Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

ENSARİ Tolga

Danışman : Prof. Dr. Sabri ARIK

Anabilim Dalı : Bilgisayar Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2010

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Sabri ARIK

Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

Prof. Dr. Vedat TAVŞANOĞLU

Doç. Dr. A.Halim ZAİM

Doç. Dr. Müştak Erhan YALÇIN


Gecikmesi Zamanla Değişen Yapay Sinir Ağlarının Kararlılık Analizi
Bu tez çalışmasında, gecikmesi zamanla değişen yapay sinir ağlarının dinamik davranışları ve kararlılık kriterleri incelenmiş, denge noktasının varlığını, tekliğini, global asimtotik kararlılığını ve üstel kararlılığını sağlayan yeni koşullar elde edilmiştir. Gecikmesi zamanla değişen yapay sinir ağlarının denge noktasının tekliği ve asimtotik kararlılığını sağlayacak yeni kararlılık koşullarının parametreler üzerindeki genel kısıtlamaları oldukça esnek tutulmaya çalışılmıştır. Bu kararlılık koşulları, tanımlanan yeni Lyapunov fonksiyonlarının

Lyapunov yaklaşımıyla test edilerek elde edilmiştir.

Kullanılan yapay sinir ağı modeli için bağlantı matrislerinin simetrik olmadıkları varsayılmıştır. Kullanılan nöron aktivasyon fonksiyonlarının sınırlı, kesin artan ve türevi alınabilen gibi literatürde sıkça varsayılan özellikler, bu tez çalışmasında göz önüne alınmamış ve daha genel aktivasyon fonksiyonları kullanılmıştır.

Gecikmesi zamanla değişen yapay sinir ağları için elde edilen sonuçların özgünlüğünü göstermek için, bu sonuçlar daha önce literatürde elde edilmiş olan diğer kararlılık kriterleri ile ayrıntılı olarak karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalar,hem teorik hem de uygulamalı örnekler verilerek, bu çalışmada elde edilen sonuçların birçok durumda daha önceki sonuçlara göre daha avantajlı olduğunu göstermektedir.

Stability Analysis of Neural Networks With Time Varying Delays
In this thesis, we present some sufficient conditions for the existence, uniqueness and global asymptotic and exponential stability of the equilibrium point for neural networks with

constant and time varying delays. Some of these stability conditions are derived by employing new Lyapunov functionals. The obtained results establish different relationships between the

network parameters of the neural system depending or independing on the delay parameters.

In obtaining the stability conditions, the restrictions on the network parameters are very much relaxed. We do not use the symmetry condition on the interconnection matrices. We also do not assume the boundedness and strictly increasingness of the functions.

In order to show the novelty of our results, we compare our results with the previous stability results derived in the literature. On the other hand, to prove the effectiveness of results we give some numerical examples together with the simulation results.


KARABİBER Fethullah

Danışman : Prof. Dr. Sabri ARIK

Anabilim Dalı : Bilgisayar Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2010

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Sabri ARIK

Prof. Dr. Vedat TAVŞANOĞLU

Doç. Dr. A. Halim ZAİM

Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

Doç. Dr. M. Erhan YALÇIN
Analog Hücresel Sinir Ağı İşlemcisi Kullanarak Gerçek Zamanlı Görüntü İşleme Uygulamaları

Bu tez kapsamında yapısında analog işlemci bulunan Bi-i Hücresel ve Eye-RIS görü sistemleri incelenerek bu sistemler üzerinde görüntü işleme uygulamaları geliştirilmiştir. Bi-i Hücresel görü sisteminde, Hücresel Sinir Ağları (HSA) tabanlı ACE16k olarak isimlendirilen bir analog işlemci vardır. Eye-RIS analog görü sistemi ise Q-Eye olarak isimlendirilen bir analog işlemciye sahiptir. Bu iki sistem gerçek zamanlı görüntü işleme uygulamaları gerçekleştirmek için tasarlanan hızlı, kompakt ve bağımsız görüntü işleme sistemleridir.

