BİYOGAZ TESİS TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ MODL-2 DEVAMI

Biyogaz tesislerinde işletme parametreleri


Biyolojik proseste bozunmaya etki eden faktörler;


1- Zararlı maddeler

Gaz üretimini sekteye uğratabilecek bazı zararlı maddelerin biyolojik prosese dahil olması her zaman için olasılık arz eder. 

Tesisin işletme şekli ve yöntemine bağlı olarak da proses istikrarı denge yitirebilir. Bu etkiler sonuçta bozunma gücünü önemli oranda düşürür veya toksik etki yaparak tamamen durdurabilirler.(!)

Bozucu maddelerin bir kısmı, tesise ham madde beslemesi esnasında dışarıdan girebileceği gibi, bazıları da biyolojik bozunma esnasında oluşabilirler. Bazen gereğinden fazla malzeme beslemesi de ham madde içindeki farklı bileşiklerden dolayı mikro organizmaya olumsuz etki yapar.

Özellikle antibiyotikler, deterjan ve dezenfektanlar, herbisitler, tuzlar, ve ağır metaller düşük miktarlarda bile olsa, prosese zarar verirler.

Büyükbaş hayvancılık işletmelerinde kurulacak biyogaz tesislerinin daha projelendirme sürecinde kullanılan antibiyotiklerin tespit edilerek, prosese verebileceği zarar önceden belirlenmeli ve önlem alınmalıdır.(!)

Ayrıca tırnak dezenfeksiyonu için kullanılan bakır bileşikleri de dikkate alınmalıdır.

Bu zararlı maddelerin tüm prosese olumsuz etkilerinin yanı sıra, mikro organizmaların bulundukları ortama çok yüksek uyum sağlama yeteneklerinin olduğunu da belirtmek gerekir. Bu nedenle her zaman için ve her koşulda geçerli olacak sınır değerler belirlenememiştir.

Serbest Amaonyak (NH3) su ile tepkimeye girerek bir amonyum ve OH-iyonuna dönüşür. pH-değeri yükselmeye başlar, amonyak yoğunluğu da yükselir, pH değeri 6,5 iken 8,0 değerine çıkar ve bu durum serbest amonyak yoğunluğunun 30 kat artmasına neden olur.

Bu duruma özellikle kanatlı gübresi kullanan biyogaz tesislerinde dikkat edilmesi gerekir.

Deneyimler, amonyum azotu yoğunluğunun 3000-3500 mg/l arasında olması halinde prosesi engellediğini göstermiştir.

Biyolojik fermentasyon esnasında ortaya çıkan hirojen sülfür (H2S) 50 mg/l lik yoğunlıkta dahi prosesi engeller.

pH-değeri düşünce serbest H2S oranı yükselir ve engelleyici etki başlar.

Görüldüğü gibi, çeşitli ham maddelerin(substratlar) prosesi bozucu etkileri cok fazla faktöre bağlıdır, ve geçerli sınır değerleri yoktur.  

  

2- Biyolojik prosesi(fermentasyon) etkileyen parametreler

Yükleme oranı

Biyogaz tesislerinin projelendirilmesinde, mümkün olabilecek en yüksek gaz verimi ve kullanılacak ham maddelerin yüksek oranda organik madde içermesi yanı sıra, tesisin mümkün olduğunca ekonomikliği de dikkate alınır.

Tesisin dizaynında ;

,,mümkün olabildiği kadar ekonomik, ancak gerektiği kadar teknik ,, mantığı ile hareket edilmelidir. Bu yüzden en optimal bozunma gücü en az maliyetle sağlanabilmelidir.

Fermentörlerin hacimleri ve boyutları da bu kriter altında belirlenir. Ham maddenin fermentörlerde çok uzun süre bekletilmesi boyutların, dolayısı ile maliyetlerin büyük olmasına neden olur.

Diğer yandan, bir metre küp(1 m3) birim fermentör hacmine belirli bir zaman içinde (genellikle bir gün) yüklenen-ilave edilen organik kuru kütle miktarı da tesisin dizaynın da çok önemli bir işletme parametresidir.

Br= m.c/ Vr.100  (kg oKKM/m3 d)

Br= yükleme oranı

m= belirli bir zaman diliminde fermöntere yüklenen ham madde miktarı (m3/d)

c = organik madde yoğunluğu (% oKKM)

Vr= Fermentör hacmi (m3)

Yükleme oranı her kademe deki fermentör için veya toplam fermentör hacmi için, malzeme geri beslemesi de dahil, veya değil belirlenir.

Biyogaz tesisinin kritik bir değerlendirmesini yaparken, yükleme oranını sistemin bütünü için, geri beslemeyi dikkate almadan belirlemek gerekir.(!)

Tesis dizaynında bir diğer önemli parametre de; ,,Hidrolik besleme süresidir. HRT) = Hidraulic retention time.

Bu, biyogaz tesisine giren ham maddenin tesisi terk edinceye kadar fermentörlerde kaldığı toplam süredir, ve gün olarak verilir.(ör. 35-60 gün)

HRT= Vr/V (d)

HRT= hidrolik oyalanma süresi

Vr   = Fermentör hacmi(m3)

V    = Günlük besleme miktarı(m3/d)

Gerçekte fermentörlerde ki karıştırmanın etkisiyle, fermentör içinde kısa devre akımları oluşur ve ham maddeler fermentörü erken terk ederler(!)

Prosesin istikrarlı bir şekilde sürdürülmesi için, hidrolik oyalanma süresi, reaktör içeriğinin sürekli değişmesinden dolayı, bu süre içinde çoğalabileceğinden daha fazla mikro organizmanın fermentöre taşınmayacağı şekilde ayarlanmalıdır..(!)

(besleme miktarları ve sürelerinin doğru yönetilmesi)

Örnek: Bazı metan bakterileri 10-15 günlük bir süreçte iki kat çoğalırlar. Kısa bekleme sürelerinde mikro organizmalar ham maddeyi tam bozunmaya uğratamazlar ve bu durum yetersiz gaz üretimine sebep olur.(!)

Günlük ham madde miktarının belirlenmesinden sonra, biyolojik bozunma hızı ve bekleme süresi belirlenerek gerekli fermentör hacimleri hesaplanır.

Kural olarak, öncelikle yükleme oranı Br önemsenmelidir. Büyük baş hayvan çiftliklerinde ham madde akışkan haldeki gübredir ve yüksek miktarda sıvı kısımdan, düşük miktarda organik maddeden oluştuğundan bekleme süresi çok önemle belirlenmelidir.

                      Bir süt hayvancılığı tesisinde sıvı gübre ön toplama havuzu

 Gelecek hafta Modül-2 yi bitireceğiz. Modül-3 te Biyogaz teknolojisinin güncel seviyesini ele alacağız.

Soru ve yorumlarınızı bekliyoruz. Hoşça kalın....