Hibrit yapay sulak alan ekosistemlerinde boyar madde giderimi, biyoelektrik üretimi ve depolanabilirlik potansiyellerinin araştırılması
Investigation of dye removal, bioelectricity production, and storage potentials in hybrid constructed wetland ecosystems
Yazar: ÇAĞDAŞ SAZ
Danışman: PROF. DR. CENGİZ TÜRE
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Ekoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Enerji = Energy
Dizin: Biyoelektrik = Bioelectric ; Boyar maddeler = Dyestuffs ; Ekosistem = Ecosystem ; Sulama alanları = Irrigation areas

Özet:
Doktora tez araştırmasında, farklı konfigürasyonlara sahip mezokozm ölçekli hibrit yapay sulak alan ekosistemlerin (HEM) farklı hidrolik bekletme süreleri altında (3, 4 ve 5 gün) azo boyar madde olarak asit turuncu 7 (AT) boyası içeren sentetik tekstil atık suyun giderimi ile eş zamanlı şekilde biyoelektrik üretimi ve depolanabilirlik potansiyelleri
araştırılmıştır. Çalışma için doğal arazi şartları altında yatay-yatay, yatay-dikey, dikeyyatay ile dikey-dikey olmak üzere dört farklı konfigürasyondan oluşan mezokozm ölçekli yapay sulak alan ekosistemi kurulmuştur. Hibrit ekosistemlerde dolgu malzemesi olarak zeolit bazlı filtrasyon ortamı, bitki olarak ise Typha latifolia L. kullanılmıştır. HEM'ler
üzerinde 92 gün boyunca gerçekleştirilen biyoremediasyon ile biyoelektrik üretim ve depolama potansiyeli deneyleri sonucunda, yatay-yatay konfigürasyona sahip ekosistemin (HEM 1) diğer ekosistemlere kıyasla daha yüksek arıtım ile biyoelektrik üretim ve depolanabilirlik verimliliğine sahip olduğu belirlenmiştir. HEM1' in ortalama AT7, kimyasal oksijen ihtiyacı, nitrat, amonyum ve toplam fosfor giderimi sırasıyla %98,94, %96,65, %98,65, %95,07 ve %98,27 olarak tespit edilmiştir. HEM 1' in 1000 Ω' luk dış direnç üzerinden ortalama 0,799 V biyoelektrik üretimi gerçekleştirdiği ve 92 günlük deney periyodu sonundaki depolama işleminin (1,2 volt 600 mAH AAA pil) 225 dakikada gerçekleştiği belirlenmiştir. Sonuçlar, hibrit ekosistem konfigürasyon çeşitliliğinin arıtım verimliliği ile biyoelektrik üretimi için yüksek verim sağladığını göstermektedir. Ayrıca, organik bileşiklerin biyolojik olarak parçalanmasından sorumlu ve anottan katoda doğru elektron akışını katalize olan mikrobiyal etkenlerin yatay-yatay konfigürasyonda maksimum seviyede olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, boyar madde gideriminin ile biyoelektrik üretimi ve depolaması amaçlanan çalışmalarda, arıtım verimliliği, biyoelektrik üretimini ve depolama potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için yatay-yatay konfigürasyona sahip ekosistemin tercih edilmesi önerilmektedir.

Abstract:
In his doctoral thesis research, it was determined that the mesocosm scale hybrid constructed wetland ecosystems (HEMs) with different configurations, under different hydraulic retention times (3, 4, and 5 days), were used for the removal of synthetic textile wastewater containing acid orange 7 (AT) dye as an azo dye. In this study, bioelectricity production and storability potentials were investigated in a timely manner. For the study, a mesocosm scale constructed wetland ecosystem, consisting of four different configurations horizontal-horizontal, horizontal-vertical, vertical-horizontal, and vertical-vertical, was established under natural field conditions. In hybrid ecosystems, zeolite-based filtration media was used as a filling material and Typha latifolia L. was used as a plant. As a result of bioremediation and bioelectricity production and potential storage experiments carried out on HEMs for 92 days determined that the ecosystem with a horizontal-horizontal configuration (HEM 1) has higher treatment and bioelectricity production and storability
efficiency compared to other ecosystems. The average AT7, chemical oxygen demand, nitrate, ammonium, and total phosphorus removal of HEM1 were determined as 98.94%, 96.65%, 98.65%, 95.07%, and 98.27%, respectively. It was determined that HEM 1 produced an average of 0.799 V bioelectricity over 1000 Ω external resistance and the storage process (1.2 volt 600 mAH AAA battery) at the end of the 92-day experiment period took 225 minutes. The results show that the diversity of hybrid ecosystem configurations provides high efficiency for bioelectricity production with treatment efficiency. In addition, it was determined that the microbial factors responsible for the biodegradation of organic compounds and catalyzing the electron flow from the anode to the cathode were at the maximum level in the horizontal-horizontal configuration. As a result, it is recommended to choose an ecosystem with a horizontal-horizontal configuration in order to maximize the treatment efficiency, bioelectricity production, and storage potential in studies aimed at dye removal and bioelectricity production storage.