Anaerobic electro dynamic membrane bioreactor for high strength wastewater treatment
Yüksek yüklü atıksuların arıtımı için anaerobik elektro dınamık membran bıyoreaktör
- Tez No: 939971
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KARAGÜNDÜZ, PROF. DR. NURİYE ALTINAY PERENDECİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Bu doktora tezinin amacı, yüksek konsantrasyonlu atıksuların arıtımında Anaerobik Dinamik Membran Biyoreaktör (AnDMBR) ile Anaerobik Elektro-Dinamik Membran Biyoreaktör (AnEDMBR) performansının hem sentetik atıksu, hem de sızıntı suyu için karşılaştırılmasıdır. Doktora tezi, AnDMBR ve AnEDMBR reaktörlerde sızıntı suyunun arıtımında kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderim verimliliği, biyogaz üretimi ve membran tıkanma kontrolüne odaklanmaktadır. Her iki sistem, sentetik atıksu için 8 ve 5 gün, sızıntı suyu için ise 5 gün hidrolik bekleme sürelerinde (HRT) çalıştırılmış, AnEDMBR'de 0,8 ve 1,2 V voltajlar uygulanmıştır. AnEDMBR, sentetik atıksuda %98'e kadar KOİ giderim verimliliği ile AnDMBR'den daha iyi giderim verimi göstererek üstün performans sergilemiştir. Ancak, gerçek sızıntı suyu için KOİ giderim verimliliği, zor bozunur organiklerin yüksek varlığı nedeniyle yaklaşık %78'e düşmüştür. AnEDMBR'de biyogaz üretimi, sentetik atıksuda 8 ve 5 HRT'lerde sırasıyla %4,5 ve %10 oranında AnDMBR'yi aşarken, sızıntı suyu arıtımında %36 azalmıştır. Membran tıkanması açısından AnEDMBR, elektrostatik itme ile desteklenen daha düşük hücre dışı polimerik madde (EPS) birikimi sayesinde daha fazla direnç göstermiş ve tıkanma basıncını azaltmıştır. Tüm sistemlerde biyokütle konsantrasyonu yüksek kalmış olup, bu durum yüksek konsantrasyonlu atıksuların arıtımı için kritik öneme sahiptir. Metan verimi açısından da AnEDMBR sistemi, AnDMBR'ye kıyasla daha yüksek performans göstermiş; 8 günlük HRT koşulunda %9.6, 5 günlük HRT koşulunda ise %7.6 oranında daha fazla metan üretimi (giderilen KOİ başına hacim) elde edilmiştir. AnEDMBR'de uygulanan elektrik alanının kirletici giderimini, biyogaz üretimini ve membran performansını artırarak yüksek konsantrasyonlu atıksu arıtımı için umut verici bir teknoloji olduğunu ortaya koymaktadır. Bu çalışma, yüksek konsantrasyonlu organik atıksuların arıtımında AnEDMBR teknolojisinin uygulanması için önemli bilgiler sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This study compares the performance of an Anaerobic Dynamic Membrane Bioreactor (AnDMBR) and an Anaerobic Electro-Dynamic Membrane Bioreactor (AnEDMBR) in treating high-strength wastewaters for both synthetic wastewater and leachate, with a focus on chemical oxygen demand (COD) removal efficiency, biogas production, and membrane fouling control. Both systems operated at hydraulic retention times (HRTs) of 8 and 5 days for synthetic wastewater and 5 days for real leachate wastewater, applying voltages of 0.8 and 1.2 V in the AnEDMBR. The AnEDMBR demonstrated superior COD removal, achieving up to 98% efficiency for synthetic wastewater, a slight improvement over the AnDMBR. However, for real leachate wastewater, COD removal efficiency dropped to approximately 78%, due to the high presence of refractory organics. Biogas production in the AnEDMBR exceeded that of the AnDMBR by 4.5% and 10% for synthetic wastewater at 8 and 5 HRTs, respectively, but decreased by 36% when treating real leachate wastewater. In terms of membrane fouling, the AnEDMBR displayed enhanced resistance due to lower extracellular polymeric substances (EPS) accumulation, aided by electrostatic repulsion, which reduced fouling pressure. The concentration of biomass in all systems remained high, crucial for treating high-strength wastewater. Methane yields were also higher in the AnEDMBR, reaching by 9.6% at 8 day HRT stage and 7.6% at 5 day HRT stage greater volume per COD removed compared to the AnDMBR system. The results reveals that the applied electric field in the AnEDMBR enhances pollutant removal, biogas production, and membrane performance, making it an effective technique for treating high-strength wastewater. This study provides a significant information for the application of AnEDMBR technology in treating high-strength organic wastewater.
Benzer Tezler
- Impact of support material type on the performance of dynamic membrane bioreactors treating municipal wastewater
Dinamik membran biyoreaktörler ile evsel atıksu arıtımında farklı destek tabakası tiplerinin araştırılması
RIZA HUDAYARIZKA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALE ÖZGÜN ERŞAHİN
- Impact of different inoculum sources on performance of MBRs for municipal wastewater treatment: Dynamic membrane versus ultrafiltration membrane
Evsel atıksu arıtımında farklı aşı çamurlarının MBR'lerin performansı üzerindeki etkisi: Dinamik membran ve ultrafiltrasyon membran kıyaslaması
ALİ İZZET CENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA EVREN ERŞAHİN
- Comparison of ultrafiltration and self-forming dynamic membranes in membrane bioreactors for municipal wastewater treatment
Membran biyoreaktörler ile evsel atık su arıtımında ultrafiltrasyon ve kendiliğinden oluşan dinamik membranların karşılaştırılması
AMR MUSTAFA ABDELRAHMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA EVREN ERŞAHİN
- Valorisation of whey components via enzymatic ceramic membranes for biopolymer synthesis and bio-based nanofiber membrane fabrication
Enzimatik seramik membranlar ile peynir altı suyu bileşenlerinin biyopolimer sentezi ve biyo-nanolif membran üretimi için değere dönüştürülmesi
SAMA ALI QAHTAN AL-MUTWALLI
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
PROF. DR. FRANK LİPNİZKİ
- Performance comparison of membrane bioreactor with dynamic membrane bioreactor
Membran biyoreaktör ve dinamik membran biyoreaktörün performans karşılaştırması
MEHMET AKİF VERAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER ÇINAR