Küçük Deponilerde Gaz Elde Etme Olanakları
Deponi hacmi 106 m3 ve günlük çöp miktarı 100 ton yerleşim yerlerindeki deponiler "küçük deponi" diyebiliriz.
Burada da çöpün bileşiminde bulunan organik maddeler mikroorganizmalar (metan baktertileri) tarafından metana indirgenmektedir. Metandan başka Çizelge 1'de görülen gazlar da çöp depolama yerlerinde oluşmaktadır. Bir top çöpten elde edilen gaz miktarı literatörlere göre 60-290 m3 gaz/ton çöp arasında değişmemktedir. Ancak mühendislik hesapları için bu değer 100 m3 memtan/ton. çöp; 20 yıl boyunca alınabilmemktedir.
Çöpler depolandıktan bir müddet sonra yüksek miktarda CO2 üretilir, daha sonra yavaş yavaş metan üretimi artar. İlk aylarda gaz miktarı ve bileşimi kuvvetli salınımlar gösterir.
Durağan olmayayn safha arasında farklılık görülür. Durağan safhada CH4, CO2 oranı yaklaşık 3/2 olur (İekil : 1).
Çizelge 1 : Deponi gazında bulunan bileşenler
Bileşenler Kimyasal formülü Konsantrasyon Sahası
----------- -------------------- ----------------------
Metan CH4 % 0-85 hacim
Karbondioksit CO2 % 0-88 hacim
Karbonmonoksit CO % 2.8 hacim
Amonyak NH3 0-0,35 ppm
Hidrojen H2 0-3,6 hacim
Oksijen O2 0-31,6 hacim
Azot N2 0-82,5 hacim
Hidrojen sülfür H2S 0-70 ppm
Etülmerkaptan C2H5SH 0-120 ppm
Asetaldehit CH3CHO 150 ppm
--------------------------------------------------------------
Bileşenler Kimyasal Formülü Konsantrasyon Sahası
----------- ---------------- --------------------
Aseton C2H6CO 100 ppm
Benzal C6H6 % 0.08 hacim
Argon Ar % 0.01 hacim
Heptan C7H16 % 0.45 hacim
Nonan C10H3CH3 % 0.09 hacim
--------------------------------------------------------------
Çizelge 2'de ise deponite oluşan bu gazların bazılarının önemli özelliklerini görebilirizi.
Çizelge 2 : Deponi gazının özellikleri.
Gaz Hacim Alt Isıl Kritik Havada Alev Ateşleme Suda
Ağırlığı Değer Sıcaklık Ateşleme Hızı Derecesi Çözünürlük
Kg/m3 Kj/m3 ?C % hacim m/Sn ?C g/lt
---- --------- ----------- --------- --------- ------ ------------ ------------
CH4 0.177 35.600 -82.5 5/15 0.4 600 0.0645
CO2 1.977 - 31.1 - - - 1.688
O2 1.429 - -118.8 - - - 0.043
N2 1.250 - -147.1 - - - 0.019
CO 1,250 12.640 -139 12.5/74 0.5 600 0.028
H2 0.090 10.760 -239.9 4/74 2.8 560 0.001
H2S 1.539 - 100.4 4.3/45.5 - - 3.846
Hava 1.29 - - - - -
--------------------------------------------------------------------------------------
Çöpün ayrışması sırasında oluşan gazların yanması ve patlaması an meselesi olabilir. Bu nedenle kontrol edilmesi ve önlemlerin alınması gerekir.
Deponilerden metan oluşmasının yararları:
Bilindiği gibi metan önemli enerji kaynağıdır
1 kg CH4 1.18 Kg Fuel oil
1 M3 CH4 1 lt Fuel oil olarak kabul edilir.
1 kg çöpten 100 lt CH4 oluttuğu kabul edilirse, bunun % 40'nın geri kazanıldığı düşünülürse, kişi başına üretilen çöp 0.75 kg/gün varsayılırsa, buradan potensiyel metan üretimini buluruz. 75 lt/kişi,gün %40'ı yaklaşık 30 lt. yararlanabilir kısmı olur.
ÖRNEK :
Nüfus 100.000
Teorik metan üretimi 7.500 m3/gün
Geri Kazanım (%40) 3.000 m3/gün
Fuel oil eşdeğeri 3.000 lt/gün
Deponi gazının kalitesi metan oranı ile ölçülür. İyi bir karışımındaki metan miktarı % 60 olmalı, CO2 %50 ve diğer gazlar %1 olarak bulunmaktadır.
Gazların Geri Kazanımı
Sızıntı su toplama için yapılan drenaj şebekesi metan gazının taşınması bakımından uygun ortam oluştururlar. Drenaj sularının açığa çıktığı yerde de kolayca patlama tehlikesine maruz kalırlar. Eğer drenajdan çok su akarsa, su ile daha çok CD2 çözüneceği için, gaz karışımındaki CH4 oranı daha da artacaktır. Bu nedenle kontrol bacaları patlama tehlikesi arzedebilmektedir.
Sondaj yapmak suretiyle deponilerden gaz elde etmek mümkündür. 2 inç çapında, çelik uçlu ve 5-10 m derinliğe kadar inebilen hava basmalı çekiç esasına göre darbeleyen sondalar kullanılabilir.
Deponi içine tabandan itibaren dikey olarak iri taşlarla dolu Gabionen diye adlandırılan kuleler yapılır, alt kısmında sızıntı su; üst tarafta da havanın karışımı ve gaz karışımının niteliğinin bozulabilme olasılığı söz konusudur. Ancak bu sakıncaları gidermek mümkündür.
Eğik karma drenaj ile de (İekil 2) gazı geri kazanmak mümkündür. Bunun içinde iri taşlar Gabrionen'de olduğu gibi deponinin dış tarafına doğru eğik olarak yerleştirilir. Atmosferin etkisi kolayca izole edilerek işletmeyi aksatmadan giderilebilir.
Kenarda, deponi duvarında bir öncekine benziyen düzeneklerde, iri çakıl ve taşlarla yapılan drenajlarla, deponide oluşan gazlar toplanabilir.
Deponi içinde çakıl ve taş yetiştirmek suretiyle gaz toplama odakları oluşturulur ve buradan gaz sondajlanabilir, ancak sızıntı suyunun burada birikmemesi, iyi drene edilmesi gerekir.
Küçük ve orta bir büyüklükteki deponilerde çap 20 cm'yi atmayan sondaj bulguları ile iyi sonuçlar alınabilir.
DeponiGazının Saflaştırılması, Suyun Azaltılması
Akış halindeki deponi gazının sıcaklığı 30?C, civarındadır, nisbi nem ise %100 dür. İebeke içinde su buharı kondense olup, hattın derin kısımlarını su ile doldurabilirler. Gazdan suyun ayrılması önemli bir safhadır ve ölçüm aletlerine, vantilatöre v.b. su girip toplanmalıdır. Hat boyunca derin ve soğuk bir yere toplama havuzu boşaltma düzeneği ile birlikte inşaa edilebilir.
CO2 miktarının azaltılması
Yanma koşullarını iyilettirmek için CO2 miktarı azaltımalıdır. CO2'i uzaklaştırması için sıvının ısıtılması ile olmaktadır CO2'den ekonomik olarak yararlanabilmek için tesisin kapasitesi ve verimi, 1000 m3 CH4/h olmalıdır.
Gaz karışımlarının Ayrılması (CH4, CO2, CnHm ve diğerleri)
Sadece CO2'nin ayrılması yeterli değildir. Bunun yanısıra CnHm bileşiklerinin de ayrılması gereklidir. Bunun içinde molekular elekler kullanılmaktadır.
CH4'nün metanole dönüştürülmesi, gaz halindeki metanın metanol şeklinde sıvılaştrılması taşınması ve depolanması bakımından bazı önemli kolaylıklar getirmektedir. Ancak bilinen kimyasal yöntemler pahalı olduğu için bu konuda daha ekonomik olan biyolojik yöntemler geliştirilmektedir.
Gazların Depolanması
Deponide gaz üretimi nispeten sabit olduğuna ve kısa süre içinde etkilenemeyeceğine göre buna karşın enerjiden yararlanma kuvvetli salınımlar gösterebileceğinden, aşağıdaki noktalara dikkat etmek gerekir.
a) Eğer gaz üretimi maksimum ihtiyaçlardan fazla ise, o zaman ara depolamadan vazgeçilebilir; diğer zamanlarda da büyük gaz kayıpları gözden çıkarılmalıdır.
b) Eğer gaz üretimi maksimum ihtiyaçtan az ise, o zaman açığı gidermek için depolama imkanı yaratılmalıdır. Ancak kaliteli gaz karışımı depolanmalı ve içinde O2 bulunmasına veya az bulunmasına dikkat etmelidir.
Gazometre :
Gaz depolamak için farklı hacimlerden oluşan bir kap ve bunun içinde gaz basınçsız depolanabilir.
Basınçlı kaplar :
Bu gazların kritik sıcaklıkları TK 82.5 ?C (metan için) gibi çok düşük olduğundan bu tip kaplar deponi gazı depolanması için uygun değildir. Fakat bu gazlar motor yakıtı v.s. olarak kullanılmak isteniyorsa, o zaman basınçlı kaplarda depolanması gerekmektedir. Basınçları 200 bar dolayında olabilir.
Yakma :
Normal olarak deponilerden elde edilen gazlar, kötü kokunun yayılmasını önlemek ve kısmen de enerji elde etmek için yakılmaktadır.
Enerjisinden Yarar Beklemeden Yakma :
Deponilerin çoğunda enerjisinden yararlanılmadan gazlar yakılmaktadır. Gaz miktarı az ve kalitesi kötü ise ve tüketicisi yoksa o zaman yakılabilir. Enerjisini değerlendirmek için ısı ekivalent değeri 125 mj/h dır.
Sıcak Su Üretimi İçin Yakma :
Suyun sıcaklığı 100-130 ?C arasında olması sağlanmaktadır.
Su fazla ısıtılmakta sıcaklığı 180 ?C'yi bulmaktadır.
50 bar basınçla çalıştırılarak suyun sıcaklığı 400 ?C'ye kadar çıkarılabilmektedir. Gazın alternatif motorların içinde yakılması arıtma tesislerinde yaygın kullanılan ve çok eskiden beri bilinen bir uygulamadır. Ancak deponi yerleri için bu konu çok yenidir. Gaz trbünlerinde yakma konusu da çok enterasandır.
Isı depolama sistemleri (sıcak su depoları, özel maddelerin yardımı ile ısı depolanması
Pratikten bir örnek :
İsviçre'de croglio deponisinde yukarda sıralanan amaçlardan sıcak su elde depolanması ve tüketiciye dağıtılması gerçekleştirilebilmiştir. Böyle bir tesisin yatırım ve işletme masraflarını aşağıdaki gibi dökebiliriz.
Yatırım (İsviçre frankı olarak)
Brülor ve kazan (335 mj/h) 15.000
Sıcak su deposu (2 depo, toplam 8 m3) 11.000
Isı iletim için tesisat (boru hattı, ventiller, musluklar, 6.000
devir daim pompaları)
Tüketiciye iletim için döşenen yeraltı şebekesi (Flexwell 10.000
tebekesi)
Tüketim tesisatları (su değiştirici, Boiler Dağıtım) 15.500
Proje masrafları v.s. 7.500
-----------------------------------------------------------------
Toplam Yatırım : 65.000
Girdiler.
Elektrik yerine deponi gazından sıcak su üretim nedeni
ile tasarruf (yılda) 8.000
Tüketicinin kullandığı enerji (yılda) 1.570
-----------------------------------------------------------------
Giderlerle Yapılan Tasarruf 9.570
Amortisman
%6 lık faizle 10 yıllık amortisman süresindeki yıllık 8.450
amortisman
Bu örnek tesis Kasım 1980'den beri çalışmakta ve günde 150 M3 metan & tüketilmektedir.