory and ground measurements were used for comparisons. After the hourly ground-based measurements were selected according to the TROPOMI transit time, their daily and monthly averages are calculated. The energy production of power plants was examined using EPIAS electricity data. The impact of regional conditions was evaluated using meteorology and land use throughout all investigations. Considering the SO2 pollution in and around Turkey, hot spots are generally associated with CPPs. In October 2020, when the cleanest and highest signals was seen, the highest SO2 levels in Turkey were detected in the provinces of Kahramanmaraş and Muğla. The highest SO2 pollution in the region was observed in 10 of 18 months around Afşin Elbistan Power Plants. Following Kahramanmaraş, the SO2 pollution is at a remarkable level in Muğla, where there are three large-capacity CPPs. In addition, high SO2 pollution from CPPs was detected in Şırnak and Sivas provinces, and Aydın, Kocaeli, Malatya provinces where minor hotspots were observed, were also investigated. It has been determined that large-capacity GPPs in Aydın may also be an indirect source of SO2. High SO2 concentrations from CPPs have been observed in Turkey's district countries, Bulgaria, Iraq and Syria. The performance of AQMSs and the TROPOMI instrument were investigated by comparing the ground-based measurements where pollution is intense and the satellite retrievals around 10 km of AQMSs. Firstly, the daily SO2 ground-based measurements, satellite retrievals around the power plants and total electricity production variations of the CPPs that were temporarily closed with the decision taken on 31 December 2019 were examined and the current situation in the 2019-2020 period, the effect of the temporary shut down, the change in SO2 levels during reopening period has been investigated. Satellite retrievals often show similar changes with total electricity production, while ground-based measurements were insufficient to capture the variations. Especially the missing data at ground-based measurements and the limited number of satellite retrievals in winter months make comparisons difficult. For the selected large-capacity CPPs, the individual correlations are higher when SO2 and NO2 are compared to electricity generation, as well as high correlations between NO2 and SO2 (R2=0.62-0.96). The highest correlation between satellite SO2 retrievals and electricity production for Afşin Elbistan Power Plants with R2=0.84. SO2 pollution levels in Afşin Elbistan Power Plant, where the highest signals are observed, were investigated considering land use and meteorological factors. Ground-based measurements and meteorological factors show that the pollution in Kahramanmaraş is more intense in autumn and winter and is transported to south every season. Monthly gridded average SO2 retrievals show high concentrations (>2 DU) around the power plants in summer and autumn months. The correlation between electricity production and satellite SO2 retrievals is higher with R2=0.84 on a monthly basis than the daily correlation (R2=0.45). In the comparison made by subtracting the winter months due to limited number of SO2 retrievals, the correlation between satellite retrievals around the power plant and satellite retrievals around the AQMS (R2=0.86) is higher than the correlation between satellite retrievals around the power plant and ground measurements (R2=0.20). However, there is a low correlation (R2=0.20) between satellite retrievals and ground-based measurements around the AQMS. Similarly, the effect of three power plants in Muğla, where high signals were observed, on SO2 concentrations, the relationship between ground-based measurements, satellite retrievals and total electricity production were investigated. When ground-based measurements and meteorological factors were examined, it was seen that the intense pollution in Muğla transported to the southeast in the summer and autumn months, and to the northwest in the winter and spring months. Monthly gridded average SO2 retrievals show high concentrations (>2 DU) in the region in November, July and April 2020. While the pollution is generally distributed around the three CPPs, the AQMS can only detect the pollution originating from Yatağan Power Plant in summer and autumn months due to the land characteristics and location. Contrary to Afşin Elbistan Power Plants, correlations are low for three power plants in Muğla, but Yatağan Power Plant has the highest correlation (R2=0.27) between them. Similarly, for Muğla, the correlation between satellite retrievals 10 km around the power plant and satellite retrievals around the AQMS (R2=0.54) was found to be higher than the correlation between satellite retrievals around the power plant and ground-based measurements (R2=018). There is a low correlation (R2=0.27) between satellite retrievals and ground-based measurements around AQMS. In order to improve the ground-based measurements, it should be located close to the power plants, taking into account the wind and land characteristics. Finally, the contribution of GPPs to SO2 pollution is investigated, starting from the province of Aydın, where small hot spots are seen. The monthly average gridded SO2 distributions clearly show the pollution around GPPs especially in April, May and November months. Daily time series of satellite SO2 retrievals around the power plant also prove the contribution of geothermals to SO2 pollution with high SO2 concentrations in April 2019, May 2019, April 2020 and November 2020. In May 2019, the maximum concentrations were determined as 5.39 DU for Efeler, 3.45 DU for Ken-3, 2.54 DU for Mis-3 and 4.85 DU for Alaşehir. Concentration above 0.5 DU is observed in Ken-3 GPP with a capacity of 25 MWe in 34%, and with 165 MWe in Kızıldere GPP only in 20% of the days.
