Artificial mixing of reservoirs using wind-powered aeration: A strategy for cyanobacterial bloom control
Rüzgarla çalışan havalandırma ile su haznelerinde yapay karışım: Siyanobakteri patlamalarının kontrolü için bir strateji
- Tez No: 958448
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEBNEM ELÇİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Su kütlelerinde kontrolsüz çoğalan siyanobakteriler, termal tabakalaşma ve insan kaynaklı etkilerle birlikte su kalitesini düşürmektedir. Günümüzde mevcut su kaynaklarının korunması büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma, rüzgar enerjisiyle çalışan ve hem termal tabakalaşmayı gideren hem de siyanobakteri popülasyonunu kontrol altına alan yapay bir karışım sistemi önermektedir. Sistemin enerji altyapısı bulunmayan bölgelerde bile çalışabilmesi avantaj sunmaktadır. Bu çalışma, geleneksel saha çalışmalarından farklı olarak, laboratuvar ortamında termal tabakalaşmanın kontrollü şekilde oluşturulabildiği özel bir deney düzeneğinde gerçekleştirilmiştir. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Hidrolik Laboratuvarı'nda, rüzgar enerjisini doğrudan hava pompalarına aktaran ve tabandaki difüzörlere hava basan farklı Savonius türbinleri üretilip test edilmiştir. Türbinler, güç, tork ve karışım verimliliği açısından değerlendirilmiş, havalandırmanın siyanobakteri popülasyonuna etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, üç katlı rotorların (3S sınıfı) güç ve tork üretiminde dört katlı (4S sınıfı) rotorlarından üstün olduğunu ancak 4S rotorlarının ürettiği hava debisinin termal tabakalaşmayı gidermede daha verimli olduğunu göstermektedir. Rüzgarla çalışan sistemin tabakalaşmayı başarıyla giderdiği, siyanobakteri yoğunluğunu özellikle kolonileşmenin fazla olduğu derinliklerde azalttığı belirlenmiştir. Bu bulgular, sistemin hem tabakalaşmanın önlenmesi hem de siyanobakteri kontrolü açısından etkili olduğunu ortaya koymaktadır. Buna ek olarak taban sedimentine bağlı demir ve manganın suya geçişi üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca, optimize edilmiş Savonius rotor kanatlarının geliştirilmesine yönelik sayısal modelleme yapılmış, elde edilen kanat geometrisi klasik ve Banesh tipi rotorlarla güç ve tork üretimi açısından karşılaştırılmıştır. Çalışmanın yenilenebilir enerji kullanımı ile su kalitesinin ve ekosisteminin iyileştirilmesine yönelik olması, Birleşmiş Milletler tarafından 2015 yılında kabul edilen ve 2030 yılına kadar ulaşılması hedeflenen Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları (SDG) kapsamında SDG-6, SDG-7, SDG-13 ve SDG-14 başlıklarına katkı sağlaması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Uncontrolled proliferation of cyanobacteria, intensified by thermal stratification and anthropogenic impacts, deteriorates water quality, making the protection of existing water resources important. This study proposes an artificial mixing system powered by wind energy to mitigate thermal stratification and control cyanobacteria, with the advantage of functioning in areas without energy infrastructure. Unlike conventional field trials, this research utilizes a laboratory setup that mimics thermal stratification. At the Izmir Institute of Technology Hydraulic Laboratory, different Savonius wind turbines were tested. These turbines convert wind energy for direct transfer to air pumps, which inject air through diffusers. The turbines were evaluated for their power, torque, destratification efficiency, and aeration effects on cyanobacteria population. Results indicate that three-layer (3S) rotors outperform four-layer (4S) rotors in power and torque generation. However, the airflow produced by 4S rotors is more effective in eliminating thermal stratification. The wind-powered system successfully mitigates stratification and lowers cyanobacterial density. These outcomes demonstrate the system's effectiveness in both mitigating thermal stratification and controlling cyanobacteria population. Furthermore, effects of the system on the release of sediment-bound iron and manganese into the water were also experimentally investigated. Additionally, this thesis includes a supplementary numerical modeling study focused on developing optimized Savonius rotor blades comparing their performance in power and torque generation against classical and Banesh-type rotor blades. This study seeks to foster the adoption of wind energy, enhance water quality, and improve overall ecosystem health, aligning with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), particularly contributing to SDG-6, SDG-7, SDG-13, and SDG-14.
Benzer Tezler
- Peyzaj sulamasında kullanılan alternatif su kaynakları: Beylikdüzü, Saklıhan konakları örneği
Alternative water resources for landscape irrigation systems: The example of Beylikduzu Saklıhan konakları
BEGÜM ALTINDENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASİN ÇAĞATAY SEÇKİN
- Synthesis and characterization of polyurea formaldehydemicrocapsules filled with tung oil for preparation ofcomposite polylactic acid film for self healing applications
Kendini onarabilen polilaktik asit kompozit filmerindekullanılmak üzere tung yağı katklı poliüre formaldehitmikrokapsüllerinin sentezlenmesi ve karakterize edilmesi
GİZEM SEMRA ARITÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN SANLI ŞENTÜRK
- Coal gas content prediction on Kinik coalfield, Soma Basin with machine learning methods
Soma Havzasi Kinik Kömür Yataği'nda makine öğrenmesi yöntemleriyle kömür gazi i̇çeriği tahmini
SATUK BUĞRA AKDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH FİŞNE
- Effect of wellbore conditions on the performance of underground gas-storage reservoirs
Yeraltı gaz depolama rezervuarlarının performansında kuyu koşullarının etkisi
ÖMER İNANÇ TÜREYEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ABDURRAHMAN SATMAN
- Kömür damarı gaz içeriği belirleme yöntemlerinin değerlendirilmesi ve yapay sinir ağları ile tahmin modellerinin geliştirilmesi
Assesment of coal seam gas content determination methods and development of prediction models using artificial neural networks
SAMED BOZDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH FİŞNE