Bu tez çalışmasında Bi-i Hücresel görü sistemi üzerinde gradyan eşikleme kenar belirleme, hareketli nesne sayma ve yeni bir bölütleme algoritması olmak üzere üç farklı görüntü işleme uygulaması için donanıma özel algoritma tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, HSA tabanlı ve gradyan eşikleme yöntemini kullanan bir kenar belirleme algoritması ACE16k işlemcisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar görsel açıdan gradyan eşikleme kenar belirleme algoritmasının en çok bilinen ve kullanılan kenar belirleme algoritmalarından biri olan Sobel kadar iyi sonuçlar verdiğini göstermekle birlikte zamanlama açısından gradyan eşikleme algoritmasının üstünlüğünü göstermiştir. Daha sonra bölütleme, hareket algılama ve özellik çıkarma teknikleri kullanılarak görüntü içindeki hareketli nesnelerin sayısını hesaplayan hareketli nesne sayma algoritması gerçeklenmiştir. Son olarak, IPOT olarak isimlendirilen ikili pencere operatörleri tabanlı yeni bir bölütleme algoritması gerçeklenmiştir. Literatürde önerilen iki farklı HSA tabanlı bölütleme algoritmaları ile karşılaştırılarak önerilen IPOT bölütleme algoritmasının etkinliği gösterilmiştir.

Eye-RIS görü sistemi üzerinde ise yeni bir hareketli hedefi takip etme algoritması gerçekleştirilmiştir. Bu algoritma bir robot üzerine yerleştirilen Eye-RIS sistemi kullanılarak test edildi. Test sonucunda üzerinde Eye-RIS sistemi olan robotun rastgele hareket eden bir başka robotu takip ettiği gözlemlenmiştir.

Önerilen algoritmaların analog sistemler üzerinde gerçekleştirilerek elde edilen deneysel sonuçlar bu sistemlerin gerçek zamanlı görüntü işleme uygulamaları geliştirmek için çok uygun bir platform olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte deneysel sonuçlar geliştirilen kenar belirleme, hareketli nesne sayma, bölütleme ve hareketli hedefi takip etme algoritmalarının etkinliğini de ispatlamıştır.

  

Real Tıme Image Processıng Applıcatıons Usıng Analog Cellular Neural Network Processor

In this thesis, Bi-i Cellular and Eye-RIS vision systems are examined and some image processing applications are implemented on them. Bi-i Cellular vision system has an analog processor based on Cellular Neural Network (CNN) and named as ACE16k. Eye-RIS vision system has an analog processor named as Q-Eye. Bi-i and Eye-RIS vision systems are speed, compact and standalone vision systems to implement real-time image processing applications.

In the thesis, three different image processing applications which are gradient threshold edge detection, moving object counting and a new segmentation algorithm are designed and implemented on Bi-i Cellular vision system. Firstly, a CNN based edge detection algorithm using gradient threshold method is implemented on ACE16k microprocessor. Experimental results show that Gradient threshold edge detection algorithm has almost same performance as Sobel which is one of the most known and used edge detection algorithms as regards to visual analysis. However, gradient threshold edge detection is faster than Sobel as regards to execution time. Then, a moving object counting algorithm is implemented. In this algorithm, the objects in the image are counted using segmentation, motion detection and feature extraction methods. The last implemented application on Bi-i Cellular vision system is a new segmentation algorithm based on dual window operators and named IPOT. In order to evaluate the performance of the IPOT segmentation algorithm, two different CNN based segmentation algorithms proposed in the literature are implemented and compared with IPOT segmentation algorithm.

A new target tracking algorithm is implemented on Eye-RIS vision system. This algorithm is tested using a robot with Eye-RIS vision system. According to test results, a robot with Eye-RIS system can track a randomly moving robot.

Experimental results obtained by implementing the proposed algorithms on the analog systems shows that these systems are very qualified platform to develop real time image processing applications. However, experimental results prove the efficiency of the implemented edge detection, moving object counting, segmentation and moving target tracking algorithms.

