Determination of gasification potential of municipal treatment plant sludge
Kentsel nitelikli arıtma çamurlarının gazlaştırma potansiyelinin belirlenmesi
- Tez No: 455585
- Danışmanlar: PROF. DR. AZİZE AYOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Enerji sorunlarının yaşamın bir parçası haline geldiği günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi ve araştırmalar gün geçtikçe artmaktadır. Fosil yakıtlarının büyük oranda çevre kirliliğine yol açması, dünyanın dengesini değiştirmesi ve nüfus artışıyla beraber enerjiye olan ihtiyacın artmasıyla alternatif enerji kaynaklarına olan ilgi daha da artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanılan biyokütleden elde edilen yakıtların çevreye olumlu katkıları sebebiyle fosil yakıtlara alternatif olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.Arıtma tesislerinde atıksu arıtımı sırasında oluşan arıtma çamurları atık olarak değerlendirilmektedir. Fakat çamurun sahip olduğu kalorifik değer ve yüksek karbon içeriği düşünüldüğünde, arıtma çamurları enerji geri kazanımı amaçlı yararlı kullanım alternatifleri –yakma, piroliz, gazlaştırma, ek yakıt olarak kullanım- için en uygun materyallerden biri olarak görülmektedir. Arıtma çamurlarının yönetimine yönelik problemler tüm dünyada önemli çevre sorunlarından biri olarak yerini almıştır. Bu zorluk sıkılaştırılan çevre mevzuatı gereklerine göre uygun bertaraf etme seçenekleri göz önüne alındığında daha da artmaktadır. Bu nedenle arıtma çamurlarını da içeren atık materyallerin farklı amaçlarla yeniden kullanımı ve bunların enerji içeriğinden yararlanmaya yönelik atık stratejileri önem kazanmıştır. Gazlaştırma prosesi bir ileri dönüşüm teknolojisi olarak, biyokütle gibi katı yakıtların içerdiği kimyasal enerjiyi termal ve elektrik enerjisine dönüştüren bir prosestir. Bu prosesin sonunda üretilen sentez gazı ağırlıklı olarak CO, CO2, H2, N2, ve CH4 gazlarını içeren değerli bir karışımdır. Biyokütlenin ise geleceğin global enerji alt yapısında güç, ısı, kimyasal ve yakıt üretiminde önemli bir rol oynayacağı düşünülmektedir. Bu tez çalışmasında, İzmir'de bulunan bir kentsel atıksu arıtma tesisinden alınan kurutulmuş çamurdan gazlaştırma prosesi uygulamasıyla enerji geri kazanımı araştırılmıştır. Pilot ölçekli aşağı akımlı bir gazlaştırma reaktörü deneysel çalışmalarda kullanılmıştır. Üretilen sentez gazı, gaz kullanan bir elektrik motoru vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülmüştür. Deneysel çalışmalar kentsel çamurun gazlaştırılması ve gazlaştırma sonrası kalıntı maddeler olan kül ve camsı materyalin özelliklerinin belirlenmesi üzerinde yoğunlaşmıştır. Çamurun kalorifik değeri ve içerdiği karbon miktarı gazlaştırma için önemli parametrelerdendir. Deneysel çalışmalarda kullanılan çamurun kalorifik değeri 11.6 MJ/kg ve karbon içeriği yüzde 29.69 olarak bulunmuştur. Toplam azot ve toplam fosfor değerleri sırasıyla yüzde 2 ve 11418 mg/kg olarak belirlenmiştir. Araştırma sonuçları gazlaştırma uygulamasıyla arıtma çamurlarından enerji üretiminin mümkün olduğunu göstermiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan her 1 kg çamur için üretilen sentez gazından yaklaşık 1 kWh elektrik enerjisi üretilebilmiştir. Bu projenin ortaya konmasındaki çıkış noktası, organik içerikli atık materyallerden (kömür, odun parçaları, fındık kabukları, mısır işleme atıkları vb. gibi) gazlaştırma teknolojisiyle verimli bir şekilde enerji elde edilmesinden hareketle, organik maddece zengin arıtma çamurlarının sahip olduğu ısıl değerin enerjiye dönüştürülmesidir. Arıtma çamurları zengin ısıl değeri nedeniyle çimento fabrikaları gibi tesislerde ek yakıt olarak değerlendirilebilmektedir. Bu projede, yeni ve temel bir araştırma yaklaşımıyla arıtma çamurlarından sentez gazı elde edilmiş ve elde edilen sentez gazı bir motor vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülmüştür. Bu tez çalışması Dokuz Eylül Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü'nde yapılmıştır. TÜBİTAK-ÇAYDAG tarafından desteklenen 113Y166 No.lu,“Arıtma Çamurlarının Gazlaştırılma Potansiyelinin Belirlenmesi”projesinden üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