Investigation of the change of NO2 pollution during the pandemic period using satellite retrievals in Marmara region

(Graduate School, 2022-01-10) Ceker, Ali Osman ; Kaynak, Burak ; 501191703 ; Environmental Sciences Engineering and Management ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi

Air pollution has been a great problem during the history of mankind with its effects on human health and the environment. Among the major air pollutants, nitrogen oxides (NOx=NO+NO2) are still an issue with significant emissions, and their contribution especially on urban areas to ozone (O3) and secondary particulate matter formation. Satellite-based measurements have been used for monitoring of the air pollutants for obtaining information on the global distribution of these pollutants in the last decade, and their performance was increased in terms of both resolution and data reliability. In addition to being a leading country in Europe and Asia with its increasing industry and population, Turkey is struggling with air pollution with high ambient levels. Past studies showed that air pollution reaches dangerous concentrations, especially in city centers. This thesis aims to analyze the NO2 pollution in the Marmara Region, which is the most populated and developed Region of Turkey, with the help of satellite retrievals and ground-based measurements. The effect of human activities and restrictions on NO2 during the pandemic period, which is the study time interval, was also examined, and the study showed the effects of urbanization, industrialization, increasing human population, and the NO2 pollution of these parameters. A deductive approach was used in the study and Turkey, Marmara Region, and Istanbul province were examined in terms of NO2 pollution with detailed analyses, respectively. With this aspect of the study, both the high-resolution data technology of the TROPOMI instrument and the technology of measuring large areas were used. These measurements were supported by the ground-based measurements, the relationship between them was examined and the differences were interpreted. TROPOMI is an instrument onboard ESA's Sentinel-5. TROPOMI NO2 retrievals obtained from ESA were processed, and gridded monthly NO2 tropospheric columns were calculated to a uniform spatial distribution. In this thesis, both satellite and ground-based measurements were investigated for two years: 2019 and 2020. Differences between the examined periods were analyzed and the effect of restrictions during the pandemic period and different urban indicators (such as traffic density or natural gas usage for domestic heating) on NO2 pollution was examined. Ground-based measurements were also used for Marmara Region, which are located in provinces of Istanbul, Kocaeli, Bursa, Canakkale, Balikesir, Sakarya, Tekirdag, Yalova, Edirne, Bilecik and Kırklareli. Ground-based measurements were selected according to the overpass time (around local time 13:00) of TROPOMI. Also, the Marmara Region, which is the study area, was divided into 1×1 km2 grids and satellite retrievals were selected only for the grids which have urban residences and 1 km around them for further comparison with ground-based measurements. All the data used in the study were eliminated according to the measurement criteria determined by the ESA, the days deemed invalid for comparison (with less than 75% data) were eliminated, and the data obtained as a result of the process were processed and/or visualized with programming and mapping programs, and possible errors were analyzed and interpreted. Firstly, national NO2 pollution levels over Turkey were examined. As a result of the examinations performed using satellite retrievals, Marmara was found to be the most polluted Region of Turkey in terms of NO2 pollution. The most polluted provinces are Istanbul, Kocaeli, Ankara, and Izmir, and for Marmara Region, those are Istanbul, Kocaeli, Bursa, and Yalova, respectively. It was found that the winter months have noticeably higher values than the summer months of 2019 and 2020 possibly because of domestic heating in period and meteorological factors, and the most polluted month is November 2019 for all of Turkey. In addition, it has been observed that NO2 pollution in various cities in Turkey, especially in Mugla, during the summer months is equivalent to and sometimes higher than, the crowded provinces due to point sources such as thermal power plants. When an analysis was made based on districts with the clustering method using monthly averaged measurements, it was seen that the districts of the provinces with dense vehicles and populations such as Istanbul were included in the same cluster. In addition, it has been observed that the central districts of cities with less population have close pollution and show the same seasonal variation. When the same clustering method was performed using ground-based measurements and satellite retrievals separately, it was seen that the ground-based measurements did not show seasonality, and many Regions were found to have high NO2 pollution levels whereas satellite retrievals were clustered as less polluted. As a result of the correlation analysis performed using satellite retrievals and ground-based measurements, it was observed that Ground-based measurements of the Marmara Region were not correlated with satellite retrievals. They were measuring lower signals than