Kurutulmuş arıtma çamurunu biyokömürleştirerek kullanım olanaklarının araştırılması
Yükleniyor...
Tarih
2017
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Atıksu arıtımı sonucunda büyük miktarlarda oluşan arıtma çamuru organik içeriğe sahip olması ve sürdürülebilir bir atık olmasından dolayı, yenilenebilir enerji üretimi için büyük bir potansiyele sahiptir. Biyokömürleştirme gibi termokimyasal dönüşüm yöntemleri ile arıtma çamuru, karbon içeriği yüksek bir yakıta dönüştürülebilmektedir. Biyokömürleştirme, oksijensiz ortamda, 200-300 °C sıcaklık aralığında gerçekleştirilen, kömüre benzer özellikler gösteren katı yakıt olan biyokömürün üretildiği prosestir. Arıtma çamuru yüksek kül ve kükürt içeriğine sahip olmasının yanı sıra düşük karbon içeriği ve kalorifik değere sahiptir. Yapılan denemelerde, toplam ham maddeye %75, %50 ve %25 oranında arıtma çamuru karıştırılarak geri kalan kısmı çam cipsi ile tamamlanmıştır. Denemeler 20, 40, 60 dakikalık bekletme sürelerinde ve 250 oC, 280 oC, 310 oC sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında; en fazla arıtma çamuru karışım oranı ile yüksek kalorifik değere, düşük kül ve kükürt içeriğine sahip biyokömür elde edilmesi amaçlanmaktadır. Arıtma çamuru ve çam cipsinin birlikte biyokömürleştirilmesi denemelerinde; sıcaklığın, bekletme süresinin ve karıştırma oranının, kalorifik değer, kül ve kükürt içeriğine olan etkileri Box-Behnken deneysel tasarımı ile araştırılmıştır. Optimizasyon sonucuna göre; 298,5 oC / 33,15 dakika / %30 karışım oranı optimum nokta olarak seçilmiştir. Biyokömürleştirme prosesinin bu koşullar altında gerçekleşmesi durumunda; elde edilecek biyokömürün kalorifik değeri 4942,1 kal/g, kül içeriği %25 ve kükürt içeriği %0,23 olarak belirlenmiştir.
Sewage sludge has great potential for renewable energy production due to its large amounts and high organic matter content and may be a source for high quality solid fuel such as biochar, when the torrefaction process is applied. Sewage sludge is used to produce energy by thermal conversion methods such as pyrolysis, gasification, incineration and co-incineration. Torrefaction, also known as mild-pyrolysis, is a thermal treatment carried out at temperatures between 200 and 300 oC in the absence of oxygen. In the experiments that were carried out, 75%, 50% and 25% of the total feedstock was mixed with the sewage sludge and the remaining part was completed with pine chips. Experiments were carried out at temperatures of 250 oC, 280 oC, 310 oC for 20, 40, 60 minute, respectively. In this thesis, it is aimed to obtain biofuel with low ash and sulfur contents, high calorific value and maximum sludge mixing ratio. In the experiments of the torrefaction of sludge and pine chips together; the effects of temperature, residence time and mixing ratio, on calorific value, ash and sulfur content were investigated by Box-Behnken experimental design. According to the optimization result; 298.5 oC / 33,15 minutes / 30% mixture ratio was chosen as the optimum point. If the torrefaction process takes place under these conditions, the calorific value of the biochar to be obtained was determined as 4942,1 kal/g as well as the ash content and sulfur content of the biochar to be obtained were determined as 25% and 0,23%, respectively.
Sewage sludge has great potential for renewable energy production due to its large amounts and high organic matter content and may be a source for high quality solid fuel such as biochar, when the torrefaction process is applied. Sewage sludge is used to produce energy by thermal conversion methods such as pyrolysis, gasification, incineration and co-incineration. Torrefaction, also known as mild-pyrolysis, is a thermal treatment carried out at temperatures between 200 and 300 oC in the absence of oxygen. In the experiments that were carried out, 75%, 50% and 25% of the total feedstock was mixed with the sewage sludge and the remaining part was completed with pine chips. Experiments were carried out at temperatures of 250 oC, 280 oC, 310 oC for 20, 40, 60 minute, respectively. In this thesis, it is aimed to obtain biofuel with low ash and sulfur contents, high calorific value and maximum sludge mixing ratio. In the experiments of the torrefaction of sludge and pine chips together; the effects of temperature, residence time and mixing ratio, on calorific value, ash and sulfur content were investigated by Box-Behnken experimental design. According to the optimization result; 298.5 oC / 33,15 minutes / 30% mixture ratio was chosen as the optimum point. If the torrefaction process takes place under these conditions, the calorific value of the biochar to be obtained was determined as 4942,1 kal/g as well as the ash content and sulfur content of the biochar to be obtained were determined as 25% and 0,23%, respectively.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Biyokömürleştirme, Arıtma Çamuru, Arıtma Çamuru Biyokömürü, Box-Behnken Deneysel Tasarımı, Torrefaction, Sewage Sludge, Sewage Sludge Biochar, Box- Behnken Experimental Design
