anaerobik izzet bey

7/29/2019 Anaerobik Izzet Bey

1/339

EK D

EVSEL ATIKSULAR VE ORGANK KATI ATIKLARINBRLKTE ARITIMI YOLUYLA YENLENEBLR

ENERJ (BYOMETAN) GER KAZANIMTEKNOLOJLERNN ARATIRILMASI PROJES

(Proje No: 105G024)

SONU RAPORU EK

Proje Yrtcs: Prof. Dr. zzet ZTRK


2/339

I

NDEKLER

Giri ..................................................................................................................................................... 1BLM 1. PAKET 1: HAZIRLIK ALIMALARI ....................................................................... 1

1.1. Literatr Aratrmas .......................................................................................................... 1

1.1.1. Evsel Atksularn Dk Scaklklarda Havasz Artm ................................................. 11.1.1.1. Gerek ve Pilot lekli HYR Uygulamalar ........................................................ 51.1.2. Ardk Kesikli Reaktrler ve Uygulamalar ................................................................... 81.1.3. Evsel Kat Atklarn Organik Ksmnn Tek Bana veya Dier Organik Atklarla BirlikteHavasz Artm ve Biyometan Geri Kazanm ........................................................................... 11

1.1.3.1. Kat Atk Miktar ve Karakterizasyonu.................................................................. 121.1.3.2. Evsel Organik Kat Atk Toplama Stratejileri ve Atk Karakterizasyonu.............. 151.1.3.3. Kat Atk Toplama Ynteminin Biyogaz retim Potansiyeline Etkisi .................. 171.1.3.4. Kat Atklarn Biyolojik Artm ............................................................................. 171.1.3.5. Organik Kat Atklarn Anaerobik Artmnda Kullanlan Sistemler...................... 201.1.3.6. EOKAnn Dier Atk Trleri le Birlikte Artm.................................................... 371.1.3.7. Biyogaz Kullanm ............................................................................................... 48

1.1.4. Biyolojik Artma Sistemlerinde Mikrobiyal Topluluklarn Tanmlanmas ...................... 501.2. Pilot Tesis Tasarm ......................................................................................................... 51

1.2.1. Pilot Biyometanizasyon Sisteminin Genel zellikleri .................................................. 51BLM 2. PAKET 2: DENEYSEL ALIMALAR ................................................................... 57

2.1. Pilot Tesis letme Verileri ............................................................................................... 572.1.1. Biyometanizasyon Sisteminde Yemekhane Atklar ile Yaplan Artma almalar ... 57

2.1.1.1. Biyometanizasyon Sisteminin letmeye Alnmas ............................................. 572.1.1.2. letme Koullar ................................................................................................. 582.1.1.3. Biyometanizasyon Sisteminin Performans Deerlendirmesi .............................. 582.1.1.4. p tc ve Hamurlatrc .......................................................................... 592.1.1.5. Fermentasyon Reaktr (Fermentr) ................................................................. 602.1.1.6. rtc ............................................................................................................. 662.1.1.7. Genel Deerlendirme.......................................................................................... 70

2.1.2. Hal At ile Yaplan Artma almalar ...................................................................... 712.1.2.1. Biyometanizasyon Sisteminin letmeye Alnmas ............................................. 71

2.1.2.2. Biyometanizasyon Sisteminin letme Koullar ve Performans Deerlendirmesi74

2.1.2.3. p tc ve Hamurlatrc .......................................................................... 752.1.2.4. Fermentasyon Reaktr (Fermentr) ................................................................. 752.1.2.5. rtc ............................................................................................................. 832.1.2.6. Genel Deerlendirme.......................................................................................... 90

2.1.3. Hal At ve Evsel Atksu Artma amurlarnn BirlikteArtlmas almalar............ 982.1.3.1. Pilot Tesis almalar ........................................................................................ 982.1.3.2. Laboratuvar lekli almalar......................................................................... 112

2.1.4. Ardk Kesikli Reaktr (AKR) Sistemi almalar ................................................... 1242.1.4.1. Tam lekli Ardk Kesikli Reaktr Sistemi ..................................................... 1242.1.4.2. Pilot lekli Ardk Kesikli Reaktr (AKR) Sistemi .......................................... 1272.1.4.3. Deneysel Sonular............................................................................................ 128

2.1.5. Ardk Kesikli Reaktr amurunun Havasz rtlebilirliinin ncelenmesi .......... 1402.1.5.1. Giri................................................................................................................... 1402.1.5.2. Materyal ve Yntem .......................................................................................... 1402.1.5.3. Bulgular ve Deerlendirmeler........................................................................... 1432.1.5.4. Sonu ve neriler............................................................................................. 146

2.1.6. Evsel Atksularn Doal Ortam Scaklklarnda Havasz amur Yatakl Reaktr(HYR) Sistemi ile Artm almalar .................................................................................... 147

2.1.6.1. Materyal Ve Yntem ......................................................................................... 1482.1.6.2. Bulgular Ve Deerlendirmeler........................................................................... 153


3/339

II

2.1.6.3. Sonular Ve neriler........................................................................................ 1632.2. Kinetik ve Stokiometrik Parametrelerin Belirlenmesi ..................................................... 165

2.2.1. Biyolojik Metan Potansiyeli Testi (BMP) almalar ................................................ 1652.2.2. Yemekhane Atklarnn Anaerobik Artma Kinetiinin Laboratuar lekli almalarlaBelirlenmesi .............................................................................................................................. 172

2.2.2.1. Kinetik Verilerin Deerlendirilmesi .................................................................... 1802.3. Mikrobiyolojik almalar............................................................................................... 1882.3.1. Molekler Teknikler................................................................................................... 188Materyal ve Metod ................................................................................................................... 1932.3.2. Yemekhane Atklarnn ift Kademeli Havasz Ortamda Artmndaki PopulasyonDinamikleri ............................................................................................................................... 1962.3.3. Hal Atklarnn ift Kademeli Havasz Ortamda Artmndaki Populasyon Dinamikleri

204BLM 3. PAKET 3: MODELLEME ALIMALARI............................................................. 213

3.1. Aerobik amur Modeli (ASM1) ve Anaerobik Bozunma Modeli (ADM1) ...................... 2133.1.1. ADM1 Modeli ............................................................................................................. 213

3.1.1.1. ADM1 Modelinde Kullanlan Birimler, Terminoloji ve Deikenler ................... 2143.1.1.2. Dinamik Durum Deikenleri ............................................................................ 2153.1.1.3. ADM1 Modelinde Yer Alan Biyokimyasal Proseslerin Yaps ........................... 2173.1.1.4. Model Matrisi ..................................................................................................... 2173.1.1.5. Disintegrasyon ve Hidroliz ................................................................................ 2233.1.1.6. Organik Asit Oluumu (Asidojenesis) ............................................................... 2243.1.1.7. Monosakkaritlerden Organik Asit Oluumu ...................................................... 2243.1.1.8. Aminoasitlerden Organik As it Oluumu ............................................................ 2253.1.1.9. Hidrojen retimi, Kullanm (Anaerobik Oksidasyon (Asetojenesis) ve HidrojenKullanm Sonucu Metan Oluumu (Metanojenesis))........................................................... 2253.1.1.10. Asetat Kullanm Sonucu Metan Oluumu (Asetiklastik Metanojenesis) .......... 2273.1.1.11. nhibisyon ve Toksisite...................................................................................... 2283.1.1.12. Scaklk Etkisi.................................................................................................... 2313.1.1.13. Fizikokimyasal Prosesler .................................................................................. 2313.1.1.14. Scakln Fizikokimyasal Parametrelere Etkisi ................................................ 2353.1.1.15. Modelde Kullanlan Parametreler..................................................................... 236

3.1.2. Aktif amur Modeli No.1 (Activated Sludge Model No.1, ASM1).............................. 2373.1.2.1. Aktif amur Modeli No.1 (ASM1)deki Durum Deikenleri ............................. 2403.1.2.2. Dinamik Prosesler ............................................................................................. 2423.1.2.3. Model Parametreleri.......................................................................................... 2483.1.2.4. ASM1 Modelinin Kstlar .................................................................................. 250

3.1.3. ASM1 veADM1 Modellerinin Birletirilmesi .............................................................. 2513.2. Biyometanizasyon Pilot Tesisi iin Modelleme almalar........................................... 252

3.2.1. Yemekhane Atklar ile Yrtlen Havasz Modelleme almalar .......................... 2533.2.2. Hal Atklar ile Yrtlen Havasz Modelleme almalar........................................ 2563.2.3. HalAtklar ve Artma Tesisi amuru ile Yrtlen Havasz Modelleme almalar259

3.3. Haval Artma Modelleme almalar ........................................................................... 2623.3.1. Model Bazl Optimum letme Stratejisinin Belirlenmesi ........................................... 2623.3.2. Ardk Kesikli Reaktr Sisteminin Modellenmesi ..................................................... 263

3.3.2.1. Giri................................................................................................................... 2633.3.2.2. letme Bilgileri .................................................................................................. 2633.3.2.3. Simulasyon Yaklam ...................................................................................... 2643.3.2.4. Giri Atksu Karakterizasyonu........................................................................... 2653.3.2.5. Modelleme Sonular ........................................................................................ 266

BLM 4. PAKET 4: TAM LEKL TESS N FZBLTE ALIMASI.......................... 2714.1. Kentsel Atksu Artma Tesisi (AAT) ............................................................................... 271

4.1.1. Kentsel AAT lk Yatrm Maliyeti ................................................................................ 2724.1.2. Kentsel AAT letme/Bakm Maliyeti ......................................................................... 272


4/339

III

4.1.3. Edeer Nfuslar 100.000 1.000.000 Kii Aralnda Deien ehirler in AATMaliyet Analizi .......................................................................................................................... 273

4.2. Biyometan Tesisi ............................................................................................................ 2754.2.1. Proses Tasarmna Esas Veriler ve Temel Ktle Dengesi Hesaplar........................ 275

4.2.1.1. Tesiste Artlacak amur ve Atk Miktarlar ...................................................... 275

4.2.2. Biyometan Tesisi Atk Akm ve Temel Ktle Dengesi Hesaplar.............................. 2764.2.3. Biyometan Reaktr (rtc) zerinde TKM ktle dengesi .................................. 2774.3. Biyometan Enerjisi Geri Kazanm ................................................................................. 2794.4. Biyometan Tesisi Maliyet Analizi ................................................................................... 281

4.4.1. lk Yatrm Maliyeti ..................................................................................................... 2814.4.2. letme ve Bakm Maliyeti.......................................................................................... 284