satellite retrievals in the time intervals when the data was not missing. Especially the low correlation values of the stations in the densely populated areas have revealed that the difference in the NO2 pollution measurements of the Region is high and that improvements should be made. With the statistical analyses performed, it was observed that the highest rate of change was observed in the Istanbul Region and the NO2 pollution decreased by 60% for March, April, November, and December months compared to the previous year. When comparing the same months of 2019 and 2020 throughout Turkey decrease rates were found to be decreased in direct proportion as the population and industrialization rates of cities, while increases were seen in some eastern provinces of Turkey such as Mugla and Aydin. It is thought that the most important reason for these increases, which are intense in the winter period, is the decrease of seasonal temperatures. Both satellite retrievals and ground-based measurements showed elevated concentrations of NO2 in and around highly populated areas. When the pollution changes of the Marmara Region were examined during the COVID-19 pandemic, the effects of human behavior on pollution were observed, especially in the days of full restriction and in the associated months. Districts grouped by clustering method, from districts with dense industry to districts with high population, were interpreted with the help of these groups and examined in terms of both provincial and urban status during the pandemic period. The study has shown that situations such as domestic heating, a change in the number of vehicles, and the closure of some businesses have caused a visible effect on NO2 pollution. During the study period, a comparison was made between the pre-pandemic period and the pandemic period for the densely populated cities of Marmara provinces. As a result of the comparison, a decrease in NO2 pollution was observed in the districts, especially in November and December 2020 (weekend curfew period) compared to November and December 2019. As a result of the calculations, the decrease between 10-20% is proportional to the population. Lastly, urban indicators and NO2 pollution in Istanbul were also examined in detail for 2019. As a result of the correlations made with indicators such as population, natural gas use, socio-economic status of the districts, a high correlation was found between NO2 pollution and population and natural gas use (R = 0.81 and 0.83 respectively), and a moderate correlation between socio-economic score (R = 0.35). The fact that the strong relationship between urban indicators and NO2 pollution is high in mega cities such as Istanbul results in taking precautions, and making more detailed analyses. As shown in the thesis, Istanbul is the largest province in the whole of Europe in terms of population, urbanization, and traffic, and the study showed the NO2 pollution that the people of Istanbul are exposed to in daily life under these conditions, district by district. In addition, in this section, the correlation between ground-based measurement and satellite retrievals in Istanbul were examined, and it was understood that the Ground-based measurements had lower levels than satellite retrievals in many districts. These low levels, especially in regions with high population and vehicle traffic, were attributed to the non-representativeness of the ground-based measurements. As a result of the study, the highest NO2 values in Istanbul were found as 6.44×1015 molecules/cm2 (Gungoren) and 94.12 μg/m3 (Aksaray) annual average on a monthly basis satellite retrievals and ground stations, respectively. The results showed the extent of NO2 pollution in Istanbul, proved to be directly related to urban factors, and created an initial analysis for future studies to be repeated in more detail for the future years. In conclusion, this thesis showed TROPOMI can detect temporal variation of NO2 pollution over different districts, and the impact of COVID-19 pandemic restrictions over Turkey, specifically in Marmara Region. The results also gave important information about the evaluation and status of ground-based measurements, the relationship between urban indicators and NO2 pollution, and the changing NO2 pollution during the pandemic period. The thesis also showed that NO2 pollution in dense urban areas decreased during the pandemic period with the help of satellite retrievals. The study examined important points in this respect and prepared a basis for future studies and it explained, interpreted, and discussed the seasonal distribution of pollution and the effects of the districts with statistical analyses and spatial distribution of NO2. This thesis is the first study in terms of applied Region, high-resolution satellite retrievals, and time interval.
İç ortam havasından eş zamanlı partikül madde ve toluen giderimi için nanolif ve aktif karbon içeren filtre sisteminin geliştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-26) Yavaş Erdem, Melike ; İmer, Derya Yüksel ; 501191720 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi ; Environmental Sciences Engineering and Management

