Gübre Yönetimi, Fermente Atık Kullanımı. - Kapalı Devre Teknolojisi. 2. Biogas-Training

Transkript

1 2. Bigas-Training Gübre Yönetimi, Fermente Atık Kullanımı - Kapalı Devre Teknljisi Michael Köttner, Internatinal Bigas and Bienergy Centre f Cmpetence (IBBK) Ankara,

2 Gübre yönetimi ve fermente atık kullanımı - Direk fermente atık kullanımı - Gübre değeri - Hijyen ve besin maddeleri - Besin maddeleri yönetimi - Ekljik ve eknmik değerlendirme - Fermente atık işleme - Sıvı ve katı evre - Fiber ve gübre üretimi 2

3 Direk fermente atık uygulaması Biylji farklı gübrelerin özellikleri Sıvı gübre tipi ph Değeri C/N Özellikler Sığır sıvı gübresi Dmuz sıvı gübresi yaklaşık İyi tampnlama kapasitesi Metan bakterisi yönünden zengin İyi tampnlama kapasitesi Ağır metallerde yüksek ran (Zn ; Cu [mg/kg DM]) Kümes hayvanları sıvı gübresi yaklaşık 7 İyi tampnlama kapasitesi Güçlü çökelti birikimi 3

4 Fermantasyn yluyla sıvı gübre özelliklerinin pzitif değişimleri Organik maddelerin ayrıştırılması Ayrıştırma ranları Organik Kuru Madde: %40 a kadar Ham sıvı gübre ile kıyaslandığında fermente edilmiş sıvı gübre, pmpalanabilir ve püskürtülebilir Alan üzerindeki uygulama işleminden önce karıştırma azaltılmaktadır Kku azaltma Maddelere (hümik asitler, fenller, fenl türevleri) Temizleme Temizleme derecesi, tutma süresine, sıcaklığa ve uygulanan prsedüre bağlıdır 4

5 Fermantasyn yluyla sıvı gübre özelliklerinin pzitif değişimleri Yabancı t thumlarının rtadan kaldırılması Sıvı gübre içindeki thumlar ne kadar işleme tabi tutulursa ve sıcaklık ne kadar yüksek lursa çimlenme kapasitesi de kadar azalmaktadır Ot çürümesinden kaçınma Gübre değerinin gelişimi Fermente edilmiş sıvı gübre daha iyi kısa zamanlı N-Fertilizer etkisine sahiptir 5

6 relative Knzentratin in Przent x Bağıl knsantrasyn (%) Geruchsminderung in Abhängigkeit vn der Verweilzeit Kku azaltma ve hidrlik tutma süresi p-kresl Ethyl-Phenl Indl Skatl Is-Buttersäure Hidrlik Verweilzeit tutma süresi in Tagen (gün) 6

7 Patjenik bakterilerin azaltılması Anzahl in KBE / g Mİktar KBE/g 1,00E+09 1,00E+08 1,00E+07 1,00E+06 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+03 1,00E+02 1,00E+01 1,00E+00 93,75% 99,90% 99,70% 99,98% 99,98% GKZ EBA GCF FCF FKS Keimart Bakteri Tipi Anlage: Tesis: Laukenmann Temp.: Sıcaklık: 38 C VWZ.: HRT: gün Tage Typ: Betnfermenter Tip: Betn çürütücü Datum: Juni 1993 Tarih: Haziran 1993 Rhgülle Ham Rw l. gübre manure Bigasgülle Biygaz Bigas digestate fermente atığı Messung durch Hayvan hijyeni için Institut für enstitü ölçümleri, Hhenheim Tierhygiene, Üniversitesi Universität Hhenheim 7

8 Sıvı sığır gübresi ve biygaz fermente atığından bazı numunelerin rtalama değerleri Oberlungwitz biygaz bitki örnek lay incelemesi Kg/m 3 K. Mad. (%) Nitrjen Amnyum Fsfr Ptasyum Magnezyum Kalsiyum ph-değeri Sıvı sığır gübresi Kaynak: Saxny Tarım Bölge Ofisi FB LB, Jäkel Biygaz fermente atığı 8

