Kanatlı et kesimhanesi arıtma tesisi çıkış suyunun fotokatalitik bozunma ile ileri arıtımı: Maliyet analizi, optimizasyon ve modelleme
Advanced treatment by photocatalytic degradation of effluents from treatment plants of poultry slaughterhouse: Cost analysis, optimization and modeling
- Tez No: 496555
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH EVRENDİLEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Bu tez çalışmasında, bir ileri oksidasyon süreci (İOS) olan titanyum dioksit (TiO2) destekli fotokatalitik bozunma ile Bolu ilinde bulunan iki farklı kanatlı et kesimhanesine (tavuk ve hindi) ait çıkış sularının ileri arıtımı (renk, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve toplam organik karbon (TOK) giderimleri) ve bunun toplam giderim maliyeti incelenmiştir. Bu amacı gerçekleştirebilmek ve hata payını indirgemek için iki farklı eleme ve dört farklı etkileşim tasarımı deneylerin planlanmasında kullanılmıştır. Etkisi incelenen işletme parametreleri; atık su tipi (1), lamba tipi (2), bulanıklık (3), havalandırma (4), katalizör dozu (5), reaksiyon süresi (6) ve başlangıç pH'sıdır (7). Sonuçlar, lamba tipi, atık su tipi, bulanıklık ve katalizör dozunun doğrusal olarak renk, KOİ ve TOK giderimi üzerinde etkili olduklarını göstermiştir (p < 0.001). Ayrıca katalizör dozu ve bulanıklığın ikinci mertebe üssel etkilerinin de (p < 0.001) tüm giderimler üzerinde son derece etkili oldukları belirlenmiştir. Toplam giderim maliyeti ise sadece katalizör dozunun doğrusal bir fonksiyonu olarak bulunmuştur (p < 0.001). Optimum eleme tasarımı; renk, KOİ ve TOK giderimleri için Plackett- Burman tasarımı iken, toplam giderim maliyeti için kısmi faktöriyel tasarım olarak belirlenmiştir. Optimum etkileşim tasarımı ise, renk, KOİ ve TOK giderimleri için merkezi karma tasarım, toplam giderim maliyeti için D-optimal tasarımları olarak belirlenmiştir. Optimum deneme tasarımlarına istinaden türetilen çoklu doğrusal (olmayan) regresyon modelleri (ÇD(O)R) yanıt değişkenlerinde ki değişkenliği %99.97 ile %99.99 oranında açıklayabilmiş ve yanıt değişkenlerini %99.95 ile %99.99 oranında tahmin edebilmiştir. Ayrıca her bir deneme tasarımının %50'si kadar deney ile gerçekleştirilen bağımsız veri setleri ile yapılan uyumluluk sonuçları, türetilen ÇD(O)R modellerinin tahminleri ile deneysel sonuçlar arasında %98.1 ile %99.99 arasında değişen bir uyum olduğunu göstermiştir. Tüm bu sonuçlar türetilen ÇD(O)R modellerinin başarısını ortaya koymuştur. Cevap yüzey metodu (CYM) temelli eş zamanlı optimizasyon neticesinde 0- 1 NTU bulanıklık, 0.005-0.01 g/L TiO2, hindi atık suyu ve UVA lamba optimum işletme şartları olarak belirlenmiş ve bu şartlarda %60-65 renk, %55-65 KOİ ve %50- 55 TOK giderimi ile 0.013-0.015 $/L giderim maliyeti öngörülmüştür. Optimum şartlarda gerçekleştirilen validasyon deneyleri neticesinde %64.7 renk, %54.9 KOİ, %48.5 TOK giderimi elde edilmiş ve bunun toplam giderim maliyeti 0.0141 $/L atık vii su olarak belirlenmiştir. Sonuçlar CYM temelli eş zamanlı optimizasyonun işletme parametrelerinin optimize edilmesinde son derece başarılı olduğunu ortaya koymuştur. Toplam giderim maliyetinin, bu tez çalışmasında gerçekleştirilen 337 deney süresince 0.0141 $/L civarında seyretmiş olması bu sürecin ekonomik olma noktasında beklentileri karşıladığını göstermiştir. TiO2 destekli fotokatalitik bozunma sürecinin, kanatlı et kesimhanesi çıkış sularının arıtımında ki başarısının pozitif mali çıktılar ile bir araya gelmesi endüstriyel uygulamalar noktasında önünü açmaktadır. Bu durum, olası pilot ölçekli ya da endüstriyel uygulamalar adına süreci makul kılmaktadır. Son olarak optimum etkileşim tasarımlarına istinaden türetilen en iyi uyumlu ÇD(O)R modellerin ifade etmekte zorlandığı kısımlar belirsizlik analizleri ile incelenmiştir. Deterministik ÇD(O)R modellerine ait olan bu belirsizlikler Monte Carlo simülasyonu ile açıklanmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar renk, KOİ ve TOK giderimleri ile toplam giderim maliyetinde sırası ile %10, %9, %7 ve 0.0045 $/L standart hatanın olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this dissertation, advanced treatment (color, chemical oxygen demand (COD), and total organic carbon (TOC)) and their total cost of the effluents of two different poultry slaughterhouses in Bolu were investigated using titanium dioxideassisted photocatalytic degradation process as an advanced oxidation process (AOP). To carry out this purpose and decrease error probability, two screening designs and four interaction designs were utilized. The seven explanatory