Günümüzde insanlar zamanlarının %80-90 gibi büyük bir kısmını iç ortamlarda geçirmektedir ve bu nedenle tren, uçak, hastane, restoran, ev ve ofis gibi sıklıkla bulunduğumuz iç ortamların hava kalitesi önemli çalışma konusu haline gelmiştir. İç ortamlarda soluduğumuz hava, en az dış ortamda soluduğumuz hava kadar sağlığımızı etkilemektedir. Özellikle modern binalarda yapılan izolasyon sistemleri taze hava sirkülasyonunu azaltmakta ve bu durum iç ortam havası kirleticilerine olan maruziyeti arttırmaktadır. İç ortamlarda geçirilen zamanın, insan sayısının ve kirletici kaynakların artması ile ''Hasta Bina Sendromu'' ve ''Bina Bağlantılı Hastalık'' gibi bazı sağlık sorunları da ortaya çıkabilmektedir. Bunların yanı sıra iç ortam havası kirleticilerinden partikül maddelerin (PM) ve uçucu organik bileşiklerin (UOB) varlığı solunum yolu hastalıklarına neden olmaktadır. İç ortam havasındaki partikül maddelerin birçok kaynağı bulunmaktadır. Yapılan çalışmalarda iç ortamdaki partikül madde ve uçucu organik bileşik konsantrasyonlarının dış ortamdaki partikül madde ve uçucu organik bileşik konsantrasyonları ile paralellik gösterdiği, ayrıca iç ortamlarda kullanılan birçok malzeme, teçhizat ve ekipmanın da kirletici madde kaynağı olabileceği görülmektedir. Günümüzde yaşanan COVID-19 pandemi salgınında en önemli ve en büyük bulaş yolu olarak görülen kaynak ise canlılardır. Ciddi solunum yolu enfeksiyonlarından ölüme kadar sebebiyet verebilen SARS-CoV-2 koronavirüsü de aynı zamanda yaklaşık 0,065 – 0,125 µm boyutları arasında ince tanecik grubunda yer alan bir partikül maddedir. Aynı zamanda bazı uçucu organik bileşikler de kimyasal yapılarından, buhar basınçlarından ve kaynama noktalarından dolayı bulunulan iç ortamlarda solunabilmektedir. Uçucu organik bileşikler, solunum yolu hastalıklarına ek olarak aynı zamanda nörolojik toksisite, göz ve boğaz tahrişi gibi sağlık etkilerine de neden olabilmektedir. İç ortamdaki partikül maddelerin ve uçucu organik bileşiklerin gideriminde en etkili yöntemlerden biri olarak görülen filtrasyon teknolojisi adsorpsiyon, oksidasyon ya da her iki mekanizmanın da kullanılması ile işlevselleştirilebilmektedir. Bu tezin de temel çıkış noktası, iç ortam havasında farklı boyutlarda bulunabilen partikül maddelerin, polimer yapılarının nanolif filtrelere entegrasyonu ile adsorpsiyon özelliği kazandırılarak filtrasyon teknolojisi yardımı ile gideriminin sağlanmasıdır. Böylece elektroeğirme yöntemi ile üretilen nanolif hava filtreleri ve aktif karbon kullanılarak yetersiz iç ortam hava kalitesinin iyileştirilmesine yönelik bir çözüm olarak tasarlanmıştır. Tez kapsamında nanolif filtreler üretilirken literatürde poliamid 6 (Naylon 6, PA6) polimeri ile ilgili nanolif hava filtrelerin geliştirilmesine yönelik çalışmaların verimlerinin yüksek olması hem de yüksek dayanım ve fiber oluşturma özelliği sunması nedeniyle ağırlıkça %18 oranında PA6 polimeri kullanılmıştır. Havada bulunan partikül maddelerin filtrasyon mekanizması ile fiber yüzeylerine adsorpsiyonunu sağlayarak kirleticilerin giderimi hedeflenmiştir. PA6 nanolif filtreler, iki farklı mesh (büyük gözenekli) filtre destek tabaka üzerine ve 15-30-45 dakikalık farklı üretim sürelerinde üretilerek filtrelerin hem yapısal karakterizasyonu hem de performanslarına bakılmıştır. Üretilen PA6 nanolif filtreler filtrasyon cihazına yerleştirilerek reaktör sistemi içerisinde PM1,0 ve PM2,5 boyutları için partikül madde giderim etkinliklerine bakılmıştır. Üretilen nanolif filtrelerin en yüksek PM1,0 giderimi %93, PM2,5 için %94 giderim verimi sergilediği görülmüştür. Bir diğer aşamada farklı adsorbentler denenerek aralarında en iyi UOB giderim performansı gösteren adsorbent belirlenmiştir. Kullanılan klinoptilolit, bentonit, aktif karbon, selüloz nanofibril (CNF), silika jel, polivinil alkol (PVA) adsorbentlerinden aktif karbonun %97,03 giderim verimi ile en iyi performansı sergilediği görülmüştür. Filtre sistemine farklı oranlarda aktif karbon adsorbenti yerleştirilerek uçucu organik bileşik olarak kullanılan toluen kirleticisinin reaktör ortamında giderimi incelenmiştir. Kullanılan cihazın kapasitesine bağlı olarak ve ön denemelere göre 3 ve 5 gram aktif karbon adsorbenti ile toluen giderimleri izlenmiş ve %98'in üzerinde giderim verimi olduğu görülmüştür. Eş zamanlı partikül madde giderimi ve toluen adsorpsiyonu optimum şartlarda hem reaktör hem de gerçek oda ortamında gerçekleştirilmiştir. Böylece en iyi partikül madde giderimi ve toluen adsorpsiyonu sağlayan PA6 nanolif filtre ve aktif karbon oranı kullanılarak optimum koşullarda eş zamanlı giderim sağlanabilmiştir. Eş zamanlı giderimde, seçilen nanolif filtre ve 3 gr aktif karbon kullanıldığında PM1,0 giderimi %97,83, PM2,5 giderimi %97,37 ve 5 gr aktif karbon kullanıldığında PM1,0 giderimi %97,51 ve PM2,5 giderimi %98,95 olarak bulunmuştur. Gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda seçilen nanolif filtre ve 3 gr aktif karbon adsorbenti ile gerçek oda koşullarında ölçümler gerçekleştirilmiştir. Farklı kompozisyonlarda üretilen nanolif filtrelerin karakterizasyonu için SEM analizi ile fiber çapları ve yüzey morfolojileri belirlenmiştir, nanolif fiber çaplarının 147 ile 167 nm arasında değiştiği görülmüştür. Nanolif filtrelerin performanslarını belirlemek için ise standart yöntemler ile hava geçirgenliği ve su buharı geçişi deneyleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda farklı destek tabakaları ve nanolif filtre üretim süreleri ile üretilen filtrelere uçucu organik madde tutunum özelliği kazandırılarak iç ortam hava kalitesinin iyileştirilmesine yönelik partikül madde ve toluen giderimi için filtre malzemeleri geliştirilmiştir.