SEVGEN Selçuk
Danışman : Prof. Dr. Sabri ARIK

Anabilim Dalı : Bilgisayar Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2010

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Sabri ARIK

Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

Prof. Dr. Vedat TAVŞANOĞLU

Doç. Dr. A. Halim ZAİM

Doç. Dr. Serdar ÖZOĞUZ

Hücresel Sinir Ağları İçin Kararlı Şablon Tasarımı Ve Görüntü İşleme Uygulamaları

Bu tez çalışmasında bir HSA çok fonksiyonlu makineyi içinde barındıran Bi-i Hücresel görü sistemi incelenmiş ve bu sistem üzerinde çalışan IAŞT (Iterative Annealing ile Şablon Tasarımı) olarak adlandırılmış şablon tasarımı gerçekleştiren bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılımın geliştirilmesi ve şablonların tasarlanması için Iterative Annealing optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Geliştirilen yazılımın verdiği sonuçların doğruluğu kenar belirleme işlemi ile test edilmiştir. İkili ve gri seviyeli görüntüler üzerinde kenar belirleyebilen şablonlar eğitilmiştir. Daha sonra ACE16k yongası üzerinde çalışabilecek köşe belirleme şablonu eğitilmesi işlemi yapılmıştır. İç bükey ve dış bükey köşeleri ayrı ayrı bulabilen şablonlar eğitilmiştir. Geliştirilen yazılım, köşe belirleme işlemi aracılığıyla bir diğer şablon tasarım yazılımı olan CNNOPT ve HSA tabanlı olmayan iki adet köşe belirleme yöntemi ile karşılaştırılmıştır (Harris, He ve Yung). Karşılaştırma örnek görüntüler üzerinde köşe belirleme sonuçlarına ve işlem zamanlarına göre yapılmıştır.

Ayrıca tez çalışmasında, Ace16k yongası üzerinde çalışan bir nesne sayma uygulaması gerçekleştirilmiştir. Gri seviyeli giriş görüntüleri içinde bulunan nesneleri sayan bu uygulama öncelikle görüntüleri ikili hale çevirmekte, görüntü içindeki gürültüleri temizlemekte ve sonrasında nesneleri dörtgene tamamlayıp, IAŞT yazılımı ile eğitilmiş olan sol-üst köşe bulma şablonu kullanılarak her bir nesne bir nokta ile gösterilebilecek hale getirmektedir. Bu noktaların sayılmasıyla verilen görüntüdeki nesne sayısı bulunmaktadır. Uygulama hem DSP hem de MATLAB üzerine uygulanarak yürütme zamanları karşılaştırılmıştır.

Bu tez çalışmasında elde edilen sonuçlar ve yapılan uygulamalar gerçek zamanlı işlem yapabilen analog HSA çok fonksiyonlu makinenin etkinliğini göstermektedir. İçinde HSA çok fonksiyonlu makine bulunan Bi-i Hücresel görü sistemi görüntü işleme konusunda oldukça yüksek performans göstermektedir. Şablon kullanarak köşe belirleme işlemini HSA tabanlı olmayan yöntemlere göre 100 kat ve nesne sayma işleminin de MATLAB ortamına göre 60 kat daha hızlı yapabilmesi, ACE16k sisteminin görüntü işleme konusunda çok uygun bir platform olduğunu ve daha kapsamlı uygulamaların da rahatlıkla gerçekleştirilebileceğini göstermektedir.

  

Stable Template Design For Cellular Neural Networks With Applications To Image Processing

In this thesis, Bi-i Cellular Vision System including a CNN-UM is examined and a template design software is developed on this system. Iterative Annealing optimisation method is used during development of the software and design of templates. Corner detection is used to test the accuracy of outputs of the software. Edge detection templates are trained on binary and grey level images. Then, corner detection template training is realized on ACE16k chip. Concav and convex corner detection templates are obtained. Developed software is compared with an another CNN based template training software called CNNOPT and two non-CNN based corner detection methods (Harris, He and Yung). Execution times and outputs of corner detection process are used for this comparison.

