112Y218 ELIF SOYER, NILUFER HILMIOGLU BARIS CALLI ALPER BAYRAKDAR, HATICE TANER, FILIZ UGUR

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "112Y218 ELIF SOYER, NILUFER HILMIOGLU BARIS CALLI ALPER BAYRAKDAR, HATICE TANER, FILIZ UGUR"

Engin Taşçı
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 PROJECT COORDINATOR PROJECT NO RESEARCHERS SUPERVISOR SCHOLARS Assist. Prof. Dr. ADILE EVREN TUGTAS KARNABAT 112Y218 ELIF SOYER, NILUFER HILMIOGLU BARIS CALLI ALPER BAYRAKDAR, HATICE TANER, FILIZ UGUR PROJECT START and END DATES 01/11/ /11/2015

2 PROJECT TITLE: PERVAPORATION SEPARATION OF VOLATILE FATTY ACIDS FROM LEACHATE GENERATED BY A LEACH-BED REACTOR ABSTRACT Disposal of organic-rich wastes creates significant environmental and economical concerns in our country. Only some portion of organic-rich wastes such as domestic, animal, agricultural and other wastes of non-hazardous characteristics are being utilized by municipalities, majority of these wastes are disposed at landfill sites. Considering a scarcity and exhaustion of our resources, organic-rich wastes should be utilized in a more effective way. Generally, for organic-rich wastes, anaerobic digestion processes are preferentially used to produce biogas and thus energy in the form of methane. However, anaerobic digestion processes should not be only considered for biogas production. In addition to biogas production, comodity chemicals such as organic acids (acetic, butyric, lactic acid, etc.) or solvents (ethanol and buthanol etc.) can be produced via anaerobic digestion. Especially when the low calorific value and storage difficulties of methane are considered, production of valuable fermentation intermediates may have wider applications. Volatile fatty acid (VFA) mixtures containing acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, and caproic acid are produced as a result of anaerobic fermentation. Studies conducted with various organic wastes reveal that the type of the waste, ph and retention time has an affect on the VFA production rate and the type VFAs produced. However, VFA production and accumulation during anaerobic fermentation may result in inhibition causing decrease of VFA production rate and efficiency. Therefore, produced VFAs should be removed from the system. Literature research reveals that there is a growing interest on acetic acid separation from synthetic feeds via pervaporation in recent years. Considering its selective permeation characteristics, pervaporation process can bu used effectively for the separation of other VFAs. Acetic acid separation via pervaporation have been achieved by membranes such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylalcohol and polydimethylsiloxane (PDMS) in the literature. However, information on the separation of mixed VFAs via pervaporation is very limited in the literature.

3 In this proposed project, leachate generated from fermentation of organic-rich waste in a leachbed reactor (LBR) will be fed to the pervaporation process and the VFA-free effluent will be recycled back to the LBR. The main aim of this proposed project is to investigate the fermentation efficiency of above mentioned integrated LBR-pervaporation process. In order to reach this goal, membranes, which will be used in the pervaporation process, will be tested for their VFA separation efficiency from synthetic VFA mixtures. PTFE, modified PTFE using amine extractant (liquid membrane) and composite membranes, which will be developed in the proposed project, will be used in pervaporation of mixed VFAs. Pervaporation membrane with high VFA separation efficiency will be used in the pervaporation system and the system will be integrated to a leach-bed reactor for the fermentation of organic solid waste. To the best of our knowledge there is no other study in the literature investigating the integrated anaerobic reactor and pervaporation system to increase the VFA production efficiency. Therefore, the proposed project has an original value and it will have important contributions to the literature in terms of anaerobic fermentation and VFA production. The proposed project is foreseen on duration of 36 months and is consisted of 5 work packages. These work packages are: Acquirement of equipment and consumables and installment of the experimental setup, Operation of pervaporation system using PTFE and liquid membranes, Production and characterization of composite membranes, Operation of pervaporation system with composite membranes, and VFA production from organic solid waste via LBR and separation of these VFA s from leachate using the suitable membrane. These studies will be conducted by a team with different expertise areas. Assist. Prof. Adile Evren Tugtas Karnabat will be the coordinator of the project, Assist. Prof. Elif Soyer and Assoc. Prof. Nilufer Hilmioglu with an expertise on membrane production and application will work as researchers in the project. PhD candidate working with Assoc. Prof. Nilufer Hilmioglu will be hired for a period of 6 months during setting up of the pervaporation system. In addition, Prof. Dr. Baris Calli with an expertise on anaerobic treatment/fermentation processes will be working as a consultant in the proposed project. In the proposed project a PhD student will be hired for a duration of 36 months and a Masters student will be hired for a duration of 20 months. Keywords: Anaerobic treatment, organic solid wastes, membrane, pervaporation, leachate