Arıtılabilirlik ve çevresel etkilerin bütünleşik değerlendirmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-19) Doğan, Kübra ; Babuna Germirli, Fatoş ; Türkmen Atılgan, Burçin ; 501191717 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi

Bu çalışmada, su/atıksularda gerçekleştirilen laboratuvar ölçekli arıtılabilirlik çalışmalarının çevresel etkilerinin değerlendirilmesi ve uygulanan farklı yöntemler arasında en uygun olanın saptanması amaçlanmıştır. Laboratuvarda gerçekleşen ileri oksidasyon ve ozonlama yöntemiyle su/atıksu arıtımı işlemlerindeki enerji ve kimyasal yönetimi üzerine yoğunlaşmaktadır. Çevresel etkileri açısından uygun konsantrasyon kimyasal kullanımı ve o konsantrasyona karşılık gelen enerji tüketiminin değerlendirilmesi yapılmaktadır. Laboratuvar ölçekli önceden yapılmış çalışmalarda farklı amaçla gerçekleştirilen su/atıksu arıtımı deneyleri için farklı kimyasallar ve bu kimyasalların farklı konsantrasyonları için enerji tüketiminin potansiyel çevresel etkileri karşılaştırılmıştır. En fazla çevresel etkiye neden olan faktörler tespit edilmeye çalışılarak optimum düzey çevresel etkiye sahip proses seçilmeye çalışılmıştır.
Kentsel atıksu arıtma tesislerinde karbon giderimi kinetiği ve denitrifikasyon hızlarının belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-22) Davulcu, Tugba ; Çokgör, Emine ; 501181760 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi

Azot canlı dokuların bünyesinde yer almasının yanı sıra atmosferde de azot gazı olarak yaklaşık %78 oranında bulunmaktadır. Organik azot, amonyak ve azot gazı oksitlenmemiş azot formlarını; nitrit ve nitrat ise oksitlenmiş azot formlarını oluşturmaktadır. Organik azot, amonyak azotu, nitrit ve nitrat atıksular için önemlidir. Amonyak azotu atıksuda serbest amonyak (NH3) ve amonyum iyonu (NH_4^+) şeklinde bulunur. Aynı sıcaklıkta pH arttıkça NH3 yüzdesi artmaktadır. Amonyak (NH_4^+), nitrit (NO_2^-) ve nitrat (NO_3^-) azot formlarının çözünürlükleri yüksektir fakat NH_4^+ çözünürlüğü olmayan NH3'e dönüşebilir. Atıksuda başlıca karbonhidratlar, yağlar, proteinler, petrol artıkları ve üre gibi bileşikler bulunmaktadır. Evsel atıksular azot yönünden incelendiğinde, toplam azot içeriğinin 20-50 mg/L arasında olduğu görülmektedir. Bu azot içeriği yüksek orandan amonyak azotu ve organik azottur. Geleneksel ön arıtma sisteminde partiküler azot giderilir. Geleneksel ikincil arıtma sisteminde ise azot, bakterilyal faaliyetler sonucu giderilir. Azotun biyolojik yolla dönüştürülmesi ve giderilmesi için tek yol nitrifikasyon/denitrifikasyon prosesleridir. Nitrifikasyon prosesi, amonyum iyonunun ilk olarak nitrite sonra da nitrata dönüşmesi veya yükseltgenmesi olarak tanımlanmaktadır. Nitrifikasyon bakterileri tarafından aerobik ortamda oksijenin tüketilmesiyle oksidasyon işlemi gerçekleştirilir. Nitrifikasyon prosesinde, nitrifikasyon bakterileri tarafından enerji kaynağı olarak inorganik azot, karbon kaynağı olarak ise inorganik karbon (CO2 , 〖CO〗_3^(2-), 〖HCO〗_3^-), kullanılır. Proseste elektron verici olarak 〖NH〗_4^+ kullanılırken elektron alıcısı olarak O2 ve inorganik karbon (CO2) kullanılmaktadır. Amonyak nitrifikasyon prosesinde elektron kaynağı olarak görev yapar. Verdiği elektronların bir kısmı enerji reaksiyonlarında bir kısmı da biyosentez reaksiyonlarında kullanılır. Elektron vericisinden (inorganik azot) transfer olan elektronların elektron alıcısına (oksijen) ve sentezlenen biyokütleye olan dağılımı Y spesifik dönüşüm oranı ile belirlenmektedir. Oksijen ihtiyacı, alkalinite tüketimi ve biyokütle üretimi nitrifikasyon prosesinde üç önemli