Besides, an object counting algorithm working on ACE16k chip is realized. This algorithm counts objects in grey level input images. Firstly, grey level images are converted to binary form and noises on the binary image are eliminated. Then, objects are transformed into rectangular shaped ones and each object is represented by one pixel using North-West corner detection template trained with developed software. Number of objects in an input image are calculated by counting these pixels. Execution times are compared by implementing the software on DSP and also on MATLAB.

Obtained results and developed applications show the efficiency of real-time working CNN-UM. Bi-i cellular vision system has a great performance in image processing tasks. Corner detection by using template is 100 times faster than non CNN based methods and object counting on ACE16k is 60 times faster than its simulation on MATLAB. These results indicate that ACE16k is a suitable platform for image processing and that it can realize more complex applications.

YÜCEL DEMİREL Eylem
Danışman : Prof. Dr. Sabri ARIK

Anabilim Dalı : Bilgisayar Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2010

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Sabri ARIK

Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

Prof. Dr. İlhami YAVUZ

Prof. Dr. Serdar ÖZOĞUZ

Doç. Dr. A. Halim ZAİM

Gecikmeli Yapay Sinir Ağlarının Kararlılık Analizi İçin Genel Bir Yaklaşım

Bu tez çalışmasında, ayrık zaman gecikmeli sürekli-zamanlı ve çoklu zaman gecikmeli yapay sinir ağlarının global robust yakınsama özelliklerinin bir analizi yapılmıştır.

Yapay sinir ağlarında denge noktasının varlığı, tekliği ve kararlılığı oldukça önemlidir. Bu yönde yapılan çalışmalarda, farklı yapay sinir ağı modelleri için, üstel kararlı, robust kararlı, kesin kararlı gibi çeşitli kararlılık türleri incelenmektedir. Bu tez çalışmasında Hopfield tipi yapay sinir ağı modelinin denge noktasının varlık, teklik ve kararlılık analizi yapılmıştır.

Yapay sinir ağlarının donanımsal uygulamalarında, elektronik devreler gerçeklenirken kullanılan elektronik bileşenlerin toleranslarından dolayı sistemin ağ parametrelerinde bazı değişiklikler meydana gelebilir. Bu gibi durumlarda yapay sinir ağının kararlılık özelliklerinin parametre değerlerindeki bu küçük sapmalardan etkilenmemesi istenir. Başka bir deyişle bu uygulamalarda kullanılan yapay sinir ağı, global robust kararlı olmalıdır.

Çalışmamızda, uygun Lyapunov fonksiyonları kullanarak, denge noktasının varlığı, tekliği ve global asimtotik kararlılığı için bazı yeterli koşullar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçların sistemin ağ parametreleri türünden ifade edilmesi, bu sonuçların kolaylıkla doğrulanabilmesini sağlamaktadır. Sonuçlarımızı literatürde var olan ilgili sonuçlarla karşılaştırmak için bazı örnekler verilmiştir. Bu karşılaştırma, bizim sonuçlarımızın gecikmeli yapay sinir ağları için bir takım yeni robust kararlılık kriterleri belirlediğini ispatlamaktadır. Son olarak sonuçların özgünlüğü, bilgisayar uygulamaları verilerek desteklenmiştir.
 

A General Framework For Stability Analysis Of Delayed Neural Networks

In this thesis, global robust convergence properties of continuous-time neural networks with discrete time delays and multiple time delays are analysed.

Existence, uniqueness and the stability of equilibrium point of neural networks are very important. In published studies for this research area, various stability types, such as exponential stability, robust stability, absolute stability are investigated for different neural network models. In this thesis existence, uniqueness and stability analysis of equilibrium point of Hopfield type neural networks are made.

In hardware implementation of neural networks, two main parameters might have impact on the equilibrium and stability properties of neural networks which are time delays occuring during the processing and transmission of the signals and deviations in the network parameters due to the tolerances of electronic components employed in the design. Such parameter uncertainties may result in instability and poor performance of the neural networks. To avoid this situation, the neural network must be global robust stable.

By employing suitable Lyapunov functionals, some sufficient conditions for the existence, uniqueness and global asymptotic stability of the equilibrium point are derived in this study. The conditions can be easily verified as they can be expressed in terms of the network parameters only. Some numerical examples are also given to compare our results with previous robust stability results derived in the literature. This comparison proved to establish a new set of robust stability criteria for delayed neural networks. Finally, the results obtained are supported by giving computer applications.

ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ÖZÇELEP Beril Zeren
Danışman : Prof. Dr. Semiha ARAYICI

Anabilim Dalı : Çevre Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2010

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Semiha ARAYICI

Prof. Dr. Bülent KESKİNLER

Prof. Dr. Nilgün BALKAYA

Prof. Dr. Esma TÜTEM

Prof. Dr. Orhan İNCE

Kağıt Endüstrisi Atıksularının Membran Prosesleriyle İleri Arıtımı

Bu çalışmada, biyolojik olarak arıtılmış kağıt endüstrisi atıksuyunun nanofiltrasyon esaslı bir membran prosesi ile ileri arıtılarak geri kazanılması amaçlanmıştır. Membranlarda meydana gelen akı kayıplarının nedenleri araştırılarak filtrasyon koşullarının süzüntü kalitesi ve membran kirlenmesi üzerindeki etkileri incelenmiştir.

Arıtımın ilk aşaması için en uygun membran prosesin belirlenmesine yönelik olarak membran seçimi çalışması yapılmıştır. Bunun için membran performansı (kirletici madde giderim verimleri) ve membran kirlenmesi (akı kayıpları, temas açısı ölçümleri, gözenek tıkanması modelleri) birlikte değerlendirilmiştir. Seçilen iki membran (FM UP005 ve FM NP010) için pH, sıcaklık, basınç ve VRF gibi filtrasyon koşullarının giderim ve kirlenme mekanizması üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Deneylerde Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak uygun filtrasyon koşulları belirlenmiştir. Belirlenen uygun filtrasyon koşulları altında membranların performansı ve membranlarda meydana gelen kirlenme oluşturulan model denklem yardımıyla hesaplanmıştır. Ayrıca ANOVA analizi yapılarak istatistiksel olarak etkili ve etkisiz filtrasyon koşulları ve etki düzeyleri tespit edilmiştir. Kirlenmeden kaynaklanan akı kaybında en etkili faktörün FM UP005 membranı için atıksuyun pH değeri olduğu, FM NP010 membranı için ise membrana uygulanan basınç değeri olduğu belirlenmiştir. Membranlarda meydana gelen kirlenme mekanizmasının belirlenmesinde ayrıca AFM ve SEM ölçümlerinden de yararlanılmıştır. Elde edilen sonuçlar göz önüne alınarak arıtımın ilk aşamasında kullanılacak olan membran türü (FM NP010) ve uygun filtrasyon koşulu (pH=10; T=25⁰C; ΔP=12 bar; VRF=4) belirlenmiştir. Bu koşullar altında %91 KOİ, %97 SAK₂₅₄, %92 toplam sertlik, %53 klorür, %98 sülfat ve %58 iletkenlik giderimi elde edilmiştir. Uygun filtrasyon koşullarının belirlenmesiyle kirlenmeden kaynaklanan akı kaybı %11’e düşürülmüştür. Arıtımın ikinci aşamasında, birinci aşamada elde edilen kompozit süzüntü farklı basınçlar altında düşük MWCO değerine sahip bir nanofiltrasyon membranından (FM NP030) geçirilmiştir. Proses suyu kalitesinde süzüntünün elde edildiği basınç değeri 28 bar olarak belirlenmiştir. Ayrıca membranda meydana gelen akı kayıpları da değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonunda arıtımın her iki aşamasında kullanılan membranlara aynı miktarda ve aynı kalitede atıksu gelmesi durumunda giderim verimlerinde ve akı kayıplarında meydana gelebilecek değişimler de araştırılmıştır. Ayrıca bu membranlara kimyasal temizleme işlemi uygulanarak akı önemli bir miktarda geri kazanılmıştır (%94-%98). Deneysel çalışmalar sonucunda iki adımlı nanofiltrasyon prosesi (FM NP010+FM NP030) ile biyolojik olarak arıtılmış kağıt atıksuyundan proses suyu elde edilebileceği ortaya konulmuştur.