4 PROJE BAŞLIĞI: SÜZÜLEN YATAKLI ANAEROBİK REAKTÖRDE ÜRETİLEN UÇUCU YAĞ ASİTLERİNİN PERVAPORASYON İLE SIZINTI SUYUNDAN AYRILMASI ÖZET Ülkemizde organik içeriği yüksek atıkların bertarafı ciddi çevresel ve ekonomik sorunlara yol açmaktadır. Organik içeriği yüksek olan evsel, hayvansal, tarımsal ve tehlikeli olmayan diğer organik atıkların yalnızca bir kısmı belediyelerce değerlendirilmekte, büyük bir bölümü depolama sahalarında bertaraf edilmektedir. Kaynaklarımızın hızla tükendiği günümüzde, organik içeriği yüksek atıklarımızı daha verimli bir şekilde değerlendirmemiz gerekmektedir. Genel olarak organik içeriği yüksek atıklardan anaerobik çürütme işlemi ile biyogaz ve metan üzerinden enerji üretimi yapılmaktadır. Ancak anaerobik çürütme işlemi sadece biyogaz üretimi olarak algılanmamalıdır. Biyogaz üretiminin yanısıra anaerobik çürütme sırasında ticari değeri yüksek organik asitler (asetik, bütirik, laktik asit vb.) veya kimyasal çözücüler (etanol ve bütanol vb.) üretilebilir. Özellikle metanın depolanma zorlukları değerlendirildiğinde, fermentasyon ürünlerinin daha kullanılabilir olabileceği görülmektedir. Anaerobik fermentasyon işlemi sonucunda asetik asit, propiyonik asit, bütirik asit, valerik asit ve kaproik asit içeren uçucu yağ asidi (UYA) karışımları oluşmaktadır. Literatürde çeşitli organik atıklarla yapılan çalışmalar sonucunda atık tipi, ph ve bekletme sürelerinin uçucu yağ asidi üretim hız ve çeşidini etkilediği belirlenmiştir. Fakat, anaerobik fermentasyon sırasında oluşan ve sistemde biriken UYA lar inhibisyona neden olarak UYA üretim verim ve hızını düşürmektedirler. Bu sebeple, oluşan UYA ların sistemden uzaklaştırılması gerekmektedir. Literatürdeki araştırmalar incelendiğinde, son yıllarda sentetik karışımlardan pervaporasyon yöntemi ile asetik asit ayırımı üzerine yoğun çalışmalar yapıldığı görülmektedir. Seçici geçirimlik özelliği fazla olan pervaporasyon işlemi diğer UYA ların ayrılmasında da etkili bir şekilde kullanılabilir. Pervaporasyon yöntemi ile asetik asit ayırımı için literatürde politetrafloroetilen (PTFE), polivinilalkol ve polidimetilsiloksan (PDMS) gibi çeşitli membranlar denenmiştir. Fakat, pervaporasyon yöntemi ile karışık UYA ların ayrılması ile ilgili literatürde çok az sayıda çalışma bulumaktadır.

5 Önerilen projenin temel amacı organik atıkla çalıştırılacak süzülen yataklı anaerobik reaktör (SYAR) den elde edilen sızıntı suyundan pervaporasyon ile UYA ların ayırılması ve çıkış suyunun reaktöre geri beslenmesi ile fermentasyon verimine olan etkisinin incelenmesidir. Bu amacı gerçekleştirmek için öncelikle pervaporasyon sisteminde kullanılacak olan membranların, sentetik olarak hazırlanmış UYA karışımlarından UYA ayırım verimleri incelenecektir. Pervaporasyon işlemi ile karışık UYA ları ayırmak için PTFE, amine grubu çözücülerle modifiye edilmiş PTFE (sıvı membran) ve çeşitli kompozisyonlarda üretilecek kompozit membranlar denenecektir. Pervaporasyon denemeleri üç farklı sıcaklıkta gerçekleştirilecektir. En yüksek UYA ayırma verimi elde edilen membran, organik katı atığın fermentasyonu için kullanılacak olan süzülen yataklı anaerobik reaktöre entegre edilecek olan pervaporasyon sisteminde kullanılacaktır. Literatürde, UYA üretim verimini arttırmak için anaerobik reaktör ve pervaporasyon sisteminin entegre edilerek çalıştırıldığı başka bir çalışma bulunmamaktadır. Bu sebeple, önerilen projenin oldukça özgün bir değere sahip olduğu ve anaerobik fermentasyon ile UYA üretimi konusunda literatüre önemli katkılar sağlayacağı düşünülmektedir 36 ay sürmesi öngörülen proje, 5 iş paketi halinde tasarlanmış olup bunlar sırasıyla; Ekipmanların, sarf malzemelerinin temini ve deney düzeneğinin kurulması, Pervaporasyon sisteminin PTFE ve sıvı membran ile çalıştırılması, Kompozit membran üretimi ve özelliklerinin belirlenmesi, Kompozit membran ile pervaporasyon sisteminin çalıştırılması ve organik katı atıktan SYAR ile UYA üretimi ve UYA ların en uygun membran kullanılarak pervaporasyon ile sızıntı suyundan ayrılmasıdır. Bu çalışmaları konusunda uzman bir ekip gerçekleştirecektir, Yrd. Doç. Dr. Adile Evren Tuğtaş Karnabat tarafından yürütülecek projede, araştırmacı olarak membran üretimi ve uygulamaları konusunda tecrübe sahibi olan Yrd. Doç. Dr. Elif Soyer ve Doç. Dr. Nilüfer Hilmioğlu görev alacaktır. Pervaporasyon sisteminin kurulması aşamasında, Doç. Dr. Nilüfer Hilmioğlu nun pervaporasyon uygulamaları konusunda tez çalışması yapan doktora öğrencisine kısmi (6 ay) destek verecektir. Ayrıca,anaerobik arıtma/fermentasyon konusunda uzman olan Prof. Dr. Barış Çallı projede danışman olarak görev alacaktır. Projede bir doktora öğrencisi (36 ay) ve bir de yüksek Lisans öğrencisi (20 ay) görev alacaktır. Anahtar Kelimeler: Anaerobik arıtma, organik katı atıklar, membran, pervaporasyon, sızıntı suyu

Benzer belgeler

ÖZGEÇMİŞ. Doç. Dr. ADILE EVREN TUGTAS

ÖZGEÇMİŞ. Doç. Dr. ADILE EVREN TUGTAS ÖZGEÇMİŞ Doç. Dr. ADILE EVREN TUGTAS İLETİŞİM BİLGİLERİ Ofis Adresi : Marmara Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü MB 548, Göztepe, 34722, Istanbul, Türkiye Tel. : +90 (0216) 348 0292 ext. 264 Faks :