Theses supervised by Prof. Dr. Mustafa Işık
10 theses · Aksaray University
Aksaray organize sanayi bölgesi (OSB) atıksu yönetimi ve çözüm önerileri
Günümüzde endüstrileşmenin ayrı tesislerin kurulmasından ziyade, organize sanayi bölgelerinin içerisinde yapılaşarak sağlanması önerilmekte ve çeşitli kanun ve yönetmeliklerle teşvik edilmektedir. Endüstrilerin bir arada bulunmasıyla atıklarının yönetimi ve deşarjların kontrolünün kolaylaşmasıyla endüstrilerin çevreye etkileri de en aza indirilebilmektedir. Organize Sanayi Bölgeleri uygulamaları hem endüstrilerin önemli gider kalemlerini (çevre yatırımları, altyapı vb.) azaltmakta hem de kanunları uygulayan kurumların bu endüstrileri denetlemelerini kolaylaştırmaktadır. Gerçekleştirilen bu tez çalışmasında, mevcut olan arıtma tesisinin OSB'nin atıksu kapasitesini karşılama ve kalite standartlarına uygun arıtma yapabilme durumu araştırılmıştır. Firma sayıları, firmaların yapmış olduğu faaliyetler sonucu oluşan kirlilik yükleri firmaların kapasite raporları ve mevcut durumları dikkate alınarak çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, Aksaray Organize Sanayi Bölgesi Müdürlüğü, Aksaray Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü ve bölge belediyelerdeki mevcut bilgiler de kullanılmış, mevcut durum tespit edilmiştir. Yapımı tamamlanmış olan atıksu arıtma tesisinin mevcut ve gelecek durum için yeterliliği tartışılmıştır. Çalışmada ülkemizdeki diğer organize sanayi bölgeleri atıksu yönetimleri de genel olarak değerlendirilip Aksaray Organize Sanayi Bölgesi ile karşılaştırmalar yapılmıştır.
İleri oksidasyon prosesleri ile bazı ilaç kalıntılarının giderimi
Bu tez çalışmasında klasik su ve atıksu arıtım yöntemleriyle istenilen seviyelerde veya hiç giderilemeyen bazı ilaç kalıntılarının ileri oksidasyon yöntemleri kullanılarak sulardan giderilebilirlikleri araştırılmıştır. Çalışılan ileri oksidasyon yöntemleri; Fenton (Fe2+/H2O2), H2O2, ozonlama (O3), ultraviyole (UV), ultraviyole/hidrojen peroksit (UV/H2O2), ultrases (US) ve ultrases/hidrojen peroksit (US/H2O2)'dir. Her bir proses ile giderim verimleri karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. Bu prosesler ile en iyi giderim verimlerinin elde edilmesi için optimum koşulların belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda yüzey sularında ve atıksularda yaygın olarak karşılaşılan ilaç kalıntılarından Carbamazepine, Caffeine ve Paracetamol seçilmiştir. Ayrıca Caffeine'in metaboliti 1,7-Dimethylxanthine'de araştırılmıştır. Bu çalışmada ilaç derişimleri LC-MS/MS cihazı kullanılarak ölçülmüştür. İleri arıtım yöntemlerinden Fenton prosesin de 30 dakikalık alıkonma süresi ve pH< 3,5 değeri sabit tutularak farklı H2O2 ve Fe2+ derişimleri denenmiştir. Her üç ilaç içinde yaklaşık %100'e varan giderimler elde edilmiştir. Ozonlama prosesinde ise 50 L/saat gaz akış hızında, suyun doğal pH değerinde, 30 dakikalık proses süresi sonunda Paracetamol, Carbamazepine ve Caffeine ilaçları için sırası ile 0,46 mg/L, 0,46 mg/L ve 3,20 mg/L ozon derişiminde % 100 giderim sağlanmıştır. UV ile yapılan çalışmalarda yine 30 dakikalık süre sonunda yüksek giderimler sağlanmış, ancak prosesin H2O2 ile birlikte kullanılmasıyla daha kısa sürelerde her üç ilaç için %100'e yakın giderimler sağlanmıştır. Ayrıca arttırılan H2O2 derişimlerinin giderimi daha da arttırdığı görülmüştür. Son olarak denenen US ve US/H2O2 prosesleri ise ilaç kalıntılarının giderimi için denenen diğer yöntemler içinde en düşük giderim değerlerini vermiştir. Suyun kendi pH değerinde, 60 dakikalık süre sonunda tek başına US ile hiçbir ilaç kalıntısı giderilemezken, US/H2O2 prosesinde 7 mg/L H2O2 derişiminde sırasıyla Carbamazepine, Caffeine ve Paracetamol için %33, %25 ve %30'luk giderim gerçekleşmiştir. Çalışmalar ilaç kalıntılarının ileri oksidasyon prosesleri ile sulardan etkin bir şekilde giderilebileceği göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Arıtım, İlaç kalıntıları, Kimyasal, Oksidasyon, Proses.