4.5. Edeer Nfuslar 100.000 1.000.000 Kii Aralnda Deien ehirler in EntegreBiyometan Tesisi Maliyet Analizi ................................................................................................. 2844.6. Biyogazn Ara Yakt Olarak Kullanm ......................................................................... 285

4.6.1. Mevcut durum ve uygulamalar .................................................................................. 2854.6.2. 100000 ENli bir ehir iin Entegre Biyometan Tesisinde retilen Biyogazn AraYakt Olarak Kullanm ............................................................................................................ 287

4.7. Fizibilite iin Yrtlen Havasz Modelleme almalar ............................................... 288BLM 5. PAKET 5: SONULAR ve DEERLENDRME................................................... 293

5.1. Sonu ve neriler.......................................................................................................... 2935.2. Projeden Elde Edilen Yaynlar ve Tezler....................................................................... 295

5.2.1. Lisans Tezleri ............................................................................................................ 2955.2.2. Yksek Lisans Tezleri................................................................................................ 296

KAYNAKLAR.303EK D.1.316EK D.2.318EK D.3.320EK D.4.322


5/339

IV

TABLO LSTES

Tablo 1. Yksek hzl havasz sistemlerde evsel atksu artmnn faydalar ve kstlar (Elmitwalli,2000) ................................................................................................................................................... 3Tablo 2. Evsel atksularn pilot ve gerek lekli HYR uygulamalar ............................................... 5

Tablo 3. Trkiyede balca byk ehirler iin evsel kat atk bileimi (%, arlk) .......................... 11Tablo 4. Kat Atk Ana Plan Projesinde belirlenen birim atk retimi (MMKO, 2006) ..................... 13Tablo 5. Kentsel kat atk karakterizasyonu ...................................................................................... 14Tablo 6. ABD evsel kat atk karakterizasyonu (TCHOBANOGLOUS ve di., 1993) ....................... 14Tablo 7. stanbul ve Antalya Bykehir Belediyeleri kat atk bileenlerinin dalm (MMKO, 2006)........................................................................................................................................................... 15Tablo 8. Kat atn ayrmn gerekletiren mekanik ayrma tesislerinin zellikleri .......................... 16Tablo 9. n artma tesislerinde ayrlan MA-EOKAnn zellikleri...................................................... 16Tablo 10. Farkl almalarda KA-EOKA ve AT-EOKA bulunmu zellikler.................................... 17Tablo 11. Farkl EOKA trlerinden elde edilebilecek maksimum metan ve biyogaz verimi .............. 17Tablo 12. almalarda kullanlan evsel organik kat atk trlerinin zellikleri .................................. 18Tablo 13. alma sresince yrtlen iletme artlar ve elde edilen sonular.............................. 19Tablo 14. Farkl EOKA trlerinin mezofilik anaerobik artm ile elde edilen veriler .......................... 20Tablo 15. Anaerobik rtme prosesleri iin tasarm ve iletme koullar ........................................ 22Tablo 16. Valorga prosesinde havasz kompostlatrma reaktr karakteristikleri........................... 29Tablo 17. Farkl evsel organik kat atk trlerinin azot ierii ............................................................ 39Tablo 18. Seenek I iin hesaplanan iletme parametreleri ............................................................. 41Tablo 19. Seenek I ve Seenek IInin karlatrlmas ................................................................... 43Tablo 20. Trkiyede organik atklardan geri kazanlabilecek enerji potansiyeli (2005 yl itibaryla) 45Tablo 21. Danimarkada bulunan biyogaz tesisleri ve retimi, 2002................................................. 47Tablo 22. Danimarkada bulunan biyogaz tesislerindeki potansiyel ve gerek retimler ilehedeflenen deerler.......................................................................................................................... 47Tablo 23. svirede kurulu tam kapasiteli biyogaz tesislerinin 2004 yl iletme verileri................... 49Tablo 24. Evsel kat atklarn organik ksmndan elde edilen biyogazn tipik bileimi (MATA-ALVAREZ, 2003) ............................................................................................................................... 50Tablo 25: A amurunun alnd Tuzla AAT amur rtcsnn iletme parametreleri............. 57Tablo 26: A amurunun alnd Tuzla AATAnaerobik amur rtme nitesindeki

Younlatrc, Birincil ve kincil Tank Sonras amurun zellikleri.................................................. 58Tablo 27.letme parametreleri ......................................................................................................... 58Tablo 28. Biyometanizasyon sisteminin I. Dnem performans deerlendirmesi .............................. 59Tablo 29. Biyometanizasyon sisteminin II. Dnem performans deerlendirmesi ............................. 59Tablo 30. Biyometanizasyon sisteminin III. Dnem performans deerlendirmesi ............................ 59Tablo 31. A amuru zellikleri ........................................................................................................ 72Tablo 32. letme parametreleri ........................................................................................................ 74Tablo 33. Biyometanizasyon sisteminin genel performans deerlendirmesi .................................... 75Tablo 34. Sisteme beslenen atn karakterizasyonu ....................................................................... 75Tablo 35. Hal at ve youn aktif amurun zelikleri ....................................................................... 98Tablo 36. letme parametreleri ........................................................................................................ 98Tablo 37. Biyometanizasyon sisteminin genel performans deerlendirmesi .................................... 99Tablo 38. Sisteme beslenen atn karakterizasyonu ....................................................................... 99

Tablo 39. Fermentasyon reaktr iletme artlar .......................................................................... 114Tablo 40. Fermentasyon reaktrnde elde edilen veriler iin ortalama ve standart sapma deerleri......................................................................................................................................................... 114Tablo 41. rtc ortalama iletme parametreleri ........................................................................ 119Tablo 42. rtcde elde edilen veriler iin ortalama ve standart sapma deerleri ..................... 120Tablo 43. Durusu Ardk Kesikli Reaktr Tasarm ve letme Verileri ........................................... 126Tablo 44. Durusu Atksu Artma Tesisi giri ve k parametreleri ................................................ 126Tablo 45. Durusu Ardk Kesikli Reaktr Tasarm ve letme Verileri ........................................... 126Tablo 46. Tasarma esas atksu karakterizasyonu ......................................................................... 127


6/339

V

Tablo 47. Tasarmda kullanlan kinetik katsaylar........................................................................... 127Tablo 48: AKR sistemi tasarm zeti ............................................................................................... 128Tablo 49. Konvansiyonel giri atksuyu karakterizasyonu .............................................................. 129Tablo 50. Konvansiyonel giri atksuyu karakterizasyonu .............................................................. 131Tablo 51. Artma k Atksu Karakterizasyonu ........................................................................... 136

Tablo 52. OTH ile ilgili atksu zellikleri........................................................................................... 138Tablo 53. A amurunun karakterizasyonu (Numune alma tarihi: Nisan 2009)............................. 142Tablo 54. Substrat (%95 AKR amuru+%5 a) karakterizasyonu ................................................. 142Tablo 55. UYAdan kaynaklanan KOzkonsantrasyonlar ............................................................ 145Tablo 56. HYRye beslenen evsel atksu karakterizasyonu ......................................................... 149Tablo 57. almada gerekletirilen analizler ve lm sklklar.................................................. 152Tablo 58. HYR giri ve knda llen azot konsantrasyonlar ................................................ 159Tablo 59. HYR giri ve knda llen fosfor konsantrasyonlar .............................................. 160Tablo 60. almada kullanlan yemekhane at ve artma amurunun zellikleri ........................ 165Tablo 61. Yemekhane at, artma amuru ve TUKM baznda 50:50 kartrlm yemek at amurkarm iin biyokimyasal metan retimi potansiyeli ...................................................................... 166Tablo 62. ncelenen atk trleri iin zamana kar llen gaz bileimi .......................................... 168Tablo 63. pH kontroll ve pH kontrolsz artlarda yrtlen hidroliz ve fermentasyon almalarndakullanlan a amurlarnn karakterizasyonu .................................................................................. 174Tablo 64. pH kontroll rtme almasnda kullanlan a amurlarnn karakterizasyonu ......... 174Tablo 65. pH kontrolsz hidroliz ve fermentasyonda substrat karakterizasyonu............................ 175Tablo 66. pH kontroll rtmede substrat karakterizasyonu......................................................... 175Tablo 67. pH kontroll hidroliz ve fermentasyonda substrat karakterizasyonu............................... 175Tablo 68. Anaerobik ortam zeltisinin bileimi .............................................................................. 177Tablo 69. Reaktrlerden numune alma sklklar ............................................................................ 179Tablo 70. pH kontrolsz hidrolizde gzlenen kinetik katsaylar ...................................................... 184Tablo 71. pH kontroll hidrolizde gzlenen kinetik katsaylar......................................................... 186Tablo 72. Sitokiyometrik katsaylar................................................................................................. 214Tablo 73. Denge katsaylar ve sabitleri .......................................................................................... 215Tablo 74. Kinetik parametreler ve hz sabitleri ................................................................................ 215Tablo 75: Dinamik hal deikenleri ve cebirsel deikenler........................................................... 215Tablo 76: Dinamik durum deikenlerinin karakteristikleri.............................................................. 216

Tablo 77: znm haldeki kirleticiler iin biyokimyasal hz katsaylar ve kinetik hz denklemleri(i=1-12, j=1-19) ................................................................................................................................ 220Tablo 78: Partikler haldeki kirleticiler iin biyokimyasal hz katsaylar ve kinetik hz denklemleri(i=13-24, j=1-19) .............................................................................................................................. 221Tablo 79. Farkl organik atklara ait literatrde bulunan hidroliz katsaylar.................................... 224Tablo 80. Glikoz paralanmas sonucu oluan rnler................................................................... 225Tablo 81. Ya asitlerini oksitleyen mikroorganizmalar iin reaksiyonlarn termodinamii .............. 226Tablo 82. Asetiklastik Metanojen trlerinin kinetik zellikleri .......................................................... 227Tablo 83. nhibisyon formlar ........................................................................................................... 230Tablo 84. Asit baz denge sabitleri ................................................................................................... 232Tablo 85. Sv-gaz transferi reaksiyonlar iin sv faz hz katsaylar (i,j) ve kinetik hz ifadeleri (j)......................................................................................................................................................... 234Tablo 86. Sv-gaz transferi parametre deerleri ............................................................................ 234