Advanced Treatment of Pulp and Paper Mill Wastewaters by Membrane Processes
In this study, recovery of biologically treated pulp and paper mill wastewater by using the nanofiltration based advanced treatment scheme, was aimed. The reasons of flux declines were investigated and the effect of filtration conditions on the permeate quality and membrane fouling were examined.

Membrane screening study was performed to determine the suitable membrane process for first step of treatment scheme. For this purpose, membrane performance (pollutant removal efficiencies) and membrane fouling (flux declines, contact angle measurements, pore plugging models) were evaluated together. For the screened two membranes, the effects of filtration conditions such as pH, temperature, transmembrane pressure and VRF on the removal and fouling mechanisms of the membranes were investigated. Optimum filtration conditions were determined by using Taguchi experimental design method. The membrane performance and membrane fouling were calculated by using the model equation, under the determined optimum filtration conditions. Also, ANOVA was performed to see whether the filtration conditions were statistically significant or not and to determine the effect levels. pH value of wastewater was found to be the most important factor for FM UP005 while transmembrane pressure was found to be the most important factor for FM NP010 on the flux decline caused by membrane fouling. Membrane fouling was also evaluated with AFM and SEM measurements. The membrane type (FM NP010) and optimum filtration condition (pH=10; T=25⁰C; ΔP=12 bars; VRF=4) for the first step of treatment were determined by considering the experimental results. Under these conditions, 91% COD, 97% SAC₂₅₄, 92% total hardness, 53% chloride, 98% sulphate and 58% conductivity removal were obtained. The flux decline caused by membrane fouling was decreased to 11% with determining optimum filtration conditions. At the second step of the treatment, the permeate obtained from the first step was treated by using a tight nanofiltration membrane (FM NP030) under different transmembrane pressure. Transmembrane pressure value which provides permeate quality like process water was determined as 28 bars. In addition, flux declines were evaluated. Finally, the differences in the removal efficiency and flux decline of the membranes which are used for the first and second steps of the treatment were investigated in the case of wastewater treatment with the same volume and quality. Also, flux recovery was obtained at high rates with chemical cleaning procedure (94%-98%). In this study, it was shown that the process water could be obtained from the biologically treated pulp and paper mill wastewater by using the two steps nanofiltration process (FM NP010+FM NP030).

TEMİZSOY Arzu
Danışman :Prof. Dr. Semiha ARAYICI

Anabilim Dalı :Çevre Mühendisliği

Mezuniyet Yılı :2010

Tez Savunma Jürisi :Prof. Dr. Semiha ARAYICI

Prof. Dr. Nilgün BALKAYA

Prof. Dr. Orhan İNCE

Prof. Dr. Seval SÖZEN

Prof. Dr. Ayşen ERDİNÇLER

Anaerobik Ön Arıtılmış Evsel Atıksulardan Ardışık Kesikli Reaktörde Besin Maddesi Giderimi

Bu çalışmanın amacı; katı maddesi bir fermentasyon tankında asitleştirilen evsel atıksulardan Ardışık Kesikli Reaktör (AKR)’de Eş zamanlı Nitrifikasyon Denitrifikasyon ve Fosfor Giderimi (ENDFG) prosesi ile biyolojik nütrient gideriminin incelenmesidir.

