Elma ve kara havuç suyu konsantresi katı atıklarından biyogaz üretim şartlarının araştırılması
Investigation of biogas production conditions from solid waste of apple and black carrot juice concentrate
Yazar: HABİBE ELİF GÜLŞEN
Danışman: PROF. DR. HALİL KUMBUR
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında; elma ve kara havuç suyu konsantresi katı atıklarının kullanımı ile pH, atık miktarı, alıkonma süresi, C/N oranı vb. parametrelerin biyogaz üretimi üzerine olan etkileri kesikli beslemeli ve yarı sürekli sistemde araştırılmıştır. 60 gün boyunca devam eden çalışmada kullanılan meyve katı atıkları Mersin İli'nde faaliyet gösteren bir meyve suyu konsantresi üretim fabrikasından temin edilmiştir.  Deneyler 280 L hacmindeki anaerobik reaktörde gerçekleştirilmiş olup üretilen gaz, 50 L'lik ayrı bir depolama tankına taşınmıştır. Deneylerde meyve atıklarının reaktöre yüklenilmesinden önce,  biyogaz üretim verimini arttırmak amacı ile kesikli beslemeli sistemde, 30 gün boyunca reaktörde bekletilen sığır gübresinden bakteriyel aşı elde edilmiştir. Bakteriyel aşının optimum gaz üretim verimine ulaşması ile elma ve kara havuç katı atıkları eşit oranlarda reaktöre yüklenerek,  6 gün süresince kesikli beslemeli sistemde, 12 gün süresince HRT:20 gün ile ve 12 gün süresince HRT:30 gün ile yarı-sürekli beslemeli sistemde biyogaz üretim verimleri incelenmiştir. Çalışmalar, mezofilik (32-38 oC) sıcaklıkta gerçekleştirilmiş olup çalışma süresince pH değerlerinin optimum biyogaz üretimi verimini sağlayacak şekilde 6,5-8 değerleri arasında değişiklik gösterdiği gözlenmiştir.

Bakteriyel aşının oluşturulduğu 30 gün boyunca reaktörde günlük oluşan biyogaz miktarı ortalama 0,86 L/gün iken üretilen toplam biyogaz miktarı 26 L olarak bulunmuştur. Elma ve kara havuç katı atığı beslemesi yapılan anaerobik reaktörde 6 gün süresince kesikli sistemde adaptasyonu sağlanan gübre-meyve atığı karışımında günlük oluşan biyogaz miktarı ortalama 2,3 L/gün iken üretilen toplam biyogaz miktarı 14 L olarak hesaplanmıştır. Yarı-sürekli beslemeli sistemde ise, farklı alıkonma sürelerinde biyogaz elde edilmesi aşamasında; HRT:20 gün için günlük oluşan biyogaz miktarı ortalama 2,1 L/gün, üretilen toplam biyogaz miktarı 25,2 L;  HRT:30 gün için günlük oluşan biyogaz miktarı ortalama 0,9 L/gün, üretilen toplam biyogaz miktarı ise 10,8 L olarak elde edilmiştir. Çalışmanın sonucunda; alıkonma süresinin artması ile biyogaz üretim veriminin azaldığı tespit edilmiştir. Farklı alıkonma sürelerinde elde edilen biyogaza ait metan gazı (CH4) içeriği ortalama % 60 olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis; biogas production parameters that are pH, amount of waste, hydraulic retention time and C/N ratio were examined with the use of apple and black carrot juice concentrate solid wastes in batch-fed system and semi continuous system. Till the researching time of 60 days, the fruit solid wastes were obtained from a fruit juice concentrate production plant which operated in Mersin. Experiments had been carried out in an anaerobic reactor which had a volume of 280 L, and the produced gas had been moved to a separated storage tank that had a 50 L volume. Before loading fruit wastes to the reactor, a bacterial vaccine was created in fed-batch system from cattle manure which was incubated in the reactor till 30 days,  in order to increase the biogas yield. With the achievement of the optimum gas production efficiency for bacterial vaccine, apple and black carrot solid wastes loaded into the reactor in equal proportions and the biogas yield was investigated for 6 days in fed-batch system, 12 days at HRT: 20 d and 12 days at HRT: 30 d in semi-continous system. Thesis was carried out at a temperature of mesophilic conditions (32-38 °C) and during the operation time the pH value was varied between 6.5 to 8 which is optimum for biogas production.

For 30 days that bacterial vaccine was created, daily biogas production was average of 0.86 L/day while the total amount of biogas was 26 L. For 6 days that fed-batch tests of apple and black carrot solid wastes were carried,  daily biogas production was average of 2,3 L /day while the total amount of biogas was 14 L.                       In semi-continuous system, the step of production biogas at different hydraulic retention times; Daily biogas production was average of 2,1 L/day while the total amount of biogas was 25,2 L for HRT: 20 d  and daily biogas production was average of 0,9 L/day while the total amount of biogas was 10,8 L. for HRT: 30 d.            As a result of the study; With the increase of the hydraulic retention time was found to decrease in biogas production efficiency. The methane (CH4) content of biogas was determined average % 60 at different hydraulic retention times.