variables were the effluent type (ET), lamb type (LT), turbidity (T), aeration (A), catalyst dose (CD), reaction time (RT), and initial pH (pH). Results showed that, LT, ET, CD, and T were significantly effective on color, COD, and TOC removals (p < 0.001). Also, quadratic effects of CD and T were found significantly effective on all removals (p < 0.001). Total cost was found as a linear function of only CD (p < 0.001). Furthermore, no meaningful effects of RT, pH, and A were found on color, COD, and TOC removals and total cost (p > 0.05). Plackett Burman design for color, COD, and TOC removals and fractional factorial design for total cost were determined as the optimum screening designs. Central composite design and D-optimal design were determined as the optimum interaction designs for the same order. Multiple (non-) linear regression (M(N)LR) models that were derived considering the optimum interaction designs stated the variation in response variables accounting for 99.95 to 99.995% and predicted the response variables accounting for 99.95% to 99.99%. Besides, the fitness results with independent data performed by experiment up to 50% of each experimental design showed that there was a good fitness between the experimental results and predicted values accounting for 98.1% to 99.99%. All these results demonstrated the accuracy of M(N)LR models. 60-65% color removal, 55-60% COD removal, 50-55% TOC removal, and 0.013-0.015 $/L total cost were predicted under the optimum operating conditions of 0-1 NTU turbidity, 0.005-0.01 g/L TiO2, UVA lamb, and turkey effluent based on response surface methodology (RSM)-based concurrent optimization. 64.7% color, ix 54.9% COD, and 48.5% TOC removals and 0.0141 $/L total cost were obtained under the optimum operating conditions. These results demonstrated that RSM-based concurrent optimization was quite successful in optimization of the operating conditions. The fact that the total cost was in the range of 0.0141 $/L wastewater during a total of 337 experimental runs showed that this process was partially above the economic point. Although the TiO2-assisted photocatalytic degradation process succeeded in the advanced treatment of poultry slaughterhouse effluents, the result was comparable to the expectation of industrial application in the financial sector. Further studies can be made on cost analysis in order to improve this situation. Finally, the residuals belonged to conducted the best fit M(N)LR models considering the optimum interaction designs, which were unaccounted were examined using an uncertainty analysis. These uncertainties, associated with the deterministic M(N)LR models were analyzed using Monte Carlo simulations. Results showed that standard error of 10%, 9%, 7% and 0.0045 $/L color, COD and TOC removals and total cost.
Benzer Tezler
- Hibrit ultrases ve ileri oksidasyon prosesleri kullanılarak kanatlı endüstrisi atık sularının arıtılması
Treatment of poultry industry wastewater by using of hybrid ultrasound and advanced oxidation processes
NAZMİYE EBRU ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE DOĞDU
- Yüksek azot içerikli organik atıkların havasız arıtımı: Biyogaz potansiyeli ile mikrobiyal türlerin araştırılması
Anaerobic digestion of organic wastes with high nitrogen contents: An investigation on biogas potential and microbial communities
TUĞBA SAPMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Piliç sosislerinin raf ömrüne modifiye atmosfer paketleme koşullarında biyokoruyucu kültür uygulamasının etkisi
Effect of biopreservative cultures and modified atmosphere packaging on the shelf life of chicken cocktail sausage
SEVGİ ATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Veteriner HekimliğiFırat ÜniversitesiGıda Hijyeni ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÇALICIOĞLU
- Et kesim ve paketleme atık sularının borusal reaktörde elektrokimyasal arıtımı
Electrochemical treatment of wastewaters slaughterhouse and packaging plant by using iron electrodes
KAĞAN ERYÜRÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Çevre MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMRAN TEZCAN ÜN
PROF. DR. ÜLKER BAKIR ÖĞÜTVEREN
- Campylobacter jejuni'ye karşı koruyucu immüniteye yol açan antijenlerin tespiti ve potansiyel kullanım alanlarının araştırılması
Detection of antigens leading protective immunity against campylobacter jejuni and investigation of potantional application area
MELDA MERAL
Doktora
Türkçe
2015
MikrobiyolojiÇukurova ÜniversitesiMikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH KÖKSAL