Due to the energy issues become a part of our lives, extensive research studies have recently focused on the renewable energy resources. As the energy need rises depending on the population increase, research interests on alternative energy resources increased. While the amount of fossil fuels as the primary energy resources decreases, they cause environmental pollution substantially, and that changes the balance of the World. Fuels that are obtained from biomass, which are used as a renewable energy resource, could be used as an alternative to fossil fuels due to their positive contributions to the environment. Sludge as a by-product of wastewater treatment plants is considered as a waste. However, when taking into account of its high calorific value and carbon content, it can be regarded as a suitable material for energy recovery via incineration, pyrolysis, and gasification applications. Sludge related problems took place as one of the most challenging environmental problems Worldwide. The challenge is shifted to the properly locating disposal works and complying even more stringent environmental quality limitations imposed by legislation. This situation leads to a waste strategy with the priorities of reusing waste materials including sludge and take advantage of their energy contents. As one of the advanced conversion technology, gasification process can be used to transform the chemical energy contained in a solid fuel (like biomass) into thermal energy and electricity. As a result of this process, synthesis gas called“syngas”occurs. Syngas that is a mixture of CO, CO2, H2, N2, and CH4 gases can be used as a fuel. Biomass is expected to play an important role in the future global energy infrastructure for the generation of power and heat, but also for the production of fuels and chemicals. In this thesis, the energy recovery from sludge taken from a municipal wastewater treatment plant located in Izmir, Turkey by means of gasification process was investigated. A pilot scale downdraft type gasifier was used during the experimental studies. The produced syngas was converted to electrical power by using a gas engine. Experimental studies focused on the gasification of municipal sludge and the properties of its residual materials (ash and glassy material). Calorific value and carbon content of municipal sludge were important parameters for gasification. According to the experimental results, municipal sludge has 11.6 MJ/kg of calorific value and also contained 29.69 percent carbon content. Municipal sludge has 2 percent of Total Nitrogen and 11418 mg/kg of Total Phosphorus. Municipal sludge was found as a suitable material for gasification studies and remarkable energy recovery was obtained interims of power production by using syngas in an engine. Approximately, 1 kWh electricity per 1 kg municipal sludge was produced. The inspiration point of the study is based on the successful gasification applications by using different organic materials like coal, walnut, wood chips, etc. The sludge produced from the wastewater treatment plants has a fuel merit with its high calorific value for usage of supplementary fuel as in the cement factories or recovery of energy from sludge while it is processing with the different valorization processes like gasification. The research project followed a new approach to disposal alternatives of sludges. Using the insight that sludge gasification may also be admitted as an energy resource, new and fundamental research approaches can be presented that are likely to produce syngas or combined heat and power production in a cost effective way and to minimize the ultimate waste amount to be landfilled. This thesis was done in Environmental Engineering Department at Dokuz Eylül University. It was carried out as part of a broad research project on of Treatment Plant Sludge Gasification Potential supported by TÜBİTAK-ÇAYDAG under award #113Y166.
Benzer Tezler
- Investigation of thermogravimetric properties of different treatment plant sludges
Farklı arıtma çamurlarının termogravimetrik özelliklerinin araştırılması
ÖZGÜN TEZER
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZİZE AYOL
- Organik atıklardan sürdürülebilir enerji geri kazanımı: Biyolojik ve termal geri kazanım proseslerinin analizi
Sustainable energy recovery from organic wastes: Analysis of biochemical and thermal processes
HASAN SUPHİ ALTAN
Doktora
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVAL SÖZEN
- Biyokütle ve kömür birlikte yakma sistemlerinde sinerji araştırması
Synergy research in biomass and coal cofiring systems
SİNEM ÖZSOY AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN
- Ülkemiz yerli enerji kaynaklarının yeni teknolojilerle değerlendirilmesi sonucunda oluşacak sera gazı azaltım potansiyelinin belirlenmesi ve maliyet analizleri
Determination of greenhouse gas mitigation potential resulting from the utilization of our country's domestic energy resources with new technologies and cost analysis
ECE GİZEM ÇAKMAK
Doktora
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Trakya bölgesinde çeltik sapının biyokütle potansiyeli ve enerji değerlerinin saptanması
Determination of paddy stalk biomass potential and energy values in Thrace region
TAMER AKÇAY