İki kademeli anaerobik membran biyoreaktör ile şarap endüstrisi katı atıklarından (cibre) biyogaz üretimi
Biogas production from wi̇nery soli̇d waste (grape pomace) via two-stage anaerobi̇c membrane bioreactor
Yazar: HAMDİ MURATÇOBANOĞLU
Danışman: PROF. DR. YALÇIN ŞEVKİ YILDIZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Anaerobik arıtma = Anaerobic treatment ; Atık arıtma = Waste treatment

Özet:
Cibre, şarap endüstri faaliyetleri sonucunda ortaya çıkan, hammadde olarak üzüm kullanılmasına bağlı olarak tamamen organik nitelik sergileyen endüstriyel bir katı atıktır. Tüm diğer evsel ve endüstriyel katı atıklar gibi bertaraf edilmesi gereken cibre, çalışma kapsamında katı atık bertarafı yöntemlerinden biri olan anaerobik stabilizasyon yöntemi ile biyogaz ve biyometan üretimi amacıyla değerlendirilmiştir.
Bu çalışma üç aşamada yürütülmüştür, ilk aşamada cibreden biyogaz üretilebilirliği kapsamında 3 L efektif hacme sahip tam karışımlı keskli sistem F/I oranı 1 (UKbesin/UKaşı) şartlarında mezofilik şartlarda işletilmiştir. Bu aşamada cibreden 0,12 m3 biyogaz /kg UK miktarında biyogaz, 0,083 m3 CH4 /kg UK miktarında biyometan üretimi gerçekleştirilmiştir. 
Çalışmanın ikinci aşamasında 200 ml efektif hacme sahip 4 farklı F/I (0,5 1 1,5 2 gUKbesin/gUKaşı) oranı ile kesikli reaktörlerde biyogaz ve biyometan üretimi değerlendirilmiş ve optimum yükleme oranının belirlenmesi gerçekleştirilmiştir. İkinci aşama sonuçlarında F/I 0,5 1 1,5 ve 2 için sırasıyla 0,25 0,12 0,11 0,1 m3 biyogaz /kg UK mertebesinde biyogaz ve 0,18 0,08 0,08 0,08 m3 CH4 /kg UK mertebesinde biyometan üretimi gerçekleşmiştir. Özellikle F/I=1,5 ve 2 yüklemelerinde gerçekleşen iki fazlı ayrışma (diauxia) trendi ve lag fazlarının (F/I 1,5 ve 2 için sırasıyla 9 ve 11 gün)  uzunluğu dikkat çekmiştir.
Çalışmanın üçüncü aşamasında, toplam efektif hacmi 19,5 L (HR 7,2L MR 12,3 L) olan İKAnMBR sistemi 0,5 0,75 ve 1 gUK/Lreaktörgün OLR yükleme oranlarında işletilmiştir. 0,5 0,75 ve 1 gUK/Lreaktörgün OLR işletmelerinde günlük ortalama biyogaz üretimleri sırasıyla 723,38 1016,1 ve 1520,5 ml/gün mertebesinde, biyometan üretimleri ise sırasıyla 352,6 454,3 ve 690,5 ml/gün mertebesinde gerçekleşmiştir. 
Sonuçlar ışığında cibreden biyogaz üretiminin şarap endüstrisi katı atıkarı için yerinde uygulanabilecek bir katı atık bertarafı yöntemi olduğu ve üretilecek biyogaz ile endüstrinin enerji ihtiyaçlarının karşılanmasına katkıda bulunulabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Grape pomace is an industrial solid waste that is completely organic in nature as a result of the usege of grapes as a raw material resulting from wine industry activities. Like all other industrial and municipal solid waste grape pomace should be dispose properly, in the scope of the study biogas and biomethane prodution via anaerobic digestion from grape pomace have been evaluated.  
This study was carried out in three stages, in the stage one a reactor with 3L effective volume was operated at F/I=1 (gVSsubstrate/gVSinoclum) meshophilic and completely mixed conditions, in terms of biogas and biomethane productibility. In this stage biogas and biomethane production rates were 0,12 m3biogas /kgVS 0,083 m3CH4 /kgVS respectively. 
In the second stage, batch reactors with four different F/I (0.5 1 1.5 2 gVSsubstrate/gVSinoclum ) ratios was operated to evaluate the effect of F/I ratios on biogas and biomethane production and to determinine the optimum F/I ratio. Biogas and biomethane productions for F/I 0,5 1 1,5 and 2 was 0,25 0,12 0,11 0,1 m3biogas /kgVS and 0,18 0,08 0,08 0,08 m3CH4 /kgVS respectively. However, the two phase digestion (diauxia) and relatively long lag phases (9 and 11 days for F/I1,5 and 2 respectively) at F/I 1,5 and 2 loading ratios should be taken into account.
In the third stage, TwoStage-AnMBR with 19,8 L effective volume (HR=7,5 L- MR=12,3 L) was operated at three different OLR (0.5 0.75 and 1 gVS/Lreaktorday). Biogas productions at 0.5 0.75 and 1 gVS/Lreaktorday OLR values were 723.38 1016.1 and 1520.5 ml/day,  biomethane productions at 0.5 0.75 and 1 gVS/Lreaktorday OLR values were 352.6 454.3 ve 690.5 ml/day, respectively.
According to the results, biogas production from grape pomace can be an instu solid waste disposal method for winery industy and energy demand of winery industry  can be decreased by biogas production from anaerobic digestion.