Evsel atıksulardan su ve besi maddesi geri kazanımının iyileştirilmesi için hareketli yataklı membran biyoreaktör prosesinin optimizasyonu
Optimization of moving bed membrane bioreactor process for improvedwater and nutrient recovery from domestic wastewater
- Tez No: 997817
- Danışmanlar: PROF. DR. ERKAN ŞAHİNKAYA, DOÇ. DR. ALPER BAYRAKDAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Çevre Mühendisliği, Bioengineering, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Medeniyet Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma ile evsel atıksulardan su ve besi maddesi geri kazanımının iyileştirilmesi için farklı konfigürasyonlarda hareketli yataklı membran biyoreaktör prosesinin işletilmesi amaçlanmıştır. Hareketli yataklı membran biyoreaktörü (MBMBR), hareketli yatak biyofilm reaktör (MBBR) ve membran biyoreaktör (MBR) proseslerinin entegrasyonu ile geliştirilen bir sistemdir. MBMBR prosesi arıtma kapasitesi ve membran tıkanıklığının azalması açısından her iki prosese göre daha iyi performans gösterebilmektedir. Geleneksel MBR'nin asıl işletme problemi olan membran tıkanıklığı MBMBR prosesinde daha az olmaktadır. Bu çalışmada üç farklı MBMBR konfigürasyonu, çeşitli yükleme koşulları altında karşılaştırılmıştır. İşletilen konfigürasyonlar ise konfigürasyon-1 (tek bir MBBR+MBR), konfigürasyon-2 (seri olarak bağlanmış iki adet MBBR+MBR) ve konfigürasyon-3 (ikinci MBBR'ye (MBBR-2) çamur geri devri yapılan seri bağlı iki adet MBBR+MBR) şeklinde belirlenmiştir. İlk konfigürasyonda (tek bir MBBR+MBR) yüksek KOİ giderimi hızı (24 g-KOİ/m2.gün) elde edilmiştir. Bütün konfigürasyonlarda, ilk reaktör biyofilm bazlı olarak çalışan (çamur geri devri olmayan) MBBR prosesi olup, yüksek organik yükleme (≥3.5 g-KOİ/(m2.gün)) ve düşük çamur bekleme süresi (SRT≤3 gün) nedeniyle nitrifikasyon gözlenmemiştir. Konfigürasyon-2 ve konfigürasyon-3'te ikinci MBBR'de ise azalan organik yükleme nedeniyle nitrifikasyon gözlenmiştir. İkinci MBBR prosesindeki amonyum oksidasyon hızları konfigürasyon-2'de 0,65 g- NH4+-N/(m2.gün) ve konfigürasyon-3'te 0,92 g- NH4+-N/(m2.gün) olarak kaydedilmiştir. Askıda ve bağlı büyüme proseslerinin hibrit şekilde kullanılması, nitrifikasyon hızını arttırmıştır (konfigürasyon-3). MBR'de, yüksek çamur bekleme süresi nedeniyle tam nitrifikasyon gözlenmiştir. Buna ek olarak, MBR prosesinde yüksek SRT'ye bağlı olarak biyokütle çürümesiyle artan nitrat ve fosfat konsantrasyonu nedeniyle besi maddesi geri kazanımı maksimum seviyeye ulaşmıştır. MBBR'lerin seri olarak çalıştırılması ile birinci MBBR'de KOİ yüklemesi ve KOİ giderim hızı önemli oranda artmış olup bununla birlikte bağlı biyokütle konsantrasyonunun önemli ölçüde artması (20 g-SS/m2'ye kadar) nedeniyle daha ekonomik bir tasarım elde edilmiştir. Üç farklı konfigürasyonun biyokütle ve süpernatant özellikleri ile filtrasyon performansı üzerindeki etkileri detaylı olarak incelenmiştir. İncelenen tüm işletme koşullarına göre suyun yeniden kullanımı ve besi maddelerinin geri kazanımında en iyi performansı konfigürasyon-3 göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, it was aimed to operate a moving bed membrane bioreactor process in different configurations to improve water and nutrient recovery from domestic wastewater. Moving bed membrane bioreactor (MBMBR) is a system developed by integrating moving bed biofilm reactor (MBBR) and membrane bioreactor (MBR) processes. The MBMBR process can outperform both processes in terms of treatment capacity and reduction of membrane fouling. MBMBR process can overcome membrane fouling problem, which is the main operational problem of conventional MBR. In this study, three different MBMBR configurations were compared under various loading conditions. The operated configurations are configuration-1 (a single MBBR+MBR), configuration-2 (two MBBR+MBRs connected in series) and configuration-3 (two MBBR+MBRs connected in series with sludge recirculation to the second MBBR (MBBR-2)). High COD removal rate (24 g-COD/m2.day) was achieved in the first configuration (single MBBR+MBR). In the first stage of the all configurations (MBBR-1) (without sludge recirculation), no nitrification was observed due to high organic loading (≥3.5 g-COD/(m2.day)) and low sludge retention time (SRT≤3 days). Nitrification was observed in the second MBBR in configuration-2 and configuration-3 due to reduced organic loading. In the second configuration, the ammonium oxidation rate was 0.65 g-NH4+-N/m2.day, whereas in the third configuration it was 0.92 g-NH4+-N/m2.day. The hybrid use of suspended and attached growth processes increased the nitrification rate (configuraation-3). In MBR, complete nitrification was observed due to high sludge retention time (SRT). In addition, nutrient recovery was maximized due to the increased nitrate and phosphate concentration caused by biomass digestion. By operating the MBBRs in series, the COD loading and the removal rate in the first MBBR significantly increased, which allowed a more economical design due to the significant increase in the attached biomass concentration (up to 20 g-SS/m2). The effects of three different configurations on biomass and supernatant properties and filtration performance were studied in detail. Based on all operating conditions examined, configuration-3 showed the best performance in terms of water reuse and nutrient recovery.
Benzer Tezler
- Energy efficient co-treatment of municipal wastewater and food waste
Kentsel atıksu ve yemek atıklarının enerji verimli birlikte arıtımı
HÜSEYİN GÜVEN
Doktora
İngilizce
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
- Klinoptilolit ile evsel atık sulardan gübre etkin maddelerin giderim ve geri kazanım olanağının incelenmesi
An investigation on removal and recovery of plant nutrients from domestic wastewater through ion exchange with clinoptilolite
BÜŞRA SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLSEN BELER BAYKAL
- Microalgae growth in anaerobic digestate for high-value product recovery
Anaerobik çürütücü çıkış suyunda büyütülen mikroalglerden değerli ürün geri kazanımı
HANDE ERMİŞ
Doktora
İngilizce
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
- Kaynakta ayrılmış idrardaki nütrientlerin klinoptilolitle geri kazanımı ve tarımda uygulanabilirliğinin incelenmesi
Removal of nutrients from separately collected human urine with clinoptilolite and their recovery for agricultural reuse
NAZLI PELİN KOCATÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLSEN BELER BAYKAL
- Critical evaluation for nitrogen removal performance of a stereotype activated sludge system under dynamic process conditions
Dinamik proses koşulları altında stereotip aktif çamur sisteminin azot giderme performansı için kritik değerlendirme
MİNEL BODUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL