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: Belirtilmemiş.
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
- Optimization of plastic injection process parameters using the Taguchi method, machine learning and genetic algorithm
Plastik enjeksiyon prosesinde Taguchi, makine öğrenmesi ve genetik algoritma yöntemlerini kullanarak parametre optimizasyonu
BURAK SEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSAN ÜSTÜNDAĞ
- Kanal içerisinde rüzgar türbini tasarımı ve had analizi ile kanal profilinin türbin performansına etkilerinin incelenmesi
Ducted wind turbine design and investigation of the effects of duct profile to the design with cfd analysis
YİĞİTCAN GÜLSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- PID kontrolörlerinin optimal parametrelerinin belirlenmesi amacıyla bir bulanık mantık karar mekanizması tasarımı
Design of a fuzzy decision making mechanism to determine optimum parameters of PID controllers
BERNA AYAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ENGİN YEŞİL
- Yeni iki global karma optimizasyon algoritması ve bu algoritmaların mikrodalga devrelerin tasarımına uygulanması
New two global hybrid optimization algorithms and their applications to the design of microweve circuits
M.TAYFUN GÜNEL
Doktora
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. BİNGÜL YAZGAN
- PI parametreleri Ziegler-Nichols ve FDBAEO yöntemleriyle belirlenen SEPIC dönüştürücünün tasarımı ve kontrolü
Design and control of a SEPIC converter with PI parameters determined by the Ziegler-Nichols and FDBAEO methods
UMUR ORUÇÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKastamonu ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YÜCEL ÇETİNCEVİZ