İzmir Harmandalı düzenli depolama alanındaki metan gazı potansiyelinin belirlenmesi ve değerlendirilmesi
Identification and evaluation of the methane gas potential in İzmir Harmandali sanitary landfill
Yazar: ALİ KEMAL ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN GUNERHAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Enerji = Energy

Özet:
İzmir, Harmandalı Düzenli Depolama Tesisi'nin 1992 yılında işletmeye açılmasıyla, ülkemizde düzenli katı atık bertaraf sistemini ilk uygulamaya başlayan kentlerden biri olmuştur. 20 yılı aşkın işletme süresi boyunca İzmir mücavir alanı içinde üretilen kentsel katı atıkların önemli bir bölümü, bu tesiste bertaraf edilerek, katı atıklardan kaynaklanabilecek olası çevre sorunlarının ve sağlık etkilerinin asgari düzeye indirilmesi sağlanmıştır.Bu tezde, İzmir mücavir alan sınırları içerisinde oluşan kentsel katı atıkların (evsel, endüstriyel, tıbbi atıklar ile arıtma çamuru) düzenli olarak depolandığı Harmandalı Katı Atık Düzenli Depolama Alanı'nda, deponi gazı oluşumu ve gaz toplama sistemi ile ilgili mevcut koşulların ortaya konulması ve oluşan deponi gazının bertaraf ve değerlendirme seçenekleri araştırılmıştır.Deponi alanlarındaki enerji potansiyeline karar vermedeki en önemli faktör, deponi alanındaki metan gazı miktarıdır. Deponi gazının miktarını belirlemede kullanılan çeşitli yaklaşımlar vardır. Bu tezde, deponi gazının miktarını belirlemede 5 farklı metot ve literatür tabanlı bir yaklaşımı kullanılmıştır. Kullanılan metotlar; Tabasaran/Rettenberger, Multi-Phase, LandGEM, Scholl Canyon ve IPCC 2006'dır.Teorik olarak, tam kapasite çalışan katı atık deponilerindeki metan gazı potansiyeli 50-400 L/kg (m3/ton) arasındadır. Verilen aralığın bu kadar geniş olması (minimum ve maksimum değerler arası 8 kat fark bulunmaktadır) yukarıda belirtildiği gibi çöp karakteristiği, iklim ve depolama sahasına özgü diğer özelliklerin çıkacak gaz miktarını etkilediğinin bir başka göstergesidir.Yukarıda verilen sayılar HDDA (Harmandalı Düzenli Depolama Alanı) özelinde kullanıldığında, mevcut evsel atık lotunda depolanan yaklaşık 4 milyon ton çöp için çıkacak gaz potansiyelinin 200-1.600 milyon metreküp arasında değişebileceği söylenebilir.Tabasaran/Rettenberger, Multi-Phase, LandGEM (k=0.35, k=0.1 ve k=0.05), Scholl Canyon (k=0.35, k=0.1 ve k=0.05) ve IPCC 2006 matematiksel modellerden elde edilen deponi gazı miktarları sırasıyla; 926378580,20 m3, 291897215,34 m3, 792073359 m3, 769734749 m3, 681685027 m3, 399180159,35 m3, 624176273,36 m3, 613197965,60 m3, 491752247.3 m3'dür.Bu modellerden (Tabasaran/Rettenberger, Multi-Phase, LandGEM (k=0.35, k=0.1 ve k=0.05), Scholl Canyon (k=0.35, k=0.1 ve k=0.05) ve IPCC 2006) elde edilen elektrik enerjisi değerleri ise sırasıyla; 522606.58 kW, 164670.70 kW, 446839.73 kW, 434237.64 kW, 384565.33 kW, 225193.22 kW, 352122.38 kW, 345929.08 kW, 277416.78 kW olacaktır.Harmandalı deponisinde yapılan ölçüm ve matematiksel hesaplamalara dayanarak, Harmandalı deponisinin yüksek deponi gazı potansiyeline sahip olduğu sonucuna varılmıştır.Çalışma yapılan alan düşünüldüğünde yapılacak olan yatırım çalışmasında, Multi-Phase modelini esas almak daha gerçekçi sonuçlar verecektir (Multi-Phase modeli, hesaplamalarda çöp içindeki organik bazlı atıkları kıstas almaktadır).HDDA'da çalışma yapılan alanda, Multi-Phase modeli kıstas alınarak yapılacak enerji üretim tesisi güç kapasitesi 4,5 MW olacaktır.Anahtar sözcükler: Harmandalı Düzenli Depolama Alanı, kentsel katı atık, deponi gazı, metan gazı, elektrik enerjisi üretimi, enerji tesisi.

Abstract:
İzmir has been one of the cities in our country which firstly began to implement a regular solid waste disposal system with the operation of Harmandali Landfill Facility in 1992. An important part of municipal solid waste produced in contiguous area of İzmir during the period of 20 years was disposed in this facility in order to minimize any possible problems on health and environment caused from that solid waste.The main objective of this thesis is to investigate the use of landfill gas as potential energy and electricity provided from municipal solid waste (domestic, industrial, medical waste and sewage sludge) stored regularly in Harmandali Solid Waste Landfill Area, within the boundaries of the contiguous area of İzmir.The most important factor in determining the energy potential of landfill areas is the amount of methane gas in the landfill area. There are several approaches used to determine the amount of landfill gas. We used five different methods and one Literature-Based Approximate Forecast to determine the amount of the landfill gas in Harmandali Landfill. These methods are Tabasaran/Rettenberger, Multi-Phase, LandGEM, Scholl Canyon, IPCC 2006 methods.Theoretically, the amount of landfill gas for full-scale solid waste landfill sites may change between 50-400 L/kg (m3/ton). When the values above are applied to the case of Harmandali Landfill, it can be claimed that the potential gas of about 4 million tons of garbage may vary between 200 and 1600 million cubic meters. Respectively, the amount of landfill gas obtained from Tabasaran/Rettenberger, Multi-Phase, LandGEM (k=0.35, k=0.1 and k=0.05), Scholl Canyon (k=0.35, k=0.1 and k=0.05) and IPCC 2006 methods are 926378580,20 m3, 291897215,34 m3, 792073359 m3, 769734749 m3, 681685027 m3, 399180159,35 m3, 624176273,36 m3, 613197965,60 m3 and 491752247.3 m3. Respectively, the electric power values obtained from these methods are 522606.58 kW, 164670.70 kW, 446839.73 kW, 434237.64 kW, 384565.33 kW, 225193.22 kW, 352122.38 kW, 345929.08 kW and 277416.78 kW.Considering the measurement and mathematical modeling we determined Harmandali Landfill has high landfill gas potential obtained from municipal solid waste in Harmandalı Landfill.Based on Multi-Phase model will get more realistic results, becuse of the study which will be invested in the study area (Multi-Phase model calculations garbage is organic-based waste criteria).Power capacity of the power plant will be made based on Multi-Phase model will be 4,5 MW in the study area (The Harmandalı Landfill).Keywords: Harmandali Landfill, solid waste, landfill gas, methane gas, electric energy production, power plant.