ULTRASONİK KAVİTASYON İLE %35 BİYOGAZ VERİM ARTIŞI

BİYOGAZ TESİSLERİNDE ;BİYOGAZ VERİMİNİ ARTIRMAK İÇİN SİNDİRİM PARÇALAMA UYGULAMALARI  

Organik hammaddelerin anaerobik fermantasyonu mükemmelleştirilmiş, olgun bir teknolojidir. Organikler yaklaşık 37°C sıcaklıklarda fermenterde bakteriler tarafından ayrıştırılır. Biyogaz, ana bileşeni ve gerçek enerji taşıyıcısı metan olan metabolik bir ürün olarak üretilir. Bununla birlikte, katı biyokütlenin bakteriler tarafından parçalanması zor olduğundan biyolojik anaerobik bozulma süreci çok yavaş gerçekleşir. Bozulma zincirindeki ilk adım, partikül veya moleküler boyutun azalmasına neden olan ve dolayısıyla tüm bozulma sürecinin hızını belirleyen hidroliz adı verilen adımdır.  

BİYOGAZ TESİSLERİNDE ULTRASONİK PARÇALAMA İLE VERİM ARTIŞI  

%35’E VARAN BİYOGAZ VERİMİ ARTIŞI 

GİRİŞ HAMMADDELERİN’ DE %15’E KADAR AZALMA 

FERMANTASYON TANKINDA VİSKOZİTENİN İYİLEŞTİRİLMESİ 

KARIŞTIRICILARDA VE POMPALARDA DAHA AZ AŞINMA.

 Başka hiçbir mekanik enerji formu, ultrasonik gibi biyokütlenin hücre yapısı üzerinde çalışması kadar verimli değildir. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak biyogaz üretimi, çevre atıklarının enerjiye dönüştürülmesi anlamında önemlidir, bu nedenle organik maddelerin fermantasyonunu yapan biyogaz tesislerinin sayısı giderek artmaktadır. Biyogaz tesislerinde fermenterler daha uzun alıkonma süreleriyle boyutlandırılsa da burada hız belirleyici hidroliz adımının da üstesinden gelinmesi gerekmektedir. Fermenterlerden veya ikincil fermenterden gelen aktif bakteriyel biyokütlenin ultrasonik kavitasyon ile sanikasyonunun etkili bir çözüm olduğu kanıtlanmıştır. 

Sonuç, artan biyogaz üretimi ve genel olarak daha yüksek metan içeriği ile yoğunlaştırılmış anaerobik bozulmadır.

Fermantasyonun teknik sınırları:  Organik hammaddelerin anaerobik fermantasyonu mükemmelleştirilmiş, olgun bir teknolojidir. Organikler yaklaşık 37°C sıcaklıklarda fermenterde bakteriler tarafından ayrıştırılır. Biyogaz, ana bileşeni ve gerçek enerji taşıyıcısı olan metan, metabolik bir ürün olarak üretilir. Bununla birlikte, katı biyokütlenin bakteriler tarafından parçalanması zor olduğundan biyolojik anaerobik bozulma süreci çok yavaş gerçekleşir. Bozulma zincirindeki ilk adım, partikül veya moleküler boyutun azalmasına neden olan ve dolayısıyla tüm bozulma sürecinin hızını belirleyen hidroliz adı verilen adımdır. Ultrasonikasyon etkisi, bu sınırlayıcı hidroliz adımının üstesinden gelmeyi amaçlar. Ultrasonik salınımları sadece organiklerin yapısını (hücrelerin parçalanması) değil, aynı zamanda aktif mikroorganizmaları da (dalgalanan ses basıncı ve kavitasyon yoluyla uyarım, kümeleşme ve topaklaşma oluşumunun önlenmesi, enzimlerin salınımı) etkiler. Ultrasonik Sistemin fiziksel çalışma prensibi kavitasyon etkisidir. Ultrasonik parçalanmanın bir başka etkisi, hammaddenin viskozitesini iyileştirmektir. Bu nedenle biyolojik hidroliz, ultrasonik sistemin kullanımıyla desteklenir veya tamamen değiştirilir, böylece hızlandırılmış ve gelişmiş bozulma gerçekleşir. 

Organik parçalanma sürecinin hızlanması   biyogaz veriminin artmasıyla sonuçlanır. Ek olarak, dış hücre tabakasından ekzo-enzimlerin salınması, sindiricideki enzim aktivitesini arttırır.  Hücre yapısının açılması biyolojiyi önemli ölçüde hızlandırır. Bu, “çürütücü boyutunda sanal bir artış” ile eşdeğerdir. Mantıksal sonuç, aynı biyogaz verimi için önemli bir alt tabaka tasarrufu ile sonuçlanan optimize edilmiş alt tabaka kullanımıdır. Ek olarak, biyogazın metan içeriği tipik olarak yüzde bir ila üç puan artar.  Ek olarak, eklenen hacimsel akışın sonikasyonu fermenter içeriğinin viskozitesini azaltır ve dolayısıyla onu daha akışkan hale getirir. Bu, karıştırıcıların ve pompaların güç tüketimini azaltır.  Tasarım ve kolay entegrasyon  Beslenen ham maddelerin zor yapısı nedeniyle, ana veya ikincil fermenter den fermente edilmiş biyokütlenin kısmi akışını sonikasyona tabi tutulması gerekir. Bir döngü içinde sonikasyona tabi tutulan fermente sıvı daha sonra ana fermentere geri döndürülür.  Pratikte, ikincil fermenterden kısmi bir akım almanın, bunu sonikasyona tabi tutmanın ve onu fermentere veya birkaç fermentere geri döndürmenin faydalı olduğu kanıtlanmıştır. 

Diğer kurulum yöntemleri de mümkündür ve her biyogaz tesisi için ayrı ayrı tasarlanabilir. Tercihen, ana fermenterdeki ikincil fermenterden gelen bir devridaim akışı, işlenir.  Biokütle parçalanır ve fermenterdeki artan mikrobiyolojik aktivite artar. Yoğunlaştırılmış işlemin sonucu, az enerji girişi ile elde edilen önemli ölçüde artan biyogaz üretimidir. Kolaylıkla biyogaz tesisine adapte edilebilir.  

Ekipman ve teknik düzen  Teknolojik sıraya göre düzenlenmiş dört birim vardır: Yerinde, sadece giriş ve çıkış bağlantılarının yanı sıra elektrik ve su bağlantısının sağlanması gereklidir. Ultrasonik sistemlerinin kendileri genellikle günde 24 saat çalışır. Gerektiğinde kullanılan ultrasonik modüler sistemlerin sayısını artırmak ve bu nedenle herhangi bir tesis boyutuna uyum sağlamak mümkündür. Kullanımı için sadece bir elektrik bağlantısı (400 V, 32 A) gereklidir.  Güç kaynağı, güç devreleri ve PLC, duvara monte bir kontrol kabinine yerleştirilmiştir. Sistem isteğe bağlı olarak otomatik (standart durum) veya manuel mod’da çalıştırılabilir. Ultrasonik Kavitasyon Sistemi, pompadan sonra bulunur. Burada, ultrasoniğin neden olduğu basınç dalgalanmaları, biokütle yapısını parçalayan (parçalanma) muazzam kavitasyon kuvvetleri üretir.  Alternatif olarak, operatör sabit bir biyogaz miktarını koruyabilir ve bununla birlikte beslemeyi azaltabilir. Ayrıca metan içeriğindeki artış biyogazın kalitesini de artırır. Bu, ultrasonik sisteminin uzun ömürlü olmasını sağlar. Ana prosese özel parametrelerin sürekli olarak kaydedilmesi ve izlenmesi sayesinde tesis operatörü, sistemi her zaman optimum şekilde çalıştırabilir.  Sistem Hacimsel akış, Hava sıcaklığı, Basınç, yüzde olarak ultrasonik gücü, operasyon zamanı gibi parametreleri kaydeder.

 Akış özellikleri  :

Biokütle ile ilişkili işletme maliyetlerini düşürme potansiyelini belirlemek için sistem analizi Özelleştirilmiş bir parçalama sisteminin planlanması, imalatı, kurulumu ve devreye alınması .

Sürekli çalışmaya geçişte ölçüm ve proses teknolojik desteği 

Süreç optimizasyonu 

Analiz hesaplamaları  

Teknik Avantajlar  

Çok yüksek enerji verimliliği – diğer parçalama sistemlerine kıyasla %50 tasarruf  

Son derece az bakım gerektiren tesis teknolojisi 

Yüksek derecede operasyonlu güvenilirlik 

Uzun bekleme süreleri Kompakt tasarım, basit tak ve çalıştır kurulumu sayesinde daha az alan gereksinimi 

Artan gaz verimi / hammadde tasarrufu 

Önemli ölçüde artan bozulma derecesi 

Biyolojinin stabilizasyonu 

Geliştirilmiş akış özellikleri 

Azaltılmış karıştırıcı aşınması 

Pompalar ve karıştırıcılar için azaltılmış enerji gereksinimi %15’e kadar katı içerikli alt tabakaların işlenmesi 

Homojen, temassız ses alanı sayesinde optimum enerji girişi 

Daha fazla biyogaz üretimi (%35’e kadar daha fazla)

 Sindirim süresini azaltma (%60’a kadar) 

Çürütülmüş çamur kütlesinin azaltılması (%30’a kadar)

Yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak biyogaz üretimi şu anda çok önemlidir, bu nedenle organik substratların (yenilenebilir hammaddeler, bulamaç, vb.) fermantasyonu ile tarımsal biyogaz tesislerinin sayısı giderek artmaktadır. Tarımsal biyogaz tesislerinde fermenterler daha uzun alıkonma süreleriyle boyutlandırılsa da, burada hız belirleyici hidroliz adımının da üstesinden gelinmesi gerekir. Fermentörden veya ikincil fermenterden gelen aktif bakteriyel biyokütlenin ultrason ile sonikasyonunun etkili bir çözüm olduğu kanıtlanmıştır. 

Sonuç, artan biyogaz üretimi ve genel olarak daha yüksek metan içeriği ile yoğunlaştırılmış anaerobik bozunmadır.

Fermantasyonun teknik sınırları ve bunların ultrasonik ile üstesinden gelinmesi

Organik substratın (biyokütle) anaerobik fermantasyonu mükemmelleştirilmiş, olgun bir teknolojidir. Biyokütle, yaklaşık 37°C sıcaklıklarda fermenterde bakteriler tarafından ayrıştırılır. Biyogaz, ana bileşeni ve gerçek enerji taşıyıcısı metan olan metabolik bir ürün olarak üretilir. Bununla birlikte, katı biyokütlenin bakteriler tarafından parçalanması zor olduğundan biyolojik anaerobik bozunma süreci çok yavaş gerçekleşir. Bozunma zincirindeki ilk adım, partikül veya moleküler boyutun azalmasına neden olan ve dolayısıyla tüm bozunma sürecinin hızını belirleyen hidroliz adı verilen adımdır.

Ultrasonik etkisi, bu sınırlayıcı hidroliz adımının üstesinden gelmeyi amaçlar. Ultrasonik salınımları sadece substratların yapısını (hücrelerin parçalanması) değil, aynı zamanda aktif mikroorganizmaları da (dalgalanan ses basıncı ve kavitasyon yoluyla uyarım, aglomerat oluşumunun önlenmesi, enzimlerin salınmasını) etkiler. Bu nedenle biyolojik hidroliz, ultrasonik sistemimizin kullanımıyla desteklenir veya tamamen değiştirilir, böylece hızlandırılmış ve gelişmiş bozulma gerçekleşir.

Ultrasonik Kavaitasyon yoluyla fermentasyonun yoğunlaştırılması ultrasonik biyogaz tesislerinde fermantasyonu yoğunlaştırır. Fermente eden mikroorganizmalar, organik substratın bozunması için gerekli olan enzimleri (eksoenzimler) üretir. Yüksek güçlü ultrasonik kavitasyon ekipmanımız kullanıldığında, küçük bir enerji girişi bile bu enzimlerin salınımının artmasıyla sonuçlanır, böylece mikroorganizmaların aktivitesi uyarılır. Sonikasyon ayrıca sıvı ve katı faz arasındaki arayüzde bir artışa neden olur (parçacıklar ve sürüler parçalanır), bu da enzimatik saldırıyı kolaylaştırır. Daha fazla enerji beslemesi ayrıca bitki ve bakteri hücrelerinin duvarlarını da yok eder ve bu nedenle çözünmüş organik hücre içeriğinin salınmasıyla sonuçlanır, bunlar da fermentasyonla çok kolay bir şekilde bozunur. Nihai etki, organik substratların daha fazla bozunması ve artan biyogaz üretimi ile yoğunlaştırılmış bir sindirim sürecidir.

Bu nedenle, ultrasonik kullanılarak bir yandan aynı biyokütle beslemesinden daha fazla biyogaz üretilebilir; Öte yandan, değişmeyen biyogaz üretimi ile besleme miktarını azaltmak da mümkündür. Ek olarak, metan içeriğindeki artışla biyogazın kalitesi iyileştirilir. Kullanılan tarımsal biyokütlelerin ayrıştırılması zor olması nedeniyle, geleneksel biyogaz tesisleri tarafından üretilen metan fraksiyonu bazen %50'den azdır. Ek olarak, eklenen hacimsel akışın sonikasyonu, fermenter içeriğinin viskozitesini azaltır ve dolayısıyla onu daha akışkan hale getirir. Bu, karıştırıcıların ve pompaların güç tüketimini azaltır.

Tasarım ve kolay entegrasyon

Beslenen ham biyokütlenin zor yapısı nedeniyle, ana veya ikincil fermenterden fermente edilmiş biyokütlenin kısmi akışını sonikasyona tabi tutmayı tercih ediyoruz. Bir döngü içinde sonikasyona tabi tutulan çamur daha sonra ana fermentere geri döndürülür. Bu hacimsel akış genellikle günlük eklenen substrat miktarının %30 ila %50'sine eşittir. Standart Ges Ultrasonik ultrasonik kavitasyon sistemi (bağlı yük 5 kW), 1,45 mx 0,25 m'lik kaplama alanıyla çok kompakttır ve bu nedenle az yer kaplar. Yerinde, sadece giriş ve çıkış bağlantılarının yanı sıra elektrik ve su bağlantısının sağlanması gereklidir. Ultrasonik Kavitasyon Sistemleri genellikle günde 24 saat çalışmaya göre dizayn edilmiştir.