stokiyometrik parametreyi temsil etmektedir. Nitrifikasyon kinetiğine etki eden dört önemli proses vardır: ototrofların çoğalması, ototrofların bozunması, partiküler organik azotun hidrolizi ve çözünmüş organik azotun amonifikasyonu. Amonyak konsantrasyonuna bağı olarak Nitrosomonas bakterileri çoğalırken; nitrit azotuna bağlı olarak Nitrobacterler çoğalmaktadır. Nitrosomonasların amonyak azotunu nitrit azotuna yükseltgediği adım hız kısıtlayıcı adımdır. Denitrifikasyon, organik karbonun hem karbon hem enerji kaynağı olarak kullanıldığı, nitratın elektron alıcısı olarak görev yaptığı, anoksik yani moleküler oksijenin olmadığı koşullarda gerçekleşen bir prosestir. Bu proseste heterotrof mikroorganizmalar görev almaktadır. Denitrifikasyon bakterileri ortamda amonyak bulunmaması durumda sentez reaksiyonlarında kullanılması amacıyla nitrat azotunu amonyak azotuna indirgeyebilecek enzimatik sisteme sahiptir. Evsel atıksularda azot genellikle yükseltgenmiş formdadır. Bu yüzden organik azot ve amonyak azotu öncelikle nitrit veya nitrata oksitlenmelidir. Bu durum denitrifikasyon prosesi öncesinde nitrifikasyon prosesinin gerçekleştiğini göstermektedir. Denitrifikasyon kinetiğine etki eden üç ana proses vardır. Bunlar çoğalma prosesi, partiküler organiklerin hidrolizi ve içsel solunum olarak belirtilebilir. Denitrifikasyon hızı, çoğalma prosesi boyunca gözlemlenen spesifik nitrat tüketim hızı olarak ifade edilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında İBAAT1 ve İBAAT2 İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesislerinin atıksu KOİ fraksiyonlarının ve denitrifikasyon hızlarının belirlenmesi amacıyla her iki tesisten de kış ve yaz dönemlerine ait kompozit numuneler alınmıştır. Alınan giriş atıksuyu ve çamur örnekleri üzerinde aerobik ve anoksik koşullarda respirometrik deneyler gerçekleştirilmiştir ve deneysel sonuçlar kullanılarak modelleme çalışmaları yürütülmüştür. Atıksu arıtma tesislerinin tasarımı ve hesaplamaları biyolojik olarak ayrışabilen organik madde üzerinden gerçekleşmektedir. Bu yüzden KOİ fraksiyonlarının belirlenmesi gerekmektedir. KOİ fraksiyonları, laboratuvar ortamında heterotrofik bakterilerin solunumunu ölçen respirometrik deneyler ve modelleme çalışmaları ile belirlenebilir. Yaz döneminde tesislerde ölçülen çözünmüş inert KOİ'nin toplam atıksu KOİ değerine oranının %4-9,8 olduğu görülmektedir ki bu değerler literatür ile uyumlu bulunmuştur. spesifik çoğalma hızı ve yarı doygunluk sabitinin literatürde 2,0-6,6 gün-1 ve 3-20 mg/L olarak verilen aralıklarıyla uyumlu olduğu saptanmıştır (İnsel ve diğ., 2021). Bunun yanı sıra literatür aralığı 1,5-4,7 gün-1 olarak verilen maksimum yavaş ayrışan KOİ'nin hidroliz hızları kh2 'nin de bu aralıkta kaldığı görülmektedir (İnsel ve diğ, 2021). Kış döneminde spesifik çoğalma hızı ve yarı doygunluk sabitinin literatürde 2,0-6,6 gün-1 ve 3-20 mg/L olarak verilen aralıklarıyla uyumlu olduğu saptanmıştır. Bunun yanı sıra literatür aralığı 1,5-4,7 gün-1 olarak verilen maksimum yavaş ayrışan KOİ'nin hidroliz hızları kh2 'nin de bu aralıkta kaldığı görülmektedir (İnsel ve diğ, 2021). Anoksik koşullarda giriş atıksuyunun KOİ bileşenlerine ve aktif çamur sisteminin kinetiğine bağlı olarak oksitlenmiş azotun kullanımı farklı hızlarda gerçekleşmektedir. Literatürde hesaplanan denitrifikasyon hızları geniş bir aralıkta verilmektedir. Bu çalışmada incelen iki tesisin denitrifikasyon hızlarının birbirine yakın değerde olduğu saptanmıştır. Elde edilen veriler literatür ile karşılaştırıldığında İBAAT1 ve İBAAT2 için K1 değerinin literatür aralığında kaldığı görülmektedir.