Tablo 87. ADM1de kullanlmas nerilen sitokiyometrik parametreler ve deikenlikleri .............. 236Tablo 88.ADM1de kullanlmas nerilen kinetik parametrelerin deerleri, hassaslklar vedeikenlikleri .................................................................................................................................. 237Tablo 89: ASM1in matris gsterimi (Henze ve di., 1987)............................................................. 239Tablo 90. ASM1in nerilen parametre seti (HENZE ve di., 1987) ............................................... 250Tablo 91. ASM1 ve ADM1de kullanlan durum deikenlerinin birimleri ....................................... 252Tablo 92.Yemekhane atklar iin karakterizasyon deerleri .......................................................... 254Tablo 93. Yemekhane atklar iin kabul edilen karakterizasyon deerleri ..................................... 254Tablo 94. Model bazl KO karakterizasyonu .................................................................................. 254


7/339

VI

Tablo 95. Model sonular ve gerek verilerin karlatrlmas ...................................................... 256Tablo 96. Yemekhane atklar iin karakterizasyon deerleri ......................................................... 257Tablo 97. Hal atklar iin kabul edilen karakterizasyon deerleri ................................................... 257Tablo 98. Model bazl KO karakterizasyonu .................................................................................. 257Tablo 99. Model sonular ve gerek verilerin karlatrlmas ...................................................... 259

Tablo 100. Hal atklar ve artma tesisi amuru karm iin kabul edilen karakterizasyon deerleri......................................................................................................................................................... 260Tablo 101. Hal atklar ve artma tesisi amuru karm iin kabul edilen model bazlkarakterizasyona gre toplam KOnin dalm .............................................................................. 260Tablo 102. Model sonular ve gerek verilerin karlatrlmas .................................................... 261Tablo 103. Model bazl atksu karakterizasyonu (Insel, 2004) ........................................................ 262Tablo 104: AKR sistemi alma dzeni* ........................................................................................ 262Tablo 105: Model simlasyon sonular .......................................................................................... 263Tablo 106. AKR sistemine ait iletme parametreleri ...................................................................... 264Tablo 107. AKR sistemine ait evrim sreleri ve periyotlar............................................................ 264Tablo 108. Girite konvansiyonel atksu karakterizyonu ................................................................. 265Tablo 109. Giri Atksuyunda KO Fraksiyonlar ............................................................................. 266Tablo 110. Giri Atksuyundaki Besi Maddesi Fraksiyonlar ........................................................... 266Tablo 111. AKR k kalitesinin modellenmesi ............................................................................. 267Tablo 112. Reaktr ii biyoktle kompozisyonu .............................................................................. 270Tablo 113. Atksu artma tesisi tasarmna esas yk ve konsantrasyonlar..................................... 271Tablo 114. Atksu artma tesisi tasarm zeti .................................................................................. 271Tablo 115. Farkl edeer nfuslar iin birim maliyet deerleri ...................................................... 274Tablo 116. Kentsel AATleri (C, N, P giderimli aktif amur sistemi) ortalama maliyet tahminleri(100.000 1.000.000 EN) ............................................................................................................... 274Tablo 117. Kentsel AATlerde olumas beklenen tipik birincil ve fazla biyolojik amur miktarlar . 275Tablo 118. Farkl O-KKAnn tipik zellikleri (Parantez ii deerler ortalamalar gstermektedir) .. 276Tablo 119. Kentsel AAT ile birlikte kurulacak Entegre Biyometan Tesislerinden geri kazanlabilecekelektrik enerjisi deerleri (2010 yl itibariyle) .................................................................................. 280Tablo 120. 10.000 BBH at (~ 200.000 ENli ehir AAT birincil amuru + O-KKA) artma kapasiteliBiyometan Tesisi ilk yatrm maliyeti ana bileenleri ....................................................................... 282Tablo 121. EBMT Kapasite (EN)Birim Maliyet Deiim likisi ................................................... 285

Tablo 122. 100.0001.000.000 ENli ehirler iin nerilen EBMT maliyet tahminleri ................... 285Tablo 123. Biyogazn ara yakt olarak kullanlmakta olduu ehirler (Landahl ve Plombin, 2004)......................................................................................................................................................... 286Tablo 124. Ara (otomobil) yakt olarak kullanlacak artlm biyogaz iin kalite standard (sveStandard SS No: 155438) ........................................................................................................... 287Tablo 125. retilen Biyogazn Dizel Kamyon/Otobs Yaktve Benzin Edeeri (100000 EN ehiriin Birincil amur (60 g TKM/EN.gn) ve O-KKA (50100 g TKM/EN.gn) Biyometan Tesisi ... 288Tablo 126. Atksu artma tesisis ham atksu giri zellikleri............................................................ 289Tablo 127. Kentsel atksu artma tesisi tasarm verileri .................................................................. 290Tablo 128. Entegre biyometan tesisi tasarm verileri ...................................................................... 290Tablo 129. ADM1 bazl atk karakterizasyonu ................................................................................ 291


8/339

VII

EKL LSTES

ekil 1. Laboratuvar lekli AKR emas ............................................................................................ 9ekil 2.Entegre atk ynetimi akm diyagram .................................................................................. 13ekil 3. Kompost prosesine uygun sbstrat hazrlayan karmak bir ayrma tesisinin akm emas 16

ekil 4. Kat atklarn anaerobik artmnda kullanlan balca prosesler.......................................... 21ekil 5. Tek kademeli havasz slak tip reaktr sistemi (Waasa Prosesi) ......................................... 23ekil 6. Tek kademeli havasz kuru tip reaktr tasarmlar (A. Dranco tipi, B. Kompogas tipleri, C.Valorga tipi) ....................................................................................................................................... 26ekil 7.Brecht (Belika)daki DRANCO tesisi akm emas ............................................................. 27ekil 8. KOMPOGAS prosesi akm emas ...................................................................................... 28ekil 9. Kuru ve slak tip proseslerin kurulu kapasitelerinin geliim .................................................. 30ekil 10. Partikl boyutu kltlm ( 1mm) ve %12 KMye seyreltilmi KA-EOKAyauygulanlabilen iki kademeli slak-slak piston akml sistem ............................................................ 32ekil 11. kinci kademenin biyofiltre trnde tasarland ift kademeli slak-slak tip proses (BTAprosesi), (Hidroliz olmayan kat madde ikinci reaktre gnderilmez) ............................................... 34ekil 12. Farkl doldur-boalt reaktrlerde sznt suyu geri devir seenekleri .................................. 35ekil 13. Mezofilik ve termofilik kurulu reaktr kapasitelerinin yllara gre mukayesesi (De Baere,2005) ................................................................................................................................................. 37ekil 14.EOKA ile birlikte artmann prensibi ................................................................................... 38ekil 15. Seenek Ie ait akm emas ve toplam ktle dengesi ....................................................... 42ekil 16. Seenek IIye ait akm emas ve toplam ktle dengesi .................................................... 43ekil 17. Evsel atksuyun, artma amurlarnn ve organik kat atn artmnn tam entegrasyonunugsteren entegre biyometan tesisi akm emas............................................................................... 46ekil 18. Evsel kat atklarn organik ksmnn aerobik ve anaerobik biyolojik artm proseslerininmukayesesi ....................................................................................................................................... 48ekil 19.Biyometanizasyon sisteminin proses akm diyagram......................................................... 52ekil 20. Pilot fermentasyon reaktr imalat .................................................................................... 52ekil 21. Pilot rtc imalat .......................................................................................................... 53ekil 22. Pilot ardk kesikli reaktr.................................................................................................. 53ekil 23. Pilot biyometanizasyon sisteminin dardan grnm .................................................... 54ekil 24. Pilot ardk kesikli reaktrn dardan grnm ............................................................ 54

ekil 25. Pilot HYR sistemi ............................................................................................................. 55ekil 26. Pilot biyometanizasyon tesisi ............................................................................................. 55ekil 27. Pilot rtc reaktr......................................................................................................... 56ekil 28. Pilot AKR sistemi ................................................................................................................ 56ekil 29. Fermentr giri-k TKM deerleri ................................................................................... 60ekil 30. Fermentr giri-k TUKM deerleri ................................................................................ 61ekil 31. Fermentr giri-k toplam KO deerleri % TKM deerleri ............................................ 61ekil 32. Fermentr giri-k znm KO ve % TKM deerleri ................................................. 62ekil 33. Hamurlatrc, fermentr ve rtcde KO edeeri cinsinden Uucu Ya Asidi (UYA)konsantrasyonlar .............................................................................................................................. 63ekil 34.Fermentr pH deerleri ....................................................................................................... 64ekil 35. Fermentr giri-k TKN deerleri ................................................................................... 64ekil 36.Fermentr giri-k amonyak deerleri ............................................................................. 65

ekil37. Fermentr giri-k toplam fosfor deerleri...................................................................... 65ekil 38. rtc giri-k TKM deerleri ..................................................................................... 66ekil 39. rtc giri-k TUKM deerleri .................................................................................. 67ekil 40. rtc giri-k toplam KO deerleri .......................................................................... 67ekil 41. rtc giri-k znm KO deerleri ..................................................................... 68ekil 42. rtc pH deerleri ........................................................................................................ 68ekil 43. rtc giri-k TKN deerleri ..................................................................................... 69ekil 44. rtc giri-k amonyak deerleri .............................................................................. 69ekil 45. rtc giri-k toplam fosfor deerleri........................................................................ 70


