Anaerobik çürütücü çıkış suyunun arıtılması ve değerlendirilmesi.

Anaerobic digestion is a widely applied process for the stabilization and treatment of high-strength wastes. The process has two outputs, biogas and digestate. Even though biogas produced during the treatment is a renewable energy source and has positive impacts on improving the economics of the plant, the treatment and disposal of the digestates present a challenge. The treatment methods offered so far are either costly or low yielded which drives off these uneconomic and non-viable treatment processes from being solutions for digestate management. Digestates are still commonly applied on land as a fertilizer or soil conditioner. However, the land application of the digestate is exposed to several concerns regarding pollution, limited applicability and regulatory aspects. In this thesis study, a residual biogas potential (RBP) test was initially conducted on six digestate samples with the aim of developing a new approach for digestate management. The test indicated that significant biogas yields (0.111-0.326 Lbiogas/g VS) and total chemical oxygen demand (CODt) removal (21-84%) could be obtained from digestates in 70 days. The high-rate anaerobic treatment was then applied on the digestate having the highest residual biogas yield to reduce the time required to digest the residual organics. CODt was removed by 56-63% in 1.3-1.4 days of hydraulic retention time (HRT). A subsequent process of microalgal nutrient removal resulted in 92.7-93.7% of ammonium nitrogen and 95.6-97.8% of dissolved phosphorus reduction. The results were promising and verified the applicability of the high-rate anaerobic and microalgal nutrient removal processes for the digestate management.Ph.D. - Doctoral Progra

Çevre dostu yaklaşımlarla bakır elektrokaplama sürecinin geliştirilmesi.

Electroplating is the deposition of a metal by applying electrical current in the presence of an electrolyte. Electroplating industry creates wastes that are heavy metal containing, highly conductive, strongly acidic/alkaline in composition. Many industries are now enforced to prevent their wastes from being formed via pollution prevention guidelines. It is both economically and environmentally more advantageous to consider pollution prevention before establishment of a process. In this study, waste minimization in copper strike plating over aluminium metal using copper cyanide bath was targetted in a laboratory scale production process. In this framework, preliminary setups were conducted to compare several strike baths for copper deposition including copper cyanide and copper pyrophosphate baths. Visual inspection, roughness measurements, SEM imaging and reflectivity measurements were conducted on the products after deposition. Percent deviation in integrating sphere reflectivity measurements ranged between 1-2% and 7-29% for copper pyrophosphate bath and copper cyanide baths, respectively. Similarly, SEM and roughness indicators were more favorable for copper pyrophosphate bath products. Secondary setups were performed in order to compare life time of baths by tracking changes in critical parameters in long run plating processes for two selected baths. The concentrations of copper and cyanide increased by 17.5 % and 11.5%, respectively, after four hours of plating whereas copper and pyrophosphate concentrations fluctuated over time during plating without a significant change. The results have shown that for the field of application of the product, cyanide bath can be replaced by a non-cyanide alternative that is a pyrophosphate strike.M.S. - Master of Scienc

Immobilize Edilmiş Mikroalgal Kültür ile Eş Zamanlı Atıksu Arıtımı ve Lipid Üretimi

