Evsel atıksu arıtma tesisi membran biyoreaktör ünitelerinde kromun arıtımı için uygulanabilecek havalandırma rejimlerinin araştırılması - Yessetova, Araılym (Bursa Teknik Üniversitesi, 2025)
Bu tez çalışması, membran biyoreaktör (MBR) sistemlerinde uygulanan aralıklı havalandırma stratejilerinin, sentetik evsel atıksulardaki hekzavalent krom (Cr??) giderim performansı üzerindeki etkilerini detaylı bir şekilde araştırmayı amaçlamıştır. Çalışma kapsamında, toplam hacmi 4,5 L olan laboratuvar ölçekli bir MBR sistemi kurulmuştur. Sistem, altı farklı işletme periyodunda, sabit kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) konsantrasyonu (400 mg/L), sabit çamur yaşı (8 gün) ve sabit akı (12,5 LMH) altında işletilmiştir. Mikroorganizmaların ortama adaptasyonunu ve yüksek organik madde giderim veriminin sistemde sağlanmasını takiben, atıksuya başlangıçta 1 mg/L, ilerleyen periyotlarda ise 5 mg/L konsantrasyonunda Cr?? ilave edilmiştir. Ayrıca, ilk üç periyotta sürekli havalandırma uygulanırken, son üç periyotta farklı aralıklı havalandırma aç/kapa döngüleri (30/30, 60/60 ve 60/120 dakika havalandırmalı/havalandırmasız) denenmiştir. Tüm işletme koşulları boyunca MBR'de yüksek KOİ giderim verimliliği (%91–98) korunmuş olup, özellikle 60/120 dakikalık aralıklı havalandırma rejiminde %98'e ulaşan en yüksek KOİ giderimi elde edilmiştir. Sürekli havalandırma altında Cr?? giderim verimi sınırlı kalırken (%18-%35), aralıklı havalandırma stratejilerine geçişle birlikte giderim verimi önemli ölçüde artarak %95'e ulaşmıştır. Özellikle 60 dak/120 dak aç/kapa döngüsünde en yüksek krom giderim performansı gözlemlenmiştir. MBR sisteminde başlangıçtaki yüksek transmembran basıncı (TMP) değerleri, çamur yaşının 8 güne ayarlanmasıyla 120 mbar'a stabilize olmuştur. Ancak, aralıklı havalandırmaya geçişle sistemde TMP değerlerinde dalgalanmalar ve 240-400 mbar'a kadar yükselmeler gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, MBR sistemlerinde aralıklı havalandırma stratejisi ve işletme parametrelerinin optimizasyonunun, krom indirgeme ve organik madde giderimi için çevre dostu ve yüksek verimli bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Ancak, sistemin ekonomik ve sürdürülebilirliğini artırmak amacıyla membran tıkanıklığını en aza indirecek çözümler geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.

This thesis investigated the effects of intermittent aeration strategies applied in membrane bioreactor (MBR) systems on hexavalent chromium (Cr??) removal performance from synthetic domestic wastewaters. A laboratory-scale MBR system with a total volume of 4.5 L was established for this study. The system was operated under six different operational periods, maintaining a constant chemical oxygen demand (COD) concentration (400 mg/L), a fixed sludge retention time (8 days), and a constant flux (12.5 LMH). After microorganisms adapted to the environment and ensuring high organic matter removal efficiency in the system, Cr?? was initially added to the wastewater at a concentration of 1 mg/L. This concentration was later increased to 5 mg/L in later periods. While continuous aeration was applied during the first three periods, different intermittent aeration on/off cycles (30/30, 60/60, and 60/120 min aeration/non-aeration cycles) were tested in the last three periods. Under all operational conditions, the MBR consistently maintained a high COD removal efficiency ranging from 91% to 98%, with the peak value of 98% observed specifically during the 60/120 min intermittent aeration regime. While Cr?? removal efficiency remained limited under continuous aeration (18–35%), it significantly increased to 95% with the implementation of intermittent aeration strategies. The highest Cr?? removal performance was observed specifically during the 60 min/120 min on/off cycle. Initial high transmembrane pressure (TMP) values in the MBR system stabilized at 120 mbar after the sludge age was adjusted to 8 days. However, with the transition to intermittent aeration, fluctuations and increases in TMP values up to 240-400 mbar were observed. In conclusion, the intermittent aeration strategy and optimization of operating parameters in MBR systems emerge as an environmentally friendly and highly efficient alternative for both chromium reduction and organic matter removal. However, further solutions are needed to minimize membrane fouling to enhance the system's economic viability and sustainability.
Investigation of applicable aeration strategies for the treatment of chromium in membran bioreactor units of domestic wastewater trestment plants
Keywords: Çevre Mühendisliği; Environmental Engineering