9/339

VIII

ekil 46. Tesis giriinden kna kadar tm sistemdeki toplam KO deiimi ................................ 71ekil 47. Tesis giriinden kna kadar tm sistemdeki znm KO deiimi ........................... 71ekil 48. stanbul Sebze Meyve Halinden alnan hal atklar........................................................ 73ekil 49. stanbul Sebze Meyve Halinden alnan atklar............................................................... 73ekil 50. Pilot biyometanizasyon tesisine beslenen hal at............................................................ 74

ekil 51. Fermentr giri-k TKM deerleri ................................................................................... 76ekil 52. Fermentr giri-k TUKM deerleri ................................................................................ 76ekil 53. Fermentr giri-k toplam KO konsantrasyonlar .......................................................... 77ekil 54. Fermentr giri-k znm KO konsantrasyonlar .................................................... 77ekil 55. Hamurlatrc, fermentr ve rtcde KO edeeri cinsinden Uucu Ya Asidi (UYA)konsantrasyonlar .............................................................................................................................. 78ekil 56. Hamurlatrc, fermentr ve rtcde UYA (KO) / znm KO oranlar ................. 78ekil 57. Fermentr giri ve kndaasetik asit konsantrasyonlar ............................................... 79ekil 58. Fermentr giri ve knda propiyonik asit konsantrasyonlar ........................................ 79ekil 59. Fermentr giri ve knda btirik asit konsantrasyonlar ............................................... 80ekil 60. Fermentr giri ve knda valerik asit konsantrasyonlar .............................................. 80ekil 61.Fermentr pH deerleri ....................................................................................................... 81ekil 62.Fermentr scaklk deerleri ................................................................................................ 81ekil 63. Fermentr giri-k TKN konsantrasyonlar..................................................................... 82ekil 64. Fermentr giri-k amonyak konsantrasyonlar ............................................................. 82ekil 65. Fermentr giriinde ve knda toplam fosfor konsantrasyonu ........................................ 83ekil 66. rtc giri-k TKM deerleri ..................................................................................... 84ekil 67. rtc giri-k TUKM deerleri .................................................................................. 85ekil 68. rtc giri-k toplam KO konsantrasyonlar ............................................................ 85ekil 69. rtc giri-k znm KO konsantrasyonlar ...................................................... 86ekil 70. rtcde retilen gnlk biyogaz miktarnn organik ykleme hzna gre deiimi ..... 87ekil 71. rtc pH deerleri ........................................................................................................ 88ekil 72. rtc scaklk deerleri ................................................................................................. 88ekil 73. rtc giri-k TKN konsantrasyonlar ....................................................................... 89ekil 74. rtc giri-k amonyak konsantrasyonlar ............................................................... 89ekil 75. rtc giri-k toplam fosfor konsantrasyonlar ......................................................... 90ekil 76. Tesis giriinden kna kadar tm sistemdeki toplam KO deiimi ................................ 91

ekil 77. Tesis giriinden kna kadar tm sistemdeki znm KO deiimi ........................... 91ekil 78. Fermentr ve rtc amurunun geici olarak depoland tanklar............................... 92ekil 79. Fermentr sirklasyon ve by-pas hatt ............................................................................... 93ekil 80. rtc sirklasyon ve by-pas hatt ................................................................................... 93ekil 81. rtcye yerletiren mekanik kartrc ......................................................................... 94ekil 82. rtc ierisine yerletirilen mekanik kartrc ve stc .............................................. 95ekil 83. Mekanik kartrc .............................................................................................................. 96ekil 84. rtc ierisine yerletirilen yksek kapasiteli elektrikli stc (10 kW) ......................... 97ekil 85. Fermentr giri-k TKM deerleri ................................................................................. 100ekil 86. Fermentr giri-k TUKM deerleri .............................................................................. 100ekil 87. Fermentr giri-k toplam KO konsantrasyonlar ........................................................ 101ekil 88. Fermentr giri-k znm KO konsantrasyonlar .................................................. 101ekil 89. Hamurlatrc, fermentr ve rtcde KO edeeri cinsinden Uucu Ya Asidi (UYA)

konsantrasyonlar ............................................................................................................................ 102ekil 90. Hamurlatrc, fermentr ve rtcde UYA (KO) / znm KO oranlar ............... 102ekil 91. Fermentr giri ve knda asetik asit konsantrasyonlar ............................................. 103ekil 92. Fermentr giri ve knda propiyonik asit konsantrasyonlar ...................................... 103ekil 93. Fermentr giri ve knda btirik asit konsantrasyonlar ............................................. 104ekil 94. Fermentr giri ve knda valerik asit konsantrasyonlar ............................................ 104ekil 95.Fermentr pH deerleri ..................................................................................................... 105ekil 96. Fermentr giri-k TKN konsantrasyonlar ................................................................... 105ekil 97. Fermentr giri-k amonyak konsantrasyonlar ........................................................... 106


10/339

IX

ekil 98. Fermentr giriinde ve knda toplam fosfor konsantrasyonu...................................... 106ekil 99. rtc giri-k TKM deerleri ................................................................................... 107ekil 100. rtc giri-k TUKM deerleri .............................................................................. 107ekil 101. rtc giri-k toplam KO konsantrasyonlar ........................................................ 108ekil 102. rtc giri-k znm KO konsantrasyonlar .................................................. 108

ekil 103. rtc pH deerleri .................................................................................................... 109ekil 104. rtc giri-k TKN konsantrasyonlar ................................................................... 110ekil 105. rtc giri-k amonyak konsantrasyonlar ........................................................... 110ekil 106. Tesis giriinden kna kadar tm sistemdeki toplam KO deiimi ............................ 111ekil 107. Biyometanizasyon tesisinin farkl kademelerinde znm KO parametresinin deiimi......................................................................................................................................................... 112ekil 108. Laboratuar lekli almalarda kullanlan fermentasyon reaktr (Applicon BioConsoleADI 1025) ........................................................................................................................................ 113ekil 109. Fermentr giri-k TKM deerleri ............................................................................... 114ekil 110. Fermentr giri-k TUKM deerleri ............................................................................ 115ekil 111. Fermentr giri-k toplam KO konsantrasyonlar ...................................................... 115ekil 112. Fermentr giri-k znm KO konsantrasyonlar ................................................ 116ekil 113. Hamurlatrc, fermentr ve rtcde KO edeeri cinsinden Uucu Ya Asidi (UYA)konsantrasyonlar ............................................................................................................................ 116ekil 114. Fermentr giri ve knda asetik asit konsantrasyonlar ........................................... 117ekil 115. Fermentr giri ve knda propiyonik asit konsantrasyonlar .................................... 117ekil 116. Fermentr giri ve knda btirik asit konsantrasyonlar ........................................... 118ekil 117. Fermentr giri ve knda valerik asit konsantrasyonlar .......................................... 118ekil 118.Fermentr pH deerleri ................................................................................................... 119ekil 119. rtc giri-k TKM deerleri ................................................................................. 120ekil 120. rtc giri-k TUKM deerleri .............................................................................. 121ekil 121. rtc giri-k toplam KO konsantrasyonlar ........................................................ 121ekil 122. rtc giri-k znm KO konsantrasyonlar .................................................. 122ekil 123. rtc pH deerleri .................................................................................................... 122ekil 124. Tesis giriinden kna kadar tm sistemdeki toplam KO deiimi ............................ 123ekil 125. Tesis giriinden kna kadar tm sistemdeki znm KO deiimi....................... 124ekil 126. Durusu Ky Atksu Artma Tesisi Akm emas ........................................................... 125

ekil 127. Durusu Ardk Kesikli Reaktr Sistemi (a) havalandrma ve (b) dearj yaps ............. 125ekil 128. Giri atksuyunda KO deiimi ...................................................................................... 133ekil 129. Giri atksuyunda AKM ve UAKM deiimi .................................................................... 133ekil 130. Giri atksuyunda TKN, Amonyak ve TP deiimi ......................................................... 134ekil 131. Giri atksuyunda TKO/TKN ve TKO/TP deiimi ........................................................ 134ekil 132. AKR sisteminde AKM ve UAKM konsantrasyonu .......................................................... 135ekil 133. OTH profili (znm KO_27.02.2009) ...................................................................... 138ekil 134. OTH profili (Toplam KO_27.02.2009) ........................................................................... 139ekil 135. OTH profili (Toplam KO_20.04.2009) ........................................................................... 139ekil 136. Havasz tam karml reaktrn ematik grnm...................................................... 141ekil 137. AKM ve UAKM konsantrasyonlarnn zamanla deiimi ................................................ 143ekil 138. KOzve UYA konsantrasyonlarnn zamanla deiimi ................................................. 144ekil 139. UYAdan kaynaklanan KOzkonsantrasyonunun zamanla deiimi ........................... 145

ekil 140. pHn alma sresince deiimi ................................................................................... 146ekil 141. Pilot lekli HYR ......................................................................................................... 150ekil 142. Pilot lekli HYRnin ematik Grnm.................................................................... 150ekil 143. almada kullanlan gazmetre ...................................................................................... 153ekil 144. KOtopkonsantrasyonunun ve giderim veriminin zamanla deiimi ............................... 154ekil 145. KOz konsantrasyonunun ve giderim veriminin zamanla deiimi ............................... 154ekil 146. HYRde gzlenen pH deiimleri................................................................................ 156ekil 147. HYRde gzlenen alkalinite deiimleri ....................................................................... 156ekil 148. HYRde AKM konsantrasyonlarnn zamanla deiimi ................................................ 158


11/339

X

ekil 149. HYR boyunca biyoktledeki kat madde konsantrasyonlarnn deiimi..................... 162ekil 150. HYR boyunca biyoktledeki kat madde konsantrasyonlarnn deiimi (Numune almatarihi: 29 Mays 2009) ...................................................................................................................... 163ekil 151. Deney dzenei ............................................................................................................. 166ekil 152. ncelenen atklar iin eklenen TUKM bana retilen metan gaz .................................. 167

ekil 153. ncelenen atklar iin giderilen TUKM bana retilen metan gaz ................................. 167ekil 154. Yemekhane atklaryla yaplan BMP deneylerinde UYA konsantrasyonlar deiimi .... 168ekil 155. Artma amurlar ile yaplan BMP deneylerinde UYA konsantrasyonlar deiimi......... 169ekil 156. Yemekhane atklar ve amur karm ile yaplan BMP deneylerinde UYAkonsantrasyonlar deiimi.............................................................................................................. 169ekil 157. BMP deneylerinde pH deiimi ...................................................................................... 170ekil 158. BMP deneylerinde alkalinite konsantrasyonlar deiimi ............................................... 170ekil 159. BMP deneylerinde TUKM konsantrasyonlar deiimi ................................................... 171ekil 160. BMP deneylerinde KO konsantrasyonlar deiimi ....................................................... 171ekil 161. Hidroliz ve fermentasyon kademelerinin gerekletirildii deneysel dzenekten birgrnm .......................................................................................................................................... 178ekil 162. rtme kademesinin gerekletirildii deneysel dzenekten bir grnm .................. 178ekil 163.%2,5 kat madde konsantrasyonunda knn hesaplanmas............................................ 184ekil 164.%5 kat madde konsantrasyonunda knn hesaplanmas............................................... 184ekil 165.%1,5 kat madde konsantrasyonunda knn hesaplanmas............................................ 185ekil 166.%2,5 kat madde konsantrasyonunda knn hesaplanmas............................................ 185ekil 167. Ekosistemler iindeki mikrobiyal eitliliin anlalmas iin kullanlan teknikler........... 188ekil 168. Yemekhane atklaryla beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki arkepopulasyonunun DNAlarnn PZR reaksiyonu ile oaltlmas sonular ....................................... 198ekil 169. Yemekhane atklaryla beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki bakteripopulasyonunun DNAlarnn PZR reaksiyonu ile oaltlmas sonular ....................................... 198ekil 170.Yemekhane atklaryla beslenen fermentr reaktrndeki arke populasyonununa ait DNAparalarnn karlatrlmasndan elde edilen DGGE profili ........................................................... 199ekil 171. Yemekhane atklaryla beslenen fermentr reaktrlerndeki arke populasyonununa aitDNA paralarnn karlatrlmasndan elde edilen DGGE profili .................................................. 200ekil 172. Hal atklaryla beslenen rtc reaktrndeki bakteri populasyonununa ait DNAparalarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE profilleri ........................................................ 201

