Anaerobik membran biyoreaktörde (anMBR) nanopartiküllerin çöp sızıntı suyu arıtımına ve membran performansına etkisi
Effect of nanoparticles in anaerobic membrane bioreactor (anMBR) on landfill leachate treatment and membrane performance
Yazar: SERDAR GÖÇER
Danışman: PROF. DR. BİNNAZ ZEYNEP ZAİMOĞLU ; PROF. DR. KEVSER CIRIK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Son yıllarda araştırmacılar, yeni teknolojilerin geliştirilmesi ile birlikte çöp sızıntı sularının (ÇSS) biyolojik arıtım verimini arttırmak amacıyla membran biyorektör (MBR) proseslerinin üzerine yoğunlaşmışlardır. Fakat membran kirliliği bu prosesin en önemli dezavantajını oluşturmaktadır. Bu bağlamda, membran kirliliğini azaltmaya yönelik stratejiler geliştirilmiştir. Sıfır değerlikli demir (SDD) ve titanyum dioksit (TiO2) nanopartikül maddelerin MBR içerisinde kullanılması membran kirliliğini azaltmada ve arıtım performansını iyileştirmede kullanılan yenilikçi stratejiler arasında yer almaktadır. Bu tez kapsamında, farklı operasyonel koşullar altında SDD ve TiO2 nanopartiküller anaerobik membran biyoreaktör (AnMBR) içerisine ilave edilerek ÇSS' nin arıtım ve membran performansı araştırılmıştır. Sistem performansı üç farklı aşamada değerlendirilmiştir. İlk iki aşamada, nanopartikül maddelerin sentezlenmesi ve karakterizasyonları belirlenmiştir. Daha sonra, son aşamada AnMBR' e SDD ve TiO2 farklı işletme koşullarında (50-300mg/L) ilave edilerek arıtım ve membran performansı değerlendirilmiştir.Çalışma bulguları değişen SDD ve TiO2 işletme koşulları sistem performansı için önemli rol oynadığını göstermiştir ve 100mg/L SDD, 300mg/L TiO2 konsantrasyonları optimum olarak belirlenmiştir. SDD ve TiO2 için tıkanma hızları 0,012mbar/dk ve 0,01mbar/dk olarak belirlenmiştir ve buna karşılık gelen membran performansları %68 ve %75 oranında azaldığı gözlenmiştir. Sonuç olarak; nanopartikül maddelerin AnMBR' de kullanılması hem arıtım performansını arttırdığını hem de membran performansını iyileştirdiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
In recent years, researchers have focused on membrane biorector (MBR) processes in order to increase the biological treatment efficiency of landfill leachate (LFL) with the development of new technologies. However, membrane fouling is the most important disadvantage of this process. In this context, strategies have been developed to reduce membrane fouling. The use of zero-valent iron (nZVI) and titanium dioxide (TiO2) nanoparticulate materials in MBR is among the innovative strategies used to reduce membrane fouling and improve treatment performance. In this thesis stıdy, the treatment and membrane performance was investigated by adding nZVI and TiO2 nanoparticles into the anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) under different operational conditions. System performance was evaluated in three different stages. In the first two stages, synthesis and characterization of nanoparticle materials were determined. Then, in the last stage, nZVI and TiO2 were added to AnMBR under different operating conditions (50-300mg/L) to evaluate treatment and membrane performance. Study findings showed that changing nZVI and TiO2 operating conditions played an important role for system performance, and 100mg/L nZVI, 300mg/L TiO2 concentrations were determined as optimum. The fouling rates for nZVI and TiO2 were determined as 0.012mbar/min and 0.01mbar/min, and the corresponding membrane performances were observed to decrease by 68% and 75%. As a result of, ıt has been observed that the use of nanoparticle materials in AnMBR both increases the treatment performance and improves the membrane performance.