Karasu ve Melendiz çaylarının içme suyu kaynağı olarak değerlendirilmesi
Günümüzdeki hızlı nüfus artışı, sulu tarımın yaygınlaşması ve endüstriyel kalkınma, doğal su sistemini nicelik ve nitelik yönünden zorlamaktadır. Bu durum, su ile ilgisi olan yasal, idari, sosyal, teknik ve ekonomik tüm faaliyetleri entegre bir biçimde kapsayan su kaynakları yönetimine daha bilinçli ve sistematik yaklaşmasını zorunlu kılmaktadır. Su küresel ölçekte tükenmeyen doğal kaynaklar grubu içinde sayılsa da , bölgesel ve yerel olarak sonlu bir kaynak durumundadır. Bu çalışmada, Aksaray ili yerüstü içme suyu kaynaklarından Melendiz ve Karasu Çaylarının ve Mamasın Baraj Gölünün mevcut su kalitesi, su kalitesi üzerindeki baskılar ve içme suyu olarak kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi için Aralık 2014- Kasım 2015 tarihleri arasında aylık periyotlarla örneklemeler yapılmıştır. Numuneler ayda bir kez alınmıştır. Bu tez çalışmasında Karasu ve Melendiz Çayları ve Mamasın Barajında yapılan ölçümlerin sonucu olarak, problemin kaynağının Aksaray içme suyu kaynağı olarak kullanılan barajda gelişen ötrofikasyon olduğu tespit edilmiştir. Baraj suyunun aksine, Karasu ve Melendiz Çaylarının suyunun içme suyu kaynağı olarak uygun olduğu bulunmuştur. Çözüm olarak, Barajın önüne bir biriktirme haznesinin yapılabileceği önerilmiştir. Anahtar Kelimeler: Aksaray, Su kalitesi, İçme Suyu, Fiziksel, Kimyasal
Mikroalgal batık membran fotobiyoreaktör ile biyokütle üretimi ve nütriyent giderimi
Bu çalışmada mikroalgal batık fotobiyoreaktörde (mbMfBR) karışık mikroalg kültürü ve 0,45 µm hollow fiber (HF) membran ile atıksudan nütriyent giderimi ve biyokütle üretimi incelenmiştir. Sentetik atıksuda 24 saat hidrolik bekletme süresi (HBS) sabit tutularak 3, 6, 12 ve 24 günlük çamur yaşlarında (ÇY) çalışılıp optimum ÇY belirlenmiş ve ayrıca bu ÇY'de 48, 60 ve 72 saatlik HBS'ler çalışılarak optimum HBS belirlenmiştir. Belirlenen optimum şartlarda gerçek atıksu ile çalışılmalar yapılmıştır. Tüm çalışmalarda hacimsel mikroalg üretim verimleri ve nütriyent giderim hızları belirlenmiştir. Ayrıca üretilen biyokütlenin yağ ve protein içeriği saptanmış ve her bir çalışmanın belirli zamanlarındaki baskın kültürlerin tayinleri yapılmıştır. Buna göre sentetik atıksuda optimum değerler ÇY 3 gün ve HBS ise 24 saat olarak tespit edilmiştir. Bu çalışmada kararlı şartlarda askıda katı madde (AKM) ve klorofil-a derişimleri sırasıyla 354 mg/L ve 11,54 mg/L olarak ölçülmüştür ve hacimsel mikroalg üretim hızı ise 0,118 gr/L-gün olarak hesaplanmıştır. Giderim hızları ise toplam azotta (TN) 5,55 mg/L-gün, fosfat fosforunda (PO4-P) 0,40 mg/L-gün olarak bulunmuştur. Ayrıca kararlı şartlarda %45-50 civarında Chaetophora sp., %45-50 civarında Navicula sp. gözlemlenmiş ve kuru biyokütledeki yağ oranı %8,90, protein oranı ise %30 olarak ölçülmüştür. Gerçek bir arıtılmış evsel atıksuda ise nütriyent giderim hızları TN ve PO4-P'de sırasıyla 1,37 mg/L-gün ve 0,40 mg/L-gün olarak bulunmuştur. Hacimsel mikroalg üretim hızı ise 0,037 gr/L-gün olarak bulunmuş ve biyokütlede %14,33 oranında yağ ve %32,2 oranında protein ölçülmüştür. Bu sonuçlara göre, bu çalışmada membranlar sayesinde reaktördeki biyokütlenin kaçışı engellenerek yüksek derişimlere ulaşılabilmiştir. Ayrıca karışık mikroalg kültürü ile elde edilen biyokütle verimlerinin ve nütriyent giderim hızlarının tek tip kültüre nazaran kabul edilebilir nitelikte olduğu ortaya konulmuştur. Diğer taraftan elde edilen kuru biyokütlede yapılan protein ve yağ analizi ile ham besin ya da alternatif biyoyakıt ürünleri için (biyodizel, etanol, biyoelektrik, hidrojen, metan vs.) karışık mikroalg kültürünün potansiyeli gelecekteki araştırmacılar için bilgi kaynağı olacaktır.
