Treatment of industrial wastewaters by utilizing in energy (CH4/H2) production via hydrothermal gasification

Abstract

Tez kapsamında, arıtıma karşı dirençli olan Afyon Alkaloidleri Fabrikası atıksuyunun hidrotermal gazlaştırma (HTG) yöntemi ile kimyasal oksijen ihtiyacının ve içeriğindeki kirleticilerin ne ölçüde giderilebileceği araştırılmıştır. HTG ile organik karbon içeriği yüksek bu atıksuyun önemli ölçüde arıtımı sağlanırken, yüksek oranlarda H2 ve CH4 içeren ve temiz enerji kaynağı olarak değerlendirilebilecek bir gaz ürün oluşmaktadır. En uygun reaksiyon koşullarını belirlemek amacıyla fabrikadan temin edilen atıksu ile 300, 400, 500 ve 600°C reaksiyon sıcaklıklarında ve 200, 275, 350 ve 425 bar basınç seviyelerinde (500 ve 600°C'de) gazlaştırma denemeleri gerçekleştirilmiştir. En uygun katalizör miktarı ise farklı miktarlarda K2CO3 varlığında yapılan denemeler ile saptanmıştır. Laboratuvarda sentezlediğimiz aktifleştirilmiş kırmızı çamur katalizörlerleri, NaOH, KOH, Na2CO3, Raney Nikel 4200, Raney Nikel 2800, Aktif Nikel, Nikel-Silis/Aluminyum ile de katalizör tipinin etkisi incelenmiştir. Reaksiyon sıcaklığının artması gazlaşma ile H2 ve CH4 verimlerini arttırmıştır. Basıncın artması ise gazlaşma verimi ile H2 miktarını düşürmüş, CH4 oluşumunu hafifçe arttırmıştır. Katalizör kullanımı gazlaşmayı arttırırken, gaz ürün kompozisyon ve veriminde değişikliklere sebep olmuştur. Anahtar Sözcükler: Biyokütle, atıksu, kritiküstü gazlaştırma, hidrojen, metan.

Within the scope of the thesis, it has been investigated how much the chemical oxygen demand and the pollutants in Opium Alkaloids Plant wastewater, which is resistant to treatment can be removed by the Hydrothermal Gasification (HTG) method. This wastewater with high organic carbon content is treated to a significant extent by HTG, while a gaseous product rich in H2 and CH4 is also produced which can be utilized as clean energy sources.Gasification experiments were carried out at the reaction temperatures of 300, 400, 500 and 600°C and at the pressure levels of 200, 275, 350 and 425 bar (500 and 600°C) with the wastewater supplied from the factory to determine the most appropriate reaction conditions. The most favorable amount of catalyst was determined by adding different amounts of K2CO3. The effect of catalyst type was examined with activated red mud catalysts synthesized in the laboratory, NaOH, KOH, Na2CO3, Raney Nickel 4200, Raney Nickel 2800, Activated Nickel, Nickel-Silica/Aluminum. The increase in reaction temperature increased H2 and CH4 yields and gasification efficiency (CGE). Higher pressures decreased the yields of H2 and CGE, and slightly increased the formation of CH4. Catalyst use increases gasification and causes changes in gas product composition and yield.Keywords: Biomass, wastewater, supercritical gasification, hydrogen, methane.