Gri suların serbest yüzey akışlı yapay sulak alan sistemlerinde arıtım performansının değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-04-27) Çetinkaya, Ali Tamer ; Karpuzcu, Mahmut Ekrem ; 501181738 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi

Doğal kaynaklar sınırlı olmakla birlikte su, canlıların yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmeleri adına vazgeçilmez bir kaynaktır. Hızlı nüfus artışı ve sanayileşmenin yükselişiyle birlikte su kullanımının yoğunlaşması, küresel su kıtlığı kavramının başlıca sebebi olarak öne çıkmaktadır. Su kullanımının yoğunlaşması suya olan talebin ve su kaynakları üzerindeki baskının artmasına sebep olurken, mevcut su kıtlığının gelecek yıllarda "su krizine" dönüşmesine de sebebiyet verecektir. Dünyanın azımsanmayacak bir bölümünün şu an bile temiz içme suyuna erişimi olmadığı bilinmektedir. Bir önlem alınmadığı takdirde, zaman geçtikçe bu sorunun daha da kritik bir seviyeye ulaşması kaçınılmazdır. Bu sorunun önüne geçebilmek için sürdürülebilirlik ve döngüsel ekonomi kavramlarının su kaynakları yönetimine entegre edilmesi gerekmektedir. Atık suların yeniden kullanımı bu entegrasyonun önemli bir adımıdır. Atık suların yeniden kullanımı kapsamında da öncelikle, evsel nitelikli atık suların büyük bir bölümünü oluşturan ve az kirlilik yüküne sahip gri suların yeniden kullanımı üzerinde çalışmak makul bir çözüm önerisi olmaktadır. Bu bağlamda, gri suyun yeniden kullanımı, atık suyun önemli bir bölümünü değerli bir su kaynağına dönüştürerek, sürdürülebilirlik çerçevesinde önemli bir rol oynayacaktır. Bu bağlamda, yüksek arıtma performansı gerektirmeyen ve değeri bilinmeyen gri su, tez çalışması kapsamında irdelenmiştir. Gri su, kirlilik oranı zayıf bir atıksu olsa dahi yeniden kullanımı için ülkemizdeki mevzuatlar çerçevesinde arıtılması, içeriğinde bulunan patojenler ve hastalık yapabilecek diğer kirleticilerin giderilmesi gerekmektedir. Bu arıtmadan sonra gri su yeniden kullanım açısından yüksek bir potansiyele sahiptir. Gri suyun yeniden kullanımı, su kaynaklarının korunmasının yanında atıksu arıtma tesisine gelen hidrolik yükün azaltılması, su temini ve atıksu arıtma kaynaklı ekonomik külfetin azaltılması gibi faydalara da sahiptir. Yapılan tez çalışması ile yeniden kullanımı ihmal edilen kaynak olarak öne çıkan gri suyun doğal arıtma sistemlerinde arıtımı sağlanarak kritik bir sorun haline gelecek olan su kıtlığına bir çözüm önerisi getirilmek istenmiş ve Türkiye için gri su yönetimi ile ilgili doğal arıtım metodolojisi oluşturarak, bu anlamdaki boşluğu doldurmak amaçlanmıştır. Türkiye çevre politikalarına katkı sağlama amacı ile de çalışmaya özgün bir değer katmak hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda; gri suların laboratuvar çalışmaları ile karakterizasyonunun belirlenmesinin ardından, gri su ile beslenen laboratuvar ölçekli serbest yüzey akışlı yapay sulak alan reaktörünün arıtma performansı değerlendirilmiştir. 2015 yılında TÜBİTAK tarafından yayınlanan fizibilite raporuna dayanak olan Taksim'de yer alan büyük ölçekli bir otelden gri su numuneleri alınmıştır. Tez çalışmaları kapsamında elde edilen karakterizasyon sonuçları rapor değerleri ile karşılaştırılmış olup, büyük bir farklılık görülmemiştir. Pandemi koşulları nedeniyle otelin tam kapasite ile çalışmaması sonucu azot ve fosfor xviii gibi besin maddelerinin konsantrasyonları raporda yer alan değerlerden düşük çıkmıştır. Buna karşın daha az su tüketimi neticesinde KOİ gibi değerler için ortalamadan yüksek değerler elde edilmiştir. Çalışmalar neticesinde, organik maddelerin giderimi konusunda tatminkâr sonuçlar elde edilmiş, ancak azot giderimi konusunda istenilen arıtım performansı sağlanamamıştır. Serbest yüzey akışlı sulak alan sistemleri için en önemli giderim mekanizmaları adsorpsiyon, sorpsiyon ve filtrasyondur. Bunlara ek olarak, hasat zamanına dikkat edildiği takdirde, besin maddelerinin bitki bünyesine alımı da giderim mekanizması olarak ortaya çıkabilmektedir. Hasat zamanı gelen bitkinin sistemde tutulması ise bünyesindeki besin maddelerinin sisteme geri salınmasına neden olacağından bu durumun giderim olarak sayılamayacağı düşüncesi de çalışmalarda belirtilmiştir. Çalışmada kullanılan sistem özelinde bakıldığında, 30 günlük işletme sonunda KOİ ve TOK parametreleri için yaklaşık %90 oranında, toplam fosfor için yaklaşık %85 oranında, organik azot için yaklaşık %65 oranında, toplam azot için de %10 oranında bir giderim gözlemlenmiştir. Toplam fosfor giderimine bakıldığında, literatürdeki çalışmalara oranla yüksek bir giderim verimi elde edilmiş olsa da, sistemin işletme süresinin arttırılmasıyla bu oranın düşmesi beklenmektedir. Serbest yüzey akışlı sulak alan sistemlerinde biyolojik fosfor giderimi olmadığı için fosfor, sediment üzerinde adsorpsiyon ve bitki bünyesine alım ile giderilmektedir. Sistem başlangıcında adsorpsiyon ve bitki bünyesine alımın çok olması beklenirken, zaman içerisinde sisteme geri salınımın meydana gelmesi kaçınılmazdır. 