Biyogas production from olive residue

Abstract

ÖZET ZEYTİN KÜSPESİNDEN BIYOGAZ ÜRETİMİ DALGIÇ, A. Coşkun Doktora Tezi Gıda Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: Doç.Dr. Ali Riza TEKİN Nisan 1998, 129 sayfa Anaerobik bozunma, katı atıkların gaz yakıt olan metana dönüştürülmesinde etkili bir işlemdir. Bu işlem, katı atık içindeki karbonlu maddeleri biyogaza (çoğunlukla metan) dönüştürür, geriye kalan kısım ise toprak için gübre olarak kullanılır. Bu çalışmada, yağı alınan zeytin atıkları biyogaz üretimi için anaerobik bozunma işlemine tabi tutulmuştur. Deneyler, 37 ° 'deki sıvı hacmi 1.5 litre olan fermentör ile sıvı hacmi 1 litre olan inkübatör içerisindeki balonlarda gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar kesikli ve yarı-kesikli olarak sürdürülmüş; katı madde miktarı ile alı konma süreleri değiştirilerek biyogaz oluşum hızı belirlenmiştir (HRT, alı konma süresi). Kesikli sistemde katı madde miktarı üç değişik değerde tutulmuştur (% 5, %, 10 ve 15 KM). Yarı kesikli sistemde iki farklı deney seti gerçekleştirilmiştir. Birinci sette, katı madde miktarı sabit tutularak (% 10) alı konma süreleri (10, 20, 30 ve 40 gün) değiştirilmiştir. İkinci sette ise, alı konma süresi (30 gün) sabit tutularak katı madde miktarları (% 5, 10 ve 15 KM) değiştirilmiştir. Üretilen biyogaz günlük olarak analiz edilmiş, ağırlıklı olarak CH4 ve C02 içerdiği ve zamana göre değiştiği gözlemlenmiştir. Kesikli sistemde en yüksek biyogaz üretim miktarının 0.47 (L (NŞA)/L reaktör.gün) olduğu ve % 80 CH4 içerdiği belirlenmiştir. Yarı kesikli sistemdeise, en yüksek günlük biyogaz üretimi ve verimliliği, alı konma süresi 20 gün ve katı madde miktarı % 1 0 olan deneyde, 0.69 (L/L reaktör, gün) ve 0.076 (L biyogaz/L reaktör.eklenen g KOİ, kimyasal oksijen ihtiyacı) olarak bulumuştur. Bu durumda biyogaz hacimsel olarak % 81 metan içermekte olup, en yüksek günlük metan üretim hızı ve verililiği 0.550 (L/gün) ve 0.06 (L/eklenen g KOİ) olduğu hesaplanmıştır. Yarı kesikli sistemde elde edilen kinetik veriler Monod ve Contois eşitliklerinin bir bileşimi olan amprik denkleme uyarlanmıştır. Bu uyarlamada, zeytin küspesindeki biyolojik olarak tüketilemeyen madde miktarı ve en uygun alı konma süresi sırası ile toplam KOİ'nin % 37'si ve 15 gün olduğu bulunmuştur. Anahtar Kelimeler : Zeytin Küspesi, havasız bozunma, metan, biyogaz üretimi. vı

ABSTRACT BIOGAS PRODUCTION FROM OLIVE RESIDUE DALGIÇ, A. Coşkun Ph.D. in Food Engineering Supervisor : Assoc.Prof.Dr. Ali Rıza TEKİN April 1998, 129 pages Anaerobic digestion is an effective process for the conversion of a solid organic waste into a gaseous fuel (biogas). The carbonaceous matter in the substrate waste is converted into biogas (mainly methane), leaving a digested slurry suitable for reapplication to the land as fertilizer. In this study, the residue remaining after extraction of olives (olive residue) was subjected to anaerobic digestion to generate a gaseous fuel, mostly methane. The digestive fermentation was carried out in a fermentor of 1.5 L effective volume and in oven digesters of 1 L volume with the temperature maintained at 37 °C throughout the experiments. The runs were conducted as batchwise and semi-continuos and the biogas generation rates were determined by varying the total solid concentration and hydraulic retention time (HRT, in semi-continuous digestion). During batchwise digestion the total solid concentration was maintained at three different values: 5, 10, and 15 % dry solid (DS). In the semi-continuous digestion two sets of experiments were conducted: in the first one, the total solid concentration was held constant (10 % DS) while varying HRT (10,20,30, and 40 days); and in the second one, the total solid concentrations were varied (5, 10, and 15 % DS) at a constant HRT of 30 days. The biogas produced was analyzed daily and the gas mixture was observed to consist mainly of CH4 and C02, the distribution being changed with time.In the batchwise digestion, the maximum biogas production rate was determined to be 0.47 L (STP) per L digester volume per day at 10 % DS concentration with 80 % CH4. In the case of semi-continuous digestion, the maximum biogas production rate and yield were determined as 0.69 (L/L digester volume, day) and 0.076 (L/L digester volume.g COD added, chemical oxygen demand), corresponding to a HRT of 20 days and 10 % DS substrate concentration. In these conditions the gas contained 81 % methane by volume and consequently the methane production rate and yield were calculated to be 0.55 (L/L digester volume.day) and 0.06 (L/L digester volume.g COD added) respectively. The kinetic data obtained in the semi-continuous digestion of olive residue were fitted to an empirical equation obtained by a combination of the Monod and Contois rate expressions with a good correlation. Using this fit, the non-biodegradable matter in the olive residue and the optimum HRT were estimated to be 37 % of total COD and 1 5 days respectively. Keywords: Olive residue, anaerobic digestion, methane, biogas production. IV