Günümüzde mikroalgler çeşitli faydalı kullanım alanları nedeniyle birçok araştırmanın konusu olmaktadır. Örneğin, kirlenmiş su kaynaklarında bulunan ve gözle görülebilecek şekilde çoğalan mikroalgler kirli sudaki inorganik azot ve fosforu, atmosferdeki karbon dioksiti kullanarak fotosentez yoluyla suyun kirlilik seviyesini azaltmaktadır. Ayrıca, miksotropik olarak adlandırılan mikroalg türleri de sudaki inorganik kirliliğin gidermenin yanı sıra, organik besinleri de tüketerek suyun kirlilik göstergelerinden biri olan kimyasal oksijen ihtiyacını azaltmaktadır. Mikroalgleri araştırmalar için önemli kılan bir diğer faktör ise hücresel özellikleridir. Mikroalg yapısında bazı endüstrilerde kullanılan değerli kimyasal maddeleri üretmek için gerekli bileşenler bulunmaktadır. Bunların yanı sıra mikroalglerin yapısında bulunan karbonhidrat ve lipid gibi temel yapı taşları ise mikroalglerden enerji eldesini mümkün hale getirmektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, mikroalglerin üreme hızının çok yüksek olması ve hücresel birtakım özellikleri nedeniyle yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanılması ön plana çıkmaktadır. Ayrıca, mikroalglerden elde edilen biyo-yakıtın fosil yakıtın yerini alabilecek çok önemli bir kaynak olduğu vurgulanmaktadır (Christi, 2007; Wijffels ve Barbosa, 2010; Liu v.d., 2013). Mevcut durumda mikroalg yetiştiriciliği açık havuz sistemlerinde ve kapalı fotobiyoreaktörlerde gerçekleştirilmektedir. Fakat, mikroalglerin büyük ölçeklerde yetiştirilmesinin önünde bazı engeller bulunmaktadır. En önemli engellerden biri olarak, söz konusu sistemlerde süspansiyon halinde bulunan mikroalgalerin konsantre hale getirilmesi için gerekli olan hasat ve susuzlaştırma maliyetlerinin çok yüksek olması (Johnson ve Wen, 2010; Christenson ve Sims, 2012; Ozkan v.d., 2012; Schnurr v.d., 2013; Bernstein v.d., 2014) gösterilmekte olup, mikroalgal kültürün konsantrasyonunu 5-25% seviyelerine çıkarmak için gerekli maliyet toplam mikroalg üretimi maliyetinin %20 ila %30’una denk gelmektedir (Irving ve Allen, 2011). Ayrıca, süspansiyon halindeki düşük mikroalg konsantrasyonunda yetiştiriciliğin büyük ölçekte sürdürülebilmesi için geniş üretim alanlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlara ek olarak, geniş alanlarda yapılan yetiştirmecilikte su, enerji ve besiyer madde gibi ihtiyaçlar ise daha fazla olmaktadır. Bir yakıt olan biyodizel, bitkilerin ve hayvansal yağların yağ asidi metil esterlerinden kimyasal metodlarla elde edilmektedir. Son yıllarda biyodizel üretimine olan ilginin sebebi, biyodizelin biyo-bozunabilir, yenilenebilir ve toksik olmayan bir enerji kaynağı olmasıdır. Ayrıca, biyodizelle enerji eldesi ile atmosphere ilave karbondioksit ve sulfur verilmemektedir (Widjaja et al., 2009). Büyük ölçeklerde ve düşük maliyetlerde üretilebilmesi durumunda mikroalgler, biyodizel üretimde çok önemli bir rol üstlenecektir. Bunun sebebi, mikroalglerin atıksu ile beslenebilmesi, havadaki karbondioksiti kullanması ve kirletici olarak adlandırdığımız bu bileşenler ile yüksek yoğunlukta doğal bir lipid kaynağı haline gelebilmesidir. Alglerin ortalama lipid içeriği %1 ile %40 arasında değiştiği gibi, lipid oranı kuru biyokütle ağırlığının %85’ine kadar ulaşabilmektedir (Becker, 1994). Bu çalışmanın amacı, mikroalglerin atıksu ile beslenerek granül halinde büyütülmesi, granülleşen mikroalglerin lipid oranlarının ve atıksu arıtma performanslarının belirlenmesidir. Atıksu kullanarak mikroalg büyütülmesinde ile: (1) mikroalg üretiminde ilave besiyeri ihtiyacı ortadan kalkmış olacak ve atıksu arıtımı sağlanacak (2) mikroalgler granül hale getirilecek ve söz konusu mikroalgal granüllerin lipid üretim kapasitesi belirlenecektir. Mikroalglerin granül formunda olması mikroalg popülasyonunun yoğunluğunu ve çökebilirliğini arttıracağı için yukarıda da belirtilen düşük konsantrasyon ile ilgili hasat ve susuzlaştırma maliyetleri azaltılabilecektir. Günümüze kadar yapılan çalışmalarda, mikroalglerin yetiştirildiği ortam koşulları (sıcaklık, ışık şiddeti vb.) değiştirilerek veya uygulanan besiyerlerinde besin kısıtlamaları (azot, fosfor ve/veya silikon besin maddelerinin besiyer eksikliği vb.) getirilerek, mikroalgler stres ortamına tabi tutulmuştur. Uygulanan bu stres koşulları ile mikroalglerin lipid oranlarında artış sağlanabildiği ortaya koyulmuştur. Bu çalışma kapsamında yapılacak olan lipid ölçümleri ve stres koşullarıyla ilişkilendirilmesiyle hedeflenen, granül formundaki mikrolgal popülasyonda maksimum lipid verimine ulaşmaktır. Bu çalışma, gerçek atıksu sağlanarak granülleşmenin incelendiği, granülleşen mikroalgal kültürün atısu arıtma performansının ve lipid üretiminin belirlendiği literatürdeki bilinen ilk çalışma olacaktır