ekil 173. Hal atklaryla beslenen rtc reaktrndeki bakteri populasyonununa ait DNAparalarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE profilleri ........................................................ 202ekil 174. Yemekhane atklaryla beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki arkepopulasyonununa ait DNA paralarnn karlatrlmasndan elde edilen DGGE profill ................ 203ekil 175. Yemekhane atklaryla beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki bakteripopulasyonununa ait DNA paralarnn karlatrlmasndan elde edilen DGGE profilli ............... 204ekil 176. Sebze atklarklarylaa beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki arkepopulasyonunun DNAlarnn PZR reaksiyonu ile oaltlmas sonular ....................................... 206ekil 177. Sebze atklarklarylaa beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki bakteripopulasyonunun DNAlarnn PZR reaksiyonu ile oaltlmas sonular ....................................... 206ekil 178. Hal atklaryla beslenen fermentr reaktrndeki bakteri populasyonununa ait DNAparalarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE profilleri ........................................................ 207ekil 179.Hal atklaryla beslenen fermentr reaktrndeki arke populasyonununa ait DNA

paralarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE profilleri ........................................................ 208ekil 180. Hal atklaryla beslenen rtc reaktrndeki bakteri populasyonununa ait DNAparalarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE profilleri ........................................................ 209ekil 181.Hal atklaryla beslenen rtc reaktrndeki arke populasyonununa ait DNAparalarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE profilleri ........................................................ 210ekil 182. Hal atklaryla beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki arke populasyonununDNA paralarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE profilli................................................... 211ekil 183. Hal atklaryla beslenen fermentr ve rtc reaktrlerindeki bakteri populasyonununaait DNA paralarnn karlatrlmasndan elde edilen DGJE ........................................................ 212


12/339

XI

ekil 184: ADM1 modelinde kullanlan KO akm emas.............................................................. 214ekil 185. Metanojenesis ve dier anaerobik reaksiyonlar iin termodinamik verimler.................. 227ekil 186. Sakrofilik (psychrophilic), mezofilik (mesophilic) ve termofilik (thermophilic) metanbakterileri iin scakla bal byme hz deiimi ....................................................................... 231ekil 187: ASM1deki KO bilenleri ve durum deikenleri ........................................................... 240

ekil 188: ASM1deki azot bileenleri ve durum deikenleri ......................................................... 241ekil 189. pHnn nitrifikasyon hzna olan etkisi ............................................................................. 246ekil 190. pH iin simlasyon sonular.......................................................................................... 255ekil 191. znm KO iin simlasyon sonular...................................................................... 255ekil 192. Biyogaz iin simlasyon sonular ................................................................................. 256ekil 193. pH iin simlasyon sonular.......................................................................................... 258ekil 194. znm KO iin simlasyon sonular...................................................................... 258ekil 195. Biyogaz iin simlasyon sonular ................................................................................. 259ekil 196. pH iin simlasyon sonular.......................................................................................... 260ekil 197. znm KO iin simlasyon sonular...................................................................... 261ekil 198. Biyogaz iin simlasyon sonular ................................................................................. 261ekil 199: AKR dzenine ait simulasyon akm emas ................................................................... 263ekil 200. AKR sistemi simulasyon akm emas ........................................................................... 265ekil 201. AKR hacminin gn iindeki deiimi .............................................................................. 267ekil 202. evrim ii azot (amonyak ve nitrat) fraksiyonlar ........................................................... 268ekil 203. evrim ii znm oksijen konsantrasyonlar ............................................................ 268ekil 204. evrim ii fosfor konsantrasyonlar ................................................................................ 269ekil 205. evrim ii k AKM kosantrasyonlar........................................................................... 269ekil 206.Kentsel AAT ve Entegre Biyometan Tesisi Proses Akm emas.................................. 273ekil 207. Tasarlanan Biyometan Tesisi Hamurlatrc nitesine giren kan akmlar.............. 276ekil 208. Biyometan Reaktr (Anaerobik rtc) zerinde kat madde ktle dengesi ........... 278ekil 209. Biyometan Reaktr (Anaerobik rtc) zerinde kat madde ktle dengesi ........... 279ekil 210. Suluova (Amasya) Besi OSBde 10.000 Bykba Hayvan (BBH) atn artmak zeretasarlanan Merkezi Biyometan Tesisi akm emas ........................................................................ 282ekil 211. Entegre biyometan tesisi n artma aamas ................................................................. 283ekil 212. Ar tatlardan (kg/10 km) CO2emisyon deerleri (SBG: Sktrlm biyogaz, SDG:Sktrlm doal gaz) (Lens ve di., 2004) ................................................................................... 287

ekil 213. Modelleme almasnda esas alnan artma emas .................................................... 289ekil 214. Simulasyon sonucu tahmin edilen biyoz miktar ............................................................ 291ekil 215. Simulasyon sonucu tahmin edilen atksu artma tesisi k azot konsantrasyonu ........ 292


13/339

1

Giri

Evsel Atksular ve Organik Kat Atklarn Birlikte Artm Yoluyla Yenilenebilir Enerji (Biyometan)Geri Kazanm Teknolojilerinin Aratrlmas Projesi (Proje No: 105G024) evre ve Orman Bakanlevre Ynetimi Genel Mdrl iin T evre Mhendislii Blm tarafndan yrtlen

TBTAK 1007 projesidir. Projeye stanbul Bykehir Belediyesi (BB) STA A.. de destekvermektedir.

Proje kapsamndaki aratrmalarn pilot tesis sisteminde yrtlmesi planlanmtr. Evsel atksularlakentsel kat atklarn organik ksmnn birlikte artlaca pilot tesise balca iki ana atksu/atk akmbeslenecektir. Evsel atksu akmna havasz n artma ve/veya ardk kesikli reaktr (AKR) ile ileribiyolojik artma; evsel organik kat atk akmna ise n artma ve fermentasyon ile AKRden atlanamurla birlikte biyometan retimini hedefleyen havasz artma uygulanacaktr.

Bu raporun 1. Blmnde Paketi 1: Hazrlk almalar kapsamnda yaplan literatr aratrmasve pilot tesis tasarm imalat almalar sunulmutur.

Blm 2de Paketi 2: Deneysel almalar kapsamnda pilot tesiste farkl atk trleri iin elde

edilen alma sonular, laboratuvar lekli alma sonular ve mikrobiyolojik almalarsunulmutur.

3. Blmde Paketi 3: Modelleme almalar kapsamnda, haval ve havasz artma prosesleriiin kullanlan Aktif amur Modeli No.1 (ASM1) ile Anerobik Artma Modeli No.1 (ADM1)aklanmtr. Bununla birlikte bu i paketinde yaplan haval ve havasz artma modellemealmalarnn sonular verilmitir.

4. Blmde Paketi 4: Tam lekli Tesis iim Fizibilite almas kapsamnda 5 farkl nfusasahip yerleim yeri iin tam lekli entegre biyometan tesisi fizibilite alma sonular verilmitir.

Blm 5te Paketi 5: Sonular ve Deerlendirme kapsamnda projeden elde edilen sonular vektlar ile deerlendirmeler yer almaktadr.


14/339

1

BLM 1. PAKET 1: HAZIRLIK ALIMALARI

1.1. Literatr Aratrmas

1.1.1. Evsel Atksularn Dk Scaklklarda Havasz Artm

Dk kirlilik ykne sahip evsel atksularn havasz artlmas, haval artma sistemlerine kyasla,

daha az amur oluumu, daha dk enerji kaynana ihtiya gstermeleri ve daha az iletme

maliyetleri asndan stnlklere sahiptir. Son yllarda her trl scaklk artlarnda gerekletirilen

almalar, uygun proses tasarmlar halinde, havasz artma uygulamalarnda scakln kstlayc

bir faktr olmadn gstermektedir (VAN LIER ve di., 1997). Ayrca yine bu almalarda, 10

kg/m3 deerinden byk ykleme hzlarnda, 10C scaklklarda ve 1,5 saat gibi dk hidrolik

bekleme srelerinde atksularn havasz olarak artmlarnn bile uygulanabilir olduu belirtilmektedir

(LETTINGA, 1996).

Evsel atksularn havaszartmnda en yaygn sistem yukar akl havasz amur yatakl reaktrler

(HYR)dir. Bu reaktrler, dk ilk yatrm ve iletme maliyetli basit sistemler olup, eitli

endstriyel atksularn artmnda yllardr baaryla uygulanmaktadr (Elmitwalli, 2000). Dk

scaklklarda evsel atksu artmnda HYR uygulamalar Hollandada 1976 ylndan beri

allmaktadr. Dnyann ilk kurulu anaerobik evsel atksu artma tesisi 1989 ylnda Hindistann

Kanpur kentinde iletmeye alnmtr. Ayrca, Latin Amerika, Endonezya, Guatemala ve Meksika

gibi lkelerde evsel atksular gerek lekli HYR teknolojisi ile baaryla artlmaktadr. talya,

spanya, Portekiz gibi Akdeniz lkeleriyle Msr gibi Afrika lkelerinde de baarl almalar

gzlenmektedir (SEGHEZZO ve di., 1998). Evsel atksularn havasz artmnda%70den yksek

toplam KO giderimleri gzlenmitir (Rebac, 1998). Bu gne kadar evsel atksularn havasz artm

alannda mevcut kurulu tesisler HYR olarak ina edilmitir. Havasz Filtre (HF) ve Havasz

Akkan Yatakl Reaktrler (HAYR) de yrtlen almalar ise genellikle pilot lekte kalmtr.

Evsel atksularn havasz artm zellikle mevsimlik artmann sz konusu olduu turistik tesislerde

byk bir potansiyele sahiptir ve dk scaklklarda dearj edilen atksularn havasz artm ilgi

ekici bir alternatif olmaktadr (LETTINGA ve di., 2001). Ancak evsel atksularn KO

konsantrasyonu nisbeten dk olduu iin bu sistemlerden elde edilen gaz miktarlar kk

tesislerde ekonomik olarak deerlendirilemeyecek miktardadr.

