Ön arıtılmış çamurun mikrobiyal yakıt hücreleri performansı üzerine etkilerinin araştırılması
The investigation of effects of pretreated sludge on microbial fuel cell performance
Yazar: ELİF GÜMÜŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEM DEMİR
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık çamur = Waste sludge

Özet:
Enerji kaynağı olarak kullanılan fosil yakıtlar sadece küresel ısınmaya neden olmakla kalmayıp, önemli çevresel problemler de yaratmaktadır. Enerji talebindeki artış, fosil yakıtların giderek tükenmesi, çevresel konulara olan ilginin artması, araştırmacıları, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması ile ilgili, temiz ve sürdürülebilir enerji üretecek yeni teknolojik proseslere yöneltmektedir. Bu çalışmada, çamurun yüksek organik içeriğe sahip olması avantajından yola çıkılarak, atıksu arıtma tesisinden alınan geri devir çamuruyla mikrobiyal yakıt hücresi işletimi ile hem çamur arıtımı hem de elektrik üretimi gerçekleştirilmiştir. Çamurun parçalanmasındaki hız sınırlayıcı adım olarak bilinen hidroliz aşaması uygulanan Fenton ve termal/alkali gibi ön arıtım yöntemleri ile hızlandırılmaya çalışılmış ve mikrobiyal yakıt hücresi performansı üzerine etkileri araştırılmıştır. Geri devir çamuru ile işletilen mikrobiyal yakıt hücresinde anaerobik bölmedeki çözünüş kimyasal oksijen ihtiyacı ve organik madde giderimleri sırası ile % 53 ve % 64'tür. Fenton Proses uygulanan çamurla işletilen mikrobiyal yakıt hücresinde bu giderimler sırası ile % 59 ve %60 ve termal/alkali mikrobiyal yakıt hücresinde ise sırası ile % 83.3 ve % 85 olarak bulunmuştur. Bu durumda, çözünüş kimyasal oksijen ihtiyacı ve organik madde giderimlerine göre en verimli sistemin termal/alkali mikrobiyal yakıt hücresinde olduğu görülmüştür. 0. 38 mA/cm2 akım yoğunluğu ile aynı mikrobiyal yakıt hücresi, elektrik üretiminde de en yüksek performansı göstermiştir. Ham geri devir çamur ile işletilen ve Fenton Prosesli çamur ile işletilen mikrobiyal yakıt hücrelerindeki akım yoğunlukları da sırası ile 0.002 mA/cm2 ve 0.221 mA/cm2'dir. Sonuç olarak, ön işlem görmüş çamurla beslenen mikrobiyal yakıt hücresi, anaerobik bölmedeki hız sınırlayıcı adımı hızlandırarak organik maddenin parçalanmasını geliştirerek hem çamur arıtımı açısından hem de elektrik üretimi yönünden olumlu sonuçlar elde edilebileceğini göstermiştir.

Abstract:
Fossil fuels used as energy sources not only cause global warming, but also create significant environmental problems. The increase in energy demand, the depletion of fossil fuels, the increasing interest in environmental issues, and the use of renewable energy sources, are leading researchers to new technological processes that will produce clean and sustainable energy. In this study, based on the advantage of having high organic content of sludge, both sludge treatment and electricity production were realized with microbial fuel cell operation with return sludge taken from wastewater treatment plant. It was tried to accelerate with the pretreatment methods such as Fenton and thermal/alkali which applied the hydrolysis step which is known as speed limiting step in sludge disintegration and its effects on microbial fuel cell performance were investigated. In the microbial fuel cell operated with return sludge, the dissolution in the anaerobic chamber is 53% and 64%, respectively, with chemical oxygen demand and organic matter removal. In the microbial fuel cell operated with sludge applied Fenton Process, these removals were found to be 59% and 60%, respectively in thermal/alkali microbial fuel cells were 83.3% and 85% respectively. In this case, according to the removal of chemical oxygen demand and organic matter, the most efficient system was found to be the thermal / alkali microbial fuel cell. The same microbial fuel cell with a power density of 0.38 mA / cm2 showed the highest performance in electricity generation. The current densities in microbial fuel cells operated with raw return sludge and Fenton Process sludge were 0.002 mA/cm2 and 0.221 mA/cm2 respectively. As a result, the microbial fuel cell fed with pretreated sludge showed that both the sludge treatment and the electricity generation direction could be obtained by improving the decomposition of organic matter by accelerating the speed limiting step in the anaerobic chamber.