Anaerobic treatability and residual biogas potential of the effluent stream of anaerobic digestion processes

Ulgudur, Nilufer/0000-0003-3410-0598WOS: 000462970500008PubMed: 30624833Although anaerobic digestion is a well-established technology, the treatment and disposal of the digestate still presents a challenge due to lack of viable methods for processing. The residual organic matter in digestates also creates a significant residual biogas potential. This fact indicates that the digestates need further processing not only to reduce their organic content for disposal, but also to capture the biogas associated with this residual organic content. This study investigated anaerobic treatment and residual biogas potential of digestates obtained from five full-scale farm-based digesters. The results indicated that it was possible to reduce the total chemical oxygen demand (CODt) of the digestates with an efficiency of 21%-84%. The corresponding biogas yields of digestates ranged between 0.078 and 0.326 L-biogas/g VSadded. This level of biogas production is comparable to the biogas production potential of several commonly used raw substrates.(C) 2019 Water Environment FederationOffice of Scientific Research Projects Coordination of Middle East Technical University [BAP-03-11-2016-002]This study was supported by Office of Scientific Research Projects Coordination of Middle East Technical University [BAP-03-11-2016-002]

Simultaneous dissolution and uptake of nutrients in microalgal treatment of the secondarily treated digestate

Ulgudur, Nilufer/0000-0003-3410-0598WOS: 000489307800030Anaerobic digestion processes result in large volumes of digestates which still require the development of elaborate and viable management options to improve the sustainability of these processes. Coupling of secondary anaerobic treatment with a microalgal nutrient removal process may serve benefits such as residual biogas and associated greenhouse gas capture from the digestate content, microalgal biomass build-up and its further valorization. This study investigated the applicability a microalgal nutrient removal process in a secondarily treated digestate (the digestate of a digestate) as a complementary unit. The results indicated that up to 100% dissolved reactive phosphorus (DRP), 97.8% total dissolved phosphorus (TDP) and 93.7% ammonium nitrogen (NH4+-N) removal could be attained in the treatment of the digestate of a digestate using microalgal cultures. Folding phosphorus concentrations via dissolution was found to compensate for dilution related phosphorus deficiency for microalgal growth. Microalgal biomass obtained by the end of operation could be concentrated from 6.4-15.5 mg/L to 164.2-502.6 mg/L (2100-7900%) by simple gravity settling which was correlated with the prevalence of agglomerated particles in the size range of 10-100 mu m. The results demonstrated not only the applicability of the microalgal process after secondary anaerobic treatment of the digestate, but also brought about the dissolution concept for nutrients during microalgal growth

High-rate anaerobic treatment of digestate using fixed film reactors

Ulgudur, Nilufer/0000-0003-3410-0598; Demirer, Goksel/0000-0001-6030-2041WOS: 000483405400073PubMed: 31284204The effluent stream of the anaerobic digestion processes, the digestate, accommodates high residual organic content that needs to be further treated before discharge. Anaerobic treatment of digestate would not only reduce the residual organic compounds in digestate but also has a potential to capture the associated biogas. High-rate anaerobic reactor configurations can treat the waste streams using lower hydraulic retention times which requires less footprint opposed to the conventional completely stirred tank reactors. This study investigated the high-rate anaerobic treatment performance and the associated biogas capture from the digestate of a manure mixture composed of 90% laying hen and 10% cattle manures in fixed-film reactors. The results indicated that it was possible to reduce total chemical oxygen demand content of the digestate by 57-62% in 1.3-1.4 days of hydraulic retention time. The corresponding biogas yields obtained were in the range of 0.395-0.430 L-biogas/gVS(added) which were found to be comparable to many raw feedstocks. Moreover, significant total phosphorus reduction (36-47%) and greenhouse gas capture (over 14.5-18.1 tCO(2)e/d per m(3) digestate) were also recorded in the anaerobic fixed-film reactors. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved