Fotokatalitik Elektrodiyaliz Membran Reaktörü İle Evsel Atıksuların Tuzsuzlaştırılması Ve Geri Kullanılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Damla ÖZAKTAÇ
Eş Danışman: BURAK YÜZER
Danışman: Hüseyin Selçuk
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda tüm dünyada ve ülkemizde küresel iklim değişikliği etkisini oldukça yoğun olarak göstermektedir. Ülkemiz kuraklık ve buna bağlı olarak kıtlıkla karşı karşıya kalmıştır. Temiz su kaynaklarının hızla tüketimi, hızla artan nüfus ve sanayileşme nedeniyle kişi başına düşen su miktarı her geçen gün azalmaktadır. Ülkemizin su sorunu yaşamaması adına mevcut su kaynaklarının korunmasının yanı sıra alternatif su kaynaklarının üretilmesi bir zorunluluk haline gelmiştir. Bu noktada atıksuların arıtılarak tarımsal sulama alanında kullanılması önemli bir alternatif su kaynağı oluşturmaktadır. Su kaynağı oluşturmanın yanı sıra ülkelerin kalkınması için olmazsa olmaz şartlardan biri de yenilenebilir enerji kullanım miktarını arttırmak olacaktır. Atıksuların arıtılması için kullanılacak yöntem ise maliyet açısından uygulanabilir ve enerji verimli olmalıdır. Bu projenin amacı, arıtılmış kentsel atıksularının (KAS) yeniden kullanımında tarımsal sulama ihtiyacının karşılanması, verimli enerji açığa çıkaran üçüncül bir arıtma teknolojisi olarak yerinde enerji kaynakları (solar ve UV) kullanan yeni bir arıtma prosesi geliştirmek ve uygulanabilirliğini incelemektir. Çalışmada yukarıda belirtilen sorunlara çözüm aramak amacıyla fotokatalik elektrodiyaliz reaktörü (FKED) tasarlanarak, atıksuların biyolojik arıtma sonrasında tasarlanan reaktör ile arıtılabilirliği araştırılmıştır. Bu kapsamda iki farklı boyutta tasarlanan FKED reaktöründe anot olarak TiO2 nanopartikül kaplı titanyum plaka, katot olarak ise kaplamasız titanyum plaka kullanılmıştır. Reaktörde anot bölmesi güneş simülatörü kullanılarak aydınlatılmış ve aynı zamanda da sisteme 1,5V ve 3,0V potansiyel fark uygulanarak tuzsuzlaştırma işlemi uygulanmıştır. Ayrıca FKED reaktörü ile atıksu arıtımı sırasında ise katot bölmesinde H2 gazı oluşmaktadır ve bu çalışma kapsamında reaktörün H2 üretim kapasitesi incelenmiştir. Sonuç olarak reaktörde 1-1.5 mA/cm2 fotoakım üretilirken, en yüksek 8.3 mg/L/dk iyon transfer hızlarına ulaşılmıştır. Bunların yanı sıra reaktörde oluşan OH• radikalleri ve yüklü organik maddelerin iyon değiştirici membranlar üzerinden taşınımı sayesinde %52 oranında kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderimi sağlanmıştır. Son olarak elde edilen arıtılmış su ile domates ve marul yetiştirilerek arıtılmış atıksuyun hidroponik tarım alanında kullanılabilme alternatifi değerlendirilmiştir. Yetiştirilen tarım ürünleri, kontrol numuneleri ile karşılaştırıldığında arıtılmış atıksuyun tarım ürünleri üzerinde olumsuz bir etkisinin olmadığı görülmektedir. Elde edilen veriler ışığında FKED reaktörünün atıksuların tuzsuzlaştırılması ve KOİ giderimi kullanımının uygun olduğu, arıtım sırasında ortaya çıkan H2 gazı ile enerji geri kazanımı sağladığı ve arıtılan atıksuların tarım alanında yeniden kullanılabileceği sonucuna ulaşılmaktadır.