Çevre görevlisi uygulaması ve karşılaşılan problemler
Bu tez çalışmasında, ülkemizde son yıllarda uygulamaya koyulmuş olan çevre görevlisi uygulamalarında karşılaşılan problemlerin neler olduğu anket yapılarak araştırılmıştır. Anket çalışması Türkiye'nin birçok ilinde görev yapmakta olan çevre görevlileri üzerinde yapılmıştır. Anket çalışması sonuçları değerlendirilmiştir ve bu sonuçlar doğrultusunda neler yapılması gerektiği anlatılmıştır. Çevre Görevlisi uygulamalarında mevzuatlar çerçevesinde bazı değişikliklerin yapılması gerektiği ortaya çıkmıştır. Çalışma sonucunda, çevre görevlisi uygulamalarına ve mesleğine gönül vermiş çevre görevlilerine gereken değerlerin verilmesi gerektiği ve bu mesleğin öneminin arttırılması gerektiği ortaya çıkmıştır.
Sentetik biyogaz çamurunda algal biyokütle üretimi ve nütrient gideriminde sıcaklığın etkisi
Günümüzde yaygınlaşan anaerobik reaktörlerin çıkış suları (biyogaz çamuru) önemli oranda besi maddesi içermektedir. Biyogaz çamuru bileşiminde bulunan C, N ve P bileşikleri alıcı ortamda istenmediği durumlarda giderilmeleri gerekmektedir. Sularda azot giderimi için bilinen biyolojik yöntemlerin işletimi oldukça pahalı ve karışıktır. Enerji ihtiyacı daha az ve işletimleri daha kolay olduğu düşünülen biyolojik reaktörlerden algal reaktörlerin besi elementi gideriminde kullanımı için araştırmalar gün geçtikçe artmaktadır. Bu çalışma sentetik biyogaz çamurunda karışık kültür alg gelişimi ve nütrient giderimi üzerindeki sıcaklık etkisini araştırmak için gerçekleştirilmiştir. Çalışma laboratuvar koşullarında, üçlü paralel reaktörlerde, beyaz ışık (12 saat aydınlık / 12 saat karanlık, ışık şiddeti: 37,1 ± 5,2 µmol/m-2.s-1), 15°C, 25°C ve 35°C şartlarında kesikli olarak sürdürülmüştür. Karışık kültür alglerle aşılanan kesikli reaktörlerde biyokütle üretimi devam edinceye kadar çalışmalar sürdürülmüştür. Her üç sıcaklık için biyogaz çamurunda giderilen KOİ, NH4-N ve PO4-P miktarları ve gelişen algal biyokütle değerleri oldukça yakın olmakla birlikte, 15, 25 ve 35°C'lik sıcaklıklar için inkübasyon süreleri 131 gün, 78 gün ve 38 gün olarak belirlenmiştir. Kinetik çalışmalarında KOİ, NH4-N, PO4-P azalımı ve biyokütle derişimi artış hızlarının daha çok 0. dereceye uygun olduğu tespit edilmiştir. Sıcaklığın kinetik katsayılar üzerindeki etkisi de belirlenmiştir. Sıcaklık düzeltme katsayısı (Ɵ) KOİ, NH4-N, PO4-P ve biyokütle için sırasıyla 1,065, 1,048, 1,056 ve 1,067 olarak bulunmuştur. Çalışma ortamda N ve P giderimi yanında önemli miktarda KOİ'nin de giderildiğini göstermiştir. Sonuç olarak biyogaz çamurundan karışık kültür algler ile nütrient gideriminde sıcaklığın önemli bir faktör olduğu tespit edilmiştir.
Beton üretim santrallerinde sıfır atık uygulamaları ve öneriler
Bu çalışmada beton üretim santrallerinin mevcut durumu, ilgili yönetmelik kapsamında uygulamaları Konya ve civar illerde üretim yapan beton santrallerinin durumu dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında yirmiden fazla beton santrali ziyaret edilerek ya da iletişim kurularak uygulamaları hakkında ankete tabii tutularak veriler elde edilmiştir. Yapılan incelemeler ve ilgili kişilerle görüşmeler neticesinde, tesislerin bir kısmında yasal mevzuat gereklerinin haricinde atığın azaltılması ve israfın önüne geçilmesi için uygulamaya koydukları bir sistemlerinin olduğu, bir kısmının bağlı oldukları yönetmeliğin asgari değerlerini yerine getirerek ve tesiste oluşan atıkların düzenli bir şekilde bertarafı sağladığı, bir kısmının da mevzuata resmiyette uyduğu, ancak usulsüz bir şekilde bertaraf sağlandığı görülmüştür. Sıfır atık konusunda ise birçoğunun teorik düzeyde bilgi sahibi oldukları, ancak konu ile ilgili yeterli düzeyde uygulamalarının olmadığı tespit edilmiştir.
Yer altı ocağı galerilerinde oluşan drenaj sularının karakterizasyonu ve arıtılması
Madencilik insanoğlunun vazgeçemediği endüstriyel faaliyetlerinden bir tanesidir. Bu faaliyet içerisinde drenaj suları oluşmakta ve yaygın su kirliliğine neden olmaktadır. Su kirliliğinin önüne geçebilmek için farklı seçenekler ve arıtım teknolojileri uygulanabilmektedir. Bu çalışmada altın, gümüş, kurşun, çinko yer altı ocağı faaliyeti yapılan bir maden ocağında oluşan drenaj suyunun karakterizasyonu ve arıtılabilirliği çalışılmıştır. Belli periyotlarda alınan atık sular ilgili sektör parametreleri dikkate alınarak karakterize edilmiştir. AKM, KOI ve serbest kükürt parametreleri alıcı ortam deşarj standartlarının üzerinde çıkmıştır. Bu parametreleri alıcı ortam deşarj standartlarına getirebilmek için jar testi uygulanarak optimum pH ve koagülant dozu tespit edilmiştir. Alüminyum sülfat, demir sülfat, ve anyonik polimer kullanıldığında optimum pH'lar sırasıyla; 9,00, 8,00 ve 4,00 olarak tespit edilmiştir. Daha sonra her bir koagülant için optimum pH'da optimum koagülant dozu sırasıyla; 15,0, 25,0 0,160 mg/L olarak elde edilmiştir. En iyi giderim verimleri genel olarak alüminyum sülfat koagülantının, kullanılması durumunda AKM, KOI ve serbest kükürt değerleri deşarj standartlarının altına düşürülerek elde edilmiştir. Maliyet açısından da karşılaştırıldığında anyonik polimer koagülantının uygulanması ekonomik olarak daha avantajlı olduğu değerlendirilmiştir. Arıtılabilirlik çalışması sonuçlarına göre maden ocağında oluşan drenaj atık suları için bir arıtma sistemi akış şeması önerilmiş ve boyutlandırma hesapları verilmiştir. Çalışma sonucu halihazırda oluşan atık sular bölgedeki jeolojik formasyonların türüne ve işletme teknolojisine göre oluşan atık suların karakteristiği değerlendirildiğinde çevresel açıdan çok fazla problemli bir atık su olmadığı ve kısmen basit bir arıtım işlemi ile alıcı ortam deşarj standartlarına getirileceği sonucuna varılmıştır.
Gelişmiş sabit biyofilm aktif çamur prosesi ile karbon, azot ve fosfor gideriminin araştırılması
Evsel atık suların arıtımında yüzyıldan daha uzun bir süredir klasik aktif çamur sistemleri uygulanmaktadır. Son yıllarda su kaynaklarının korunması için karbon giderimi yanında azot ve fosfor giderimi de gerekli olmaya başlamış, bilim insanları etkin ve sürdürülebilir yöntemler araştırmaktadır. Bu tez çalışmasın da klasik aktif çamur proseslerine de entegre edilerek kullanılabilecek gelişmiş sabit biyofilm aktif çamur sistemi (IFAS) ardışık kesikli reaktörle (SBR) birlikte uygulanmıştır. IFAS-SBR sistemi 5 çalışma periyodu olarak sentetik evsel atıksu ile C, N ve P giderimi araştırmak için işletilmiştir. Ardışık kesikli reaktör içerisine % 20 ve % 40 hacimsel doluluk oranlarında hareketli destek materyali doldurularak esas olarak anaerobik (An)/aerobik(Ox)/anoksik(Ox) günde 2 ve 3 döngü ile 24 -36 saatlik hidrolik bekleme süreleri (θ_H) ve 11,8-25,8 gün çamur yaşı (θ_C) aralıklarında çalışılmıştır. Çalışma aşamalarında ortalama olarak kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) %92,7-%96,2, toplam azot (TN) %60,2-%95,5 ve fosfat fosforu (PO4-P) giderimi %32,3-%59,3 arasında değişmiştir. Destek materyali kullanımı genel olarak daha çok TN giderimi üzerinde etkili olurken P giderimi üzerinde olumlu bir etkisi gözlemlenmemiştir. SBR reaktörün destek materyali ile birlikte IFAS-SBR olarak kullanımında destek materyali doluluk oranları, yükleme koşulları, döngü sayısı ve faz sıralarının klasik SBR reaktöründen farklı olarak belirlenmesi ve en uygun işletme koşulları ile deşarj standartlarının sağlanabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Biyolojik proseslerde fosfor giderimin de deşarj standartlarında bir çıkış suyu elde edilse bile, alternatif olarak kimyasal PO4-P giderimin de olması önerilmektedir.
Aksaray ilinin tarımsal atık kaynaklı biyogaz potansiyelinin araştırılması
Bu çalışma, Aksaray ili ve ilçelerinde hayvansal ve bitkisel atıklardan elde edilebilecek biyogaz potansiyelini incelemektedir. Türkiye'de giderek artan enerji talebi ve çevresel sürdürülebilirlik ihtiyacı, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını zorunlu hale getirmektedir. Biyogaz, organik atıkların anaerobik fermantasyon yoluyla enerjiye dönüştürülmesi ile elde edilen çevre dostu bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, Aksaray ilinin en güncel verileri kullanılarak hayvansal ve bitkisel atıklardan elde edilebilecek biyogaz miktarı hesaplanmıştır. Araştırma sonucunda, Aksaray ili ve ilçelerinde hayvansal yaş atık miktarının toplamda yaklaşık 2 milyon ton olduğu ve bu atıklardan yıllık yaklaşık 82 milyon m³/yıl metan üretilebileceği belirlenmiştir. Bitkisel atıklardan kaynaklı biyogaz potansiyeli ise 1 milyon ton atıktan 155 milyon m³ CH4/yıl olarak hesaplanmıştır. İl genelindeki toplam atık miktarı kabaca 3 milyon ton olup, bunun sonucu olarak elde edilen biyogaz potansiyeli 237 milyon m³ CH4/yıl seviyesindedir. Bu biyogaz, elektrik üretiminde kullanıldığında 541 milyon kWh/yıl elektrik üretim potansiyeline ve 676 milyon kWh/yıl ısı enerjisi potansiyeline sahiptir. İl genelinde biyogaz tesislerinin kurulması halinde 67,4 MW kurulu güç kapasitesi elde edilebilecektir. Ayrıca, biyogaz kullanımıyla 541 bin ton CO2/yıl sera gazı salınımı azaltılabilecektir. Sonuç olarak, bu çalışma, Aksaray ilinde biyogazın enerji üretimi ve çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Hayvansal ve bitkisel atıkların enerjiye dönüştürülmesi hem yerel ekonomiye katkı sağlayacak hem de fosil yakıt kullanımını azaltarak sera gazı emisyonlarını düşürecektir. Biyogaz tesisleri, tüm dünyada yaygınlaşmakta olan, geleceğin döngüsel ekonomi modelinin merkezini oluşturmaktadır. Bu nedenle Aksaray İl'inde yapılacak uygulamaları teşvik etmesi ve çalışmalara referans olması amacıyla; kurulabilecek biyogaz potansiyelinin incelenmesi, tesis yatırım maliyetleri, tesislerin kurulabileceği yerler konu başlıkları incelenmiş ve değerlendirilmiştir