Arıtma çamurundan biyogaz üretim verimine pektin-nanokompozit ve aktif karbonun (AC) etkisinin araştırılması
Investigation on the effect of pectin-nanocomposite and activated carbon (AC) in biogas production yield from treatment sludge
Yazar: BURCU MUT
Danışman: DOÇ. DR. YAĞMUR UYSAL
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Atık çamurların yenilenebilir bir kaynak olarak geri kazanımı, giderek artan atık çamur üretimini verimli bir şekilde kontrol altına almak ve aynı zamanda çevresel kalite standartlarını sağlamak açısından önem kazanmaktadır. Biyogaz, anaerobik süreç sonrası ortaya çıkan atık çamuru yeniden kullanıma alma yöntemlerinden birisidir. Bu çalışmada belirli dozlarda ve farklı karışım konsantrasyonlarında aktif karbon (AC) ve pektin kaplanmış demir oksit nanokompozitin (Pektin-Fe3O4) biyogaz üretim verimine etkisi araştırılmıştır. Anaerobik deney ortamı içerisinde pektin-nanokompozit (PNC) ve aktif karbonun (AC) biyogaz verimine etkileri üretilen gaz miktarının kontrol grupları ile karşılaştırılmasıyla tespit edilmiştir. Laboratuvar ölçekli belirlenen ortam koşullarında gerçekleştirilen deneysel çalışma 21 gün boyunca sürdürülmüştür. En yüksek biyogaz üretimi 2 g PNC/g UAKM içeren numunede 554,3 ± 0,5 mL/g-km olarak tespit edilmiş, metan yüzdesi %43,5 ± 0,3 olarak ölçülmüştür. Elde edilen verilere göre aynı dozlardaki AC ve PNC substrat eklenmiş arıtma çamurdan metan gazı üretimi üzerinde pozitif etki yaratmıştır. En yüksek metan üretimi 1,2 g PNC/g UAKM ve 1,2 g AC/g UAKM karışım numunesinde 254,3 ± 0,9 mL/g km olarak saptanmış, metan yüzdesi %46,8 ± 0,1 olarak ölçülmüştür. En yüksek metan oranı 2 g AC/g UAKM içeren numunede %48,2 ± 0,1 olarak ölçülmüştür. AC, PNC ve PNC/AC karakterizasyonu için FTIR ve SEM analizleri yapılmıştır. AC, PNC ve PNC/AC bileşim materyalleri ilavesi ile biyogaz üreten mikroorganizma türleri arasındaki elektron transferini gerçekleştirerek mikroorganizmaları zenginleştirip metan oranını artıran bir ortam yaratılmıştır. Elde edilen sonuçlar biyogaz ve metan üretim verimine pozitif yöndeki etkileri sebebiyle önemli görülmektedir.

Abstract:
Recycling of sewage sludge as a renewable source is important in terms of efficiently controlling increasingly waste sludge production and at the same time ensuring environmental quality standards. Biogas is one of the methods of sludge recycling that occurs after anaerobic process. In this study, the effects of activated carbon (AC) and pectin coated iron oxide nanocomposite (pectin-Fe3O4) on biogas production were investigated. In the anaerobic experiment conditions, the effect of biogas yields of actived carbon (AC) and pectin-nanocomposite (PNC) was determined by comparing the amount of gas produced with the control groups. Experimental work carried out under laboratory-scale medium conditions, and was continued for 21 days. The highest biogas production was determined as 554.3 ± 0.5 mL/g-dw in the sample containing 2 g PNC/g VSS, and the percentage of methane was measured as 43.5 ± 0.3%. According to the obtained data, the fermentation with sewage sludge fed with the organic substrate at the same dosages of AC and PNC has created a positive impact on methane. The highest methane production was determined as 254.3 ± 0.9 mL/g dw on the mixture of 1.2 g PNC/g VSS and 1.2 g AC/g VSS sample and the percentage of methane was measured as 46.8 ± 0,1%. The highest methane content was measured as 48.2 ± 0.1% at 2 g AC/g VSS sample. FTIR and SEM analyzes was made to characterize AC, PNC and PNC/AC. Addition of AC, PNC and PNC/AC compound materials has created a medium that enhances microorganisms and increases the methane ratio by performing electron transfer between biogas-producing microorganism species. The results are important because of their positive effects on biogas and methane production efficiency.