Gıda endüstrisi atıksularının farklı azotlu elektron alıcıları ile mikrobiyal yakıt hücresinde eş zamanlı arıtımı ve enerji üretimi
Simultaneous treatment and energy production of food industry wastewater in microbial fuel cell with different nitrogenous electron acceptors
- Tez No: 955941
- Danışmanlar: PROF. DR. NEVİM GENÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, mikrobiyal yakıt hücrelerinde (MYH) gıda endüstrisi atık sularının eş zamanlı arıtımı ve elektrik üretimi potansiyelini araştırarak optimum işletim koşullarının belirlenmesini amaçlamaktadır. Anotta farklı organik yüklere sahip gıda endüstrisi atık suları substrat olarak kullanılmış, katotta ise potansiyel kirletici olan azotlu elektron alıcıları değerlendirilmiştir. Optimizasyon süreci için Yüzey Yanıt Metodolojisi (YYM) ve Box-Behnken tasarımı uygulanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında maya endüstrisi atık suyu ve azo boya kullanılarak elektrik üretimi ve arıtım performansı optimize edilmiştir. İkinci aşamada süt ürünleri endüstrisi atık suları ve nitrat elektron alıcısı ile biyotik ve abiyotik katot koşulları test edilerek optimize edilmiştir. Her iki aşamada da ANOVA ve 3D grafiklerle bağımsız değişkenlerin yanıtlar üzerindeki etkileri analiz edilmiş, optimum koşullar arasından en uygun olan işletim koşulları PROMETHEE yöntemiyle belirlenmiştir. Maya endüstrisi atık suyu ve azo boya kullanılarak optimum koşullarda 95,34 mW/m² maksimum güç yoğunluğu ve 16,8 mg/L azo boya giderimi elde edilmiştir. Süt endüstrisi atık suları ve nitrat elektron alıcısı ile optimum koşullarda 36,14 mW/m² maksimum güç yoğunluğu ve 0,0063 g/L nitrat giderimi sağlanmıştır. Elektrokimyasal empedans spektroskopisinin analizinin nyquist grafiklerine göre deney sonu iç dirençlerin deney başı iç dirençlere oranla düştüğü belirlenmiştir. MYH, atıktan enerji geri kazanımı sağlamak için potansiyel taşıyan bir teknoloji olmasına rağmen, enerji dönüşüm verimliliği istenilen düzeye çıkamamıştır. Katot bölmesinde yüksek indirgenme potansiyeline sahip kirleticilerin kullanılması, MYH'nin arıtım performansını önemli ölçüde güçlendirecektir. Bu bağlamda, enerji üretimi ve arıtım süreçlerinin eş zamanlı olarak optimize edilmesi kritik bir öneme sahiptir. YYM ile PROMETHEE entegrasyonu, ekonomik ve çevresel açıdan uygun proses koşulunun belirlenmesinde güçlü bir yöntem sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the potential of simultaneous wastewater treatment and electricity generation from food industry wastewater using microbial fuel cells (MFCs), aiming to determine the optimum operating conditions. Food industry wastewaters with different organic loads were used as substrates in the anode compartment, while nitrogenous electron acceptors, considered potential pollutants, were evaluated in the cathode compartment. Response Surface Methodology (RSM) and Box-Behnken design were applied for the optimization process. In the first stage of the study, electricity generation and treatment performance were optimized using yeast industry wastewater and azo dye. In the second stage, dairy product industry wastewaters and nitrate as the electron acceptor were tested under both biotic and abiotic cathode conditions and optimized accordingly. In both stages, the effects of independent variables on the responses were analyzed using ANOVA and 3D plots, and the most suitable operating conditions among the optimum scenarios were determined using the PROMETHEE method. Under optimum conditions, 95.34 mW/m² maximum power density and 16.8 mg/L azo dye removal were achieved using yeast industry wastewater and azo dye. Under optimum conditions with milk industry wastewater and nitrate electron acceptor, 36.14 mW/m² maximum power density and 0.0063 g/L nitrate removal were achieved. According to nyquist plots from electrochemical impedance spectroscopy analysis, the internal resistance at the end of the experiments was lower than at the beginning. Although MFCs hold promise for energy recovery from waste, the energy conversion efficiency could not reach the desired level. The use of pollutants with high reduction potential in the cathode compartment could significantly enhance the treatment performance of MFCs. In this context, the simultaneous optimization of energy generation and treatment processes is of critical importance. The integration of RSM and PROMETHEE provides a powerful method for determining the most economically and environmentally favorable process conditions.
Benzer Tezler
- Konserve endüstrisi atık sularının elektrokimyasal yöntemlerle arıtımı
Treatment of canning industry wastewater using electrochemical methods
FURKAN UZATICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Çevre MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN TANER CAN
- Integrated biorefinery approach for wastewater treatment and resource recovery using mixotrophic microalgae
Miksotrofik mikroalgler kullanılarak atıksu arıtma ve kaynak geri kazanımı için entegre biyorafineri yaklaşımı
İREMSU KAYAN
Doktora
İngilizce
2025
Çevre MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN AYMAN ÖZ
- Investigation of phosphorus recovery from anaerobic digestion supernatant of diverse wastes
Farklı atıkların anaerobik çürütülmesinin üst suyundan fosfor geri kazanımının incelenmesi
MERVE ATASOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RÜYA TAŞLI
- Gıda endüstrisi şekerleme atıksularının iki aşamalı anaerobik biyolojik arıtımının araştırılması
Investigation of two-stage amaerobic biological treatment of food industry confectionary wastewater
BAŞAK BERNA PALABIYIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YALÇIN AŞKIN ÖKTEM
- Food industry wastewater treatment by ceramic micro- and ultrafiltration membranes
Seramik mikro- ve ultrafiltrasyon membranları ile gıda endüstrisi atıksularının arıtılması
DEMET CAVLAK GÖÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik BilimleriAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiNanoteknoloji ve Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ EMRAH ÇETİN
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU