Anaerobic chicken manure digestion coupled with ammonia separation
Tavuk atığının amonyak ayırma işlemi ile birlikte anaerobik olarak çürütülmesi
- Tez No: 488009
- Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ ÇALLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bu çalışmada, azot bakımından zengin tavuk gübresinin anaerobic olarak çürütülmesinde yaşanan amonyak inhibisyonunun etkisini azaltmak üzere, başka bir organik atıkla birlikte çürütme ve inhibisyona sebep olan amonyağın ortamdan uzaklaştırılması işlemlerinin anaerobik çürütme sürecinin stabilitesi ve metan üretimi potansiyeli üzerine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Tezin ilk aşamasında, tavuk atığının ve haşhaş küspesisin laboratuvar ölçekli günlük olarak beslenen bir çürütücüde birlikte çürütülmesi incelenmiştir. Çürütücü 240 boyunca çalıştırılmış ve artan organik yükleme hızlarında (2.78 – 3.56 kgUYA/m3/g) ve 6650 mg/l'ye kadar artan toplam amonyum azotu (TAN) konsantrasyonlarında çürütücünün metan üretim performansı izlenmiştir. Çalışma boyunca elde edilen en yüksek metan üretimi (0.36 m3/kgVS) TAN konsantrasyonu 4000 mg/l'nin altındayken elde edilmiştir. Sonuçlar mikrobiyal konsorsiyumun yüksek toplam TAN konsantrasyonlarına adapte olduğunu göstermiş ve böylece 6100 mg/l TAN değerinde bile 0.28 m3/kg VS mertebesinde metan üretimi gözlenmiştir. Ancak TAN konsantrasyonu 6500 mg/l'yi geçince metan üretimi keskin bir düşüşle 0.14 m3/kgVS'e gerilemiştir. Bunlara ek olarak, sonuçlar, çürütücü TAN konsantrasyonu beli bir seviyenin altında tutlarak herhangi bir inhibisyona maruz kalmadan çürütücüde daha yüksek organik yükleme hızlarına çıkılabileceğini göstermektedir. Tavuk atığını başka bir atık ile karıştırmadan tek kademeli metanojenik süzülen yataklı reaktörlerde (SYAR) yüksek katı madde yüklemesi ile çürütülmesi işlemi literatürde ilk defa bu tez çalışmasında incelenmiştir. Her hangi bir gözenek arttırıcı malzeme ile karıştırılmaksızın, tavuk atığı tül keselerin içine konularak SYAR'ye yerleştirilmiştir. Fazla amonyağı ayrmak ve geri kazanmak için süzüntü suyu toplama bölmesine bir hidrofobik gaz geçirgen membran yerleştirilmiştir. Membran entegre edilen SYAR (SYAR-M) 2.7 m3/kgVS metan üretimi ile membran entegre edilmeyen kontrol SYAR'den (SYAR-K) 2.3 kat daha fazla metan gazı üretmiştir. Bu çalışmada elde edilen bulgular amonyak ayırıcı membran entegre edilmiş süzülen yataklı reaktörün, tavuk atığının tekil olarak çürütülmesinde basit ve ucuz bir teknoloji olduğunu göstermiştir. Sürekli modda işletilen çürütücülerde ulaşılabilecek en yüksek organik yükleme hızına (6.0 kgVS/m3/d) reaktör içine yerleştirilen bir membran ile amonyağı inhibisyon seviyesinin altında tutarak 0.31 m3/kgVS metan üretimi ile lieratürde ilk defa bu tez çalışmasında ulaşılmıştır. Membransız işletilen kontrol reaktörü ise TAN konsantrasyonu 6500 mg/l'yi geçtiğnde biyogaz üretimi tamamen durmuştur. Membran entegre edilen çürütücüde elde edilen metan üretimi ve organik madde yükleme hızları literatürdeki tavuk atığı çürütücüleri için rapor edilen değerlerin çok üzerindedir.