Evsel atksular dk kirlilik yklerine sahip olarak dnlse bile, bu atksular yksek oranda

partikler KO, yal bileikler, proteinler ve deterjanlar iermekte ve olduka kompleks yapda

bulunmaktadr. Bu kompleks yapnn, havasz artma proseslerinde KO giderim verimi zerinde

nemli etkileri bulunmaktadr. Bunun yannda, ou durumda anaerobik artma sonras ilave artma

ve koku kontrol gerekebilir. HYRn ilk yatrm maliyeti uzun havalandrmal aktif amur


15/339

2

sistemleriyle ayn mertebededir. Bucarama (Brezilya) tarafndan HYRn ina maliyeti baz alnrsa

reaktrn birim hacim maliyetinin 1994 yl itibariyle 181 $/m3(6 $/kii) olarak tahmin edilmektedir.

letme maliyeti bakmndan yaplacak bir mukayesede uzun havalandrmal aktif amur sisteminde

16-19 kw-sa/kii-yl seviyesindeki bir maliyete karlk HYRde (T > 20C olan yerlerde) herhangi

bir enerji ihtiyac szkonusu deildir. Dolaysyla dearj standartlarnda ntrient snrlamas olmad

veya artlm suyun zirai sulamada kullanld durumlarda HYRn haval artma sistemlerine ok

belirgin mali stnl bulunmaktadr.

Evsel atksuyun bileimi zamana ve retildii blgeye bal olarak belirgin farkllklar gsterir. Kii

bana retilen gnlk veya yllk kirletici ykleri evsel atksuyun kompozisyonunun

deerlendirilmesinde nemli rol oynar. Su tketimindeki salnmlarn en byk sebebi

infiltrasyondur. Su tketiminin ok kstl olduu lkelerde, evsel atksu nispeten daha konsantre

halde bulunur. rdn gibi lkelerde, evsel atksuyun toplam KO konsantrasyonu (KO top) 1,5-2,0

g/L deerleri arasnda gzlenirken, bat lkelerinde yksek su tketimlerinden dolay KO topkonsantrasyonu 0,2-0,7 g/L deerleri arasnda deimektedir.

Havasz evsel atksu artma proseslerinin verimlerini etkileyen nemli evresel parametreler;

scaklk, pH, gerekli besi maddelerinin (azot ve fosfor gibi makro besi maddeleri ile dier mikro besi

maddeleri) varl ve giri akmndaki zehirli madde konsantrasyonlar olarak saylabilir. Evsel

atksularn artm srasnda scaklk dndaki parametreler ok nem tamazlar (VAN HAANDEL

ve LETTINGA, 1994). zellikle baskn bakteriyel florann ve byme hzlarnn belirlenebilmesi iin

en nemli parametrelerden biri iletme scakldr. Mikroorganizmalar, optimum scakln ve

trlerin yaayabilecekleri scaklk aralklarnn esas alnd scaklk snflarna gre

snflandrlrlar. Sakrofilik mikroorganizmalar iin optimum scaklk deeri 20C, mezofilik

mikroorganizmalar iin optimum scaklk aral 25-40C ve termofilik mikroorganizmalar iin ise

optimum scaklk deeri 45C olarak verilmitir.Sakrofilik artlarda, kimyasal ve biyolojik reaksiyon

hzlar mezofilik artlara kyasla ok daha yavatr. Organik maddenin biyolojik olarak ayrmas

srasnda gerekleen birok reaksiyon dk scaklk deerlerinde, optimum scaklk deeri olan

37Ce kyasla, daha fazla enerjiye ihtiya gsterirler. letme scaklklarnda azalma, genellikle

maksimum zgl byme ve substrat kullanma hzlarnda azalmaya sebep olur. imdiye kadar,

atksularn yksek hzl havasz sistemler ile sakrofilik artlmalar srasnda, sakrofilik veya sakro-

toleransl mikroorganizmalara m ihtiya duyulduu ya da mezofilik amurlarn ne lde sakro -toleransl olduklar hakkndaki tartmalar netlik kazanmamtr. Gerek lekli uygulamalarn

genelinde, atksularn havasz artm scaklklarn 18Ci at durumlar iin snrlandrlmtr.

Uygun artlarda iletilen havasz bir evsel atksu artma sisteminde, uygulanacak hidrolik ve organik

yklerde faaliyet gsterebilecek bakteriyel poplasyonun gelimesi gerekmektedir. Biyolojik olarak

ayrabilen maddelerin giderim verimini belirleyen etkenler arasnda; giderilecek kirletici maddenin


16/339

3

yaps, havasz artma iin gerekli evresel faktrlerin uygunluu, canl mikroorganizmalarn miktar,

giriteki organik madde ile mikrobiyal poplasyonun etkin temas, havasz reaktrlerin tasarm

parametreleri ve havasz artma sisteminde evsel atksuyun bekletme sresi olarak sralanabilir

(VAN HAANDEL ve LETTINGA, 1994). Dk kirlilik yklerine sahip atksularn dk scaklklarda

havasz artmnda baz sorunlar yaanabilir. rnein, giri akmndaki dk KO

konsantrasyonlar, reaktr iersinde ok dk substrat seviyelerine ve dk biyogaz retimlerine

sebep olur. Bunun sonucunda, dk kartrma hz ve zayf substrat -biyoktle temas gerekleir.

Evsel atksularn yksek verimlerde havasz olarak artlabilmeleri ve reaktr iersinde iyi bir

karmn salanabilmesi iin sistemin yksek hidrolik yklerle beslenmesi gerekmektedir. Bu

sebeple, dk kirlilik yklerine sahip atksularn havasz artmlar srasnda gerekli reaktr

hacimleri genellikle hidrolik bekleme sresi ile belirlenmelidir (LETTINGA ve HULSHOFF POL,

1991). Zira havasz reaktrn maksimum organik ykleme hznda altrlmas, amurun yksek

oranda hidrolik olarak ykanmasna sebep olabilir. Ayrca baz durumlarda, dk alkalinite de

reaktr iersinde probleme sebep olabilir.Tablo 1de yksek hzl havasz sistemlerde evsel atksu

artmnn faydalar ve kstlar verilmitir (ELMITWALLI, 2000).

Tablo 1.Yksek hzl havasz sistemlerde evsel atksu artmnn faydalar vekstlar (Elmitwalli,2000)

Faydalar Kstlar1. zellikle tropik blgelerde etkili organikmadde giderimi

1. Uygun olmayan amurla alandnda metanojenmikroorganizmalarn dk byme hzlarndan dolayuzun iletmeye alma dnemi

2. Dk inaat maliyetlerine ve daha az alanaihtiya gstermeleri, zellikle scaklklarn >20C

olduu durumlarda yksek ykleme hzlarnaizin vermeleri

2. Dk patojen giderimi

3. Dk iletme-bakm maliyetleri, dk enerjive az ekipmana ihtiya duyulmas

3. Dearj standartlarna uygun k kalitesineulaabilmek iin ilave artma ihtiyac

4. Haval ve fiziko-kimyasal artma proseslerinekyasla daha az amur retimi

4. Dk scaklklarda dk partikler madde giderimi

5. Enerji retimi iin kullanlabilecek biyogazretimi

5. Slfatn slfite indirgenmesi srasnda ortaya kacakkoku problemi riski

Evsel atksularn artld havasz reaktrlerde gerekleen dk biyogaz retiminin sebebi,

giriteki biyolojik olarak ayrabilen organik madde konsantrasyonunun az olmas ve retilen

biyogazn nemli bir ksmnn sv fazda znm olarak kalmasdr. Evsel atksularn rtld

havasz sistemlerde retilen biyogazn metan ierii her zaman yksektir. Tipik olarak retilen

biyogazn %70-80i metandr. Kalan ksm ise karbondioksit, azot, su buhar ve az oranda hidrojen

slfr karmndan meydana gelir. Gaz kayplar sebebiyle toplanan metan miktar, gerekte

retilen metan miktarndan olduka dktr. Pratikte bu kayplar retilen biyogazn %20 -50si


17/339

4

arasnda deimektedir (VAN HAANDEL ve LETTINGA, 1994). Gazlarn znrl, scakln

20Cnin altna dt durumlarda artar. Metan, hidrojen slfr ve hidrojenin k akmndaki

znm konsantrasyonlar, yksek scaklklarda iletilen reaktrlere kyasla, dk scaklklarda

iletilen reaktrlerde daha fazla olacaktr. Sakrofilik koullarda, karbondioksit gaznn yksek

znrl sebebiyle, reaktr iersindeki pH deerinde de bir miktar azalma gzlenmektedir

(Lettinga ve di., 2001). Evsel atksulardaki dk KO konsantrasyonlar sebebiyle havasz reaktr

iersinde gerekleecek dk gaz retimleri, dk karma hzna sebep olacak ve bylece

substrat-biyoktle temas yeterli olmayacaktr. Reaktr iersinde karm salayan biyogaz retimi

genellikle organik ykleme hz ve reaktrn yksekliine baldr (TLCHE ve VERA, 1991).

AGRAWAL ve di. (1997) yaptklar bir almada, scakln 27Cden 10Ce dmesi durumunda,

gaz retim hznda %78lere varan bir azalma gzlemilerdir. Ayrca dkgaz retimi %25 daha az

KO giderimine sebep olarak, AKMnin reaktr iersinde birikimine yol amtr. amur yata

iersinde tutulan ve biriken partikler maddelerin hidrolizi ok yava olduu iin hidroliz aamas,

genellikle btn anaerobik rme prosesinde hz kstlayc adm olup uygulanan proses

scaklna da bal olarak nispeten uzun bekleme srelerine ihtiya duyulmaktadr. 25C scaklkta

iletilen havasz bir reaktrde, hidroliz ve metan retiminin salanmas iin 15 gnlk bir amur

bekleme sresi yeterli olurken, 15Cde iletilen biyoreaktrlerde amur bekleme sresi 75 gn

deerine kmaktadr(ZEEMAN ve LETTINGA, 1999; MIRON ve di., 2000).

Evsel atksulardaki partikler maddelerin havasz reaktrlerde giderimi, hidroliz sreci hari, esas

olarak fiziksel proseslerlerle aklanr. amur yata biyolojik bir filtre gibi davranr. AKM, evsel

atksularn KO parametresinde byk bir orana sahip olduu iin, yksek AKM giderimi yksek

KOtop giderimine sebep olacaktr. AKMdeki byk boyutlu partikler maddelerin giderimi esasolarak srkleme kuvvetlerine ve kelme zelliklerine baldr. Havasz bir reaktrde AKM

giderimi, kelme ve amur yata ve/veya filtre malzemesi iersinden filtrasyon ile gerekleir.

Havasz rektrlerde AKMnin fiziksel giderimi, giri organik madde konsantrasyonuna, scakla,

reaktrn yksekliine, hidrolik bekleme sresine, yukar ak hzna, partikl boyutu ve younluu

gibi etkenlere baldr. Evsel atksularda KOtop konsantrasyonunun %20-30unu tekil eden

kolloidal partikllerin giderimi ise dk scaklklarda kstlayc bir faktrdr ( MERGAERT ve di.,

1992; WANG, 1994; SAYED VE FERGALA, 1995).

SAYED VE FERGALA (1995)ya gre, kat maddelerin giderimindeki tutulma mekanizmas, kolloidal

partikllerin amur yata tarafndan tutulmasnda yeterli olmamaktadr. Bunun sebebi, amur

yatandaki yksek porozite ile reaktr ierisindeki yukar ak hz ve belirli oranda gaz retimi

olarak sylenebilir. Kolloidal partikllerin giderimi, havasz reaktrlerdeki askda ve/veya yzeyde

tutunmu biyoktle iersinden filtrasyon ve/veya tutunma ile gerekleir. Ayrca, HYRlerin st


18/339

5

ksmlarna filtre malzemesi yerletirilmesi (Hibrit Reaktr), filtrasyona ilaveten floklasyon destei

ile kolloidal partikllerin giderim verimini arttrabilir (ELMITWALLI, 2000).

Dk scaklklarda daha dk hidroliz hzlar sebebiyle AKMnin amur yata iersinde birikimi

artmakta ve daha uzun hidrolik bekleme srelerine ihtiya duyulmaktadr. Bu sebeple AKMninhavasz artma ncesinde kelme veya fiziko-kimyasal artma ile giderimi tavsiye edilmektedir.

Bylece hem amur yata iersinde birikim nlenmi olur hem de granl amurun yapsnda

bozulma meydana gelmez (VIEIRA ve SOUZA, 1986).

1.1.1.1. Gerek ve Pilot lekli HYR Uygulamalar

Birok lkede gerek lekli (kurulu) HYR uygulamalar baaryla gereklemektedir. rnein

Kanpur (Hindistan)da Nisan 1989dan beri iletilmekte olan gerek lekli HYRde evsel atksular

havasz olarak artlmaktadr (Q = 5000 m3/gn). 10 hafta sren iletmeye alma aamasnda ve 6

saatlik hidrolik bekleme sresinde, KO, BO ve AKM giderimleri srasyla %74, %75 ve %75 olarakgzlenmitir. Sonular, scakln artma verimi zerinde ok etkili olmadn gstermektedir ancak

zellikle souk dnemlerde biyogaz retiminde ciddi d gzlenmektedir. Biyogaz retimi,

scakln artt dnemlerde ise tekrar artma eilimindedir. Reaktrden atlan fazla amurun

suyunu brakma zelliklerinin iyi olduu gzlenmitir (DRAAIJER ve di., 1992).Evsel atksularn

HYRlerde artld pilot ve gerek lekli uygulamalarTablo 2deverilmitir.

Tablo 2. Evsel atksularn pilot ve gerek lekli HYR uygulamalar

lke Hacim

(m

3

)

Scaklk

(C)

Giri Konsantrasyonlar

(mg/L)

A

amuru

h(saat)

Giderim Verimleri (%) Kaynak

KO BO AKM KO BO AKMHollanda 6 10-18 100-900 53-474 10-700

* Granl 9-16 46-60 42-48 55-75 de Man ve di., 198Hollanda 20 11-19 150-550 43-157 50-400

Granl 6.2-18 31-49 23-46 (-) de Man ve di., 198Hollanda 120 >13 391 291 (-) Granl 2-7 16-34 20-51 (-) van der Last

Lettinga, 1992

Kolombiya 64 25 267 95 (-) rminek gbresi

6-8 75-82 75-93 70-80 Lettinga ve di., 19

Kolombiya 3360 24 380 160 240 Akullanlmad

5 45-60 64-78 60 Schellinkhout Osorio, 1994

talya 336 7-27 205-326 55-153 100-250 Akullanlmad

12-42 31-56 40-70+

55-80+ Collivignarelli ve d

1991;Maaskant ve d1991

Hindistan 1200 20-30 563 214 418 Akullanlmad

6 74 75 75 Draaijer ve di., 19

Hindistan 12000 18-32 1183 484 1000 (-) 8 51-63 53-69 46-64 Haskoning, 1996a;Tare ve di., 1997Hindistan 6000 18-32 404 205 362 (-) 8 62-72 65-71 70-78 Haskoning, 1996b;

Tare ve di., 1997Brezilya 120 18-28 188-459 104-255 67-236 Granl 5-15 60 70 70 Vieira ve Garcia, 19Brezilya 477 (-) 600 (-) 303 Adapte

olmayan13 68 (-) 76 Chernicharo

Borges, 1997

(-) : bilgi yok*: KO olarak ifade edildi + : 15-20C scaklklarda ve h = 12 saatte lm yapld


19/339

6

Guimares ve di., (2003) havasz amur yatakl reaktr (HYR) ve ardk kesikli reaktrden

(AKR) oluan pilot lekli bir atksu artma sisteminin performansn deerlendirerek HYR-AKR

sisteminin k suyu kalitesi ile iletme koullar arasnda iliki kurmaya almlar ve bu tip bir

sistemi, yatrm ve iletme maliyetleri asndan konvansiyonel aktif amur sistemleri ile

karlatrmlardr. Laboratuar lekli olarak gerekletirilen almada ham atksu kullanlmtr.

Sistem 64 L/gn debide, ortalama 25C scaklkta iletilmitir. Artma tesisi; HYR,

depolama/keltme/dengeleme tank ve AKR olmak zere 3 niteden olumutur. HYR,

depolama tank ve AKRnin hacimleri srasyla 10, 6 ve 7 L, bekletme sreleri ise 4, 2.25, 2.625

saattir. Depolama tankndan aerobik reaktre beslenen kesikli akm 4 Ldir. AKR ise 4 fazda

altrlmtr: (1) reaktr sabit 4 L hacim ile doldurma, (2) havalandrma, (3) amurun kelmesi

iin havalandrmann durdurulmas, (4) durultulmu fazn dearj. Havalandrma sresi ve keltme

sresi srasyla 1 saat ve 0.5 saat olarak ayarlanmtr. Yaplan almalar sonucunda, HYR

reaktrnde bekletme sresi ksa olmasna ramen ok yksek giderim verimi grlmtr. Ayrca

amur yann 7 gn veya daha az olmas durumunda AKR dzgn olarak iletilememi, k

akmyla birlikte amur kalar gzlenmitir. Ayrca deterjanlar tamamen paralanamadndan

kpk problemi olumutur. Tm bu olumsuzluklar amur yann 9 gn ve zerinde olmas

durumunda giderilmi ve k suyu kalitesi iyilemitir. Deneysel almalar HYR-AKR sistemi

k suyu kalitesinin, denitrifikasyonsuz konvansiyonel aktif amur sistemleri k suyu kalitesine

eit ya da daha iyi kalitede olduunu gstermitir. AKRnin performansn gsteren nemli

faktrlerden biri de retilen amurun kalitesidir. Deneysel almalar sresince amurun

kebilirliinin iyi olduu ve SVI deerlerinin 80 mL/g TKM olduu grlmtr. Respirometrik

analizlerle 11 ve 15 gnlk amur yalarnda organik madde oksidasyonu ve nitrifikasyon iin 1saatlik havalandrma periyodunun yeterli olduu, 9 gnlk amur yanda ise tam nitrifikasyon iin 1

saatlik havalandrma periyodunun yeterli olmad grlm ve k akmndaki amonyum

konsantrasyonlarnn daha yksek amur yalarnda elde edilen deerlere gre yksek olduu

anlalmtr. Bu tip artma sistemlerinin en nemli avantaj iletme ve yatrm maliyetlerinin az

olmasdr. HYR-AKRden oluan artma tesisleri iin gerekli toplam reaktr hacmi, konvansiyonel

sistemler iin gerekli olan hacmin %65ine denk gelmektedir. Toplam oksijen tketimi asndan

konvansiyonel aktif amur sistemleri ile HYR-AKR sistemi karlatrldnda HYR-AKR sistemi

iin gerekli olan oksijen miktar aktif amur sistemlerine gre %58 daha azdr. Bununla birlikte

havalandrma asndan, HYR-AKR sistemi kendi kendine yetecek enerjiyi retme potansiyelinesahiptir. Sistemin verimi deerlendirildiinde tam nitrifikasyonun gereklemesi ile birlikte BO5 ve

KO gideriminin %95in zerinde verimle gerekletii grlmtr.

Agrawal ve di., (1997) seyreltik atksuyun HYRde artlabilirliini aratrmlardr. 96 L hacme

sahip HYR, 300 mg/L KOye sahip sentetik atksu ile 700 gn sresince srekli bir akmla

beslenmitir. Scaklk 25Cde sabitlenmi ve a olarak rtlm evsel atksu amuru (60 L)


20/339

7

kullanlmtr (AKM konsantrasyonu 30 g/L). Evsel atksu amuru mezofilik artlarda iletilen bir

evsel atksu amur rtcsnden elde edilmitir. Hazrlanan sentetik atksuyun KO/slfat oran

3:1 ve KO/N/P oran 100/5/4dr. alma sresince k suyunun pH 6.970.11 olarak

llmtr. Balang aamasnda (start-up) 28 saat hidrolik bekletme sresi (h) ile balanm ve

daha sonra hidrolik bekletme sresi kademeli olarak 19, 14 ve 9 saate drlmtr. KO ykleme

hz ise 28 sa ve 9 salik hidrolik bekletme sreleri iin srasyla 0,26 ve 0,73 kg KO/m3.gn olarak

ayarlanmtr. Yaplan almalarda KO giderim veriminin h azaldka arttn ve uucu ya

asitlerinin (UYA) balangta yksek olmasna ramen zamanla kademeli olarak azald

grlmtr. Hidrolik bekletme sresinin her deiiminde UYAde hafif bir art gzlenmi fakat bu

art zamanla yok olmutur. letme sresince k akmnda ok az amur ka gereklemi ve

hn azalmasndan bamsz olarak sabit kalmtr. Reaktrde oluan biyogazn metan ierii 28,

19, 14 ve 9 saatlik bekletme srelerinde srasyla %635, %692, %722 ve %692 olarak

belirlenmitir. Bunun yan sra CO2 ierii %8, N2 ierii %21-30 olarak bulunmu, H2S

konsantrasyonu ise %0.11 (h=28 saat) ve %0.39 (h=9 saat) olarak tespit edilmitir. Tm bunlara

ek olarak KO ykleme hz arttka metan retim hznn da artt belirlenmitir. Ayrca artlan

atksuyun zayf kirlilik ykne sahip bir atksu olmas sebebiyle zellikle dk hidrolik bekletme

sresinde nemli miktarlarda znm metan oluumu gzlenmitir. Oluan znm metan,

ekonomik bir zm bulunmad srece geri kazanlamamaktadr.

