Biyoreaktör depo sahalarında nanomalzemelerin davranışları ve atıkların ayrışma prosesleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
The fate of nanomaterials in bioreactors landfills and their effects on solid waste degradation
- Tez No: 478596
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET SİNAN BİLGİLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 298
Özet
Nanopartiküllerin malzemeye kazandırdıkları özellikler sebebiyle, tüketici ürünlerinde kullanımları giderek artış göstermektedir. Düzenli depolamanın, sağlamış olduğu ekonomik avantajlar sebebiyle ülkemizde ve dünyada katı atıkların bertaraf yöntemleri arasında halen sıklıkla tercih edilen bir yöntem olması sebebiyle, nanopartikül içeren ürünler faydalı kullanım ömürleri sonunda doğrudan kentsel katı atıklar (KKA) ile birlikte düzenli depo sahalarında bertaraf edilmektedir. Bu çalışmada, nanomalzeme üretiminde en yaygın olarak kullanılan gümüş nanopartiküller (AgNPs) ve titanyum dioksit nanopartiküllerin (TiO2NPs) KKA ile birlikte aerobik ve anaerobik geri devirli ve klasik anaerobik düzenli depo sahalarında bertaraf edilmesi halinde, depo sahalarında oluşan sızıntı suyu, depo gazı bileşenleri ve yeraltı suyu karakterizasyonu ile biyolojik ayrışma sürecinde etkin mikrobiyal kompozisyon üzerinde meydana gelebilecek etkiler araştırılmıştır. Bu amaçla, AgNPs ve TiO2NPs'in aerobik ve anaerobik düzenli depo sahalarındaki ayrışma üzerine etkilerini belirleyebilmek için üçü aerobik biyoreaktör, üçü anerobik biyoreaktör ve üçü klasik anerobik olmak üzere 9 adet pilot ölçekli reaktör (iç çapı 80 cm, yüksekliği 350 cm) işletilmiştir. Reaktörlere İstanbul KKA'ını temsil edecek yaklaşık 900 kg KKA ve NP/10000 KKA oranında Ag ve TiO2 nanopartikül yüklenmiştir. Her bir üçlü reaktör takımında birer adet nanopartikül içermeyen kontrol reaktörü, bir AgNPs ve bir TiO2NPs içeren reaktör kullanılmıştır. Çalışmada, aerobik biyoreaktörler 250 gün, anaerobik biyoreaktör ve klasik reaktörler ise 900 gün işletilmiştir. Aerobik biyoreaktörler (A-K, A-TiO2 ve A-Ag) sırasıyla 0,02; 0,019 ve 0,016 L/dk-kg atık oranlarında havalandırılmış ve atık stabilizasyonları havalandırmanın etkisiyle anaerobik reaktörlere göre daha kısa sürede gerçekleşmiştir. 250 günlük depolama süresince A-K, A-TiO2 ve A-Ag reaktörlerinde 161, 112 ve 129 L sızıntı suyu oluşumu tespit edilmiştir. Aerobik şartlar altında amonyağın oksidasyonu sebebiyle sızıntı suyu amonyak konsantrasyonları 250 gün sonunda A-K, A-TiO2 ve A-Ag reaktörleri için sırasıyla 450, 100 ve 300 mg/L değerlerine düşmüştür. Organik maddenin aerobik şartlar altında hızlıca ayrışması ile 250 gün sonunda A-K, A-TiO2 ve A-Ag reaktörleri için sırasıyla sızıntı suyu KOİ konsantrasyonları 5000, 1300 ve 1750 mg/L değerlerine düşmüştür. TiO2NPs ve AgNPs'in atıkların aerobik ayrışması üzerine herhangi bir etkisi olmadığı bulunmuştur. A-TiO2 reaktörü sızıntı suyu, yeraltı suyu ve katı atık numunelerinde Ti konsantrasyonları sırasıyla 0,05 mg/L,
Özet (Çeviri)
Utilization of nanoparticles in consumer products shows an increase due to bringing innovation to materials. Since landfills are the most widely used disposal method in our country and in all over the world, materials containing nano particles thereafter are disposed with municipal solid wastes (MSW) as they completed their economic life. Silver nanoparticles (AgNPs) and titaniumdioxide nanoparticles (TiO2NPs) are widely used in nanomaterial production. In this study; the effects of AgNPs and TiO2NPs on leachate, landfill gas, groundwater characterization and active microbial composition in biological degradation process as these nanomaterials are disposed in landfills with municipal solid wastes was investigated. To determine the effect of AgNPs and TiO2NPs on degradation in aerobic and anaerobic landfills, three aerobic bioreactors, three anaerobic bioreactors and three conventional anaerobic reactors with inner diameter of 80 cm and height of 350 cm were operated. About 900 kg of solid wastes representing İstanbul MSW were disposed in reactors. Ag and TiO2 was added with the ratio of NP/10000 MSW to the reactors except for the control reactors. The three reactor groups were operated aerobically with leachate recirculation, anaerobically with leachate recirculation and anaerobically without leachate recirculation. These reactors groups comprise of one control reactor without any nanoparticle addition, one with Ag addition and one with TiO2 addition. Aerobic biorectors were operated for a period of 250 days whereas anaerobic biorectors and conventional anaerobic reactors were operated for a period of 900 days. Aerobic bioreactors (A-C, A-TiO2 and A-Ag) were operated with aeration rates of 0.02; 0.019 ve 0.016 L/minute-kg waste, respectively. Higher stabilization rates were obtained by aeration in aerobic reactors as compared with anaerobic reactors. The amount of leachate generated in A-C, A-TiO2 ve A-Ag reactors were determined to be 161, 112 ve 129 L respectively. Ammonia concentrations of leachate in A-C, A-TiO2 ve A-Ag were found to be 450, 100 ve 300 mg/L after 250 days whereas COD concentrations were determined to be 5000, 1300 ve 1750 mg/L, respectively. No significant effect of TiO2NPs and AgNPs was observed on aerobic solid waste degradation. Ti concentrations of leachate, groundwater and solid waste samples were determined as 0.05 mg/L,
Benzer Tezler
- Aerobik depo sahalarında nanomalzemelerin davranışları ve atıkların ayrışma prosesleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
The fate of nanomaterials in aerobic landfills and their effects on solid waste degradation
BURCU ALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SİNAN BİLGİLİ
- Investigation of microbial communities in sanitary and bioreactor landfills
Düzenli ve biyoreaktör depo sahalarındaki mikrobiyal toplulukların incelenmesi
BÜLENT MERTOĞLU
Doktora
İngilizce
2005
BiyoteknolojiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER AKGİRAY
- Katı atık depo sahalarının geçirimsiz taban sistemlerinden kirletici geçişinin incelenmesi ve taban sistemlerinin rehabilitasyonu
Investigation of contaminant transport through impermeable solid waste landfill liners and rehabilitation of liner systems
GAMZE VARANK
Doktora
Türkçe
2010
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DEMİR
- The fate and behaviour of nano-ZnO in conventional and bioreactor landfills
Konvansiyonel ve anaerobik biyoreaktör düzenli depo sahalarında nano-ZnO'in taşınımı ve etkileri
İLKNUR TEMİZEL
Doktora
İngilizce
2023
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT TÜZÜN ONAY
- Katı atık düzenli depo sahalarında depo gazı oluşumunu etkileyen faktörlerin belirlenmesi
Determination of the influencing factors on landfill gas generation at sanitary landfill sites
MEHMET SİNAN BİLGİLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET DEMİR