Evsel atıksular düşük konsantrasyonlarda organik madde içermelerine rağmen, azot ve fosfor parametreleri açısından zengin atıksulardır. Deşarj edildikleri göl, akarsu, deniz gibi alıcı ortamlarda özellikle ötrofikasyona yol açmalarıyla çevre açısından ciddi bir sorun oluşturmaktadırlar. Atıksulardan nütrient giderimi, biyolojik ve/veya kimyasal arıtma prosesleri uygulamalarıyla yapılabilmektedir. Biyolojik metotlar; kimyasal madde kullanımında, çamur üretiminde, işletme maliyetlerinde, çamur bertarafında ve havalandırma gereksinimlerinde sağladıkları ekonomik avantajlardan dolayı, pratikte en çok tercih edilen metotlardır. Evsel atıksu gibi kirletici yükü düşük ancak miktarca fazla olan atıksuların yapısında biyolojik nütrient giderimi için yeterli organik karbon kaynağının bulunmadığı ve ilave karbon kaynağına gereksinim duyulduğu bilinmektedir. Bu nedenle bu çalışmada biyolojik nütrient giderimi için gerekli karbon, atıksuyun içinde bulunan askıda katı maddenin asitleştirilmesinden sağlanmıştır. Bu amaçla biyolojik nütrient gideriminden önce bir asitleştirme tankı kullanılmıştır.

Çalışmada Bahçeşehir Evsel Atıksu Arıtma Tesisi girişinden alınan atıksular kullanılmıştır. Toplam KOİ konsantrasyonu 500 mg/L, AKM konsantrasyonu 277 mg/L, NH4-N konsantrasyonu 18 mg/L ve PO4-P konsantrasyonu 9 mg/L olan atıksu orta kuvvette atıksu karakteri göstermektedir. Evsel atıksular ile yapılan asitleştirme çalışmaları aşı çamuru tipine göre üç aşamada yürütülmüştür. Birinci aşamada, Ataköy Evsel atıksu Arıtma Tesisi Çamur Çürütücüsü’nden alınan çamur döngü süresi 8 ve 4 saat şartlarında işletilmiştir. İkinci aşamada, bir gıda endüstrisi atıksularının havasız çamur yataklı reaktörde arıtıldığı granül çamur ile işletmeye alınmıştır. 500 mg KOİ/L atıksuyla beslenen reaktörde F/M oranının 0,5-0,6 g UAKM/ g KOİ.gün aralığında kalması için sistemden her gün çamur atılarak biyokütle konsantrasyonu ayarlanmıştır. Üçüncü aşamada ise reaktöre bir aşılama yapılmadan, atıksudan gelen askıda katı maddenin reaktörde birikmesi ile biyokütle oluşturulmuştur. 12 saatlik 2 çevrimde işletilen sistem; doldurma 60 dk, reaksiyon 590 dk, çöktürme 60, boşaltma 10 dk şartlarına sahiptir. Alıştırma döneminde 23 gün boyunca %50 atıksu ve %50 glikoz çözeltisiyle ortalama toplam KOİ’ si 1200 mg/L olacak şekilde beslenmiştir. Granül çamurla işletilen sistemde % 24 hidroliz olma yüzdesi elde edilirken; aşılamasız reaktörde ortalama % 58 olarak hesaplanmıştır.

Asitleştirme tankı çıkış suları, düşük çözünmüş oksijen konsantrasyonlarında işletilen ENDFG prosesine verilerek azot ve fosfor giderimi izlenmiştir. 8 saatlik bir döngü süresiyle işletilen ardışık kesikli reaktör anoksik/anaerobik/aerobik periyotlardan oluşmaktadır. Nütrient giderimi yapılan bu reaktörde ise çözünmüş oksijen konsantrasyonu nitrit üstünden fosfor gideriminin sağlanması açısından kademeli olarak azaltılarak sırasıyla 0,5-0,6 mg O2/L; 0,38-0,48 mg O2/L ve 0,28-0,38 mg O2/L kontrol aralıklarında çalışılmıştır. Bu şekilde düşük çözünmüş oksijen konsantrasyonlarında Nitrobacter’ lerin ortamdan yıkanarak uzaklaştırılması, aktif çamur flok yapısında geniş bir anoksik bölge oluşturarak nitrit üstünden fosfor giderimi yapan DFDB’ lerin gelişiminin desteklenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın bu kısmında kararlı halde NH4-N ve PO4-P tamamen giderilmiştir. Ancak NOx-N konsantrasyonu istenen limitlere kadar indirilememiştir. Burada NOx-N’ in giderilmemesinin başlıca sebebi ENDFG prosesinde amaçlanan anoksik bölgenin arttırılarak fosfor gideriminin NOx-N üzerinden gerçekleştirilememesidir. Ayrıca anaerobik reaksiyonun sonunda ve aerobik periyodun başında gerçekleşen mineral (struvit) çökeleklerinin nitrifikasyonun etkisiyle meydana gelen muhtemel pH düşüşüyle çözünerek NOx-N oluşumuna katkısı olduğu düşünülmüştür. Ardışık kesikli reaktörde aerobik periyot sonuna bir anoksik faz ilave edilmesiyle, sistemde biriken NOx-N’ in tamamen giderilebileceği düşünülmektedir.

