Anaerobik membran reaktörlerde akış hızı ve su sıcaklığının membran performansı üzerine etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effects of flow rate and water temperature on membrane performance in anaerobic membrane reactors
- Tez No: 717052
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET EMİN ARICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Anaerobik membran biyoreaktörler (anMBR) atık su arıtmada kullanılan uygulamalardır. Bu reaktörler biyolojik arıtmanın gerçekleştiği tam karışımlı bir anaerobik reaktör ve bir ultrafiltrasyon (UF) membranından oluşur. Gözenekli yapıda olan bu membranlar plaka veya boru şeklindedirler ve atık su filtreleme aracı olarak işlev görürler. anMBR uygulamasında yaşanan en önemli sorunlardan biri, membran gözeneklerinden yeterli miktarda su geçişinin olmaması; yani su debisindeki azalmadır. Azalan akış hızı, işlemin kesintiye uğramasına ve arıtma kalitesinin düşmesine neden olabilmektedir. Mevcut çalışmada, düz plaka şeklindeki membranda akış hızlarının membrandaki su akısı ve çözelti birikimi üzerindeki etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla açık kaynak kodlu bir CFD analiz programı olan OpenFOAM yazılımı kullanılmıştır. Analizde, ileri osmoz (FO) olarak bilinen, membranın besleme ve emiş tarafları arasındaki kimyasal potansiyelin neden olduğu itme kuvvetine dayanan yaklaşımdan yararlanılmıştır. Ortalama giriş hızlarının membran performansı üzerine etkileri, emiş ve besleme tarafında hem eşit hem de farklı olması durumlar için, hız dağılımı, su akısı ve membranda çözelti birikimi cinsinden gösterilmiştir. Ayrıca, emiş tarafı ile besleme taraflarının birbirleri ile ısıl dengede olması durumunda sıcaklığın su akısı üzerine etkisi incelenmiştir. Sayısal sonuçlar, ortalama giriş hızlarının membran performansı üzerinde etkili bir parametre olduğunu göstermektedir. Artan ortalama giriş hızı ile su akısı arasındaki oransal ilişkinin, ortalama hızın 0,1 m/s değerinden sonra önemli ölçüde değiştiği görülmüştür. Ortalama hızın bu değerinden sonra su akısının ortalama hıza oranı öncesine göre yaklaşık 10 kat azalmaktadır. Ortalama giriş hızlarının farklı olması durumunda yüksek emiş giriş hızının su akısında artışa neden olduğu görülmüştür. Son olarak, fiziksel özelliklerin değişmesi nedeniyle sıcaklıkla birlikte arıtma performansının düştüğü görülmüş, uygulamada halen geçerli olan 35 0C'nin en uygun arıtma sıcaklığı olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Anaerobic membrane bioreactors (anMBR) are the applications that used in wastewater treatment. These reactors consist of a fully mix anaerobic reactor where biological treatment occurs and an ultrafiltration (UF) membrane. These porous membranes are in the form of plates or pipes and act as water filtering instrument. One of the important difficulties in anMBR application is the insufficient amount of water passing through the membrane; so that is the decrement in water flow rate. The decreased flow rate may cause the process interruption and results in poor treatment quality. In the present study, the effect of flow velocities on the water flux and on the solute deposits in the flat-plate membrane was numerically investigated. For this purpose, an open source CFD analysis program, the OpenFOAM software, was used. The analysis utilized the approach known as forward osmosis (FO), which relies on the repulsive force caused by the chemical potential between the feed and draw sides of the membrane. Effect of mean inlet velocities both for equal and different feed and draw side velocity values on the membrane performance were presented in terms of velocity distribution, water flux, and solute deposits on the membrane. In addition, for the case of thermal equilibrium between feed and drive side, effect of temperature on water flux was examined. Numerical fındings indicate that the mean inlet velocities are the effective parameters for the membrane performance. It was observed that the proportional relationship between the increasing mean inlet velocity and the water flux changed significantly after the mean velocity of 0.1 m/s. After this mean velocity, the ratio of water flux to mean velocity decreased approximately 10 times compared to before.As the inlet velocities precribed in diiferent manner it was observed that high draw inlet velocity causes to increase the water flux.Finally, it was observed that the treatment performance decreased with temperature due to the change in physical properties, and it was concluded that 35 0C, which is still valid in practice, is the most appropriate treatment temperature.
Benzer Tezler
- Anaerobic membrane bioreactors for cost-effective municipal water reuse
Evsel atıksuların anaerobik membran biyoreaktörler ile maliyet etkin olarak yeniden kullanımı
HALE ÖZGÜN
Doktora
İngilizce
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CUMALİ KINACI
PROF. DR. JULES B. VAN LIER
- Süt endüstrisi atıksu arıtma tesisinin enerji verimliliğinin iyileştirilmesi
Energy-efficient upgrading of a large dairy industry waste water treatment plant
EBUBEKİR AKKOYUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
- Treatment of industrial wastewaters by anaerobic membrane bioreactors: Implications of substrate characteristics
Endüstriyel atıksuların anaerobik membran biyoreaktörler ile arıtımı: Sübstrat karakterizasyonunun etkisi
RECEP KAAN DERELİ
Doktora
İngilizce
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
PROF. DR. JULES B. VAN LIER
- İki kademeli anaerobik membran biyoreaktör ile şarap endüstrisi katı atıklarından (cibre) biyogaz üretimi
Biogas production from wi̇nery soli̇d waste (grape pomace) via two-stage anaerobi̇c membrane bioreactor
HAMDİ MURATÇOBANOĞLU
Doktora
Türkçe
2017
Çevre MühendisliğiErciyes ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALÇIN ŞEVKİ YILDIZ
- Arsenik içeren asidik maden sızıntı sularının anaerobik membran biyoreaktör kullanılarak arıtılması ve membran tıkanma özelliklerinin incelenmesi
Biotreatment of arsenic containing acid mine drainage water in anaerobic membran bioreactor and investigation of membrane fouling properties
ECE İŞLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Biyomühendislikİstanbul Medeniyet ÜniversitesiPROF. DR. ERKAN ŞAHİNKAYA
DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM YURTSEVER