An integrated approach for methane enriched biogas production and nutrient recovery from nitrogen rich biomass
Azot içeriği yüksek atıklardan metan içeriği yüksek biyogaz üretimi ve besi geri kazanımı için entegre bir yaklaşım
- Tez No: 871434
- Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ ÇALLI, DOÇ. DR. DENİZ AKGÜL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Bu çalışmada, iki farklı tip organik atıkla çalıştırılan anaerobik çürütücülerde vakumlu sıyırma işleminin etkisi çeşitli açılardan incelenmiştir. Gazların sıvı içindeki çözünürlük farkLarından yararlanılarak çözünmüş CO2'nin çürütücüden uzaklaştırılmasıyla biyogazdaki CH4'ün zenginleştirilmesi ve çürütücülerde potansiyel bir inhibitör olan amonyağın uzaklaştırılması amaçlanmıştır. Vakumlu sıyırmanın çeşitli pH ve sıcaklık değerlerinde çamur parçalanması üzerindeki etkisi de değerlendirilmiştir. Tez çalışmasının ilk bölümünde, kurutulmuş atık aktif çamurla beslenen anaerobik çürütücüden elde edilen çürütülmüş çamur, farklı pH ve sıcaklık değerlerinde vakum testlerine tabi tutulmuştur. 28 kPa, 65 °C ve pH 10'da ortalama TAN giderimi %40 iken sCOD %148 artmıştır. Daha sonra vakumlu sıyırmanın etkisi BMP analizleri aracılığıyla gösterilmiştir. Daha sonra 6 L'lik laboratuvar ölçekli çürütücülere 65 gün boyunca vakumla sıyırma uygulanmıştır. Test reaktörünün ortalama TAN konsantrasyonu, kontrolünkinden %20 daha az olmuştur. Kontrol ve test reaktörlerinin CH4 içeriği sırasıyla %61,92 ve %65,65 olarak bulunmuştur. CH4 yüzdelerini daha da artırmak için iki adet 2 L'lik anaerobik çürütücü (R-C ve R-T) kurulmuştur. R-T'de üç farklı vakuma maruz kalma süresi (5, 10 ve 30 dk) incelenerek, günlük 30 dakikalık vakum uygulamasında en yüksek CH4 yüzdesi %87,0 olarak elde edilmiştir. Tezin son bölümünde, vakumlu sıyırma işleminin çürütülmüş tavuk gübresi üzerindeki amonyak giderimi ve parçalayıcı etkisi, farklı pH değerlerinde ve sıcaklıklarda değerlendirilmiştir. Vakum testleri ve BMP analizlerinin ardından, tavuk gübresiyle beslenen iki adet 6 L'lik anaerobik çürütücü (R-kontrol ve R-test), artan OLR'lerle çalıştırılmıştır. R-test'in TAN konsantrasyonunun, R-kontrol'den %36 daha düşük olduğu ve R-test'in, R-kontrol'den %42 daha fazla CH4 ürettiği bulunmuştur. Bu çalışma, yan akışlı vakumlu sıyırma prosesinin azot açısından zengin atığın anaerobik çürütme sürecine entegrasyonunun CH4 üretiminin artmasına yol açtığını, böylece inhibisyon riskini azalttığını ve çürütücülerin daha yüksek organik yükleme oranlarıyla çalışmasına olanak sağladığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of vacuum stripping on anaerobic digesters operated with two different types of organic waste was examined from various perspectives. It was aimed to enrich CH4 in biogas by removing dissolved CO2 from the digestate and removing inhibitory ammonia by utilizing the solubility differences of gases in liquid. The impact of vacuum stripping on sludge disintegration at various pH and temperature values was also assessed. In the first part of the thesis study, the digestate obtained from an anaerobic digester fed with dried waste activated sludge was subjected to vacuum tests at different pH and temperature values. At 28 kPa, 65 °C, and pH 10, the average TAN removal was 40%, while the sCOD increased by 148%. The impact of vacuum stripping was then demonstrated through BMP assays. Subsequently, vacuum stripping was applied to 6-L laboratory-scale digesters for 65 days. The average TAN concentration of test reactor was 20% less than that of control. The CH4 content of control and test digesters was found to be 61.92 % and 65.65 %, respectively. In order to further increase CH4 percentages, two 2-L anaerobic digesters (R-C and R-T) were installed. Three different vacuum exposure times (5, 10, and 30 min) were examined in R-T and the highest CH4 percentage was obtained to be 87.0 with 30 minutes of daily vacuum application. In the last part of the thesis, combined ammonia removal and disintegration effect of vacuum stripping on chicken manure digestate was evaluated at different pH values and temperatures. Following to batch vacuum tests and BMP assays, two 6-L anaerobic digesters (R-control and R-test) fed with chicken manure, were operated with increasing OLRs. The TAN concentration of R-test was found to be 36% lower than that of R-control and R-test produced 42% more CH4 than R-control. This study reveals that integration of the side-stream vacuum stripping process into the AD of nitrogen-rich waste resulted in enhanced CH4 production by removal of CO2 thereby decrease the risk of ammonia inhibition and enabling the operation of digesters with higher organic loading rates.
Benzer Tezler
- Evaluation of co-substrate alternatives for co-digestion of sewage sludge: Coupling plant-wide modelling with life cycle analysis
Arıtma çamurunun birlikte çürütülmesi için ilave substrat alternatiflerinin değerlendirilmesi: Tesis bazlı modelleme ve yaşam döngüsü analizinin birlikte kullanılması
EMİRCAN KARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA EVREN ERŞAHİN
- Life cycle impact assessment of an anaerobic digester plant for organic wastes generated from a university campus in Istanbul
İstanbul'da bulunan bir üniversitenin organik atıkları ile çalışan anaerobik çürütme tesisinin yaşam döngüsü etki analizi
MERVE TUNALI
- Darbeli elektrik alan tekniği ile arıtma tesisi çamurundan bütünleşik azot ve fosfor geri kazanımı ve anaerobik çürümenin iyileştirilmesi
Integrated nitrogen and phosphorus recovery from treatment plant waste sludge with pulsed electric field technique and anaerobic stabilization improvement
EKİN EKE
Doktora
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM SELÇUK KUŞÇU
- Şebekeden bağımsız hibrit yenilenebilir enerji sistemlerinin tasarımı ve yönetim stratejisi için pareto optimum yaklaşımı
Pareto optimum approach for design and management strategy of stand-alone hybrid renewable energy systems
TUBA TEZER
Doktora
İngilizce
2017
EnerjiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. RAMAZAN YAMAN
- Anaerobik biyogaz reaktör çıkış suyundan özel biyoreaktör konfigürasyonu ile enerji geri kazanımı
Energy recovery with spesific bioreactor configuration from anaerobic biogas reactor's effluent
GÜLİZAR ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Bilim ve TeknolojiEge ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ AZBAR