Aktif çamur ve portakal posasının biyogaz üretim verimleri ve bazı önişlemlerin biyogaz üretim verimine etkilerinin araştırılması
Biogas production yield of activated sludge and orange pulp and investigation of some pretreatments biogas production yield
Yazar: BÜLENT HALİSDEMİR
Danışman: PROF. DR. FADİME TANER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Aktif çamur = Activated sludge ; Arıtma çamuru = Treatment sludge ; Biyogaz = Biogas ; Metan gazı = Methane gas ; Portakal = Orange ; Sulu faz = Aqueous phase

Özet:
Arıtma çamuru ve portakal posası, potansiyel ve yaygın olarak üretilmekte, değerlendirilmeden katı atık olarak atılmaktadır. Bu atıkların değerlendirilmesine yönelik araştırmalar sürdürülmektedir. Bu maddelerden biyogaz üretildiği ve biyogaz üretim verimini arttırmaya yönelik araştırmalar sürdürüldüğü bilinmektedir.Bu çalışmada, evsel atıksuların arıtılmasıyla üretilen biyolojik arıtma çamuru (aktif çamuru) ve meyve suyu üretim işletmelerinden çıkan portakal posası hammadde olarak kullanılmıştır. Hammaddelerden biyogaz üretim verimleri ve verimin arttırılması için bazı ön işlemler uygulanmıştır. Çalışmada kütlece %7 katı madde içeren sulu karışımları hazırlanmıştır. Bu karışımlara, katı maddenin kütlece %10, 15 ve 20'si olacak şekilde H2SO4, HNO3, KOH ve NaOH ayrı ayrı eklenmiştir. Çeşitli sürelerde (15, 30, 60, 120 ve 180 min) ısıl, kimyasal, ısılkimyasal, mikrodalga ve ultrases ön işlemler uygulanmıştır. Ön işlemlerle katı maddelerin sulu faza geçen miktarları saptanmıştır. En yüksek çözünürlüğün sağlandığı sulu fazların pH'ları 7'ye ayarlanıp 30 gün süreyle 35oC'de anaerobik işlem uygulanmış, biyogaz ve metan hacimleri 125mL'lik serum şişelerinde saptanmıştır. Ayrıca 30 günlük sürede 3 günde bir anaerobik işlem uygulanan 15mL'lik şişelerden birer tane alınarak MLSS, KOİ ve BOİ5 Standart Metotlara göre saptanmıştır.Çalışma sonunda; katı maddelerin suda çözünürleşmesinde en yüksek arıtma çamurunda, katı maddenin kütlece %20'si kadar HNO3 kullanıldığında, 60 min suyun kaynama sıcaklığında geri soğutucu altında pişirilmesinde katının %52,43 sulu faza geçtiği ve 297,5 mLCH4 ile en yüksek metan üretimi sağlandığı saptanmıştır. Portakal posasının ise %54,71 sulu faza geçtiği, katı maddenin kütlece %15'i kadar NaOH kullanıldığında, 30min ultrases ön işleminde saptanmıştır. En yüksek metan üretimi ise 226,6 mLCH4 olarak katı maddenin kütlece %15'i olan NaOH'ın 30 min'de ultrases ön işleminde saptanmıştır.Elde edilen bulgular, aktif çamur ve portakal posasının biyogaz üretiminde kullanılabileceğini ve ön işlemlerle katının suda çözünen madde miktarını arttırdığını, dolayısıyla biyogaz üretim verimini de arttırdığı göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Aktif çamur, portakal posası, ön işlem, suda çözünürleşme, anaerobik işlem, biyogaz, metan.

Abstract:
Activated sludge and orange pulp are solid waste components those are produced potentionally. They are disposed without any evaluation. These solid wastes, biogas conversion systems are known to be used and some researches to increase the efficiency of biogas are also known to be conducted.In this study, activated sludge that is produced by the biological treatment of domestic waste water and orange pulp obtained from fruit juice production factory are used as raw materials. Some pretreatments were applied for increasing the yield of biogas production. Aqueous solutions of raw material containing 7% dry solid by mass are prepared. Acids (H2SO4 and HNO3) and bases (KOH and NaOH) are added separately to the aqueous mixture in the ratios 10%, 15% and 20% of the dry solid content by mass. Then, chemical, microwave, ultrasound and thermo-chemical treatments are applied as pretreatment for different time intervals (15, 30, 60, 120, 180 min). The amounts of solid materials dissolved in aqueous phases as a result of pretreatments are determined. The pH of the aqueous phases having the highest solubility of solid is adjusted to 7, anaerobic process is applied at 35°C during 30 days. Biogas and methane quantities are determined from the aqueous phase digested in 125mL serum bottles of the some conditions. By taking samples of 15mL bottles of 3 day interval in anaerobic process during 30 days, BOD5, COD and MLSS of the samples are determined according to the Standard Methods once in three days.At the end of the study, the highest solubility in water for activated sludge treatment is determined as 52.43% and the highest methane yield is determined as 297.5mLCH4 at thermal and chemical pretreatment. The highest solubility from orange pulp is determined as 54.71% in a 30-minute ultrasound pretreatment of NaOH that is 15% of the dry solid content by mass. The highest methane yield is determined as 226,6 mLCH4 in a 30-minute ultrasound pretreatment of NaOH that is 15% of the dry solid content by mass.From the findings it was concluded that activated sludge treatment and orange pulp discharged to the environment can be used in the production of biogas efficiently pretreatments that increase the solubility and the efficiency of the production of biogas.Key words: Treatment sludge, orange pulp, pretreatment, solubility in water, anaerobic process, biogas, methane.