Investigation of thermogravimetric properties of different treatment plant sludges
Farklı arıtma çamurlarının termogravimetrik özelliklerinin araştırılması
- Tez No: 457555
- 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: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Su ve atıksu arıtma tesislerinde yan ürün olarak elde edilen arıtma çamuru miktarı, nüfusun ve buna bağlı olarak tüketimin artmasıyla birlikte günden güne artış göstermektedir. Arıtma çamurunun atık olarak değil, bir enerji kaynağı olarak kullanımına gösterilen ilgi son yıllarda artmıştır. Çünkü arıtma çamuru önemli bir biyokütle kaynağıdır ve sahip olduğu yüksek organik madde sayesinde çok büyük bir enerji potansiyeline sahiptir. Termal yöntemler (piroliz, gazlaştırma, yakma vb.) kullanılarak arıtma çamurunun enerji geri kazanımında kullanılması son yıllarda çok büyük önem kazanmıştır. Özellikle fosil yakıtların tükenmesi ve bunların kullanımından kaynaklı büyük çevre sorunlarının meydana gelmesi, arıtma çamurunun fosil yakıtlara alternatif bir enerji kaynağı olarak değerlendirilmesinde etken olmuştur. Termogravimetrik analiz, numunelerin sıcaklığa ve zamana bağlı olarak kütle kaybı profilini ortaya çıkararak, arıtma çamuru örneklerinin termal yöntemler altındaki davranışlarını belirlemektedir. Her arıtma çamurunun kendine özgü bir yanma profili vardır ve termogravimetrik analiz sayesinde bu profil belirlenmektedir. Bu tezde Perkin-Elmer TGA 4000 cihazı kullanılarak 4 farklı tesisten alınan arıtma çamuru numunelerinin termogravimetrik analizleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar, İzmir ve çevresinde bulunan atıksu arıtma tesislerinden alınan susuzlaştırılmış kentsel arıtma çamuru, evsel arıtma çamuru, gıda (maya) endüstrisi çamuru ve deri endüstrisi çamuru ile yapılmıştır. Alınan çamurlar; çamur keki ve kurutulmuş-peletlenmiş olarak 2 şekilde temin edilmiştir. Çamur keklerinin kurutulmuş halde analizlerinin yapılması için bu çamurlar yaklaşık 40 oC sıcaklıkta kurutulmuştur. Çamur örnekleri üzerinde önce karakterizasyon çalışmaları tamamlanmış;daha sonra termogravimetrik analizler yapılmıştır. Termogravimetrik analizde inert gaz olarak Azot kullanılmıştır. Ayrıca 10 °C/dk ve 20 °C/dk olmak üzere 2 farklı sistem ısıtma hızı uygulanmıştır. Kentsel çamurun termogravimetrik analizinde TiO2 ve CaO olmak üzere 2 tür nanopartikül madde kullanılmıştır. Bu nanopartikül maddeler çamurun içine ağırlıkça %5 ve %10 olacak şekilde karıştırılarak TGA uygulanmıştır. Bu tez çalışmasında, termogravimetrik analiz yöntemi detaylı olarak araştırılmış olup, TGA sonuçları değerlendirilerek, arıtma çamurlarının yanma davranışları belirlenmiştir. Yapılan karakterizasyon çalışmalarında organik madde miktarı, kentsel arıtma çamuru keki, evsel arıtma çamuru keki, gıda endüstrisi çamuru keki ve deri endüstrisi çamuru keklerinde sırasıyla yüzde 59, yüzde 50, yüzde 80, yüzde 57 bulunmuştur. Ayrıca aynı çamurların kurumuş örneklerindeki uçucu madde miktarları sırasıyla yüzde 38, yüzde 38, yüzde 57, yüzde 55 olarak bulunmuştur. Yapılan pH analizlerinde numunelerin pH değerleri nötral seviyelerde bulunmuştur. TGA çalışması sonucu elde edilen termogramlar incelendiğinde genel olarak çamur örneklerinin belirgin bir şekilde kütle kaybına maruz kaldığı üç farklı bölge tespit edilmiştir. Birinci bölge genel olarak 200 °C'ye kadar çamurdaki nemin uzaklaştığı nem kaybı bölgesi, ikinci bölge, birinci bölgenin bitişinden itibaren yaklaşık olarak 600 °C'ye kadar ve çamur içerisinde bulunan organik kısımın gaz fazına geçip yandığı bölgeve son olarak genellikle 700-800 °C'ye kadar numunedeki sabit karbonun yandığı ve kütle kayıp hızının sabit kaldığı kısımdan sonra gelen üçüncü bölge belirlenmiştir. Bu tez çalışması TÜBİTAK-ÇAYDAG tarafından desteklenen 113Y166 nolu“Arıtma Çamurlarının Gazlaştırma Potansiyelinin Araştırılması”araştırma projesi kapsamında yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
The amount of treatment sludge produced as by-product from water and wastewater treatment plants have increased incessantly due to the population growth and consequently, increase of consumption. The attention on treatment plant sludge has also increased not as waste product but as an energy source. Because treatment plant sludge is an important source of biomass and thanks to high organic matter inside, it has a huge energy potential. The usage of treatment sludge in energy recovery has had great importance in recent years by using thermal methods such as; pyrolysis, gasification, incineration, etc. Especially, depletion of fossil fuels and emerging big environmental effects of usage of those caused treatment sludges becomes an alternative energy source to fossil fuels. However, the thermal properties of sludges should be known. Thermogravimetric analysis determines the behavior of materials under thermal methods by exposing mass-loss profile of samples depending on temperature and time. In this thesis, thermogravimetric analysis method was applied to 4 different treatment sludges by using Perkin-Elmer TGA 4000. The analysis was done with municipal sludge, domestic sludge, food (yeast) industrial sludge, and leather industrial sludge taken from treatment plants located in İzmir, Turkey. Sludges were obtained as sludge cake and dried-pelletizied sludge. Firstly, sludge characterization studies were completed, and then thermogravimetric properties were determined. During the TGA experiments, Nitrogen gas was used as inert gas and 2 types of system temperature rate were applied as 10 °C/min ve 20 °C/min to the samples. In thermogravimetric analysis of municipal sludge, two types nanopartical matter were used as TiO2 ve CaO. These nanopartical materials were used in TGA by adding as 5% and 10% (w/w) into these sludge samples. In this study, thermogravimetric properties of different types of sludges were investigated in details and the combustion behaviors of them was determined by using TGA results. The volatile matter contents (VS) of the urban treatment sludge cake, the domestic treatment sludge, the food (yeast) industry sludge cake, and the leather industry sludge cake were obtained as 59 percent, 50 percent, 80 percent, and 57 percent respectively. Moreover, VS contents of the dried sludge samples were obtained as 38 percent, 38 percent, 57 percent, and 55 percent respectively. pH analysis values of the samples were observed at neutral levels. Considering thermograms from TGA, three different regions were detected where generally sludge samples noticeably exposed to loss of mass. First region, as loss of moisture region, where moisture in the sludge was moved away generally until 200 °C, second region, from first region ends to approximately 600 °C, where organic part in sludge reached the gas phase and burned and finally third region was determined, where fixed carbon in the sample is burned generally until 700-800 °C and placed after the part which the speed of loss of mass remained constant. This thesis was done as part of a broad research project on Determination of Gasification Potential of Treatment Plant Sludges supported by TÜBİTAK-ÇAYDAG under award #113Y166.
Benzer Tezler
- Doğal sorbentlerin rejenerasyon ve aktivasyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of activation and regeneration properties of natural sorbents
BURAK DÜRÜS
- Investigation of the effects of chrome-tanned leather additives in natural rubber and styrene-butadiene rubber
Kromla tabaklanmış deri katkısının doğal kauçuk ve stiren-bütadien kauçuğuna etkisinin incelenmesi
SEMİH ŞAŞMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK
- Deneysel rat trigeminal nevralji modelinde nanopartiküle bağlanmış karbamazepinin intranazal yolla uygulanmasının davranışsal etkilerinin incelenmesi
Investigation of the behavioral effects of intranasal administration of nanoparticle-bound carbamazepine in an experimental rat model of trigeminal neuralgia
CAN EKER
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBeyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL KAMİL ÖGE
- Farklı alkali işlemlerin temizlik kağıdı özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of different alkaline treatment on tissue paper properties
İSMAİL UĞURDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
- Metal hipofosfitler ile katkılandırılmış heteroatom içeren polimerlerin güç tutuşurluk özelliklerinin incelenmesi ve çinko borat ile sinerjik etkileşimin araştırılması
Investigation of flammability properties of heteroatom containing polymers reinforced with metal hypofosphites and their synergistic effects with zinc borate
LEMİYE ATABEK SAVAŞ
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DOĞAN