Özet (Çeviri)
In this study, to mitigate the influence of ammonia inhibition experienced in the anaerobic digestion (AD) of nitrogen-rich chicken manure, co-digestion and continuous removal of ammonia from the digester were practiced and their effects on the stability of AD process and the methane production was investigated experimentally. In the first part, co-digestion of chicken manure and spent poppy straw was investigated in a daily fed laboratory scale anaerobic digester. The digester was operated for 240 days and the methane yield was monitored by increasing the organic loading rate (OLR) from 2.78 to 3.56 kgVS/m3/d and the total ammonia nitrogen (TAN) up to 6650 mg/l. The highest methane yield of 0.36 m3/kgVS was obtained when the TAN concentration was below 4000 mg/l. The results showed that microbial consortia were acclimated to high ammonia concentrations and a methane yield of about 0.28 m3/kgVS was achieved up to 6100 mg/l of TAN. When the TAN concentration in the digester increased above 6500 mg/l, the methane yield sharply decreased below 0.14 m3/kgVS. Additionally, it is observed that higher organic loading rates can be can be applied without any process inhibition when the TAN concentration in the digester is kept below a certain level. A single stage methanogenic leach bed reactor (LBR) was used for high solids anaerobic mono-digestion of chicken manure for the first time in this study. Chicken manure was loaded to the LBR in cloth sachets without adding any bulking agent. A hydrophobic gas diffusion membrane was placed into the leachate collection chamber to separate and recover the ammonia. 2.3 times more methane was produced in the membrane integrated leach bed reactor (LBR-M) than that in control reactor (LBR-C) with a methane yield of 0.272 m3/kgVS. Whereas, in LBR-C, 0.12 m3/kgVS of methane yield was observed due to accumulation of total ammonia nitrogen concentration (TAN) above 10000 mg/l. Findings showed that ammonia separating membrane integrated leach bed anaerobic digestion is a simple and cost-efficient technology for mono-digestion of chicken manure. Stable operation and 0.31 m3/kgVS methane production was achieved at OLR of 6.0 kgVS/m3/day in membrane integrated continuously stirred anaerobic digester for the first time by keeping TAN concentration below the inhibitory levels through the installation of the same gas diffusion membrane inside the reactor. Methane production and OLR levels obtained in this study were significantly higher than the values reported in the literature for chicken manure fed digesters. Control digester, which was operated without membrane, was inhibited and cessation of methane production was observed when TAN concentration exceeded 6500 mg/l at OLR of 3.85 kgVS/m3.day.
Benzer Tezler
- Effect of trace metals in anaerobic digestion of chicken manure
İz elementlerin tavuk atiğinin anaerobik çürümesi üzerindeki etkisi
RAHİM MOLAEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Çevre MühendisliğiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ ÇALLI
- Tavuk gübresinden biyogaz üretim potansiyelinin araştırılması
Investigation of biogas production potential from chicken manure
NAZMİYE GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. İSMAİL TOSUN
- Tavuk gübresinin anaerobik parçalanması için uygun koşulların belirlenmesi
Determining the appropriate conditions for anaerobic digestion of chicken manure
AYDIN KARATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Çevre MühendisliğiGazi ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İRFAN AR
- Tavuk atıklarının farklı aşı çamuru içeren yukarı akışlı havasız çamur yataklı reaktörlerde arıtılabilirliğinin karşılaştırılmalı olarak değerlendirilmesi
Comparative evaluation of anaerobic treatment of chicken manure at up-flow anaerobic sludge bed reactors inoculated with different sludge types
ÇİSİL GÜLÜMSER
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM YANGIN GÖMEÇ
- Yüksek azot içerikli organik atıkların havasız arıtımı: Biyogaz potansiyeli ile mikrobiyal türlerin araştırılması
Anaerobic digestion of organic wastes with high nitrogen contents: An investigation on biogas potential and microbial communities
TUĞBA SAPMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