Atıklardan biyogaz üretiminin incelenmesi
Investigation of biogas production from waste product
Yazar: ABDULCELİL BUĞUTEKİN
Danışman: PROF.DR. AHMET KORHAN BİNARK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry
Dizin: Biyogaz = Biogas ; Deneysel analiz = Experimental analysis ; Karıştırıcılar = Mixers

Özet:
Gelişen teknoloji ve nüfusla birlikte artan enerji ihtiyacı yenilenebilir enerjikaynakların önemini artırmıştır. Bu yenilenebilir enerji kaynaklarından bir tanesi de, atıklarındeğerlendirilmesiyle üretilen biyogazdır.Biyogazın üretiminin verimliliğini etkileyen birçok parametreler (atık cinsi, sıcaklık,karıştırma, pH, bekleme süresi) vardır. Bunlardan en önemlilerinden bir tanesi de atığınkarıştırılmasıdır.Bu çalışmada; Marmara Üniversitesi T.E.F Makine Eğitimi Bölümü Laboratuarlarında biyogaz üretim sınır şartlarını sağlayan, biyogaz üretim şartlandırıcısı imal edilerek, atıkkarıştırmanın biyogaz üretimine etkisi incelenmiştir. Karıştırma sistemi olarak, 2 d/h ve 30d/d manyetikli mekanik karıştırma sistemi tercih edilmiştir.Mekanik karıştırma sistemlerinde, karıştırıcılar kanat yapılarına göre farklılıklargöstermektedir. Deneylerde karıştırmasız (F1), çift kanatlı karıştırıcı (T karıştırma) (F2) ve 6kanatlı Rushton karıştırıcı (Rushton karıştırma) (F3), gibi üç farklı karıştırma düzeneğininhazırlandığı fermenterler kullanılmıştır. Bu fermeterlerin içindeki karıştırıcıların, reaksiyonesnasında atığın yatay ve dikey konumlarındaki vektörel hız dağılımları ve sıcaklık dağılımıSTAR-CD programında belirli sınır şartlarda modellenmiştir.Yapılan modelleme sonucunda, Rushton karıştırıcısının, fermenterin içindeki atığa hernoktada yoğun bir hareketlilik kazandırdığı ve atığın üzerindeki sıcaklık dağılımının homojenolduğu, fakat çift kanatlı karıştırıcıda, attığın hareketlerinin çok yavaş, hatta bazı bölgelerdehiç hareketlilik gözlenmemiştir.Büyükbaş hayvan atığının hazırlanması ve kimyasal analizler sonrasında,fermenterlere aynı miktarlarda, 36 oC ve 45 gün sınır şartlarında biyogaz şartlandırıcısınakonularak günlük biyogaz üretim miktarları, %'lik metan ve pH incelenerek grafiklerçizilmiştir.Deneyler sonucunda karıştırma ve attığın içindeki sıcaklık dağılımının homojenolduğu, Rushton karıştırıcılı fermenter, karıştırmasız fermenterden %30, çift kanatlıkarıştırıcıdan %15,4 daha verimli olduğu belirlenmiştir. Ayrıca çift kanatlı fermenter,karıştırmasız fermenterden % 16,6 daha verimli olduğu belirlenerek biyogaz üretiminde atığınkarıştırılmasının biyogaz üretimine olan etkisi incelenmiştir.

Abstract:
Power need, increased with improved technology and population, made renewableresources much more important. One of these renewable energy resources is produced byprocessing waste product.There are a lot of parameters (type of waste product, temperature, mixing, pH, waitingtime etc.) effecting the performance of biogas production. One of the important parameters isthe waste product mixing.In this work, biogas production to become conditioned, providing boundaryconditions of biogas production, is built in laboratories of Technical Education Faculty ofMarmara University. Effect of mixing on biogas production is investigated. As a mixingsystem, a magnetic mechanic mixing system having the properties of 2 min/hour and 30rev/min is selected.In mechanical mixing systems, there are several different mixers according to theblade type. Digesters having three different type mixers, without mixing (F1), T profile bladetype mixer (F2) and Buffle 6 blade Rushton mixer (F3), are used in experiments.Active and passive mixers in these digesters are modeled by Star-CD software fordetermined boundary conditions. Then, velocity vector distribution of waste products? flowduring process for horizontal and vertical positions and temperature distribution in waste areobtained.As a result, it is observed that Buffle 6 blade Rushton mixer gives much moremovement to waste at each point in digesters and temperature distribution is homogenous. Onthe other hand, it is observed that T profile blade type mixer gives less movement and besides,in some region couldn?t give any movement.Waste of cattle is used in experiments. Some amount of waste is put into digesters andthose digesters are stored in biogas to become conditioned at same conditions for 45 days and36 º C. At each 24 hour period, amount of biogas production and pH value are measured asMethane percentage and graphs of these data are evaluated.Results of experiments show that digester (F3) having rushton mixer is more efficient(about %30) than digester (f1) without mixing and is more efficient (about %15,4) thandigester (F2) having T profile blade type mixer. Also, it is observed that T profile blade typemixer is more efficient (about % 16,6) than digester ( F1) without mixing.