 

 

Nutrıent Removal From Anaerobıcally Pre-Treated Domestıc Sewage By Sequencıng Batch Reactor System
The aim of this study is to investigate the biological nutrient removal with acidified domestic wastewater by own suspended solids through the simultaneously nitrification, denitrification and phosphorus removal (SNDPR) process in sequential batch reactor (SBR).

Although the domestic wastewaters have a low organic carbon content, they are rich wastewaters in terms of the concentrations of nitrogen (N) and phosphorus (P). They are the key nutrients causing eutrophication in waterways. Thus, they cause very serious problems for environment. The nutrient removal process from wastewater could be achieved through the applications of biological and/or chemical treatment processes. The biological processes is the most preferred methods in practice in order to the best economic advantageous in terms of the use of chemical, the production of sludge, costs of the sludge removal and aerating. As domestic wastewaters have low polluting content, but they are more account. In addition, they have a lack of the sufficient organic carbon source.

The wastewater was used in this study was collected from the influent of Bahcesehir Biological Domestic Wastewater Treatment Plant. The wastewater with 500 mg.L-1 of COD, 277 mg.L-1 of SS, 18 mg.L-1 of NH4-N, and 9 mg.L-1 of PO4-P can be clasified as medium strength wastewater.

The acidification studies by were carried out in three stages depending on the type of seed sludge. In the first stage, the SBR was operated at cycle time of 8 and 4 h, respectively. The seed sludge was obtained from anaerobic sludge digester of Atakoy Domestic Wastewater Treatment Plant. The second stage was operated by granular sludge obtained from an up flow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) of a food industry. The F/M ratio varied from 0,5-0,6 g MLVSS/ g COD. day in the reactor with influent COD concentration of 500 mg.L-1. The biomass concentration was arranged by daily sludge wasting in the third stage of the acidification study. The biomass was developed by accumulating the suspended solids in the wastewater without seed sludge. The system was operated for 2 cycles corresponding 12 h per cycle. The feeding was introduced in to the reactor by pumping for 60 min, mixed 590 min, settled 60 min, and followed by 10 min decanted. The reactor was fed with 1200 mg.L-1 of COD by mixture of 50% of glucose and 50% of wastewater during 23 day of acclimation stage. The percentages of hydrolyses were calculated as % 24 and % 58, respectively.

The effluent of acidification tank was given to the SBR operated at low dissolved oxygen condition and the removal of nitrogen and phosphorous was monitored. The SBR with a cycle time of 8 h was composed of anoxic/anaerobic/aerobic periods. The removal of phorsphorus, was achieved by nitrite pathway while the dissolved oxygen concentration was gradually decreased to 0.5-0.6 mg O2.L-1, 0.38-0.48 mg O2.L-1 and 0.28-0.38 mg O2.L-1, respectively.
In this way, it was intended to be developed the denitrifing phosphorous accumulating organisms (DPAOs), while the nitrite oxidizing bacteria wash ot in the low dissolved oxygen concentrations. NH4-N and PO4-P were completly removed from the reactor. However, the concentration of NOx-N could not decreased to discharge limits. The reason of this case was thougth that it could not develope anoxic zone sufficiently. In addition, it was estimated that the increasing of NOx-N concentration may be occured by dissolving mineral complexes such as struvite. The accumulation of NOx-N may be avoided by addition an anoxic phase at the end of the aerobic period.

ELEKTRİK - ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI