Atıksu arıtma çamurlarından biyohidrojen elde edilme potansiyelinin değerlendirilmesi
Evaluation of biohydrogen production potential from sewage sludge
- Tez No: 377442
- Danışmanlar: PROF. DR. HANİFE BÜYÜKGÜNGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Biyoteknoloji, Enerji, Environmental Engineering, Biotechnology, Energy
- Anahtar Kelimeler: Arıtma Çamuru, Biyohidrojen Üretimi, Karanlık Fermantasyon, Ön işlem, Biohydrogen Production, Dark Fermentation, Pretreatment, Sewage Sludge
- Yıl: 2014
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kentsel atıksu arıtma tesislerinde üretilen arıtma çamurunun, arıtımı ve bertarafı önemli bir çevresel problemdir. Kullanılmadan deşarj edilen bu biyokütle kalıntıları potansiyel bir enerji kaynağıdır. Ancak iyi bir yönetim olmadığı için önemli çevresel problemler yaratır. Son zamanlarda, anaerobik fermantasyonla hidrojen üretmek için çamur kullanımına odaklı bazı çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada atıksu arıtma tesislerinden çıkan önemli bir atık türü olan atık aktif çamurdan, karanlık fermantasyonla hidrojen gazı üretimi araştırılmıştır. Kesikli sistem anaerobik fermantasyonda, pH ve sıcaklık parametreleri için optimum işletme koşulları belirlenmiştir. 45±1°C'de ve pH 5'de en iyi verimin alındığı görülmüştür. Atık çamur yapısında bulunan doğal mikroorganizmalarla optimum koşulların belirlenmesinin ardından, atık çamura yapılacak anaerobik aşılamanın etkisi araştırılmıştır. Ancak anaerobik kültür içinde bulunan mikroorganizmalar, yüksek miktarda metan üretimine neden olmuş ve hidrojen üretiminin inhibe olmasına yol açmıştır. 24 saat sonunda atık aktif çamurdan elde edilen verim 92894 mL/m3 iken, aşılama sonrası verim Set 2'de 1803 mL/m3'e düşmüştür. Metanojenlerin etkisini ortadan kaldırmak için anaerobik kültüre ısıl ön işlem uygulandığında (Set 3), 24 saat sonunda elde edilen H2 verimi ise 61533 mL/m3'dür. Bu nedenle karanlık fermantasyon deneylerine aşılama yapılmadan devam edilmiştir. En son aşamada atık aktif çamurdan elde edilecek biyohidrojen üretimini geliştirmek ve atık çamurun çözünebilirliliğini artırmak için atık çamura altı farklı (asidik, bazik, ısıl işlem, sterilizasyon, dondurma-çözme ve metanojenik inhibitör ilavesi) ön işlem metodu uygulanmıştır. Uygulanan tüm önişlemler, çamurun yapısında bulunan protein, karbonhidrat ve KOİ'nin çözünürlüğünü artırmıştır. En iyi çözünürlük (%) değerleri, bazik ön işlem, ısıl ön işlem ve sterilizasyon uygulanan atık aktif çamur örneklerinde görülmüştür. Sadece asidik ve bazik ön işlem uygulanan reaktörlerde, kontrol reaktörüne kıyasla daha yüksek konsantrasyonda hidrojen gazı çıkışı olduğu gözlemlenmiştir. Bir günün sonunda işlem görmemiş atık çamurda okunan H2 değeri 53256 mL/m3 iken, asidik ön işlem uygulamasından sonra 64806 mL/m3, bazik ön işlemde ise 77495 mL/m3 olmuştur.
Özet (Çeviri)
The treatment and disposal of sewage sludge generated in urban wastewater treatment plants are important environmental problems. Unused, discarded biomass residues are a potential energy resource, which at present are not well managed and thus pose significant environmental problems. Recently, some studies are focusing on using the sludge to produce hydrogen by anaerobic fermentation. In this study, hydrogen gas production by dark fermentation from waste activated sludge, a major waste type resulting from wastewater treatment plants, was investigated. In batch system anaerobic fermentation experiments, optimum operating conditions were determined for pH and temperature parameters. The optimum conditions were determined to be 45±1°C and pH 5. After determining optimum conditions with natural microorganism found in the structures of waste sewage sludge, the impact of anaerobic seeding that will be applied to the waste sewage sludge was investigated. However, the microorganisms present in the anaerobic culture caused the production of large amounts of methane and hydrogen production has led to inhibition. While the yield obtained from waste activated sludge was 92894 mL/m3 at the end of 24 hours, yield after seeding in the Set 2 fell to 1803 mL/m3. When heat pretreatment was applied to the anaerobic culture (Set 3) to eliminate the effect of methanogens; H2 yield obtained after 24 hours became 61533 mL/m3. Therefore, dark fermentation experiments were continued without addition of seed culture. In the final stage, six different pretreatments methods (acidic, basic, heat treatment, sterilization, freeze-thaw and, methanogenic inhibitor addition) were applied to improve biohydrogen production to be obtained from waste activated sludge and to increase solubilization of waste sludge. All pretreatment methods increased solubilization of proteins, carbohydrates and COD in the structure of sludge. The best solubilization (%) values were observed in the waste activated sludge samples which underwent basic pretreatment, heat pretreatment and sterilization. Only in the reactors, which underwent acidic and basic pretreatment methods, the concentration of hydrogen gas was higher than control reactor. While the H2 value read in waste sludge was 53256 mL/m3 at the end of the day, it was 64806 mL/m3 after acidic pretreatment application and 77495 mL/m3 H2 after basic pretreatment application.
Benzer Tezler
- Biohydrogen gas production from wastewater treatment sludge by dark fermentation
Atıksu arıtma çamurlarından karanlık fermentasyon ile hidrojen gazı üretimi
ONUR BALCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLGİ K. KAPDAN
- Biohydrogen production from organic wastes using anaerobic membrane bioreactor
Organik katı atıklardan anaerobik membran biyoreaktörde biyohidrojen üretimi
AYSEL HASANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
- Evsel atıksu arıtma çamurlarından biyokurutma yöntemi ile yakıt nitelikli ürün elde edilmesinde hacim artırıcı malzemelerin etkinliğinin incelenmesi
Investigating efficiency of the balking agents in production of refused derived fuel from sewage sludge by bio-drying method
UĞUR AKDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Çevre MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE ÖZBAY
- Investigation of biogas production from agricultural crops, crop residues and wastewater treatment plant sludges through anaerobic digestion
Anaerobik çürütme yöntemi ile tarımsal ürün ve artıklar ve atıksu arıtma tesisi çamurlarından biyogaz üretiminin araştırılması
BİNNUR AYLİN ALAGÖZ
Doktora
İngilizce
2024
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN ERDİNÇLER
PROF. DR. ORHAN YENİGÜN
- Phosphorus recovery as a struvite from sewage sludge applying Box-Behnken experimental design method
Box-Behnken deneysel tasarım yöntemi uygulanarak arıtma çamurlarından struvit olarak fosforun geri kazanımı
YAPRAK AVCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE FİLİBELİ