Simulation and optimization algorithm to determine the design parameters of novel alternating activated sludge systems for removal of heavy metals by using magnetic nanoparticle(s)
Yenilikci değişken aktif çamur sistemlerinde manyetik nanoparcacıklar kullanarak ağır metal temizlenmesi için tasarım parametrelerinin belirlenmesinde benzetim ve optimizasyon algoritmaları
- Tez No: 540330
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞAZİYE BALKU, PROF. DR. ŞENİZ ÖZALP YAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Atılım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Tasarımı Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği ve Uygulamalı Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Atık sularda bulunan ağır metaller arıtma tesislerinin performansını düşürdüğü gibi temizlenmediğinde insan ve çevre sağlığına etki etmektedir. Ağır metalleri atık sulardan temizlemek için gerekli olan en uygun koşulları ve etkilerini inceleyebilmek için sunulan bu tez iki ana bölümden oluşmaktadır. İlk kısımda son yıllarda çokca uygulama alanı bulan“yapay sinir ağları”(ANN) metoduyla literatürde yer almayan bir modelleme tekniği ilk kez önerilmiştir. Bu yöntem ile basit çıktılardan elde edilen öngörüler karşılaştırılmış ve bu değerler yüzey tutulumu sürecinde hata göstergesi olarak kullanılmıştır. Model geliştirmek için manyetik nanoparçacıklar ile atık sulardan ağır metallerin temizlenmesi ile ilgili araştırmaları içeren üç örnek literatür çalışmasından veriler seçilmiştir. Elde edilen sonuçlar deneysel ve ANN yöntemiyle elde edilen verilerin birbiriyle oldukça uyumlu olduğunu göstermiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise geleneksel ve alternatif aktif çamur sistemlerinde heterotrofik ve ototrofik biyokütlelerin oksijenli ve oksijensiz ortamda büyümeleri üzerinde bakır metalinin etkisinin incelenebilmesi amacıyla MATLAB kullanılarak bir benzetim algoritması geliştirilmiştir. Sonuçlar bakır metali varlığının hem nitratlama hem de nitratsızlaştırma üzerinde engelleyici bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Buna bağlı olarak bakırın alternatif aktif çamur sistemlerinde azot giderme işlevinde negatif bir etkisi olduğu saptanmıştır. Sonuç olarak; önerilen ANN modelinin atık suların biyolojik arıtımı öncesinde ağır metallerin manyetik nanoparçacıklar ile ayrıştırılmasında kullanılabilecek bir araç olabileceği anlaşılmıştır. Ayrıca, ASM3 modeli endüstriyel arıtma tesislerinden beslenen aktif çamur sistemlerinin işlevlerini önceden tahmin edebileceği ve değerlendirebileceği gösterilmiştir. Bununla birlikte önerilen model, seçilen endüstriyel alanın karakteristiklerine bağlı olarak bazı önemli parametrelerin etkilerini uyumlandırarak geliştirilebilir.
Özet (Çeviri)
Heavy metals in wastewater influence the performance of the treatment plant and if they are not removed, impact the environment and the human health. In order to understand the optimal conditions of the removal and the effect of heavy metals on the wastewater treatment plant, this thesis is presented in two parts. In the first part, a unique modeling technique is proposed using the most recent approach involving the application of ANNs (artificial neural networks). In this way, we compare the predictions obtained with the empirical outcomes and use them as an error predictor in adsorption process. To develop the model, the experimental data extracted from three case studies in the literature has been used on the removal of heavy metals from wastewater by magnetic nanoparticles. The findings reveal that the experimental results and the predicted ones using ANN are highly compatible with each other. In the second part of this study, a simulation algorithm is developed using MATLAB to detect copper (Cu) influence on the aerobic and anoxic growth of heterotrophic and autotrophic biomass in conventional and alternating activated sludge systems. The results indicate that presence of Cu inhibits nitrification and denitrification and, hence, it has a negative effect on the nitrogen removal process in alternating systems. Overall, the following outcomes are reached. The proposed ANN model can be used as a tool for the removal of heavy metals by magnetic nanoparticles before biological treatment of waste water. ASM3 can predict and evaluate the operation of an activated sludge system that receives the effluent from an industrial plant. However, this is only under the condition that the model is improved in order to accommodate the effects of important parameters subject to and depending on the characteristics of the specific industry.
Benzer Tezler
- Asenkron motorun işletme kayıplarının sürücü ve kontrol tabanlı azaltılması
Drive and control based reduction of operational loss in induction motor
BARIŞ CEVHER
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA TURAN
- Addressing parametric uncertainties in autonomous cargo ship heading control
Otonom kargo gemisi yön kontrolündeki parametrik belirsizliklerin ele alınması
AHMAD IRHAM JAMBAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İSMAİL BAYEZİT
- Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü
Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system
SENA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Robot kolu tasarımında dinamik esnek yapı modeli kullanarak tahrik grubu ve mekanik yapının tümleşik optimizasyonu
Integrated drive-train and mechanical structure optimization using dynamic flexible structure model in robot manipulator design
MUSA ÖZGÜN GÜLEÇ
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Dört tekerlekli mobil tarım robotunun tasarımı ve gri kurt optimizasyon algoritması tabanlı akıllı kontrolü
Design and grey wolf optimization algorithm based intelligent control of a four wheeled mobile agriculture robot
ALİCAN KAZMACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET HAKAN DEMİR