Büyükbaş hayvan dışkısından biyogaz üreten bir reaktöre peynir altı suyu eklenmesinin  reaktörün biyogaz üretim verimine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of the whey addition on the biogas production of a reactor using cattle manure for biogas
Yazar: BEHNAM MAHDIYAN NASL
Danışman: DOÇ. DR. SAFFETTİN FERDA MUTLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Enerji = Energy ; Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering

Özet:
Yapılan laboratuvar ölçekli çalışmada biyogaz sistemine peyniraltı suyu verilmesinin ne gibi etkileri olacağı, oluşabilecek sorunların nasıl giderilebileceği incelenmiştir. Çalışmada 10 litre çalışma kapasiteli 13 litre hacminde olan yarı sürekli cam reaktör bir inkübatör içine yerleştirilmiştir ve çalışma boyunca sıcaklık 38oC 'de sabit tutulmaya çalışılmıştır. Reaktör ilk olarak 5 litre hacim, 1/1 hayvan dışkısı ve su karışımı ile çalışmaya başlatılmıştır. zamanla gaz oluşumunda düşüşler olmuş öyle ki 4'inci gün hiç bir gaz çıkışı olmamış sistem tümüyle durmuştur. Bu durumda pH ayarlaması yapılıp NaOH eklenerek pH'ı 5.40 dan 7.00' ye kadar yükseltilmiştir. 48' inci gün ilk gaz ölçümü yapılmış %12.07 CH4 içerdiği belirlenmiştir. Ortamda tampon oluştuktan sonra büyükbaş hayvan dışkısının içerisinde yer alan ve gaz oluşumunu sağlayan bakterilerin yeterli olmadığı düşünülmüş reaktöre hacminin %20'si kadar 2 litre çamur eklenmiştir. Anaerobik çamur eklendikten 7 gün sonra ikinci gaz ölçümü yapılmış, mavi alevle yanan, %43 CH4 içeren biyogaz elde edilmiştir. Sistemin çalışmasının 61'inci gününden itibaren hayvan dışkısı ile birlikte PAS günlük 40 mL miktarda eklenmeye başlanmıştır, fakat peynir altı suyunun içinde bulunan, mikroorganizmaların beslenmesi için gerekli olan minerallerin azlığı dolayısıyla (özellikle Ni-Co) geçen zamanda reaktörde üretilen biyogazın %metan içeriğinde düşüş gözlenmiştir. Öyle ki PAS eklendikten iki hafta sonra gaz ölçümü yapılıp %36.97 CH4 belirlenmiştir. 15 gün boyunca günlük 0.06 mL Ni-Co (reaktör karışımında 0.05 mg/L derişim sağlamak için) çözeltisi sisteme eklenmiş. Çözeltinin metan arkelerin üzerinde olan etkisini anlamak için 7 gün çözeltiyi vermeyi kestikten sonra yapılan ölçüm sonucunda metan miktarı %9,03 artışla %46 olarak belirlenmiştir. Son olarak reaktör karışımına melas eklemenin etkisi incelenmiştir. Günlük 4 g sisteme verilerek bakteri aktiviteleri üzerinde olan etkileri incelenmiştir. 10 gün boyunca melas eklendikten sonra son gaz ölçümü yapılmış ve üretilen biyogazın metan içeriği %49 olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In a lab-scale research, the effects of feeding whey into the biogas system and how to solve the probable problems arising were analysed. In the study a semi-continuous glass reactor, having a total capacity of 13 liters and having a working capacity of 10 liters, was placed in an incubator, and the temperature was tried to be held at 38 oC. At first, the reactor was operated by adding 5 liters of animal manure and water with a ratio of 1/1. By passing time, the production rate of the gas reduced intensively that on the forth day there was no production of gas and the system stopped working. In this condition, the pH was adjusted and by adding NaOH it was increased from 5.4 to 7. On 48th day, the first gas measurement was done and an amount of 12.07 % of CH4 was detected. After making buffer in the ambient, the number of bacteria existing in the cattle's manure and contributing to the gas production was thought to be not adequate, and up to 20 % of its volume 2 liters of mud was added to the reactor. 7 days after adding the anaerobic mud, second gas measurement was carried out, and biogas including 43 % CH4 was obtained. From the 61st day of the study the cheese whey with the animal manure was started to be added with an amount of 40 mL per day. However, by passing time, the raising of the microorganisms existed in the whey (especially Ni and Co), the percent of methane in the biogas decreased. In fact, 2 weeks after adding PAS, the gas measurement was done and 36,97 % CH4  was detected. 0,06 mL Ni-Co (to gain a concentration of 0.05 mg/L in the reactor's mixture) solution was added to the system for 15 days. To find out the effect of the solution on archaea ,7 days after stopping addition of the solution, methane gas was found to have a 9,03 % increase and reach 46 %. Lastly, the effects of adding molasses to the reactor were investigated. The effect of its activity of the bacteria were analysed by adding 4 grams of it to the system. After adding molasses in 10 days, according to the last measurement, the amount of methane gas reached up to 49 %.