Geri Dön

Laboratuvar ölçeklı̇ bı̇r mı̇krobı̇yal yakıt hücresı̇nde atık su arıtımı ve elektrı̇k üretı̇mı̇

Wastewater treatment and electricity generation in a laboratory scale microbial fuel cell

  1. Tez No: 842049
  2. Yazar: GİZEM HAZAN AKÇAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İRFAN AR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Enerji, Çevre Mühendisliği, Biotechnology, Energy, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 224

Özet

Mikrobiyal yakıt hücreleri (MYH), kirleticilerin biyolojik arıtımı ve enerji dönüşüm teknolojisi gibi özellikleri nedeniyle son yıllarda büyük ilgi görmektedir. Bu teknoloji, organik maddenin bakteriyel metabolizma ile doğrudan elektrik enerjisine çevrildiği reaktörlerden oluşmaktadır. Organik atıkların arıtımı, enerji üretimindeki verimlilik ve reaktör malzemelerindeki maliyet gibi parametrelerin iyileştirilmesi amacıyla son yıllarda birçok çalışma yapılmaktadır. Yapılan bu çalışmada; 2 farklı reaktör tasarımı ve 3 farklı kompozit elektrot tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu tasarımların arıtma verimi ve elektrik üretim kapasitesi üzerine etkisi incelenerek optimum reaktör tasarımı ve elektrot tasarımı belirlenmiştir. Daha sonra; belirlenmiş olan optimum reaktör/elektrot tasarımı ile substrat olarak çeşitli atık suların (sentetik, evsel ve endüstriyel) kullanıldığı çalışmalar yürütülmüştür. Son olarak medyatör ilavesinin etkisi incelenerek tez çalışması tamamlanmıştır. Yapılan her bir çalışma için, Dizayn Expert 7.0.0 paket programına ait tam faktöriyel tasarım optimizasyonu yapılmıştır. Ayrıca tasarlanan elektrotların ve çalışmalarda kullanılan membranın SEM analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre; optimum reaktör/elektrot tasarımı ile sentetik atık suyun substrat olarak kullanıldığı çalışmada; maksimum gerilim 677,74 mV, maksimum güç yoğunluğu 91,86 mW/m2 ve KOİ giderimi %80,52 olarak elde edilmiştir. Evsel atık suyun substrat olarak kullanıldığı çalışmada; maksimum gerilim 560,17 mV, maksimum güç yoğunluğu 62,75 mW/m2 ve KOİ giderimi %81,42 olarak elde edilmiştir. Endüstriyel atık suyun substrat olarak kullanıldığı çalışmada ise; maksimum gerilim 556,24 mV, maksimum güç yoğunluğu 61,88 mW/m2 ve KOİ giderimi %34,72 olarak elde edilmiştir. Son olarak sentetik atık suyun substrat olarak kullanıldığı çalışmada, medyatör ilavesinin maksimum gerilimde %2,5 ve maksimum güç yoğunluğunda ise %5 artış sağladığı görülmüştür.

Özet (Çeviri)

Microbial fuel cells (MFCs) have attracted great interest in recent years due to their features such as biological treatment of pollutants and energy conversion technology. This technology consist of reactors where organic matter is directly converted into electrical energy by bacterial metabolism. In recent years, many studies are carried out in order to improve parameters such as treatment of organic wastes, efficiency in energy production and cost of reactor materials. In this study; 2 different reactor designs and 3 different composite electrode designs were carried out. Optimum reactor design and electrode design were determined by examining the effects of these designs on treatment efficiency and electricity generation capacity. Then; studies were carried out in which various waste waters (synthetic, domestic and industrial) were used as the substrate with the optimum reactor/electrode design determined. Finally, the thesis study was completed by examining the effect of mediator addition. Full factorial design optimization in the Design Expert 7.0.0 package program was performed for each study. In addition, SEM analysis of the designed electrodes and the membrane used in the studies were carried out. According to the results of the research; in the study where synthetic wastewater was used as a substrate with optimum reactor/electrode design; maximum voltage, maximum power density and COD removal were obtained as 677,74 mV, 91,86 mW/m2 and 80,52% respectively. In the study where domestic wastewater was used as a substrate; maximum voltage, maximum power density and COD removal were obtained as 560,17 mV, 62,75 mW/m2 and 81,42% respectively. Then, in the study where industrial wastewater was used as substrate; maximum voltage, maximum power density and COD removal were obtained as 556,24 mV, 61,88 mW/m2 and 34,72% respectively. Finally, the study carried out to determine the effect of mediator usage on voltage and power density, showed that usage of mediator increased the maximum voltage as 2.5% where as it caused the increase 5% in maximum power density.

Benzer Tezler

  1. Electricity generation and carbon removal from sewage sludge using two-chamber microbial fuel cell technology

    Arıtma çamuru kullanan iki bölmeli mikrobiyal yakıt hücresinde karbon giderimi ve elektrik üretimi

    AGNE KARLİKANOVAİTE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZLEM KARAHAN

  2. Fabrication and characterization of nanocomposite flat-sheet polymeric membranes

    Polimerik nanokompozit düz plaka membranların üretimi ve karakterizasyonu

    MERVE ŞİLE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU

  3. MEMS based microbial fuel cell with microliter volume for microscale power generation

    Mikro ölçekli güç üretimi için MEMS tabanlı mikrolitre hacimli mikrobiyal yakıt pili

    BEGÜM ŞEN DOĞAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALUK KÜLAH

    DOÇ. DR. EBRU ÖZGÜR

  4. Energy and biomass production using yarrowia lipolytica from sanitary landfill leachate

    Yarrowia lipolytica ile sızıntı suyundan enerji ve biyokütle üretimi

    AYÇA BAŞAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ

  5. Petrol tubing çeliğinin mikrobiyal korozyon davranışının incelenmesi

    Investigation of microbial corrosion behavior of petroleum tubing steel

    DUYGU ARSLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mikrobiyolojiİstanbul Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESRA SUNGUR