9 Biygaz fermente atığının kullanımı Fermente atık, alanlara yayılabilir - hayvan sıvı gübresinde ve bitki malzemesinde herhangi bir hijyen kısıtlaması yktur Gelişmiş Gübre - besin kayıplarını önler - bitkiler üzerindeki şiddetli etkiyi azaltır - akış özelliklerini arttırır - bitki yeterliliğini arttırır - bitki sağlığını arttırır - yabani t thumlarının çimlenmesini azaltır Çevresel sağlık - kku yğunluğunu azaltır - metan ve amnyum sebebiyle luşan hava kirliliğini azaltır - nitrat çöküntüsünü azaltır - sıvı gübreyi temizler - rganik kalıntıları geri kazandırır (rtak-fermantasyn) - merkezi bir kanalizasyna bağlantı maliyetlerini engelleyebilir 9 5

10 Çevre dstu (ekljik) sıvı gübre yönetimi Çk büyük miktarlarda sıvı gübre şunlara sebep lmaktadır: Arıtım ve üretim süresince istenmeyen kku etkisi Patjenik bakterilerin yayılması Btanik luşumun zarar görmesi ve mevcut çayırlardaki tipik Sıvı Gübre Flrasının luşması Tprak özelliklerinin kötüleşmesi Yer altı ve yerüstü sularının kirlenmesi Biygaz teknljisi esas larak sıvı gübre miktarlarını azaltamamaktadır. S&H Umwelt GmbH & C. ANCAK, biygaz üretiminden gelen pzitif enerji dengesi sayesinde bu prblem için farklı çözümler SUNMAKTADIR. 10

11 Sıvı fermente atık işleme ve fermantasyn Fermente atık deplama Sıvı gübrenin anaerbik arıtımından snra ve deplama süresince amnyum şeklinde nitrjen kayıpları rtaya çıkmaktadır Fermente atık tprak uygulaması Uygulama süresince nitrjen kayıpları, gaz (amnyum) ve mineral şeklinde (nitrat) gösterilebilir 11

12 Tprak Uygulama Teknikleri Tırmıklı hrtumlu traktör: kesin gübreleme, yaklaşık %41 daha düşük NH3 emisynu Gübre dağıtım traktörü: güçlü kku ve amnyak emisynları, rüzgar hassasiyeti 12

13 Sıvı fermente atık uygulaması süresince alınan tedbirler Uygulamadan önce aşırı karıştırma yktur Nihai deplamadan sğutulmuş substrat uygulaması Emisyn azaltma tekniklerini kullanarak yayma (tırmıklı hrtumlu traktör v.s.) ve Fermente atığı işleme Sıvı fermente atık gübreleme ile filtreleme ile nitratı engellemek için arıtma tipinden başka diğer tedbirler de hesaba katılmalıdır: Yeterli deplama kapasitesi (en az 6 ay) Uygulama periytları Uygulanan sıvı fermente atığı miktarı (ve bu şekilde N- miktarı) Dağıtma teknljisi 13

14 Fermente edilmiş gübre işleme sebepleri Deplama hacmi kazandırır (sıvı evre) Besin Fazlası veya gübre dağıtımı için alanın eksilmesi Gerekli besinlerin ihracatı Fermente atık, %70-90 sudan luşmaktadır Suyun kaldırılması nakliye maliyetlerinde tasarruf kazandırır Gübre dağıtımı için düşürülen maliyetler Azaltılan çevresel etkiler Sıvı evrede besinlerin piyasaya sürülmesi Uçucu hava kirleticilerinin azaltılması Kkunun azaltılması 14

15 Fermente atık işleme temel prensipleri Fiziksel Sıvı-katı ayırma Membran teknljisi Vakumda buharlaştırma Kimyasal Biyljik Flkülasyn Çökeltme (Mn Amnyum Fsfat, Fsfat) Anaerbik arıtma Gübreye dönüştürme (aerb) Etkinleştirilmiş çamur işleme (aerb) Aztlama, Azt Giderme 15

16 İşleme stratejileri 1. Kısmi ayırma 2. Tam ayırma P2O5 Eliminasynu P2O5 + N Eliminasynu Biygaz tesisinden fermente atık Biygaz tesisinden fermente atık Sıvı-katı ayırma Kmpst Sıvı-katı ayırma Kmpst C, P 2 O 5, N rg C, P 2 O 5, N rg Ana temizleme (ultra filtrasyn/vakumda buharlaştırma) Yğunlaştırılmış gübre N, P Azaltılmış besin yükü ile fermente atık N,P,K İkincil temizleme (ters smz) Yğunlaştırılmış gübre N, K Gübre dağıtımı Saf su 16

17 Uygulanan Teknljiler Sıvı-Katı ayırma Vidalı Pres Dekanter santrifüj Güneşle kurutma Membran teknljisi Vakumda buharlaştırma 17

18 Sıvı katı ayırma kısmi işleme Katı içeriklerin ayrılması daima1 nci işleme adımıdır!!! Remval f: % Ptt % Ntt plus: Organik gübre üretimi humus dengesi 18

19 Besin maddesi dağıtımı Gübre ayırma Sıvı evre Birleştirme Katı evre Amnyum Organik nitrjen Ptasyum Metan Değişken içerik Fsfr* Hacim** * çökelticilerin uygulamasına bağlıdır ** seçilen makine grubuna bağlıdır 19

20 Örnek besin maddesi dağıtımı Kısmi işleme Santrifüj WLV Biygaz tesisinden fermente atık 8100 t = %100 N: kg = %100 P 2 O 5 : kg = %100 K: kg = %100 Amaç: P2O5 eliminasynu Sıvı-katı ayırma Kmpst 2025 t = %25 Eliminasyna yönelik besin maddeleri tipi, teknlji/strateji seçimine sebep lmaktadır: P2O5: kısmi işleme N: tam işleme Azaltılan besin maddesi yükü Fermente atık 6075 = %75 N: kg = %30 P 2 O 5 : kg = %70 K: kg = %39 N: kg = %70 P 2 O 5 : kg = %30 K: kg = %61 Gübre dağıtımı Kaynak: WLV-Service GmbH,

21 Sıvı-katı ayırma vidalı pres Basit cihaz sıkça uygulanmaktadır Etkili perasyn için gerekli iri malzeme Aşınma bölümü: elek (giren malzemeye bağlı larak) Aşağıdakiler kaldırılmaktadır: % Kuru Madde Sıvı evrede yaklaşık % 5 Kuru Madde Yatırım maliyetleri:

22 Sıvı-katı ayırma Dekanter santrifüj Daha yüksek kaldırma ranı Besin maddesinin eliminasynu için uygun Fermente atık özellikleri = cihaz seçimi için ölçüt Kaynak: Aşağıdakiler kaldırılmaktadır: % Kuru Katı Sıvı evrede yaklaşık % 1-3 Kuru Madde Yatırım maliyetleri:

23 Sıvı-katı ayırma Dekanter santrifüj Fermente atık / yağ karışımının dekanter ile ayrılması Ham sıvı gübre Besin maddeleri ve sıvı gübre değeri ve verimliliği Kaynak: Danimarka tarımsal araştırma Yağ atığı Fermente atık (fermente edilmiş sıvı gübre) Katı fraksiyn Sıvı fraksiyn Ağırlık bölümü (%) Kuru Madde içeriği (%) 5,2 41,4 4,2 33 2,3 P (kg/t) 1,2 0,3 1,3 13,4 0,3 N-tplam(kg/t) 4,8 1,3 4,6 11,7 4,0 NH4-n (kg/t) 3,6 0,4 3,6 3,0 3,6 Org. N (kg/t) 1,2 0,9 2,3 2,6 2,3 NH4-n miktarı (%) Kaynak: Hengdal fermantasyn gaz Danimarka tarımsal araştırması Gübre Verimlilik Nitrjen (%) t sıvı gübre başına değer artışı Dmuz sıvı gübresi Fermente atık (fermente edilmiş sıvı gübre) ,30 0,60 Ayrılmış biygaz fermente atığı ,60-1,20 23

24 Sıvı-katı ayırma güneşle kurutma Basit teknlji Kanalizasyn çamuru için genel larak uygulanmaktadır Güneş ısısı ve atık ısısı kmbine kullanımı Kmpleks kntrl sistemi gerektirmektedir Aşağıdakiler kaldırmaktadır Su Kısmi N-kayıpları Yatırım maliyetleri Yaklaşık (450 kwel. tesisten fermente atık) 24

25 Karle, Fuessbach, Almanya da bulunan çiftlikte güneş destekli fermente atık kurutma işlemi ile kmbine lan ısı kuplajlı mikrgaz türbini 25

26 Kmple besin maddesi ayırma P2O5 + N Eliminasynu Biygaz tesisinden gelen fermente atık Sıvı-katı ayırma Kmpst Kmpleks işlemeleri, gelişmiş teknlji gerektirmektedir C, P 2 O 5, N rg Yüksek enerji ihtiyacı Ana temizleme (ultra filtrasyn/vakumda buharlaştırma) Knsantre gübre N, P Yalnızca 700 kwel kapasiteden büyük biygaz tesislerine eknmik larak uygulanabilir İkincil temizleme (ters smz) Knsantre gübre N, K Saf su 26

27 Kmple ayırma- Membran teknljisi Anaerbik fermente atık = en iyi hazırlama İri ve lifli malzemenin iyi şekilde kaldırılmasını gerektirmektedir (Kuru Madde içeriği %1) Daha iyi AD ve katı ayırma gerçekleştirildiğinde, daha iyi membranlar luşturulur! Kaynak:

28 Kmple ayırma-(vakum-) Buharlaştırma Ayrılan katı maddeler (gübre) Biygaz tesisinden fermente atık çamuru Sıvı-katı ayırma phdeğerinin ayarlanması Örnek: 3-MW biygaz tesisi Vakumda buharlaştırma İri fiberlerin kaldırılması 3-aşamalı vakumda buharlaştırma Knsantre (gübre) yğunlaşma Kaynak: 28

29 Kmple ayırma Gerekli lan nedir? Basıncın kullanılması veya artan ısının kullanılması için yüksek enerji ihtiyacı mı?? Fermente atık çamuru cihaz üzerinde trtu luşturabilir Fermente atık çamuruna uygun cihaz seçmek Membran teknljisine veya vakumda buharlaştırmaya girmeden önce çözünmez maddelerin (> 0,2 mm) temizlenmesini tamamlama Dğru lmayan katı madde kaldırılması, hata ranını artırmaktadır Temizleme ve Onarım, günler almakta ve artan maliyete sebep lmaktadır! 29

30 Ayrılmış malzeme ya şimdi??? 1 madde 2-4 farklı malzeme akışı Knsantre besin maddeleri yüksek tuz yüklerinden luşabilir Knsantre besin maddeleri, özel gübre karışımı verir Kendi çiftliğinde kullanma (kısmi besin maddesi çıkarma) Pazarlama? Pazarlama kanalları? Kalite güvencesi ve kntrl İyi planlama ve strateji rtakları gerektirir 30

31 Arıtma maliyetleri Bir Danimarka biygaz üreticisinin bilgisine göre dekanter ayırma işlemine ait tplam maliyet t başına 1,- dur. Danimarka daki bu fiyat, birçk geniş sığır çiftliği için kar edilebilirdir. Buharlaştırıcıdaki snraki ayırma, daha maliyetlidir (t başına yaklaşık 3.40 ). Bu masraf, gelişmiş serpme ile birlikte gübrenin daha iyi kullanılmasıyla tasarruf edilen nakliye maliyetleri sayesinde amrti edilmelidir. İşletmenin çevresinde kullanılamayan fraksiyna yönelik uzun mesafeli nakliye karlı lacaktır Fermente atığın eknmik değeri, yılda LU başına 10 larak gösterilmekte veya aşağıdaki şekilde besin maddelerine bağlı lmaktadır: 55 / t N, 56 / t P, 28 / t K. 31

32 Gübre değerinin gelişimi : Kısmi ayırma karlılık Nitrjen Fsfat Ptasyum Besin maddeleri maliyeti ( /kg) 0,60 0,45 0,35 Besin maddele ri Miktar C1 (kg/t) Değer C1 ( /t) Miktar C2 (kg/t) Değer C2 ( /t) Değer C2 C1 ( /t) N 9,69 5,81 11,5 6,90 1,09 P2O5 4,97 2,24 13,82 6,22 3,98 K2O 5,29 1,85 8,35 2,92 1,07 Σ = 6,14 P O nun gerekmediği alanlarda bir aşamalı arıtma ve harici nakliye mantıklı lmaktadır ve karlı labilir. 32

33 Snuç Besin maddeleri = prblem (üretim fazlası) ayrımı ve ihraç tek çözüm labilir besin maddesi Ancak: dikkatlice hesaplayın (pahalı teknlji) ve besin maddeleri piyasasına yönelik ihtiyaçlara dikkat edin Bunun yanı sıra: hangi besin maddesinden kurtulmanız gerekiyr bunlar nerede? (sıvı ve katı evre arasındaki besin maddeleri) Kmple besin maddeleri kaldırma işlemi, yalnızca büyük biygaz tesislerinde uygulanabilir - 1 1,5 MW dan küçük tesisler için değildir Artan ihtiyaç ve biygaz tesislerinin artıştaki byutları, teknlji fiyatlarının azalmasına sebep labilir 33

34 İlginiz için teşekkür ederiz! Türk-Alman Biygaz Prjesi Deutsche Gesellschaft für Internatinale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH And Skak N: 8/ Cankaya/Ankara, TURKEY T T E [email protected] I I Yazar: Michael Köttner, Internatinal Bigas and Bienergy Centre f Cmpetence (IBBK) 34