UEMURA ve HARADA (1999) HYRde evsel atksu artm srasnda scakln proses performans

zerine etkilerinin yannda, reaktrdeki amurun metanojenik aktivitesini de belirlemeye

almlardr. Bunun iin 21,5 L hacimli, 4.7 saat hidrolik bekletme sresine sahip bir HYR

kullanlmtr. Reaktr 6 ay boyunca evsel atksu ile beslenmi ve scaklk, 3Clik dlerle25Cden 13Cye kadar drlmtr. A amuru olarak evsel atksu artma tesisinden alnan

granler amur kullanlmtr. Deneysel almalar sonucunda k suyunun toplam KO ve

znm KO bakmndan kalitesinin kararl olduu ve iletme scaklndan ok etkilemedii

anlalm ve toplam KO gideriminin scaklktan ok, giriteki partikler KO miktarndan etkilendii

grlmtr. Buna gre toplam KO giderimi %69,4dr. Deneysel almalar sresince k

akmnda UYAne nadiren rastlanmtr. Giri ve k akmndaki pH deerleri ise srasyla 6,86

(6,2-7,4) ve 6,98 (6,22-7,5)dir. Deneysel almalara gre bir gnde retilen toplam metan miktar,

reaktr knda gaz toplama noktasnda biriken metan miktar ile k akmyla kaan znm

formdaki metan miktarnn toplam olarak dnlmtr. znm CH4 miktar Henry Kanunu

dikkate alnarak hesaplanmtr. Dolaysyla yaplan hesaplamalar sonucunda k akmnda gz

ard edilemeyecek kadar yksek miktarda znm formda CH4 kalar olduu anlalmtr.

Deneysel almalar, scakln dmesiyle paralanan KO fraksiyonunun azaldn gstermitir.

znm KO giderimi scaklktan bamsz olduundan deneysel almalar sresince ktaki

znm KO miktar sabit kalmtr. Buna gre, partikler KO giderimi, partikler maddelerin


21/339

8

amur yata ierisinde tutulmas sonucu gereklemektedir. amur yatanda tutulan organik

maddelerin hidroliz hz scaklktan nemli bir derecede etkilenmitir. Tutulan partikler maddelerin

%58i 25Cde paralanrken, 13Cde %33 paralanmtr. Bununla birlikte scaklk dtke

metan retimi de dmtr. 25Cde %60 olan metan retimi, 13Cde %35dir. Granler amurun

kelebilirlii zerinde yaplan aratrmalarda, dk organik yke sahip atksularn granler

amurun kelebilirliini olumsuz ynde etkiledii sonucuna varlmtr. Dk organik

yklemelerde 6 ay boyunca iletilen HYR ierisindeki mikroorganizmalarn metanojenik aktivitesi,

balangta a amuru olarak kullanlan granler amurun aktivitesinin %4 - 10una dmtr.

Dolaysyla reaktre alanan granler amurun mikrobiyel aktivitesi, artlm atksu amurunun

mikrobiyel aktivitesi ile ayn deerdedir. Ayrca, reaktrdeki amurun granler formda kald ancak

granllerin ounun atlak bir yapya sahip olduu anlalmtr. A amurunun iyapsnda ise

daha ok baskn olarak bulunan trn Methanothrixolduu belirlenmitir.

1.1.2. Ardk Kesikli Reaktrler ve Uygulamalar

Ardk kesikli reaktrler (AKR) doldurma, reaksiyon, keltme, boaltma ve dinlendirme fazlarndan

oluan ve iletme esneklii olan yar kesikli sistemlerdir (ekil 1). Sistemin esneklii sayesinde (a)

giri ve k akmlar birbirinden bamsz olarak iletilebilir, (b) keltme reaktrn kendi iinde

gerekletirilir (c) biyolojik prosesler evrimsel olarak gerekletirilir (d) srekli sistemlerden farkl

olarak her evrimde artlm su artlmam su ile yer deitirir.

Ardk kesikli reaktrler son yllarda srekli sistemlere gre enerji maliyetinin, retilen amur

miktarnn, alan ve ekipman ihtiyacnn az olmas gibi stnlklerden dolay evsel atksularn

artlmasnda yaygn bir ekilde kullanlmaya balanmtr (TASLve di., 1997; COLMENREJO ve

di., 1998; METCALF ve EDDY, 2003; TORRES ve FORESTI, 2001; GUIMARAES ve di., 2003;

ZENG ve di., 2003, MEYER ve di., 2005). Ardk kesikli reaktrlerde, organik karbon ve fosforun

giderimine ilave olarak nitrifikasyon ve denitrifikasyon yoluyla azot gideriminin de yapld eitli

modifikasyonlar ile alc ortam standartlarnn salanmas mmkn olmaktadr. Srekli aktif amur

sistemlerinin tersine, hem biyolojik reaksiyonlar hem de biyoktlenin keltilmesi ayn tank iinde

meydana gelir. Ardk kesikli reaktrler, birok zellikleri ile doldur-boalt sistemlerden ayrlr.

Ardk kesikli reaktrler belirli bir periyotda doldurulur ve boaltlrlar. Doldurma faz

tamamlandktan sonra, havalandrmal veya havalandrmasz reaksiyon faznn sresi ile ktrme

ve boaltma fazlarnn sresi artma amacna bal olarak seilebilir. AKR dngs doldurma faz ile

balayarak boaltma faz ile veya istee bal olarak bo/dinlendirme faz ile sonlanarak srekli

olarak tekrarlanr. Sistem periyodunun sresi ve skl istenilen k limit deerlerine gre

belirlenebilir.


22/339

9

0 1 2 3 4 56

Doldurma Kartrma Havalandrmaktrme Boaltma-dinlendirme

ekil 1. Laboratuvar lekli AKR emas

Literatrde, evsel ve endstriyel atksulardan besi maddesi giderimi konusunda hem laboratuvar

hem de pilot lekli ardk kesikli reaktr teknolojilerinin kullanld ok sayda alma

yeralmaktadr. Bu almalar byk lde evsel atksularnn artmnn daha da iyiletirilmesi

ynndedir. Bu amala isletme koullarnn artma verimleri zerine etkileri ska aratrlmtr. Bu

almalardan bazlar aada zetlenmitir.

IMURA ve di., (1993) gnde 4 kez olmak zere 6 saatlik bir evrimli AKR kullanarak yaptklar biralmada tam bir nitrifikasyon salayarak, BO, AKM ve toplam fosfor paramatrelerinde de %95in

stnde bir verim elde etmilerdir.

COLUNGA ve MARTINEZ (1996) ardk kesikli biyofilm reaktrde fosfor giderimini incelemek

amacyla yaptklar bir almada deiik iletme koullarnn atksudan besi maddesi (C,N,P)

giderimi zerine etkileri aratrlmtr. 8 ve 12 saatlik evrimler ve farkl anaerobik/aerobik zaman

oranlar ile sistem altrlmtr. En yksek KO ve fosfor giderim hz 12 saatlik evrim ile ve 37/63

anaerobik/aerobik sre orannda elde edilmitir. En yksek fosfor giderimi ve nitrifikasyon verimi 3 g

KO/m2.gnlk organik ykleme hznda elde edilmitir.

UMBLE ve KETCHUM (1997) ardk kesikli reaktrlerde evsel atksuyun biyolojik artmn

incelemilerdir. Sistemde Azot(N)/Fosfor(P) oran 16 ile 23 arasnda deitirilmitir. 12 saatlik

toplam evrim zamannda BO5 ve NH4-N giderimleri srasyla %98 ve 89 olarak elde edilmitir.

CHANG ve HAO (1996) besi maddesi gideriminde ardk kesikli reaktrn performansn etkileyen

proses parametrelerini tanmlamak amacyla bir alma gerekletirmilerdir. 6 saatlik evrim

V0= 1,5 L

VT= 4.0 Lk

Atksu


23/339

10

sresinde ve 10 gnlk amur yanda KO, toplam azot ve fosfor giderim verimlerini srasyla %91,

%98 ve %98 olarak bulunmutur.

DEMUYNCK ve di. (1994) besi maddesi giderimi amacyla ardk kesikli reaktrleri

kullanmlardr. Bu almada efektif azot giderimi iin anoksik faz boyunca KO ilavesinin gerektiive ardk ksa sreli aerobik/anoksik fazlarn anoksik faz takip eden klasik aerobik fazdan daha iyi

olduu bulunmutur.

ANDREOTTOLA ve di. (1997) gerekletirdikleri bir almada k azot konsantrasyonunu

minimize etmek iin evrim sresi ve faz dalmnn optimizasyonu iin bir algoritma

gelitirmilerdir.

ZUNGA ve MARTNEZ, (1996) anaerobik/aerobik/anoksik/aerobik fazlardan oluan bir iletme

stratejisi kullanarak ardk zamanl kesikli biyofilm reaktrde azot ve fosfor giderimini

incelemilerdir. 615 gnlk iletmeden sonra optimum iletme artlar salanarak en yksek besi

maddesi giderim yzdeleri elde edilmitir. Sistemde KO, fosfor ve amonyak giderim verimleri

srasyla %891, %7515 ve %8710 olarak bulunmutur. Aerobik fazdan sonra anoksik faz

kullanldnda denitrifikasyon daha etkin olarak salanmtr.

SANG ve di., (1997) yaptklar bir almada AKR ile besi maddesi gideriminde ilave karbon

kayna olarak asetat yerine fermente edilmi hayvan atklar kullanmlardr. almada hayvan

anaerobik izzet bey

Documents