30 günlük işletme boyunca kullanılan bitkinin hasat zamanı gelmediği ve sedimentin adsorplama kapasitesi tamamlanmadığı için giderim veriminde düşüş gözlemlenmemiştir. Giriş atık suyundaki düşük fosfor konsantrasyonu da bu durumun başka bir sebebidir. Toplam azot giderimine bakıldığında ise, literatürdeki çalışmalara oranla düşük bir giderim verimi elde edildiği söylenebilir. Azot gideriminin sağlanabilmesi için nitrifikasyon ve denitrifikasyon proseslerinin gerçekleşmesi gerekmektedir. Amonyak azotu giderimine bakılarak nitrifikasyon adımının gerçekleştiği, toplam azot giderimine bakılarak da denitrifikasyon adımının gerçekleşmediği yorumunu yapmak mümkündür. Sistemin sürekli olarak beslenmesi, açık bir sistem olması ve giriş gri suyunun zayıf karakterli olması sistem içerisindeki oksijenin tamamen tüketilmemesine ve bunun sonucunda denitrifikasyon için gerekli olan anoksik/anaerobik koşulların meydana gelmemesine neden olmaktadır. Azot ve fosfor gibi besin maddelerinin giderimi konusunda serbest yüzey akışlı sulak alanlar etkin olmasa da yüzeyaltı akışlı sulak alanlar ile hibrit işletilmesinin sonuçları literatürden araştırılmış ve gelecek çalışmalarda bu konunun üzerinde durulması ile su sorununa daha da uygun bir çözüm bulunacağı kanısına varılmıştır. Genel olarak, çalışmada kullanılan gri suyun azot ve fosfor değerleri düşük olduğu için yetersiz görülen arıtım performansı da atık suların yeniden kullanım standartlarının içerisinde kalmasına yetmiştir. Dünya genelinde atık suyun ve özellikle gri suyun yeniden kullanım standartları incelenerek, çıkış suyunun uygunluğu araştırılmıştır. Tez kapsamında deneyleri gerçekleştirilen parametreler için standartlara uygunluk gösterilmiş olup, mikrobiyolojik indikatörler konusunda belirsizlik mevcuttur. Mikrobiyoljik indikatörler için yapay sulak alan sistemlerinin çok etkili olmadığı bilindiği için, çıkış suyunun dezenfeksiyon prosesine tabi tutulması ile bu sorunun da çözüleceği düşünülmektedir. Literatürde de bu konuyla ilgili etkinliği kanıtlanan örnek çalışmalar bulunmaktadır. Bununla birlikte, dolgu malzemesi olarak sediment yerine içme suyu arıtma çamuru kullanımı fosfor giderimi konusunda etkin bir yöntem olarak literatürde yer alsa da, bu xix konuyla ilgili ülkemizde pek çalışma bulunmamaktadır. Bu konunun irdelenmesi de hem döngüsel ekonomi hem de gri su arıtımı konusunda ülkemizde doğal arıtım metodolojisi oluşturulması açısından önemli bir husus olarak ön plana çıkmakta olup bu hususta çalışmalar yapılması gerekmektedir. Ayrıca, tez çalışmasında bu sistemin uygulanabilirliği açısından önerilerde bulunulmuştur. Buna göre sulak alan sistemleri, yüksek alan gereksinimleri nedeniyle yer kısıtı olan yerlerde çok tercih edilmemektedir.Buna karşılık özellikle villa tipi sitelerin oluşturduğu alanlarda rekreasyonel amaçlı süs havuzlarının yerini sulak alan sistemlerinin alması ile rezervuar amaçlı kullanım ve peyzaj sulama olarak gri suyun yeniden kullanımı önerilmektedir. Bununla birlikte şebeke suyu kullanımı azaltılıp, hem çevresel hem ekonomik anlamda fayda sağlanacaktır. Su sorunu, büyük ölçekli bir su krizine dönüşmeden önlem alınması ve çözüm önerileri getirilmesi gereken ivedi bir husustur. Doğal arıtma sistemleri ise sürdürülebilirlik kapsamında kendine yetebilen sistemler olarak öne çıkmaktadır. Tez çalışması ile doğal arıtma sistemleri kullanılarak atık suyun arıtılarak yeniden kullanımı ve bu sistemlerin kullanımının yaygınlaştırılması vurgulanmıştır. Doğal arıtma sistemleri döngüsel ekonomi kapsamında değerlendirilerek, başka proseslerden çıkan atıkların giderim amacıyla kullanım çalışmalarının arttırılması gerekliliği önerilip, doğal kaynakların korunması amaçlanmıştır.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi- Yüksek Lisans'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri